读书随笔：理查德·费曼传（5-4）

南水北调，如何实现一泓清水向北流？

满额出战田径世锦赛中国竞走队以老带新全力争胜

2023-08-14 11:31:29 来源：个人图书馆-书虫小记

戴森后来整理出了《朝永振一郎、施温格和费曼的辐射理论》，把三者的研究路径统一了起来，发展出统一的数学形式，解决QED解决无穷大量的重正化，为费曼论文的出世奠定了坚实的综述基础。

成功理论的提出，真的是主创人的灵感与勇气，以及一群人坚持细化和规范化推动的结果。如果没有施温格、戴森等数学家们不懈地努力，费曼的电动力学理论还得花上很长一段时间才能走出困境。

进入五十年代，有关超导性和超流体成为学界热点——物质在低温状态下的这两种特性，引发了众多关注，因为这两个特性看起来就像微观粒子世界的量子特性，突然间呈现在宏观世界里了一样。

【资料图】

宏观世界中的相对论也好、经典力学也好，都不能很好地解释超导性（电阻为零）和超流体（阻力为零）现象。费曼想用他的路径积分方法——费曼图，尝试解释这两种现象。

超流体现象体现在液氦上，1938年科学家发现，在绝对零度以上2度左右，液氦会呈现出一种奇特现象——可以毫无阻力的流动，并且无阻渗透任何细小的缝隙和孔洞。

之所以两种现象很难被理解，就在于，不论是相对论还是经典力学，都无法解释何以流体会变成这样一种状态——极低能量、极均匀，构成流体的原子不仅不会与容器发生碰撞而损失或增加能量，反而能够持续保持一种完全独立的状态，不受任何干扰。

费曼认为，超流体这种特性，恰恰与电子可以保持固定的能级围绕原子核运动而不增损任何能量的状态相似，因此，超流体必然受量子力学的支配——还记得的话，就是粒子的轨道角动量和自旋角动量都只能是特定数值的整数倍——量子的本意就在此。

他使用路径积分方法测算，认为超流体中的粒子在那种特定温度状态下，其自旋会呈现出某种一致性，使得氦原子之间可以实现均匀分布，谁也不影响谁，既不远离，也不靠近。

普通流体会因为原子之间的碰撞产生“环状涡流”，导致能量的耗散，从而形成阻力，而超流体则不会产生这种环状涡流。

有趣的是，1955年苏联物流学家列夫·朗道也独立提出了这个想法，并且通过苏联科学院主动联系到了费曼，苏联科学院邀请费曼前去讲学，但受制于当时的冷战氛围，美国政府没有同意费曼前往。

两人只好通信交往看法，费曼后来在论文中把超流体粒子的这种状态称为“朗道旋子”。朗道沿用费曼的方法，去尝试描述超导体现象，也提出了超导体状态中粒子的“磁性涡旋”观点。

政治对于学术和基础研究，除了干扰就是干扰，从来就没有过正向作用。

费曼对这两种特性的研究，并不是为了搞清楚特性的本质，而毋宁是检验他的路径积分方法，所以当他得到了自己认为满意的结果，就没有对超导性和超流体本身进行深入研究和检验——实验检测方面是他不太感兴趣的领域。

不过，后来的施里弗和巴丁继续沿着他的方法走下去，最终成功解释了超流体性质，获得了诺奖；苏联物理学家阿列克谢·阿布里科索夫则沿着他和朗道的方向走下去，最终成功解释了超导体性质，也获得了诺奖。

不管怎样，到五十年代中期，费曼的路径积分和费曼图已经成了物理学界的标准方法。他此事也从康奈尔大学到了加州理工，显然后者提供给了他更为丰厚的待遇。

不久，一个美国物理学界的新秀——莫里·盖尔曼加入到了费曼帐下。盖尔曼又是个天才少年，21岁就拿下了麻省理工的物理学博士学位，26岁就成了加州理工的正教授，并且几乎是个全能全才，“奇异数”和“夸克”就是盖尔曼创造的概念。

盖尔曼聪明到从来都懒得跟人废话，这很对费曼的胃口——费曼经常就懒得去写出自己灵感的计算过程。天才盖尔曼发展了此前在四十年代被德国屈指可数的女数学家诺特开创的对称性研究——诺特就是那个帮助爱因斯坦解决广义相对论数学难关的小女生。

诺特关于世界的对称性研究非常之深入，她认为，对称性的本质，其实就对应了宇宙中某种守恒的量。所谓能量守恒，本质是指物理定律相对于时间的不变性；而所谓动量守恒，则是物理定律相对于位置的不变性。

盖尔曼在使用费曼图解释粒子行为时，引入了诺特的方法，试图在混乱的粒子行为中找到一个不变的点。物理世界如此，人类社会也应该如此——我们总说不同的视角看待同一社会现象或历史事件会有不同的看法，但同样，肯定也有一种内在的东西，不论从什么视角去看，都是不变的。

关键词：