與所有知名的理論一樣，QED當(dāng)然不會(huì)是費(fèi)曼一人作用的結(jié)果，都是一群人不懈努力的累積效應(yīng)——狄拉克的初步設(shè)想，費(fèi)曼的領(lǐng)導(dǎo)、另一位諾獎(jiǎng)得主漢斯·貝特的精確測(cè)量與計(jì)算，同時(shí)開(kāi)展研究的普林斯頓的魏斯科普夫、施溫格等人。
其中施溫格可謂青年才俊，28歲就已經(jīng)成為哈佛大學(xué)的終身教授了。這些同時(shí)鉆入QED高深領(lǐng)域的人，形成了一個(gè)小圈子，不斷地相互溝通各自的進(jìn)展和結(jié)果，就像一群瞎子在拼出一個(gè)完整大象的形狀一樣。
普林斯頓的魏斯科普夫?qū)M(fèi)曼啟發(fā)最大——他提出一個(gè)見(jiàn)解，即用實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果來(lái)修正理論。
既然理論中總是會(huì)出現(xiàn)無(wú)窮大量，而實(shí)驗(yàn)觀測(cè)中卻沒(méi)有，那么就可以實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果視為電子自能的全部，在方程中暫時(shí)消掉那些無(wú)窮大量，再行測(cè)算，看看是否能提出可檢測(cè)的結(jié)果。這被譽(yù)為QED的“重正化”——消掉不必要或者冗余的量。
費(fèi)曼的杰出才能體現(xiàn)在他超強(qiáng)的計(jì)算能力和數(shù)學(xué)上的直覺(jué)——其一是可以發(fā)展新的算法，更有效地解決換算問(wèn)題；其二是他常?？梢允孪炔聹y(cè)方程的形式，然后直接套用猜想的方程來(lái)提出預(yù)測(cè)結(jié)果，再輔之以實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。
愛(ài)因斯坦晚年感嘆自己在數(shù)學(xué)上不夠強(qiáng)，就是指缺乏費(fèi)曼這種數(shù)學(xué)直覺(jué)——為了解決理論問(wèn)題，可以發(fā)明算法，猜測(cè)方程的形式。否則，也許愛(ài)因斯坦在有生之年，能解決統(tǒng)一理論也未可知。
正確的直覺(jué)常常可以抵得上一群人一年甚至幾年的研究工作?！拖癞?dāng)初愛(ài)因斯坦天才靈光地設(shè)想光速恒定不變，時(shí)間和空間在變化一樣。
不過(guò)問(wèn)題也有，由于直覺(jué)厲害，讓他往往忽略了同樣重要的細(xì)致的推導(dǎo)和計(jì)算過(guò)程，所以費(fèi)曼大多數(shù)時(shí)候，都是已經(jīng)有了結(jié)論，還得傷腦筋地再回過(guò)頭把結(jié)果之所以導(dǎo)出的過(guò)程一點(diǎn)點(diǎn)還原出來(lái)——這個(gè)過(guò)程體現(xiàn)出了“靈光一閃”與“日積寸功”之間的差異。
就這樣，QED理論沿著相對(duì)論的方向，圍繞電子的行為，對(duì)量子力學(xué)作出一個(gè)又一個(gè)的解釋和預(yù)測(cè)。
插一段——量子力學(xué)對(duì)于粒子行為的解釋采用的是當(dāng)年電磁學(xué)中的“場(chǎng)”模型，只不過(guò)它把“場(chǎng)”視為粒子之間交換其它粒子的行為。
如兩電子之間的電磁作用力，是因?yàn)閮烧咧g交換了光子造成，一個(gè)發(fā)射光子，另一個(gè)接收光子——不過(guò)為了解釋動(dòng)量守恒問(wèn)題，場(chǎng)論需要引入諸如“虛光子”這種可以隨時(shí)出現(xiàn)又隨時(shí)消失的東西。
QED的費(fèi)曼們則不傾向于增加一個(gè)猜測(cè)量來(lái)解釋?zhuān)?span style="font-family: Calibri;">QED采用相對(duì)論的粒子直接相互作用方式來(lái)替代“場(chǎng)”——沒(méi)有虛光子的產(chǎn)生和光子的交換，本來(lái)就存在“反物質(zhì)”，即正電子。在費(fèi)曼看來(lái)，一個(gè)電子沿時(shí)間軸的正向移動(dòng)，可以同時(shí)被視為一個(gè)正電子沿時(shí)間軸的反向運(yùn)動(dòng)——在狄拉克的方程中，所謂“反”，是指的時(shí)間上的反向。
所以，如圖所示：
一個(gè)電子從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，既可以視為在場(chǎng)作用下的偏轉(zhuǎn)，也可以從QED的視角來(lái)看，是反電子與正電子的相互作用的結(jié)果——電子并沒(méi)有從一個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)點(diǎn)，而是當(dāng)電子開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，在真空中產(chǎn)生了一對(duì)電子和正電子，它們沿時(shí)間軸反向運(yùn)動(dòng)，正電子與電子相遇之后發(fā)生湮滅，而與正電子伴隨產(chǎn)生的電子替代了之前開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的電子。
這就好像一個(gè)在低空飛行準(zhǔn)備投彈的轟炸機(jī)，投彈員從瞄準(zhǔn)鏡中看到的景象一樣——一開(kāi)始他看到的是三條路，接著突然兩條并成一條，到最后三條變成了一條，回過(guò)頭看，才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)這是一條有著長(zhǎng)長(zhǎng)“之”字的彎路。
這非常形象——看起來(lái)像是兩個(gè)電子之間交換光子，三個(gè)粒子，后來(lái)發(fā)現(xiàn)只有兩個(gè)粒子，到最后還有兩個(gè)湮滅，只剩下一個(gè)。
這當(dāng)然讓人還一時(shí)難以接受。事實(shí)上，當(dāng)費(fèi)曼在1948年的物理學(xué)年會(huì)上提出他的初步設(shè)想時(shí)，遭到了大多數(shù)頂尖學(xué)者的反對(duì)——包括玻爾本人。
費(fèi)曼沒(méi)法，當(dāng)然只能按照最嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的學(xué)術(shù)規(guī)范來(lái)整理他那些幾乎噴薄而出的想法——到1949年，用了整整一年的時(shí)間，他才整理出了自己兩篇最為重要的論文《正電子理論》和《量子電動(dòng)力學(xué)的時(shí)空方法》。
值得一提的是，費(fèi)曼當(dāng)時(shí)的助手弗里曼·戴森在1948年不經(jīng)意的一次查詢文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，在二戰(zhàn)時(shí)期的日本，居然有一個(gè)叫朝永振一郎的學(xué)者，采用與費(fèi)曼和施溫格們幾乎一樣的思路，獨(dú)立地提出了一套QED方法。而且，朝永振一郎的方法看起來(lái)比費(fèi)曼的更為簡(jiǎn)單！
戴森后來(lái)整理出了《朝永振一郎、施溫格和費(fèi)曼的輻射理論》，把三者的研究路徑統(tǒng)一了起來(lái)，發(fā)展出統(tǒng)一的數(shù)學(xué)形式，解決QED解決無(wú)窮大量的重正化，為費(fèi)曼論文的出世奠定了堅(jiān)實(shí)的綜述基礎(chǔ)。
成功理論的提出，真的是主創(chuàng)人的靈感與勇氣，以及一群人堅(jiān)持細(xì)化和規(guī)范化推動(dòng)的結(jié)果。如果沒(méi)有施溫格、戴森等數(shù)學(xué)家們不懈地努力，費(fèi)曼的電動(dòng)力學(xué)理論還得花上很長(zhǎng)一段時(shí)間才能走出困境。
進(jìn)入五十年代，有關(guān)超導(dǎo)性和超流體成為學(xué)界熱點(diǎn)——物質(zhì)在低溫狀態(tài)下的這兩種特性，引發(fā)了眾多關(guān)注，因?yàn)檫@兩個(gè)特性看起來(lái)就像微觀粒子世界的量子特性，突然間呈現(xiàn)在宏觀世界里了一樣。
宏觀世界中的相對(duì)論也好、經(jīng)典力學(xué)也好，都不能很好地解釋超導(dǎo)性（電阻為零）和超流體（阻力為零）現(xiàn)象。費(fèi)曼想用他的路徑積分方法——費(fèi)曼圖，嘗試解釋這兩種現(xiàn)象。
超流體現(xiàn)象體現(xiàn)在液氦上，1938年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在絕對(duì)零度以上2度左右，液氦會(huì)呈現(xiàn)出一種奇特現(xiàn)象——可以毫無(wú)阻力的流動(dòng)，并且無(wú)阻滲透任何細(xì)小的縫隙和孔洞。
之所以兩種現(xiàn)象很難被理解，就在于，不論是相對(duì)論還是經(jīng)典力學(xué)，都無(wú)法解釋何以流體會(huì)變成這樣一種狀態(tài)——極低能量、極均勻，構(gòu)成流體的原子不僅不會(huì)與容器發(fā)生碰撞而損失或增加能量，反而能夠持續(xù)保持一種完全獨(dú)立的狀態(tài)，不受任何干擾。
費(fèi)曼認(rèn)為，超流體這種特性，恰恰與電子可以保持固定的能級(jí)圍繞原子核運(yùn)動(dòng)而不增損任何能量的狀態(tài)相似，因此，超流體必然受量子力學(xué)的支配——還記得的話，就是粒子的軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量都只能是特定數(shù)值的整數(shù)倍——量子的本意就在此。
他使用路徑積分方法測(cè)算，認(rèn)為超流體中的粒子在那種特定溫度狀態(tài)下，其自旋會(huì)呈現(xiàn)出某種一致性，使得氦原子之間可以實(shí)現(xiàn)均勻分布，誰(shuí)也不影響誰(shuí)，既不遠(yuǎn)離，也不靠近。
普通流體會(huì)因?yàn)樵又g的碰撞產(chǎn)生“環(huán)狀渦流”，導(dǎo)致能量的耗散，從而形成阻力，而超流體則不會(huì)產(chǎn)生這種環(huán)狀渦流。
有趣的是，1955年蘇聯(lián)物流學(xué)家列夫·朗道也獨(dú)立提出了這個(gè)想法，并且通過(guò)蘇聯(lián)科學(xué)院主動(dòng)聯(lián)系到了費(fèi)曼，蘇聯(lián)科學(xué)院邀請(qǐng)費(fèi)曼前去講學(xué)，但受制于當(dāng)時(shí)的冷戰(zhàn)氛圍，美國(guó)政府沒(méi)有同意費(fèi)曼前往。
兩人只好通信交往看法，費(fèi)曼后來(lái)在論文中把超流體粒子的這種狀態(tài)稱(chēng)為“朗道旋子”。朗道沿用費(fèi)曼的方法，去嘗試描述超導(dǎo)體現(xiàn)象，也提出了超導(dǎo)體狀態(tài)中粒子的“磁性渦旋”觀點(diǎn)。
政治對(duì)于學(xué)術(shù)和基礎(chǔ)研究，除了干擾就是干擾，從來(lái)就沒(méi)有過(guò)正向作用。
費(fèi)曼對(duì)這兩種特性的研究，并不是為了搞清楚特性的本質(zhì)，而毋寧是檢驗(yàn)他的路徑積分方法，所以當(dāng)他得到了自己認(rèn)為滿意的結(jié)果，就沒(méi)有對(duì)超導(dǎo)性和超流體本身進(jìn)行深入研究和檢驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方面是他不太感興趣的領(lǐng)域。
不過(guò)，后來(lái)的施里弗和巴丁繼續(xù)沿著他的方法走下去，最終成功解釋了超流體性質(zhì)，獲得了諾獎(jiǎng)；蘇聯(lián)物理學(xué)家阿列克謝·阿布里科索夫則沿著他和朗道的方向走下去，最終成功解釋了超導(dǎo)體性質(zhì)，也獲得了諾獎(jiǎng)。
不管怎樣，到五十年代中期，費(fèi)曼的路徑積分和費(fèi)曼圖已經(jīng)成了物理學(xué)界的標(biāo)準(zhǔn)方法。他此事也從康奈爾大學(xué)到了加州理工，顯然后者提供給了他更為豐厚的待遇。
不久，一個(gè)美國(guó)物理學(xué)界的新秀——莫里·蓋爾曼加入到了費(fèi)曼帳下。蓋爾曼又是個(gè)天才少年，21歲就拿下了麻省理工的物理學(xué)博士學(xué)位，26歲就成了加州理工的正教授，并且?guī)缀跏莻€(gè)全能全才，“奇異數(shù)”和“夸克”就是蓋爾曼創(chuàng)造的概念。
蓋爾曼聰明到從來(lái)都懶得跟人廢話，這很對(duì)費(fèi)曼的胃口——費(fèi)曼經(jīng)常就懶得去寫(xiě)出自己靈感的計(jì)算過(guò)程。天才蓋爾曼發(fā)展了此前在四十年代被德國(guó)屈指可數(shù)的女?dāng)?shù)學(xué)家諾特開(kāi)創(chuàng)的對(duì)稱(chēng)性研究——諾特就是那個(gè)幫助愛(ài)因斯坦解決廣義相對(duì)論數(shù)學(xué)難關(guān)的小女生。
諾特關(guān)于世界的對(duì)稱(chēng)性研究非常之深入，她認(rèn)為，對(duì)稱(chēng)性的本質(zhì)，其實(shí)就對(duì)應(yīng)了宇宙中某種守恒的量。所謂能量守恒，本質(zhì)是指物理定律相對(duì)于時(shí)間的不變性；而所謂動(dòng)量守恒，則是物理定律相對(duì)于位置的不變性。
蓋爾曼在使用費(fèi)曼圖解釋粒子行為時(shí)，引入了諾特的方法，試圖在混亂的粒子行為中找到一個(gè)不變的點(diǎn)。物理世界如此，人類(lèi)社會(huì)也應(yīng)該如此——我們總說(shuō)不同的視角看待同一社會(huì)現(xiàn)象或歷史事件會(huì)有不同的看法，但同樣，肯定也有一種內(nèi)在的東西，不論從什么視角去看，都是不變的。
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