蓋爾曼于1952年提出了一項(xiàng)猜想——奇異數(shù)守恒。他用奇異數(shù)守恒來解釋強(qiáng)力與弱力對粒子產(chǎn)生的不對稱作用。
粒子發(fā)生衰變主要來源于弱力，弱力較弱，所以衰變時(shí)間會(huì)很長。蓋爾曼認(rèn)為，新粒子總是以粒子-反粒子成對產(chǎn)生的，它們之間的奇異數(shù)要守恒，即正反粒子奇異數(shù)相同但符號相反。
如果是強(qiáng)力作用粒子衰變，那么就會(huì)破壞奇異數(shù)守恒。強(qiáng)力是遵循奇異數(shù)守恒的，但弱力沒有，只不過因?yàn)槿趿蛉?，所以粒子的衰變?nèi)缰凶拥乃プ円?jīng)歷較長的時(shí)間。
正是奇異數(shù)這個(gè)新概念，揭開了一個(gè)新的方法論——宇稱守恒，以對稱性作為一個(gè)物理量，來對眾多的新奇粒子進(jìn)行分門別類。
弱力的奇特性質(zhì)也許會(huì)不遵循宇稱守恒，這一點(diǎn)也為費(fèi)曼和蓋爾曼所懷疑。
這引發(fā)了兩個(gè)有著過人膽識(shí)的年輕物理學(xué)家李政道和楊振寧的注意，他們有著出色的直覺——如果能從這個(gè)點(diǎn)做些驗(yàn)證，也許會(huì)形成較大的突破。
于是兩人對費(fèi)曼和蓋爾曼的理論和計(jì)算過程進(jìn)行了全面檢視，提出了一個(gè)有待證偽的假設(shè)——弱力可能不遵守宇稱守恒，并且設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，讓同是華裔的物理學(xué)家吳健雄女士親自操刀實(shí)驗(yàn)——吳健雄是當(dāng)時(shí)物理學(xué)界頂尖級的實(shí)驗(yàn)專家。
實(shí)驗(yàn)的原理簡單描述——以中子衰變?yōu)橘|(zhì)子的β衰變?yōu)槔?，中子釋放了一個(gè)電子，從中性變成了正電性，也就是極化，如果弱力遵循宇稱守恒，那么中子釋放電子之后朝著特定方向旋轉(zhuǎn)，則被發(fā)射的電子要朝向相反的方向以維持宇稱守恒。如果電子不論在什么情況下，都只朝向特定方向，則說明弱力不遵循宇稱守恒。
1956年，吳健雄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來了，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與楊振寧和李政道的預(yù)測一致——不論什么情況下，衰變發(fā)射的電子總是朝向一個(gè)特定的方向，也就是說，弱力確實(shí)不遵守宇稱守恒。
這是有史以來，最快速的研究進(jìn)展——從理論提出到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不到兩年時(shí)間。楊振寧和李政道為此獲得了1957年諾獎(jiǎng)。
這個(gè)研究結(jié)果說明啥？弱力引發(fā)的粒子衰變，是我們這個(gè)世界物質(zhì)構(gòu)成的主要原因之一，如果弱力有偏向性，就說明，在早期宇宙形成過程中，弱力可以造成局部粒子的不均衡分布，為恒星、行星的形成提供基礎(chǔ)！
宇稱不守恒，意味著，上帝是個(gè)左撇子。
為啥會(huì)這樣呢，到后來知道，β衰變的產(chǎn)物中微子，是已知所有粒子中，唯一只朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的粒子！甚至于用我們習(xí)慣的“鏡像觀察”角度來看，它也只有一個(gè)方向！難以想象吧。
費(fèi)曼就像上次對超導(dǎo)體、超流體的研究一樣，再次錯(cuò)過了諾獎(jiǎng)——不過他根本不在意，他只在意自己的方法——路徑積分，用路徑積分來描述弱力這種特殊的形式。
經(jīng)過與蓋爾曼的反復(fù)爭吵，費(fèi)曼逐步把原先需要四個(gè)量來描述的弱力，縮減到了兩個(gè)量——V矢量和A軸矢量，終于算是完成了對弱力的統(tǒng)一方程描述。
由此，加州理工成為了五十年代粒子物理學(xué)的網(wǎng)紅打卡地。
這個(gè)階段，費(fèi)曼的個(gè)人生活也終于算是穩(wěn)定了下來——在經(jīng)歷了十年時(shí)間的情場浪子生涯之后，他與一個(gè)英國女士格溫妮絲組建了家庭，生了兩個(gè)孩子。穩(wěn)定的家庭生活，給費(fèi)曼，給整個(gè)物理學(xué)界帶來的好處，就是費(fèi)曼終于開始全身心投入到物理學(xué)課程建設(shè)中去。
他以費(fèi)曼式的特色，喜歡出奇和出彩，喜歡追尋各種不同概念和現(xiàn)象之間的聯(lián)系，重建了當(dāng)時(shí)整個(gè)大學(xué)本科的物理學(xué)課程。
說實(shí)話，這套課程，也就是后來暢銷的《費(fèi)曼物理學(xué)講義》，并不是為零基礎(chǔ)的學(xué)生準(zhǔn)備的，對基礎(chǔ)物理學(xué)知識(shí)的要求其實(shí)很高。費(fèi)曼更傾向于脫離基礎(chǔ)知識(shí)的講解，為大家展示整個(gè)物理學(xué)以及整個(gè)宇宙中各種奇特的關(guān)聯(lián)。
所以，他甚至認(rèn)為，學(xué)生不需要從斜坡滾球來學(xué)習(xí)物理，完全可以從微觀粒子開始。而且，他還把肆意妄為地把物理學(xué)拓展到其它領(lǐng)域——生理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、工程學(xué)等等，簡直是縱橫八級。
不僅是我們不容易看懂，即便是加州理工的研究生群體，聽費(fèi)曼的課程也很吃力，但是大家完全被費(fèi)曼的performance呈現(xiàn)方式，所吸引了。
大多數(shù)學(xué)生都很難通過這門課程的考試，不過大家還是趨之若鶩。這一大群聽不懂課的研究生中，后來也出了好幾個(gè)諾獎(jiǎng)。
值得一提的是，即便是這樣超綱超規(guī)的授課，加州理工居然也能容許，并且納入到正規(guī)課程體系，還資助費(fèi)曼把課程講義整理出書！
這就叫氛圍，環(huán)境。
終于，1965年10月21日，費(fèi)曼和朝永振一郎、施溫格三個(gè)人一起，因?yàn)榇饲霸?span style="font-family: Calibri;">QED領(lǐng)域里對路徑積分方法的應(yīng)用和拓展，獲得了諾獎(jiǎng)。
拿到諾獎(jiǎng)之后的費(fèi)曼，才真正體現(xiàn)出了費(fèi)曼的風(fēng)格。他依然我行我素地保持著與行政權(quán)力的距離，堅(jiān)辭所有任職的邀請，甚至于他在獲獎(jiǎng)后，向美國國家科學(xué)院提出了辭去院士的申請。國家科學(xué)院跟他磨了十年，才最終同意他的辭呈。
更可貴的是，費(fèi)曼在研究工作上，也依然我行我素，絕不跟隨潮流，就像他前兩次與諾獎(jiǎng)失之交臂一樣，他依然專注于自己的領(lǐng)域，因?yàn)樽约旱姆椒ㄩ_創(chuàng)的新突破口，他依然不管不顧。甚至于對物理學(xué)本身的突破和進(jìn)展，他也不太關(guān)心。
從六十年代開始，費(fèi)曼的主要工作，就是運(yùn)用方法探索一個(gè)新領(lǐng)域，發(fā)展出一套非凡的數(shù)學(xué)方法和物理學(xué)洞見，然后剩下的工作就交由其他人去完成，從而帶動(dòng)一系列重大發(fā)現(xiàn)，當(dāng)然，最終的榮譽(yù)也都?xì)w了其它人。
近現(xiàn)代物理學(xué)史上，沒有哪個(gè)人像費(fèi)曼一樣，一人之力推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展，開創(chuàng)新領(lǐng)域，發(fā)展關(guān)鍵的方法和見解，完全是從背后和側(cè)面發(fā)揮引領(lǐng)作用。
看到這里，一方面感嘆費(fèi)曼這種學(xué)人的個(gè)性，另一方面更感嘆，他所處的環(huán)境和體制，能夠容納他這樣特立獨(dú)行的人，也才能集聚到全世界最頂尖的人才，才能讓這些人才我行我素不受干擾地做成自己想做的事，無形之中保證了這個(gè)國家基礎(chǔ)研究的發(fā)展和科技水平的領(lǐng)先。
環(huán)境和體制！就像費(fèi)曼自己說的，和他一樣聰明，比他聰明的人多的是，但像他這樣幸運(yùn)地得到自己想要的狀態(tài)和環(huán)境的人，可就少了。
與此相對應(yīng)，新中國建國70余年后的今天，才首次由中央發(fā)出倡議，不要讓過多的政治學(xué)習(xí)干擾基礎(chǔ)科研工作。
六十年代，費(fèi)曼的思考轉(zhuǎn)向了廣義相對論領(lǐng)域。一如敝號此前多數(shù)科普隨筆中提到的，廣義相對論本質(zhì)上就是引力理論，又因?yàn)橐ο鄬τ谄渌N力太過特殊，所以，廣義相對論始終是特立獨(dú)行的，無法與經(jīng)典力學(xué)、量子力學(xué)相容。
費(fèi)曼的想法依然是費(fèi)曼式的，拋開愛因斯坦的理論，從零開始，而且從他擅長的QED量子點(diǎn)動(dòng)力學(xué)開始，從粒子以及場的相互作用來重新構(gòu)建引力理論——他發(fā)現(xiàn)，只要把粒子的自旋設(shè)定為2，對應(yīng)的就是非球體質(zhì)量天體向四周發(fā)射引力波的狀態(tài)，那么，就可以用量子電動(dòng)力學(xué)重新構(gòu)造出廣義相對論方程！
費(fèi)曼很快就把這個(gè)他假設(shè)出來的粒子命名為“引力子”，也就是引力波的量子化單位，與光子一樣。與電磁場是因?yàn)榱Ｗ又g交換無質(zhì)量的光子形成的一樣，引力也是由物質(zhì)之間交換引力子形成的。
費(fèi)曼的設(shè)想為引力領(lǐng)域的研究又提供了一個(gè)有力的新框架。
史蒂芬·霍金運(yùn)用費(fèi)曼的量子引力框架，分析計(jì)算出了黑洞會(huì)有粒子輻射——霍金輻射，而且因?yàn)檫@種輻射損失質(zhì)量，最終黑洞會(huì)“蒸發(fā)”消散掉。
正是因?yàn)橐幚碜孕秊?span style="font-family: Calibri;">2的引力子，物理學(xué)家們運(yùn)用了一種振動(dòng)弦的方程來模擬引力子的行為，由此產(chǎn)生了近三十年以來最富熱議的弦理論。
當(dāng)然，費(fèi)曼自己對于弦論持有不贊同態(tài)度，原因也很簡單，費(fèi)曼本人就是經(jīng)典物理學(xué)家，一切理論都必須要能夠提出可供實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的預(yù)測，弦論至今也無法做到這一點(diǎn)。
除此之外，運(yùn)用量子引力理論，費(fèi)曼推測出兩個(gè)有意思的猜想——宇宙總體引力能量可能為零，也就是說，宇宙確乎是誕生于虛無——宇宙暴脹的動(dòng)能，與星系之間的引力負(fù)能大體相等；同時(shí)，宇宙空間其實(shí)是平直的，也就是普通歐幾里得幾何學(xué)意義上的空間。
關(guān)于宇宙是平直的，最近幾年的天文學(xué)觀測差不多靠近了這個(gè)結(jié)論。
費(fèi)曼在去世前對于引力研究的最后表述是，也許我們之前的設(shè)定都錯(cuò)了，真正的問題應(yīng)該是，引力的大小是怎樣被決定的。
費(fèi)曼的小弟蓋爾曼出成果了。蓋爾曼一直沉迷于粒子行為領(lǐng)域，沒有像費(fèi)曼那樣還去思考了引力，1961年蓋爾曼丟開費(fèi)曼的QED方法，采用了代數(shù)領(lǐng)域的群論工具，令人驚訝地找到了給海量粒子歸類的方法。
簡單來說，就是把自旋或電荷等物理量相同的粒子歸入一個(gè)群——某個(gè)形式的多面體中，通過對稱性互換（宇稱），這些多面體可以呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)方向，從而構(gòu)成我們所謂的新粒子。
蓋爾曼發(fā)現(xiàn)群論框架下，物質(zhì)粒子可以呈現(xiàn)出8種基本的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，他把這個(gè)發(fā)現(xiàn)命名為八正道——eightfold way，對應(yīng)的就是佛陀所說的“八正道”。
緊接著，蓋爾曼再次發(fā)現(xiàn)，八正道中的每一種狀態(tài)，還可以分解為3種更為基本的組合。蓋爾曼想到，是否這3種基本組合，對應(yīng)的就是三種更為基本的粒子？但是從電荷角度來看，這三個(gè)粒子只能具有分?jǐn)?shù)電荷，而不是整數(shù)電荷，這讓蓋爾曼有些猶豫。
1962年，經(jīng)過一年的思考和忐忑，蓋爾曼在看喬伊斯的《芬尼根的守靈夜》時(shí)，被其中的臺(tái)詞“three quarks for Muster Mark”（對馬可王三呼夸克），靈感突來，也可以說勇氣降臨，當(dāng)晚就寫出兩頁的論文——把這3個(gè)基本結(jié)構(gòu)稱之為一種叫“夸克”的新粒子，這三個(gè)夸克還被命名為“上、下、奇”。
費(fèi)曼對此持有高度懷疑態(tài)度，他用QED方法對蓋爾曼的猜想進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果卻令人驚訝地正確！于是費(fèi)曼也開始設(shè)想，質(zhì)子之中可能確實(shí)還有基本成分，他當(dāng)時(shí)把此稱之為“部分子”，因?yàn)樗€不能接受蓋爾曼的創(chuàng)意。
六十年代中后期，歐洲核物理實(shí)驗(yàn)室SLAC的科學(xué)家們陸續(xù)在粒子對撞實(shí)驗(yàn)中觀測到了夸克效用，這才證實(shí)了蓋爾曼的猜想之強(qiáng)悍。
費(fèi)曼借由夸克的類型，把QED方法發(fā)展為QCD，即量子色動(dòng)力學(xué)（之前的電荷，變成了夸克的自旋狀態(tài)），以深入探究為何夸克只成組出現(xiàn)在質(zhì)子中，卻沒有自由的夸克。QED和QCD的出現(xiàn)，將微觀世界中的強(qiáng)力和弱力統(tǒng)一了起來。
1979年費(fèi)曼被檢查患上了癌癥，此后便一直與癌癥抗?fàn)?，同時(shí)就是在繼續(xù)拓展QCD理論。與疾病抗?fàn)幍耐瑫r(shí)，他也逐漸認(rèn)識(shí)到，所有的物理理論都只能在一個(gè)有限的尺度范圍內(nèi)描述自然。
絕對的真理，在所有尺度下，所有時(shí)間上，放之四海皆準(zhǔn)的理論，是不存在的。任何理論到了小尺度以內(nèi)，就會(huì)出現(xiàn)無窮大量，便是理論失效的體現(xiàn)。
費(fèi)曼始終堅(jiān)持的，就是防止過分依賴和解讀數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)，必須堅(jiān)守經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)的約束——實(shí)驗(yàn)。這是物理學(xué)不同于數(shù)學(xué)和哲學(xué)的根本。
1988年2月15日，這個(gè)自由自在探究世界本原一輩子的科學(xué)家去世了。
就像作者評價(jià)的，這個(gè)人最具特色的地方，在于，他一輩子無論什么時(shí)候，所有的興趣都集中于一點(diǎn)——解決問題。
重點(diǎn)不是他個(gè)人如何，仍然感嘆由體制決定的環(huán)境和氛圍，如何促成頂尖人才的生成。
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