本章研究基于电影《情深我心》《神奇的费曼先生》《挑战者号坠毁之谜》《发现的乐趣》以及书籍《别闹了，费曼先生》《你干嘛在乎别人怎么想》。涉及上述作品名称，皆以第一个字标志。一、迷人的费曼说实在的，费曼是一个很有魅力的人。正如《神》中所言：纵观他的一生，费曼拒绝权威，拒绝顺从，宁可取而代之地顺从自己的热情。从玩邦哥鼓到生物学，从写诗到绘画，从计算机到开保险箱，费曼的魅力广为人知。但是，研究清楚之后，你会明白，费曼其实算不上一个大师级人物，无法与牛顿、爱因斯坦相提并论，甚至无法与费米之流同列。在物理学上他并没有提出真正的观念，只是提出了“理解”和“简便方法”。尽管他的确拿了诺贝尔奖。所以，一切的可能就是他是个“有趣”的人，当然也可能正因为他是个“有趣”的人，所以他才无法成为真正的大师。写出这段话，我自己都觉得有点“语出惊人”。但是，这一次我是有充分论据的。在科学上，费曼具体做了什么贡献呢。《神》有完整的表述，只要有三点：一是曼哈顿计划中的贡献，二是诺贝尔奖的成就，三是调查挑战者号事件。我们逐一来研究他具体的贡献。1.曼哈顿计划中费曼做了什么呢？《情》中，博士刚毕业的费曼带着一班小伙子做计算的工作。他认为“人们对自己做的事有所了解，才会做得更好”。他告诉手下的小伙子们，他们是在为研究原子弹做计算。这样使得他们知道自己不是这做无聊乏味的事，而是在“打仗”，而且是一场富有重大意义的仗。正如片中，费曼与同事们一起看原子弹试爆，他说：它（原子弹）改变了当时在那里的人们。这样的说法，很大地激励了手下，大大地提高了效率。《神》中也，受访的费曼也提到：我把挑战写在黑板上，对年青人说，“我们能作到吗？”他们都开始行动，“是的，我们将用两班倒轮流工作，我们会加班加点地工作”“我们在努力！”结果，我们应对这个问题的速度比以前快了倍。但是这要说是管理学实践，还不能体现费曼的数学水平。至于费曼自己得意之作，在《情》中，一再地插入费曼和一班同事拿着墨镜等待原子弹试爆的场景作为“线索”和暗示。而且片中特别强调了费曼没有用墨镜，而是迅速跑到吉普车车前玻璃后面看。《神》中，受访的费曼非常得意地说：他们分发了墨镜以便你可以观看它，20英里之外透过墨镜你将看不见那个该死的东西。不过，我能肯定那东西会伤害你的眼睛，强光决然不会伤害你的眼睛，而是紫外线辐射伤害了你眼睛。所以我躲在一辆卡车的挡风玻璃后面，这样紫外线辐射不能穿透玻璃，我也就能幸免于难了。而且，我可以看到那个该死的东西。我可能是世界上第一个，在试爆的时候真正目睹这个该死的东西的人。不过，这是个趣事，而且也能够体现费曼的聪明，常识丰富，但这不能算是他的贡献吧。何况，在《挑》中，医生告诉费曼，很可能就是当初没有“防辐射装备”使得他罹患癌症。之前居里夫人发现辐射性，而且也因为长期接受辐射物导致患癌。这也应该是常识。准确的答案得看《神》，片中谈到：尽管杰出的物理学家都聚集在此，发明原子弹的挑战也来得很快。那是一个艰巨的任务，一个根本的问题，就是需要进行的计算工作量急剧增长。没有电脑，这工作只好人工去做，很大程度上拉慢了进程。这个问题，在费曼到来之前一直有，他发明了一个方法让运算并行实施，仍然是手工计算，仍然是每个人一次做一个运算，但却是并行工作，并且把每一部分的计算再聚到一起，这样把3个问题9个月解决的计划变成9个问题在3个月之内解决。这段话听起来就厉害了。不说实际贡献可能是决定性的，至少也是体现了数学上的才智。可惜影片都没有具体的说明，所以在《别》中，我们可以看到具体的说明，费曼自己的说明：“终于，他们要我停下手边工作，负起督导IBM小组的责任……虽然9个月以来，他们只解决了3个问题，小组成员的素质却很高。真正的问题是，从来没有人告诉他们任何事。当下我建议，这些技术人员必须知道我们究竟在做什么……他们简直是脱胎换骨了！大家开始发明新方法把工作做得更好，也改良了整个系统。他们更自动自发，晚上加班，完全不需要任何监督。事实上，现在他们什么也不需要了，因为他们明白一切，后来还发明了几套很有用的程序。这批小伙子真的变得很了不起。而从头到尾，我要做的只不过是告诉他们，这究竟是怎么一回事。结果，虽然前面他们花了9个月，才完成3个问题；我们后来却在3个月内解决了9个题目，效率几乎提升了10倍之多！不过，我们有很多秘密武器，其中之一是利用不同颜色的卡片。我们的作业方式，是一大叠卡片需要绕场一周。先加、再乘，就那样走遍房间内的每一部机器，一圈又一圈地绕，很慢。因此我们想到，将另一组不同颜色的卡片放进计算循环中，但这组卡片跑的比前面一组稍为慢一点。这样一来，我们可以同时进行两三项计算。”至此，我们可以明白，首先提高计算效率，关键还是费曼释放了那群年轻人的能量。至于所谓的“并列计算”，费曼说的是“我们有……”，并没有强调这是自己发明的。即使是费曼发明的（根据其他资料显示，费曼也曾经预测并列运算的计算机）方法，我们知道这也是一个“非首创”的方式，费曼只是“他山之石，可以攻玉”，学以致用罢了。换言之，费曼对于曼哈顿计划是有巨大贡献的，但是他提供的是“技术性”贡献，并非理论性贡献。而且，在《别》中，我们还可以读到这样一段话：有一次他（费米）从芝加哥南下；那时我在研究一个题目，也得到了一些结果。可是牵涉到的计算十分复杂困难。通常我是这方面的高手：我总是能预测答案会是什么，又或者解释为什么会得到某些答案。可是这个题目太复杂了，我简直无法解释为什么得到那样的答案。我们举行了会议，告诉费米我的困难，然后开始描述我得到的结果。他说：“等一下，在你告诉我答案之前，让我先想想。它应该是如此这般（他对了），然后因为这样跟这样，答案便变成这样这样，最明显的解释是……”他做的就是我最在行的事，但他比我高明十倍。那真是印象深刻的一课！费曼是诚实的，所以我们可以从中看到费曼的实际。费米是杨振宁、李政道的老师，但是我们大多数人并不清楚他的贡献，而却熟知费曼，所以这本身就值得我们思考（我的答案后面找）。2费曼为什么拿诺贝尔奖？很明显这是个晦涩的问题，所以《情》根本选择了回避。所以在片头的两段文字介绍中，点明了他获得诺贝尔奖之后，就先声明这是个“爱情故事”。科学家传记片最麻烦的就是这一点，很难深入浅出地让普罗大众感受到一些“科学之美”。《发》中，提出“费曼因为在量子点动力学方面的工作而获得了诺贝尔奖”，而且费曼自己有这样一段解释：从本质上来说，我做的工作是找出如何控制，如何分析、讨论关于电和磁的量子理论，那理论是在1928年就已经发表了的。同时独立进行这项工作的还有日本的朝永振一郎和施温格，我们想，该如何解释那理论以避免不确定性，或者说该如何计算才能在那理论有效时——比如，那理论就不适用于核力——所得出的结果与实验在每个细节上吻合。这是我1947年做的工作，找出一种描述那理论的数学方法，我因此而获得了诺贝尔奖。《神》还花了不少笔墨，而且费曼自己还演绎了“发明过程”，非常珍贵的资料。我们可以得到一些精神满足。《神》先是说明了论题的背景：一个新领域，被称作或简称是量子电动力学，诞生了，去试着解释电磁学和亚原子物质，有些时候看上去很有用。但有些时候，它的预测错的很离谱。这完全是疯了，它没有任何意义，它给我们的结果是无穷。无穷并不是一个答案，没有什么东西是无穷的，我们不会在实验室测量无穷大，你得到的是一个有限的结果，你不可能由你的基本的物理理论导出无穷。这个无穷的预测结果难住了地球上最聪明的物理学家，即使是的发明人，保罗•狄拉克，也困惑不解。也就是说，当时保罗•狄拉克提出的量子点动力学的公式，尝试去解释电磁学和亚原子物质，有时候很有用，但是也会得出“无穷”的答案来。所以，费曼的工作就是对保罗工作的一种延续。根据费曼在《神》中受访的谈话，我们可以了解费曼研究的过程：“当我还是个孩子的时候，我读过狄拉克的书，他的这些问题并且没有人知道如何解决，正如他书中所述。我并不能很好地理解这本书，因为我还没有达到那个水平。但在这，在这本书的最后一段，他写道‘这里需要一些新的想法’……于是我就开始思考一些新想法。当我在吃午饭的时候，一些孩子在自助餐厅扔盘子，盘子上有蓝色的圆形图案，是康奈尔大学自助餐厅的标志，当他把盘子扔出去然后盘子落下来时，摇摇晃晃，那个蓝色的图案就像这样在动。于是我就想知道这两者有什么联系。你瞧，我只是在娱乐，一点也不慎重，于是我开始摆弄旋转事物运动的方程，我一直不断地摆弄它，随后这个旋转使我想到了一个类似的问题，即满足狄拉克方程的电子自旋旋转的问题。这就使我重新审视起了量子电动力学，所有的东西一倾而出，这就好像把软木塞从瓶子上拔掉一样。”也就是说，费曼是利用“飞盘”这一形象的事物，找到启发，与狄拉克的公式的问题联系在一起。当然，这花了他很多的时间，最终才取得的胜利。根据《神》的评价，我们可以理解费曼的工作：受到转碟的启发，费曼意识到这个方程导出无穷这一事实，并不意味着它们错了。这个问题只是需要从一个新的观点出发来看它……在解决量子电动力学的无穷问题时，费曼提出了一个真正革命性的思想。这个解法如此奇怪，甚至他的妹妹，那时，她也是名物理学家也不觉得这是个严肃的工作……费曼所发明的这个小图形是一个绝妙的方法，用来回避量子电动力学所需的复杂计算。它们是一种捷径让他既避免了无穷，又可以做出对世界有意义的预测，他看出实际上存在一种形象化的方法来思考这些图画，这些方程。你可以把方程中的每一项都与一小幅卡通相联系，今天的人们就把它叫做费曼图。如果换作其他人可能要忙上好几个月，而他得到这种方法只用了一个下午。渐渐的，他的图示法使他的思想引起了注意，因为他得到了正确答案，而他得到答案的过程更加简单。尽管没有一个人明白他在做什么，事实证明这个方法很有效，现在我们把它应用于完全不同的领域，一点也不涉及粒子物理学，当我们看着星系的演变和宇宙中大规模的结构，我们发现用费曼图来计算这些量也十分有效。量子电动力学这一理论，费曼做了一个收尾工作，该理论也是有史以来数值最精确的物理理论。1965年，这一结果得到公认，费曼获得了诺贝尔物理学奖.他与另外两个物理学家分享了这个奖，朱利安•施温格和朝永振一郎，他们也在努力解决这个问题。查找资料我们可以发现，与费曼一起分享诺奖的两外两位科学家也是解决了狄拉克的“无穷”问题，不过他们的方法殊途同归，各有不同。当然，费曼图却更耀眼，因为它不仅有用，还很有趣。《神》用一句“尽管没有一个人明白他在做什么”，就把我们都安慰了，而且安慰完了，也就不用给我们再多的解释。不过，我觉得还是可以用一种方式来理解。就好像我自己讲汉语语法，我不会分开来解释，那样很复杂。我会造个句子，然后把所有的词性和语法成分都标注出来，然后学生可以轻松地借助这一标尺，轻易地解决文言文各种句子成分分析和词语活用、句式分析的问题，图表法就有这样的好处。根据百科上的简述，我们也可以找到费曼就是以各种线来表示不同的粒子，来表示很短时间内发生的事情。所以，我的理解是狄拉克的公式是宏观的，笼统的计算，所以对于具体出现的一些变化，它无法涵盖，会出现“无穷”的问题。但是，费曼图有很多个，每个都是具体的，根据不同的粒子情况可以有不同的费曼图，而这些图可以有效地避免无穷的答案。换言之，费曼是以“无穷”的具体方案，来解决“一个方案”可能有“无穷解答”的问题。在《挑》中，一开始，负责整个调查“挑战者号坠毁事件原因”的主席罗杰斯就暗示大家要服从命令，调查要按照程序，而且不能针对美国航天局（NASA），甚至作为一名美国人，要大局为重，即使找不出问题原因也是合理的。他的借口是：我们要接受这样一个事实，即航天飞机是最为复杂的机器，据我了解，它有250万个零件，也许在应有的考虑之后，还是找不到挑战者号失事的原因。费曼当即就打断了他，提出：250万个小土豆似的零件？实际上我对太空火箭了解不多，但我懂一点概率。我发明了一种我称之为路径积分公式的东西，从根本上说，它属于量子力学。它是说你能计算出事情发生的概率，而不是发生的时间。250万个事件有无限种可能，不管因果路径的数量有多庞大，不管挑战者号发生了什么，总能找到一种解释。如果没有这种可能，那我们在这儿干什么呢？费曼的话，似乎展现了他的“固有思维方式”，而且和我们前面谈到的“费曼图”有关（我走知乎上提问，有人指出费曼的路径积分和费曼图是这样一种关系：路径积分可以展开成一个无穷级数，而每个费曼图就是把级数的每一项图示化出来）：看起来概率是无穷的，没有办法解决的事；解决的办法就是“总有一种解释”可以找到。挑战者号坠毁原因看起来是无限的可能，但是一层层，一部分一部分地排除，还是可以找到答案的。这似乎印证了我的理解。所以，尽管费曼自己也搞不清楚为什么能够拿诺贝尔奖，甚至也不在乎诺贝尔奖。但是，我们知道他值得这个奖。不过，根据他们的工作，我们也可以清楚，费曼始终是无法和狄拉克相提并论的，正如他无法与费米相提并论一样。3. 调查挑战者号事件。这个事件很有名，这次调查也很有名。但是，看了《神》之后，我才明白，发现问题的不是费曼！我之前不了解细节，所以脑海里的故事，是说“粉笔划一条线不值1美元，但知道该在哪里划线的技术超过9999美元”的斯特罗斯那样的故事。但是《神》清楚地告诉我们，不是那么一回事：费曼所不知道的是库缇纳（Kutyna）上将在美国宇航局有一个秘密的消息源，萨莉•莱德是登陆太空的第一位女性，也是委员会成员。她私下里告诉上将一直怀疑用于航天飞机固体火箭助推器的O型塑胶垫圈，在寒冷气候下的工作状况，发射的那天早晨，发射站的温度达到了冰点以下。上将需要把这一信息告诉费曼，又不损害他的消息来源，机会终于在一天晚饭后的库缇纳的房子里等到了。上将修理他的老爷车……我说“你知道吗，教授，这些该死的汽化器的型环，总是因为寒冷的原因而泄漏”。费曼有了答案，同时他也有了一个启发性的想法来把这个答案告知公众媒体。然后费曼通过电视直播，当着全美国人的面，进行了漂亮的演绎：“我可以得到当橡胶变冷时的数据”，他夹住一段橡胶然后把它放在装着冰水的烧杯里，“我把这个取自你们密封舱的垫圈放进冰水里，随后我就发现当你对它施加压力保持一会儿，再释放压力，它保持变形状态，没有再反弹回去，一直保持着这个尺寸，换句话说，至少几秒钟。”换言之，费曼调查挑战者号，靠的是他的声望和信誉，以及他的聪明和表演才华。《挑》详细地展现了费曼整个调查过程，非常富有启发性。我们可以看到费曼从一开始费曼怀疑的是“涡轮叶片”开裂造成，后来又转入“发动机”，最后才发现的“O型圈”，很明显对于“航天飞机”他的确是个门外汉，尽管有丰富的物理知识和高超的数学水平。实际上，我们一开始就要明白，本来就必须由专业人士却调查，问题是专业人士基本都在航天局这一边，他们自己可以找到问题，只是为了给大众和总统一个“客观”的答案，才组织的调查委员会。所以，由前航天员和航天基地的工程师偷偷告诉费曼真相，是很合理的事。《挑》所揭示的，最终费曼提出的两个证据：一是O型圈在冰点会失去作用，一是航天飞机放射的安全概率只有99.4%。而费曼能够掌握这两个证据，根本上讲是源于“科学良心”（不能让航天员无辜丧命）和“真理”（科学就是真相）；从具体上讲又很明显是出于政治和经济的利益矛盾。正如库缇纳告诉费曼的：你得意识到你特别孤立，委员会的每个人都有很强的关系网，与美国宇航局、阿姆斯特朗、莱德、政府、基尔，罗杰斯曾是国务卿，比尔甚至还是里根总统的私人好友。我来自空军。看起来是一只调查团，但是势力源头不同。而最根本的就是美国航天局和空军的利益冲突，正如库缇纳告诉费曼的：美国宇航局是美国政府负责的，民用太空计划和航空航天研究的机构。注意“民用”这个词。运行天空计划项目的成本……是不可持续的。美国宇航局需要证明自己，需要提升它对民用科学研究和探索的影响力……与此同时，美国空军想升级泰坦，一支在太空部署间谍卫星的，高效的，无人操纵火箭机群。美国宇航局同国会达成了一项交易，那似乎可为其带来巨大的经济效益。政府可能停止资助泰坦项目，并将这笔钱转移到美国航天局。航天飞机便成为进入太空的唯一通道。美国宇航局击败了美国空军，使政府增加对它的资助。美国宇航局使国会相信，到1986年，他们能每月发射两次，每次飞行，都能搭载国防部的有效载荷……泰坦是我负责的项目。但美国宇航局食言了，并没优先国防部，而是以一个接一个令人眼花缭乱的公关花招带着参议院们升空。而且那时，发射开始被取消。新闻发布会开始通知，国会变得胆战心惊。没错，当局提出了越来越多的问题。去年12月，发射被推迟了6次。记住宇航局向国会承诺过，可以在任何时候，任何条件下发射。然后就有了1月28号的发射。1月28号的天气很冷，非常冷，美国宇航局感到了巨大的压力。冒险发射。同时还有负责承包固体火箭项目的莫顿赛尔科尔公司主管与宇航局马歇尔飞行中心主管的矛盾。很明显作为负责固体火箭项目的对接人，他们都明白事情出在那里，责任就在他们身上。所以，宇航局马歇尔飞行中心的主管穆罗伊就指出没有问题。但是莫顿赛尔科尔公司的阿兰•麦克唐纳则提出他和技术人员都反对放射，并且他没有签名同意。不过宇航局对其公司总部施加了压力，最终发射。所以，费曼在调查事件中的贡献，准确地说，不是“科技水平”的贡献。而是他的坚持，他不屈服权威，保持公正客观，追求科学真理的态度。最终让他即便没有发言权，也用了巧妙的办法在公众面前指出了真相。当然，这样做也给空军派系提供了好处，正如片中所言，1989年，能发射大型间谍卫星的新型火箭问世，库缇纳将军的泰坦项目复活。不过，假如没有费曼这个“独立”的成员，那么调查可能真的不了了之，因为宇航局不会自己揭示真相，而且很明显罗杰斯站在宇航局一边；而空军虽然有人参与，即使找出答案也不敢说，因为说了大家也会认为这是“派系斗争”。费曼也很反感掺和政治斗争，也很气愤被库缇纳耍，但是他坚持“真相”。正如他最后向总统提交的“附件”指出：美国宇航局要求公众对它的支持是坦率真诚和有益的，但它却没有做到这一点，对一项成功的技术而言，实际情况必须优先于公共关系。因为事物的本质不容被糊弄。换言之，挑战者号调查最终展示的是费曼对“真相”的追求，对科学的信仰。很明显，费曼在科学史上有着不可磨灭的贡献，不过我们也可以发现费曼可能“名过其实”。可能在科学史上的地位轮不到他如此耀眼，但事实上他就是那么耀眼。归其原因，正如《神》中所言：费曼对待生活具有感染力的热情，吸引了成千上万的读者和观众，费曼成了一个表演者，几乎一生都在表演。他走进任何一个房间，所有人的目光都会聚集到他身上，他是被关注的焦点……大多数人只有几个故事，你或者我，可能有那么三两个故事可说，有的人可能有十个，而费曼有数百个，而且费曼极具魅力。我认为《神》讲到了点子上。当然，我相信费曼的智慧和能力其实可以做得更出色，问题是他父亲的教育成就了费曼，也毁了费曼。如喜欢本文，欢迎关注。后续待更。如对《情深我心》电影具体内容感兴趣，可加微信公众号：电影X学
