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別鬧了,費曼先生

作者:理查.費曼
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第二部 誤闖普林斯頓 當科學大師碰上菜鳥

第二部 誤闖普林斯頓

當科學大師碰上菜鳥

問題是這樣的:當電子晃動時、它會輻射出電磁波,這等於散發出能量,而損失能量即意謂有某個力作用在電子上。
我回去告訴惠勒。當初他要我做演講練習,現在卻有這些科學大師要來聽我的報告,使我很不自在。
果然,惠勒一直沒有提出報告。原先他以為輕易便可解決跟量子理論有關的部分;他還以為已經做得差不多了,但事實上並沒有。到了該他做報告時,他明白了他根本不知應該怎樣著手,所以沒什麼可報告。我也始終沒有解決那「半超前——半延遲勢位」的量子理論。而老實說,我還為此花了許多年的功夫呢!
「哦!當然。」我頹喪地說。
會前,我就在黑板上上下下寫滿了一大堆,還在寫著,愛因斯坦跑進來,和顏悅色地說:「哈羅,我來參加你的研討會。請問你,茶放在哪裡?」
我們可以說已弄通了古典的理論部分。這時惠勒對我說:「費曼,你年紀還輕,應該就這題目做一個研討會報告,你需要多練習上台講演。同時我會把量子理論部分弄出來,過一陣子再做報告。」那將會是我的第一次學術報告,惠勒跑去跟維格納(Eugene Wigner)教授說好,把我排進研討會的日程表中。
他接著說:「而且這會受到延遲,因為輻射波返回較晚。因此你描述的只不www.hetubook.com.com過是反射光。」
但奇蹟出現了——事實上我很幸運,類似的奇蹟在我一生中一再發生——只要我開始思考物理、必須全神貫注於要說明的問題上,我的腦袋中就再沒有其他雜念,完全不會緊張。因此當我開始報告以後,我根本不知道聽眾是誰了;我只不過在說明這些物理概念。事情就那麼簡單!

愛因斯坦也來了

我們發現這個想法確實可行。再次計算的結果非常完美,各方面都對應無誤。在古典物理的範圍內,這個理論很可能是正確的,儘管它跟麥克斯韋(James Clerk Maxwell)或洛倫茲(Hendrik Antoon Lorentz)提出的標準理論都有很大差異。但它沒有電子自我作用理論中出現一些無限大的量造成的困擾;它十分巧妙,且包含了作用量、延遲效應、時間上的向前和向後等物理現象。我們稱這套理論為「半超前——半延遲勢位」。
當時的標準理論,是電子對自己作用而產生力,稱為「輻射反應力」(radiation reaction)。當我在麻省理工開始推敲這個想法時,我並沒有注意到這個問題;我一直認為,電子只會對其他電子施加作用。等我到了普林斯頓之https://www.hetubook.com•com後,才聽說有這些標準理論,也才明白,原來的構想碰到大麻煩了。
我說:「我不知道,他沒有告訴我。這部分是他在做。」
我的意思是說,他們會問很多難題,我將會大大地出醜了!
使我難過的是,他怎麼已經做過這些計算。後來我才明白,像惠勒那樣的大師,你給他一個問題,他可以立刻「看」出其中的重點。
這時我的臉一定變成綠色了,因為維格納還說:「不!不!不用擔心!不過我得先提醒你:如果羅素教授邊聽邊打瞌睡——而他是一定會睡著的——那不表示你的報告不好,他在每個研討會中都打瞌睡。另一方面,如果鮑立教授不停點頭,好像表示贊同你說的一切,也不要得意,鮑立教授患了震顫麻痺症。」
「沒關係,」他說,「不用擔心,我會替你回答所有的問題。」
我努力準備報告,到了那天,我跑進會場,卻像許多沒有做過學術報告的年輕人一般,犯了同樣錯誤——在黑板上寫了太多的方程式。要知道,年輕小伙子都不懂得在什麼時候說:「當然,這跟那成反比,而這會如此這般地演變——」因為事實上,在座的聽眾早已知道這些,他們都「看」明白了;可是只有他自己不曉得。他必須靠實際的推算才得出結論——因此他寫下一大堆https://www.hetubook•com•com方程式。
惠勒教授想也不想,馬上說:「噢,這裡不對,因為你等於說它和其他電子間距離的平方成反比,可是它不應跟這些變量有關。而且,它應該與其他電子的質量成反比,也跟其他電子的電荷成正比。」
「哦?」他說,「這傢伙自己悶著頭在做,而沒有告訴助理究竟他在做些什麼?」他靠過來,用低沉、神秘的語調說:「惠勒不會舉辦那個演講的。」
我真希望我當時把鮑立說的話記下來,因為幾年之後,我發現那套理論用來構築量子理論上,確是不夠。很有可能,偉大的鮑立早已注意到其中的問題,而且當時已對我說明;但由於我不用回答問題,心情太過放鬆,以致沒有仔細聽。
報告結束,開始問問題的部分。坐在愛因斯坦旁邊的鮑立首先站起來說:「我不認為這個理論正確,因為這個,這個和這個——」他轉頭去問愛因斯坦:「你同不同意,愛因斯坦教授?」
報告時間終於到了。我面前坐了這些科學大師,全在等我開口講話!我生平第一次學術報告,卻碰上這樣的聽眾!
輪到我做報告之前一兩天,我在走廊上碰到維格納。「費曼,」他說,「我覺得你跟惠勒合作的研究很有趣,因此我已請了羅素來參加你的研討會。」羅素(Henry NorrisRussell)和_圖_書,當代大名鼎鼎的天文學家,要來聽我的報告!
我還清楚記得,從牛皮紙袋抽出講稿時,雙手不住地發抖。
「等一下,」他說,「讓我們假定這反射光是一種超前波,換句話說,這是逆著時間的反應;那麼它會在正常時間返回。我們已知道這個效應跟距離平方成反比,如果有很多電子充滿整個空間,而且電子數目隨距離平方成反比,也許所有的效應便可剛好互相抵消。」
我告訴了他,繼續寫我的方程式。
愛因斯坦說:「不——,」聲音拉長,帶著濃重德國口音,很悅耳的一聲「不」,很有禮貌。「我只覺得,要替引力交互作用構思一套同樣的理論,必定十分困難。」他指的是廣義相對論,也是他心愛的「小孩」。他繼續說:「由於目前我們還沒有足夠的實驗證據,因此我並不很確定哪些才是正確的引力理論。」愛因斯坦瞭解,很多想法可能跟他的理論不一樣,他很能容忍別人的想法。
在普林斯頓念研究院時,我曾經當過惠勒教授的研究助理。他給我一個題目,沒想到太難了、做不下去。因此我回過頭來,研究早在麻省理工念大學時便有的一個構想,那就是:電子不會作用於自己身上,而只會和別的電子相互作用。
維格納繼續說:「我想馮諾曼教授也會有興趣。」馮諾曼(John von Neumann)是當時最和-圖-書偉大的數學家。「而剛巧鮑立教授從瑞士來訪,因此我也請了鮑立來。」天哪!鮑立(Wolfgang Pauli),一九四五年諾貝爾物理獎得主,也是很有名的物理學家呢!這時我嚇得臉都黃了。最後維格納說:「愛因斯坦教授很少參加我們每週一次的研討會,可是你這個題目太有趣了,因此我特別去邀請他,他也會來。」
惠勒和我覺得,下一步是把目標轉向量子電動理論,因為我認為那裡也出現了電子自我作用的困難。我們設想,如果我們能夠克服這個古典物理中的困難,然後從中發展出一套量子理論,等於同時矯正了量子理論的缺失。
這時我的想法是:首先讓這個電子晃動,然後根據我的想法,它對附近的電子作用,使它(們)晃動起來。這些被擾動的電子所產生的效應,才是輻射反應力的來源。於是我做了些計算,帶著結果去見惠勒教授。
我倒是記得,跟鮑立一起走上帕爾瑪圖書館的台階時,鮑立問我:「等惠勒做演講談量子理論時,他會說些什麼?」
更進一步考慮,晃動一個帶電的電子所用的力,與晃動不帶電的電子所用的力,一定不一樣。因為假使在兩種情形中所施的力完全一樣,但已知在一種情況下粒子損失能量,另一種情況下則不會損失能量——這好像是對同一個問題出現了兩種不同答案,根本是不可能的。
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