第四章

我终于来到了自己的办公室，并且发现它就在默里·盖尔曼（系主任提到的那对孪生巨头之一）的隔壁。几天过后，我向他做了自我介绍，然后我们坐在摆着茶和饼干的桌旁聊了一会，那里是研讨会结束后人们常去的地方。默里本人和我在照片上见到过的一模一样——就连他那标志性的波洛领带也如出一辙。我告诉他自己的名字。他没有告诉我他的名字——既然那么出名，又何必多此一举——但是，他重复了一遍我的名字。我没有听出来，但他告诉我，那才是“正确的”（俄语）发音。他还给出了词源。我没有问起他那个不同寻常名字的来历；事实上，连字符是他父亲的创意①。不管怎样，几乎人人都对他直呼其名。而称呼费曼为“迪克”的人则要少得多。

二十多年来，默里的观点一直占据物理学的主导地位，他最知名的成就，就是在20世纪60年代提出的一个简单有效的数学体系，用于对几十个已知亚核粒子的性质进行分类和解释。除了相对传统的原子核组成（质子和中子）以外，这些亚核粒子会在零点几秒内发生衰变，而且是在近几十年里才被发现的。例如，质子只有在相互撞击的时候才会产生。为了解释他从这群亚核粒子中寻找到的数学规律，默里随后提出，质子、中子以及其他粒子具有一种内部结构，是由更基本要素的不同组合所构成的。它们就是“亚亚核粒子”——也就是构成原子核内粒子的粒子，默里称之为夸克（quark）。虽然物理学家从未观察到单个夸克，但他们最终还是接受了默里的理论。这使得他与元素周期表的发明者德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）齐名。与默里的体系一样，元素周期表也是根据共同的性质将化学元素进行分组，并且根据某种内部结构来解释元素的排列顺序——这里所说的原子内部粒子结构后来就被称为电子。

默里因为这项研究成果赢得了诺贝尔奖，并且成为战后最具影响力的科学家之一。然而，他似乎很自卑，总是迫不及待地想要展现自己的聪明才智。无论是粒子加速器还是化粪池，他都能说出它们的工作原理、关键技术参数，以及在最新模型中所探寻到的结果，而且一定会侃侃而谈。他故意用“正确”发音念我的名字其实并不奇怪；他似乎只是为了找机会说点外来词，比如城市的名字，以此来炫耀自己如同当地人一般的发音能力。某一刻你听到的也许是还算正常的纽约本地口音，过一会儿他的脸就突然扭曲起来，用魁北克、俄罗斯或者中国口音讲话。有一次，一个学生在假期里学了几句玛雅语，于是想试试默里是否真的如同他声称的那样懂玛雅语。那位学生说了一句话让默里翻译，结果却遭到了他的斥责。默里说，学生说的那句话是南部玛雅语，而他所学的则是北部玛雅语。

费曼和默里是朋友，关系时好时坏。默里之所以选择加州理工而拒绝其他大学的邀请，就是为了与费曼一起共事。在20世纪60年代末，正是费曼提出了一些关键性的理论证据，说明默里的夸克之所以没有被孤立发现，可能是因为它们存在于每个中子和质子的内部。

当时，这在物理学界是一个重大的争议：如果不能分离出单个夸克，那么说它确实存在又有什么意义呢？这些粒子中的粒子难道只是为了便于计算才存在的概念吗？这几个问题其实都属于一个更庞大的哲学问题：现代粒子加速器的实验结果在多大程度上是可以被直接观测到的，又能在多大程度上与数据的解释相一致呢？毕竟，就连电子和质子这样的普通粒子也被认为是“可以观察到的”，即使我们只能通过间接方式来“看到”它们（例如，它们在底片上留下的轨迹，或者盖革计数器发出的咔嗒声）。对于更多奇特的粒子来说，痕迹就更不明显，需要根据与其他粒子散射相关的数据图上的统计点，才能推断出它们的存在。如果火星上的一个文明做了相同观测实验，就不会对他们的“现实”产生一种完全不同的观念吗？有一个名为实证主义的哲学流派避免了这类争议：他们认为，只有人们能够直接感知到的才能被接纳为现实，现代物理学已经敢于超越实证主义的观点。但是对于很多人来说，相信夸克这种不可观测的粒子真实存在，已经超出了他们所能接受的极限。面对这类问题时，费曼总是会说医生禁止他讨论形而上学。然而，在60年代后期，正是他发表研究成果，通过假设质子存在不可见的亚粒子内部结构——大多数物理学家将这种间接被“观察”到的结果视为夸克存在的证明——来展示如何解释质子行为的某些实验观察结果。出乎意料的是，一直以来都特立独行的费曼并没有站在默里一边，夸克有许多与他所研究的物理过程毫不相干的特殊性质。因此，我们无法根据他的计算断定理论中那些看不见的粒子具有这些性质，也就是说，无法确定它们就是夸克。说不定默里的理论是错误的，质子中存在的是其他尚待描述的不可见粒子。正因为如此，费曼拒绝将他理论中的内部粒子称为夸克，而将其命名为“部分子”（parton）。这一做法激怒了默里，不仅因为这明摆着是拒绝支持他的工作，而且还因为“部分子”这个词杂糅了拉丁语和希腊语的词根。然而，费曼就是这样的人：对于自然的描述十分严谨，却对混淆了拉丁语和希腊语的语法满不在乎。

虽然费曼对哲学研究不屑一顾，但正是由于这种观念上的差异，才引起他们二人之间的不和。费曼过去常说世上有两种物理学家，巴比伦人和希腊人。他所指的是这两大古老文明中相互对立的哲学观念。巴比伦人对于数字、方程式和几何学方面的理解，让西方文明获得了长足的进步。然而我们却认为，真正发明数学的是后来的希腊人——尤其是泰勒斯（Thales）、毕达哥拉斯（Pythagoras）和欧几里得（Euclid）。这是因为巴比伦人只关心计算方法的有效性——也就是充分描述真实物理情景的能力——而不是它的准确与否，或者是否适用于任何更大的逻辑体系。另一方面，泰勒斯和他的希腊拥护者们提出了定理和证明的概念——并且要求，只有当命题是一个明确陈述的公理或者假设的确切逻辑结果时，才能被认为是真的。简单说起来，巴比伦人注重的是现象，而希腊人注重潜在的规则。

这两种方法都是非常强大的。希腊式的方法具有数学逻辑机制的全部力量，这种类型的物理学家经常将他们理论中的数学之美作为依据。这便促成了许多数学方面的美学应用——例如，默里对粒子的分类。巴比伦式的方法则给予想象一定的自由度，并且允许人们跟随自己的本能或直觉，以及对自然的“第六感”，而不是拘泥于想法的严谨性和正确性。这种审美观也取得了巨大成就——直觉加上“物理推导”的成就，也就是说，主要基于对物理过程的观察和解释进行推理，而不是用数学推导出结果。事实上，具有这种思维方式的物理学家有时会打破数学的规则，甚至会根据他们对实验数据的理解，创造出奇特的（而且未经证实的）数学方法。在某些情况下，这就使得数学家们成了殿后的一方——要么证明物理学家自创方法的正确性，要么搞清楚为什么他们“毫无根据”的方法却得出了相当准确的答案。

费曼认为自己属于巴比伦人。他凭借对自然的理解前往它所引导的地方。而默里则更倾向于希腊风格——渴望对特性进行分类，将有效的数学规律强加给数据。

费曼拒绝认定质子的内部组成就是夸克，尽管这一事实激怒了默里，但这正是巴比伦式思想家意料之中的表现。费曼解释了一些数据，指出似乎存在某种内部结构。他没有从这些数据中找到任何令人信服的证据能够进一步确定，这种内部结构与默里所提出的相同。在希腊式的思想家看来，这种认同会与一种巧妙的数学分类法联系起来，而这就是要求认同的强有力的理由。

尽管费曼将这两种方法界定为巴比伦式和希腊式，但是纵观整个历史，其他许多人物和运动也曾表现出类似的理念矛盾，例如，希腊人柏拉图（Plato）和亚里士多德（Aristotle）。柏拉图认为，在真实世界各种现象的背后存在永恒不变的规律。换作数学术语的话，这就是默里这类物理学家所追求的描述方式。亚里士多德觉得柏拉图根本是在背道而驰。在他看来，对自然进行不切实际（也就是抽象）的描述是荒诞的，或者说就是与己方便而已，我们真正应该关注的是感官所感知到的现象。跟费曼一样，他崇尚的是自然本身，而不是（可能）潜在的抽象概念。

在我看来，费曼的这一特质也反映了斯佩里的两个大脑半球理论。左半球，寻求秩序和条理，也就是默里、希腊人和柏拉图；而右半球，感知模式并强调直觉，也就是费曼、巴比伦人和亚里士多德。考虑到大脑本身的生理差异，也就难怪他们态度上的差异超越了物理学范畴，深入到各自的生活方式当中。当时的我还没有意识到，很快我也将面临这种生活方式的选择。

从很多方面来说，费曼与默里在才智上可谓旗鼓相当。虽然费曼在1981年还没有受到大众媒体的关注，但是在物理学界，他的形象几十年来一直远胜过默里。费曼的传奇开始于1949年，年仅三十岁的他就为《物理评论》写过一系列的论文。自艾萨克·牛顿的时代以来，人们创建物理学理论都要先写下一个或者一组微分方程，然后再通过求解方程计算出理论的结果。量子理论也并无二致。例如，为了找到量子电动力学（带电粒子的量子理论）对电子未来行为的预测结果，20世纪40年代的物理学家首先要描述其当前状态或者说“始态”。这个数学函数包含了一些描述物理量的信息，例如电子在过程当中或者实验开始时的动量和能量。理论家的目标是在过程当中或者实验结束时描述同样的物理量（即计算出所谓的“终态”），或者至少计算出它达到指定终态的概率。为了实现这一目标，物理学家要求解微分方程，而费曼的量子理论公式则不需这一过程。

在费曼的方法中，为了获得给定初始状态的电子最终实现某特定终态的概率，你可以利用一定的规则，将电子由始态到终态所有可能的路径或者变化历程叠加起来。对于费曼来说，这就是量子世界与现实，或者说与经典世界的区别。在经典理论中，粒子遵循的是确定的路径，就像我们日常生活中的物体一样。之所以会出现神奇的量子世界，就是因为你必须将额外的路径考虑进去。对于大型物体来说，叠加所有路径只会得到其中一条重要路径，也就是我们所熟悉的经典路径，所以你不会注意到任何量子效应。但是对于亚原子粒子（例如电子），你既不能忽视它向宇宙遥远区域传播的路径，也不能忘记它在时间上的往复曲折。量子理论下的电子跳着宇宙之舞向太空四处发射，从现在到未来再到过去，从这里到宇宙中的任意角落，再返回来。在循着这些路径游走时，它无视正统的运动规则，就好像万事万物全都失去了控制一般。正如费曼所说，甚至就连“事件的时间顺序……都变得无关紧要”。然而不知为何，就像乐器和声演奏出的音乐一样，所有叠加在一起的路径就构成了实验者观察到的最终量子状态。

费曼的方法属于另辟蹊径，乍一看不太合理。我们以科学为主导的文化期待看到的是秩序和规则。我们已经形成了根深蒂固的时间和空间观念，时间只能从过去流向现在，再流向未来。但是根据费曼的说法，深藏在这一秩序之下的是不遵守这些规则的过程。和往常一样，费曼从不讨论自己理论形而上学的一面。后来，当我逐渐了解他以后，便发现自己能够理解他想出这一理论的原因：他自己的行事风格就跟电子一样。

当时，物理学家很难理解和接纳费曼的方法。他发明用来对路径求和的“路径积分”不但没有得到数学验证，有时还会出现定义不清的状况。他用于从理论中得出答案的图示法——如今被称作费曼图（Feynman diagrams）——颠覆了物理学家以往的认知。物理学家需要的是证据。他们让他从量子理论的基本公式出发，给出他公式的数学推导过程。可是，他却凭借直觉和物理推导，以及大量反复的试验，才最终形成一套自己的方法。他无法对它进行证明。当他在1948年某次会议上提出这一方法时，遭到了尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）、爱德华·泰勒（Edward Teller）和保罗·狄拉克（Paul Dirac）等多位著名物理学家的围攻。他们所寻求的是希腊式的方法，而他却是巴比伦式。不过，到头来他们依旧不能无视他：他可以在半小时内完成耗费他们几个月的理论计算。

最终，另一位年轻的物理学家，弗里曼·戴森（Free-man Dyson），证明了费曼的方法与传统方法之间的相互联系，慢慢地人们开始接受它。有些人（比如默里自己）则揣测，比起牛顿的微分方程，费曼的方法（路径积分和费曼图）并非所有物理理论的真正基础。

尽管对于物理学家来说，费曼是个传奇人物，而默里则是彻头彻尾的普通人，但是在某种程度上，默里在引领这一专业的方向上更具有影响力。这是因为一向寻求秩序和控制的默里，也总是设法充当领导的角色。费曼则回避了这一点，他更喜欢用自己的研究成果来说话。

我又该如何融入其中呢？

我的成就源自我的博士论文和几篇我与伯克利的希腊博士后尼克斯·帕帕尼古劳（Nikos Papanicolaou）一起写的论文。和费曼一样，尼克斯与我研究的是将量子世界与经典世界联系起来的方法：我们发现，只要世界的维度超出我们所熟悉的三维空间，那么量子世界看起来就会同经典世界类似。接着，我们证明了在世界有无穷多个维度的前提下，如何轻松解决原子物理学中的某些问题。最后，我们展示了如何抵消无限维度的错误假设，并找到与三维世界相关而准确的答案。拨开迷雾之后，我为我们方法的准确性而感到惊讶。最重要的是，我为我们的独创性而感到自豪。

大约一年前，普林斯顿的一位年轻教授爱德华·威顿（Edward Witten）在略微偏向技术性的专业期刊《今日物理》（Physics Today）的一篇文章中引用了我们的研究，这位教授十年后取代了已故费曼教授的位置，成为物理学界的头号尤达大师②（后来还占有了默里曾经的办公室）。自从那篇文章发表之后，便开始有人引用我们的研究成果，引用次数增至几十次。不过，当这个数字超过一百以后，我就没再追着去数了。同时，我发现自己得到了新的认同和尊重。我的博士生导师突然对我研究的细节颇感兴趣。我本科时期的一位老教授竟然出乎意料地写信问候我。教授们开始把我当作一言九鼎的人。等到该考虑接下来如何做的时候，我心中便生出许多负面的想法、顾虑。我还能再次有所成就吗？接着，我便收到了加州理工的工作邀请。

无论是希腊、巴比伦，还是土生土长的芝加哥风格，我知道我必须找到自己的方式和态度去研究物理——还要好好生活。然而，我必须首先抛开这样的想法：把自己的发现当作一次偶然，把自己的成功看作某种骗局，或者是再也不会降临到我头上的好运。几周以来，我一直沉浸在这样的思想状态中，长时间盯着各种杂志，却几乎没怎么翻页，也完全没有看进去。参加研讨会的时候，我也无法集中注意力在会议主题上。在走廊上和其他博士后交谈时，我几乎连最简单的思路都跟不上。

晚上回到家，我便和几位邻居一起打发时间，他们在大麻中找到了自己在世间的位置。爱德华（Edward），一位身材瘦小的加州理工物理系毕业生，抽大麻是为了解闷，同时也为了消除研制武器工作所带来的道德上的不安；雷蒙（Ramon）——大家都叫他雷——是一个清洁工，抽大麻可以让他忘记白天难忍的气味。坐在他们身旁的我，二十七岁，曾经红极一时，紧张地保守着事实上我从未取得成功的秘密。我们一起看《神探可伦坡》（Columbo）和《洛克福德档案》（The Rockford Files）的重播，自在安心，反正不管我们有没有认真看，那些笨手笨脚的侦探总能抓到坏人。

与此同时，冬天来了，随之而来的便是新的学期和新的一年。我见到刚做完手术的费曼从他的办公室进进出出。我想，如果说有谁能帮助我摆脱创造力的枯竭，那么这个人只能是我的偶像费曼。他的著作唤起了我对物理学最初的热情，现在，命运又将我送进了跟他只有几扇门之隔的院系。我只需要迈开双腿，敲响他的房门。虽然我既单纯稚嫩又缺乏自信，但幸好我胆量十足，或者就如父母所说的无所顾忌。就算是传奇人物，我也一样能接近他。就这样，轻视哲学更瞧不起心理学的费曼，不久就成为指引我了解科学家人生观和思想的重要导师。