费曼，一个真性情的“挑战者”(1)
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如果你也爱看美国情景喜剧《生活大爆炸》，那么你对下图中谢耳朵与佩妮讨论粒子物理学的场景一定不陌生。在画面的白板上，有3个“奇怪”的图像，那便是大名鼎鼎的费曼图。《生活大爆炸》这部电视剧多次以著名物理学家理查德·费曼为话题，一方面是因为费曼在物理学界的影响，另一方面因为该剧的背景地设在加州理工学院，这所大学是费曼1951年之后的执教地。理查德·费曼是20世纪一位极具才华、极富个性的科学家，他的一生充满传奇色彩，就让我们从他晚年参与调查的“挑战者”号事故开始，一起走近他的传奇人生吧!
“挑战者”号事故调查
1986年1月28日上午11时39分，在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心腾空而起的“挑战者”号航天飞机升空73秒后，突然发生爆炸，机上7名宇航员全部遇难。事发之后，美国航空航天局(NASA)成立了一个事故调查委员会，当时在加州理工学院任教的费曼被邀成为调查委员会的一员。在调查过程中，费曼发现助推火箭上的一个O形环有烧焦痕迹，因此怀疑火箭燃料燃烧时从那里发生了燃料泄漏，从而引发了整个事故。同时，费曼了解到，航天飞机发射当天，地面温度是-3℃～-4℃，远低于通常的12℃。费曼认为事故的罪魁祸首就是这个O形环。
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随后，在一次面向公众的电视直播会议上，费曼以他一贯简洁、清晰展示科学原理的风格说明了O形环的问题所在。他在现场只用了3件简单的道具：同样的O形橡胶密封环，一把尖嘴钳，一杯冰水。他用尖嘴钳把O形环夹变形了一些，之后置于冰水杯中，一会儿他又取出来向公众展示，O形环没有恢复变形。科学家都崇尚简单，厌恶繁文缛节，但是像费曼这样身体力行，一生致力于简洁化的科学思想、方法，并倾注大量心血于科学教育的，绝无仅有。他卓越的科学成就，独特的科学教育方式以及迷人的个性使得他成为家喻户晓的明星科学家。
爱唱反调的青年科学家
费曼1918年出生于美国纽约市皇后区的小镇法洛克卫，1939年毕业于麻省理工学院，进入普林斯顿大学念研究生，成为著名物理学家约翰·惠勒的学生。
1943年，在洛斯阿拉莫斯，刚刚研究生毕业的费曼获得了一个难得的机会，同一批最伟大的物理学家和数学家一起工作，他们包括：奥本海默、汉斯·贝特、恩里科·费米、爱德华·泰勒，还有约翰·冯·诺伊曼，而这个机会就是制造出世界上第一颗原子弹的“曼哈顿计划”，这也是费曼研究生涯的起点。在这个团体中，年轻的费曼得到了众多科学前辈的认同。他能运用逻辑来分析一切复杂问题，找出主要因素，并简单明了地说明需要解答的关键问题。令前辈们同样满意的是这位年轻的科学家对物理学全身心投入的热情。当时，年轻的费曼常常与已经小有名气物理学家贝特唱反调，但贝特一点也不生气，相反，费曼深入的思考给他留下了很好的印象，因此他对费曼产生了一种尊敬。贝特还将费曼收入麾下，让他做了计算组的组长。贝特后来还自豪地宣称：“费曼能做任何事情，所有的事情。”“曼哈顿计划”的领导者奥本海默也称他为“这里最才华横溢的年轻物理学家”。
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最善于抓住本质的大脑
要善于抓住事物的本质，这是费曼小时候从父亲那里得到的教诲。一次，在林中散步，父子一起观察鸟雀，父亲告诉他，如果你知道了这种鸟雀的名字，哪怕是许多种语言的名字，都无助于加深对鸟的理解，只有通过观察鸟的行为才能去认识它。这些话影响了费曼一生，他对哲学家在概念上的纠缠很不屑，认为自然界不会满足哲学家那些先入为主的见解。有人问他，如何用一句话概括出现代科学最基本的观点，费曼回答说：“一切物质都是由原子构成的。”
费曼由于在量子电动力学上的贡献和施温格、朝永振一郎分享了1965年诺贝尔物理学奖。他们三人其实是用不同的方法创建了量子电动力学。这种现象在科学史上倒不罕见，17世纪时牛顿和莱布尼茨就各自独立发明了微积分;20世纪20年代海森堡和薛定谔也各自创建了量子力学。但是在他们三人中，费曼的方法最直观、最形象，这也是他一贯简洁风格的体现。
其中用到的费曼图，就是一种符号化的物理语言，比如反映物理学中康普顿效应(光子和电子相互作用)的费曼图。
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费曼图中的实线代表电子，波纹线代表光子，费曼图不仅有鲜明的物理含义，而且具有严格的数学含义，可以说每一幅费曼图就是一个数学表达式。上述费曼图表示的物理含义是，光子与原子中的电子发生弹性碰撞，碰撞后光子损失能量，改变其运动方向，而电子获得能量从原子中飞出。
费曼的好友、物理学家戴森回忆说：“当费曼看不懂正统教科书中的量子力学时，他只好从头开始发明了一套自己能看得懂的量子力学……我用正统方法所做的计算，花了我几个月的时间，写了几百张纸;费曼却可以在黑板上，花半个小时就得到几乎相同的答案。”这从侧面也反映了费曼创造简洁科学理论的天赋。
送给教育界的宝贵礼物
费曼对科学教育界产生了难以估量的影响，其中最宝贵的礼物应当是著名的三卷本《费曼物理学讲义》，有人认为它是迄今为止最好的大学物理学教材。费曼早年参加了制造原子弹的“曼哈顿计划”，第二次世界大战结束后，他前往康奈尔大学任教。1949年到1951年，他应邀到巴西给大学生讲授了10个月(非连续的)的物理课。费曼发现，那里的学生都喜欢背诵，却不知道自己在背什么。返回美国后，费曼开始在加州理工学院任教，但他一直没有给低年级的大学生讲过物理课。直到1961年秋季，学校有一项物理教育改革项目，他在同事的推荐下答应给低年级大学生讲授两年物理课。《费曼物理学讲义》就是根据那些授课笔记整理的。在这本讲义中，费曼还结合了他对巴西教学生涯的反思，认为大学物理课讲授的目的不应该是为考试做准备，甚至不是为学生服务于工业或者军事做准备。他说：“我最想做的是与你们分享我对于这个奇妙世界的一些欣赏，以及物理学家们看待这个世界的方式，我相信，这是现今时代里真正文化的主要部分(或许有其他学科的许多教授会反对这一点，但我相信他们是完全错误的)。”半个世纪前费曼的教育思想，现在听来依然振聋发聩。, 百拇医药(史晓雷)