費曼(Feynman，1918—1988年)一生醉心于科學(xué)研究和教學(xué)工作，主張在物理研究中要大膽探索和創(chuàng )新，其學(xué)術(shù)思想所觸及的深度和廣度令人敬佩.“費曼是這里最才華橫溢的年輕物理學(xué)家，他有著(zhù)非常吸引人的性格與個(gè)性，他是一個(gè)優(yōu)秀的教師，對物理學(xué)的各個(gè)方面都有著(zhù)熱烈的感情.”曼哈頓工程的領(lǐng)導者、著(zhù)名物理學(xué)家?jiàn)W本海默曾如此評價(jià)他.
1918年5月11日，費曼出生于美國紐約的一個(gè)猶太人家庭，還有一個(gè)妹妹，兩人均是物理學(xué)家.
在費曼小時(shí)候，他父親通過(guò)將藍色和白色的2種瓷磚變換擺放方式，幫助他認識各種形狀和學(xué)會(huì )算術(shù).父親還經(jīng)常和費曼一起去參觀(guān)各類(lèi)博物館.費曼對于《不列顛百科全書(shū)》中的科學(xué)類(lèi)和數學(xué)類(lèi)詞條特別有興趣，還自學(xué)起幾何的知識，他還試著(zhù)就一些問(wèn)題做出思考和解釋.費曼日后回憶道:“沒(méi)有壓力，只有可愛(ài)的和有趣的討論.”顯然，父親對費曼的科學(xué)啟蒙是非常重要的，除了學(xué)到知識，還使少年費曼領(lǐng)悟到科學(xué)美和大自然的美.費曼后來(lái)的物理學(xué)研究總是從自然界的現象出發(fā)進(jìn)行思考，能透過(guò)觀(guān)察和實(shí)驗事實(shí)的表面而直視其本質(zhì)，這與他早期的家庭教育有關(guān).
1935年，費曼進(jìn)入麻省理工學(xué)院攻讀數學(xué)和物理學(xué)專(zhuān)業(yè).1939年9月進(jìn)入普林斯頓大學(xué)，師從惠勒(Wheeler，1911—2008年)攻讀研究生，研究方向是量子電動(dòng)力學(xué)的疑難問(wèn)題:發(fā)散困難.1942年，費曼獲得理論物理學(xué)博士學(xué)位，之后到洛斯阿拉莫斯的實(shí)驗室參與研制原子彈的秘密計劃——“曼哈頓工程”.同年，費曼結婚.
1946年開(kāi)始，費曼先后在康奈爾大學(xué)和加州理工學(xué)院任教.在加州理工學(xué)院期間，他積極參與科學(xué)教育的改革，并出版了《費曼物理學(xué)講義》.因在量子電動(dòng)力學(xué)方面的突出成就，費曼獲得1965年的諾貝爾物理學(xué)獎.
1986年，費曼受委托調查著(zhù)名的“挑戰者號”航天飛機失事的原因.“低溫下橡膠失去彈性”——費曼只用冰水和橡皮環(huán)就揭示了“挑戰者”失事的根本原因.這就是著(zhù)名的O型環(huán)實(shí)驗.
2年后，1988年2月15日，費曼因腹膜癌在加州洛杉磯逝世，終年69歲.
費曼長(cháng)期從事物理學(xué)的研究工作，不僅在量子電動(dòng)力學(xué)、粒子物理、凝聚態(tài)物理及物理教育等方面的杰出貢獻為當代物理學(xué)工作者所敬佩，而且以其高超的科學(xué)美學(xué)鑒賞力受到物理學(xué)界的廣泛贊譽(yù)[1].
1939年，費曼大學(xué)畢業(yè)時(shí)就具備了較高的科研水平，其畢業(yè)論文發(fā)表在著(zhù)名的《物理評論》上.1949年，發(fā)表“正電子理論”和“量子電動(dòng)力學(xué)的時(shí)空探討”，就電子與光子的相互作用給出了相應的費曼路徑積分、費曼圖和費曼規則.這些都成為現代理論物理學(xué)家使用的基本工具.
費曼的路徑積分方法是一種“歷史累加”的方法.當時(shí)科學(xué)家已熟知了量子力學(xué)的2種形式，即波動(dòng)力學(xué)和矩陣力學(xué).具有創(chuàng )新精神的費曼又找到了第3種形式——基于作用量的路徑積分形式.費曼的方法不但簡(jiǎn)單明了，路徑積分的思想還體現著(zhù)一種物理直覺(jué)，為量子力學(xué)提供了一種鮮明的物理圖像.這種新的形式與另2種形式完全等效，且對經(jīng)典力學(xué)同樣有效，昭示著(zhù)現代物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)之間的某種聯(lián)系，也意味著(zhù)在更高的層次上的統一.量子場(chǎng)論中的“費曼振幅”“費曼規則”等均以他的姓氏命名，可見(jiàn)其貢獻之大.
費曼圖用于表述場(chǎng)與場(chǎng)之間的相互作用，揭示了物理過(guò)程的本質(zhì)，是物理學(xué)中對電磁相互作用的基本表述形式.他獨立提出用躍遷振幅的空間—時(shí)間描述來(lái)處理幾率問(wèn)題.可以說(shuō)，費曼全面發(fā)展了將量子理論應用到前沿研究領(lǐng)域所使用的獨特的方法，并且對這個(gè)領(lǐng)域的當代圖景產(chǎn)生重大的影響.費曼的導師惠勒曾經(jīng)向愛(ài)因斯坦介紹過(guò)費曼的理論.他說(shuō):“費曼已經(jīng)找到了一種簡(jiǎn)潔的圖像，來(lái)理解一個(gè)動(dòng)力學(xué)體系從一種位形過(guò)渡到下一時(shí)刻的另一位形的幾率幅.”惠勒認為，費曼的博士論文標志著(zhù)量子理論第一次變得比經(jīng)典理論更簡(jiǎn)單了[2].
參加研制原子彈的“曼哈頓工程”，對于許多人來(lái)說(shuō)，都是非常榮幸的.24歲的費曼在獲得博士學(xué)位的當年就參與了“曼哈頓工程”，與許多世界知名的科學(xué)家共事.在這些著(zhù)名科學(xué)家面前他自稱(chēng)為“無(wú)名小卒”，但“大人物們”卻對他的意見(jiàn)給予了充分的重視.他回憶與玻爾、貝特等人的接觸時(shí)講到，“一生之中最令我振奮的事情之一，就是碰到這些光芒四射的物理學(xué)家”.
玻爾是與愛(ài)因斯坦齊名的大科學(xué)家.德國納粹占領(lǐng)丹麥后，玻爾便與2個(gè)兒子(阿格·玻爾和吉姆·玻爾)離開(kāi)丹麥到了美國.在美國期間，玻爾父子參加了“曼哈頓工程”，玻爾也受到了大家的格外尊重.玻爾發(fā)表的意見(jiàn)自然受到大家的重視，甚至在會(huì )上能一睹玻爾的風(fēng)采，也能讓與會(huì )者感到榮幸.作為“小人物”的費曼，在開(kāi)會(huì )時(shí)坐在后排，并且只能在眾多腦袋的縫隙看到一點(diǎn)點(diǎn)玻爾的影子.不過(guò)玻爾卻注意到了費曼，在一次重要的會(huì )議之前，玻爾專(zhuān)門(mén)請費曼單獨交流，就原子彈具備怎樣的結構才能威力更大的問(wèn)題聽(tīng)費曼的看法.費曼事后才從小玻爾那得知，老玻爾在一次會(huì )上就低聲對他說(shuō)，“后面那個(gè)小伙子(費曼)自信且正直，是唯一不怕我的人，只有他會(huì )指出我的荒謬的想法”，并且還指出，“只找那些只會(huì )說(shuō)，'是的，玻爾博士’的人是不行的”.玻爾能夠在人才濟濟的曼哈頓工程中看中費曼，除了相信費曼不迷信權威，敢于直言之外，更多的則是因為費曼在科學(xué)研究上有真知灼見(jiàn).但費曼總是謙虛地說(shuō)，自己在人際交往上比較笨，“我總是忘記在跟誰(shuí)說(shuō)話(huà)，而一味擔心物理上的問(wèn)題”.
費曼在“曼哈頓工程”中結識的另一位科學(xué)家是貝特(Bethe，1906—2005年)，貝特曾在1954年當選為美國物理學(xué)會(huì )會(huì )長(cháng)，曾預言了μ子的存在，提出氘核的模型和宇宙線(xiàn)研究中的貝特-海特勒模型.他發(fā)表在《現代物理學(xué)評論》中的3篇有關(guān)核物理學(xué)的論文，被科學(xué)家們譽(yù)為“貝特圣經(jīng)”.1967年，因為解決了恒星從核聚變反應獲得能量的機理問(wèn)題，貝特被授予諾貝爾物理學(xué)獎.
貝特對問(wèn)題總是愛(ài)刨根問(wèn)底，因此有“戰艦”的昵稱(chēng).費曼認為，貝特最需要找個(gè)人來(lái)唱反調，看看他自己的想法是否經(jīng)得起考驗.有一次，貝特找費曼談一些理論問(wèn)題.費曼說(shuō):“不，不，你瘋了.應該是這樣才對.”貝特便解釋為什么不是他瘋，而是費曼瘋了.兩人就這樣吵下去.費曼就是這樣，每當聽(tīng)到關(guān)于物理的一切時(shí)，便只想到物理，甚至連交談對象是誰(shuí)都忘了.但這剛好是貝特所期待的態(tài)度，因此費曼被擢升一級，成為貝特手下的小組長(cháng).后來(lái)，貝特回到康奈爾大學(xué)工作，同時(shí)也為費曼爭取到一個(gè)職位(薪資是3 700美元).這時(shí)，費曼還得到別的機構更高的薪資.但因為費曼喜歡和貝特一起共事，便決定到康奈爾大學(xué)，不考慮錢(qián)的問(wèn)題.不過(guò)貝特發(fā)現別的同事得到更高薪水的職位后，他就主動(dòng)跟學(xué)校談，把費曼的薪資提高到4 000美元.
費曼到了康奈爾大學(xué)后，有一次在餐廳看到一些人在耍盤(pán)子，餐碟在空中邊飛邊擺動(dòng)，邊緣上的?；辙D動(dòng)的速度比碟子轉動(dòng)得快.費曼在閑暇之時(shí)就思考，碟子為什么會(huì )有如此的運動(dòng).費曼還將他的這些思考跟貝特進(jìn)行交流.后來(lái)，費曼在推算盤(pán)子轉動(dòng)的方程式時(shí)，聯(lián)系到電子軌道在相對論發(fā)生作用的情況中會(huì )如何運動(dòng)，接著(zhù)是電動(dòng)力學(xué)里的狄拉克方程式，再接下來(lái)是量子電動(dòng)力學(xué)……費曼回憶時(shí)說(shuō):“我還來(lái)不及細想究竟怎么回事，就好像打開(kāi)瓶蓋一樣，所有東西都毫無(wú)阻塞地流出來(lái).后來(lái)我獲得諾貝爾獎的原因——費曼圖以及其他的研究——全都來(lái)自那天我把時(shí)光'浪費’在一個(gè)轉動(dòng)的餐碟上!”這就是真實(shí)的費曼，他的物理學(xué)研究就是在享受物理，隨興之所至.
費曼熱愛(ài)學(xué)生，非常喜歡教學(xué).他說(shuō):“教學(xué)和學(xué)生使我的生命得以延續.如果有人給我創(chuàng )造一個(gè)很好的環(huán)境，但是我不能教學(xué)的話(huà)，那我永遠不會(huì )接受，永遠不會(huì ).”他的教學(xué)充滿(mǎn)活力和激情，他注重與學(xué)生的交流，還往往會(huì )在審視學(xué)生提出的問(wèn)題時(shí)深入思考許多新問(wèn)題，萌生一些新的想法.
面對同樣的知識，不同的教學(xué)方法將直接影響學(xué)生對知識的理解、方法的養成和創(chuàng )新能力的造就.費曼在教學(xué)中能巧妙借助科學(xué)史的方式來(lái)教知識、授方法.例如，在講授萬(wàn)有引力定律時(shí)，介紹觀(guān)察實(shí)驗、歸納推理、實(shí)驗證明等科學(xué)研究的方法，并且闡釋運用已有成果探索和創(chuàng )設新理論的思想和方法.他善于設計和運用“模型”，使復雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，使抽象的概念或復雜難懂的理論簡(jiǎn)捷化、直觀(guān)化，可幫助學(xué)生更好地理解、記憶.費曼在教學(xué)中著(zhù)眼“關(guān)系”講“數量”，著(zhù)重講清“數量”背后隱藏的“關(guān)系”(即原理)，這樣才能向學(xué)生展示一個(gè)有血有肉有精氣神的物理科學(xué)[3].在獲得的諸多獎項中，最令他自豪的是1972年，美國物理教師協(xié)會(huì )向他頒發(fā)的奧斯特獎?wù)?費曼自己也堅信，自己將來(lái)如果被人們銘記首先是因為他的教學(xué)工作.
作為一個(gè)物理學(xué)家，費曼不僅積極參與教學(xué)工作，還參與了加州理工學(xué)院的基礎物理課程改革項目.為此，費曼積極準備他的物理學(xué)系列講義.費曼幽默生動(dòng)、不拘一格的講課風(fēng)格深受學(xué)生們的歡迎.從1961年9月—1963年5月，加州理工學(xué)院的同事把費曼講授大學(xué)物理課程的錄音等資料整理編輯成《費曼物理學(xué)講義》，這套書(shū)是費曼對物理學(xué)的理解、組織教學(xué)和思考問(wèn)題的方法的集中體現.費曼在前言中寫(xiě)道:“我的主要目的不是幫助你們應付考試，也不是幫你們?yōu)楣I(yè)或國防服務(wù).我最希望做到的是讓你們欣賞這奇妙的世界，以及運用物理學(xué)觀(guān)察它的方法.”
《費曼物理學(xué)講義》對物理學(xué)的全貌進(jìn)行了細致、富有見(jiàn)地的闡述.全書(shū)物理概念、理論框架清晰，講述生動(dòng)、富有啟發(fā)性，不僅是物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的優(yōu)秀教材，對于每一個(gè)試圖理解現代物理的讀者都是不可多得的經(jīng)典讀物.物理學(xué)界和教育界對此書(shū)都大加贊賞，許多教師都將此書(shū)作為自己教學(xué)工作上的指南.由此，費曼有了“老師的老師”的稱(chēng)譽(yù).在教學(xué)方面，費曼能把復雜的概念用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言表述出來(lái).這種能力除了費曼自身的才華之外，是他認真準備每一堂課的結果.費曼認為，教學(xué)能給舊的知識新生命，在課堂上時(shí)，你可以思考一些已經(jīng)很清楚的基本知識.如果你能從新角度去看，你會(huì )覺(jué)得很愉快.除了參加教學(xué)工作，費曼還參加加州課程設計委員會(huì )的工作，努力糾正教科書(shū)存在的問(wèn)題，積極撰寫(xiě)著(zhù)作或文章向公眾傳播物理學(xué)知識.費曼的教學(xué)思想和教材編寫(xiě)經(jīng)驗，對于當下中國的高等院校的教學(xué)改革和教材建設，都是值得借鑒的.
1951年，費曼應邀到巴西里約大學(xué)進(jìn)行教研工作，并為學(xué)生講授電磁學(xué)課程.借此機會(huì )，他對巴西的教育進(jìn)行了一番調查研究.在即將離開(kāi)之際，他在巴西科學(xué)院作了一次演講.有趣的是，費曼要求舉辦方讓自己能暢所欲言.巴西方面回答說(shuō):“沒(méi)問(wèn)題，這是個(gè)自由國家.”
根據在巴西的教學(xué)經(jīng)歷，費曼對巴西的科學(xué)教育現狀評說(shuō)一番.他坦率地告訴巴西人，他看到的現象是令人震驚的.第一，學(xué)生們上課只會(huì )做筆記.費曼發(fā)現，巴西的學(xué)生上課時(shí)就是聽(tīng)講和做筆記，把老師講的每個(gè)字都記下來(lái)，借此來(lái)應付考試.第二，學(xué)生們從不提問(wèn).如果有學(xué)生提問(wèn)，其他學(xué)生就認為這樣的提問(wèn)影響了老師的講授，耽誤了時(shí)間.第三，不會(huì )舉一反三.面對同一個(gè)問(wèn)題，有時(shí)學(xué)生馬上答得出，有時(shí)卻又一片茫然.費曼認為，這是因為學(xué)生只是將知識點(diǎn)背誦下來(lái)，但對于其本質(zhì)幾乎什么也不知道.費曼拿著(zhù)一本被公認寫(xiě)得好的大一物理教科書(shū)說(shuō):“在這本書(shū)里，從頭到尾都沒(méi)有提及實(shí)驗結果.隨便把書(shū)翻開(kāi)，無(wú)論指到哪一行，我都可以證明書(shū)里包含的不是科學(xué)，而只是生吞活剝的背誦而已.”費曼還說(shuō)，為什么那么多巴西學(xué)生都在學(xué)物理，可是整個(gè)巴西卻找不出幾個(gè)物理學(xué)家?這說(shuō)明，孩子都是在做無(wú)用功!大家都是去努力地考試，然后一代代循環(huán)，大家其實(shí)什么都不懂.
在費曼演講結束之后，巴西分管教育的一位官員說(shuō):“費曼教授說(shuō)的全是讓我們坐立難安的事情，但他是真心熱愛(ài)科學(xué)，而且他的批評也很具誠意.我們應該聽(tīng)他的.聽(tīng)講之前，我早已知道我們的教育體制有病，但我現在才發(fā)現我們是患了癌!”
作為物理學(xué)家和教育家的費曼，其物理學(xué)研究方法和教育思想，對于當下的科學(xué)研究、創(chuàng )新人才培養、教育教學(xué)改革、課程建設和教材建設都有很好的啟示作用.戴森評價(jià)費曼說(shuō):“費曼不用系統的數學(xué)，而以他自己的方式實(shí)際上'重新發(fā)明了差不多整套的物理學(xué)’.”費曼能夠從身邊任何的事物切入科學(xué)，通過(guò)生動(dòng)具體的事例揭示普遍存在的規律，使人們在驚嘆宇宙的和諧與理性的力量之中欣賞自然.他賦予科學(xué)極高的審美價(jià)值和豐富的文化內涵，使公眾親近科學(xué)，他是科學(xué)與公眾之間快樂(lè )的媒人[4].此外，費曼還是一個(gè)多才多藝的人，他擁有邦戈鼓手、繪畫(huà)愛(ài)好者、開(kāi)保險柜“專(zhuān)家”等頭銜，這使得費曼除了作為一個(gè)科學(xué)家的角色之外，還以一個(gè)“科學(xué)明星”的角色進(jìn)入中國公眾的視野之中的.當然，當一個(gè)人成名之后，也不可避免地被要求扮演某種類(lèi)似“公共知識分子”的角色，對研究領(lǐng)域之外的各種問(wèn)題發(fā)表意見(jiàn)[5].費曼還幾次力辭美國國家科學(xué)院院士，且不愿意擔任領(lǐng)導職務(wù).據說(shuō)，當費曼獲得諾貝爾獎之后，其同事韋斯科夫曾與費曼打賭，在10年之內，費曼一定會(huì )坐在領(lǐng)導的位置上.結果，在10年之后，費曼從韋斯科夫那里贏(yíng)了10美元.這便是費曼，一位卓爾不群、處處流露真性情的科學(xué)家[6]，甚至他在逝世前的最后一句話(huà)，也充滿(mǎn)了風(fēng)趣:“還好，人只需要死一次!否則很討厭，因為它是如此地沉悶……”.許多科普書(shū)籍甚至科普影視劇都十分喜歡加入費曼的內容.如著(zhù)名的美國科普喜劇《生活大爆炸》就多次以費曼為話(huà)題.科學(xué)家圖羅克對于費曼的熱愛(ài)近乎崇拜，他在《宇宙的秘密》中就多處說(shuō)到費曼.作為一位開(kāi)拓者，甚至在納米技術(shù)和量子計算機領(lǐng)域，費曼也有貢獻.可見(jiàn)，費曼的思想是多么的超前，受人敬仰是不奇怪的.一如費曼逝世時(shí)，學(xué)生們在加州理工學(xué)院的圖書(shū)館樓頂掛起的那條橫幅，上面寫(xiě)著(zhù):我們愛(ài)你，迪克(費曼的昵稱(chēng)).
參考文獻
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[2] 戈革.理查德·費曼小傳[J].自然辯證法通訊，1990，12(6):64-74.
[3] 張映輝.“費曼講物理”給我們的啟示[J].中國大學(xué)教學(xué)，2008(3):37-38.
[4] 解世雄.論費曼的科學(xué)文化觀(guān)[J].自然辯證法研究，2006，22(6):97-100.
[5] 江曉原，劉兵.中國科普的生存之道:由費曼引發(fā)的思考[J].中國圖書(shū)評論，2009(2):59-65.
[6] 史曉雷.費曼，一個(gè)真性情的“挑戰者”[J].百科知識，2016(2):18-20.
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