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与所有知名的理论一样，QED当然不会是费曼一人作用的结果，都是一群人不懈努力的累积效应——狄拉克的初步设想，费曼的领导、另一位诺奖得主汉斯·贝特的精确测量与计算，同时开展研究的普林斯顿的魏斯科普夫、施温格等人。 其中施温格可谓青年才俊，28岁就已经成为哈佛大学的终身教授了。这些同时钻入QED高深领域的人，形成了一个小圈子，不断地相互沟通各自的进展和结果，就像一群瞎子在拼出一个完整大象的形状一样。 普林斯顿的魏斯科普夫对费曼启发最大——他提出一个见解，即用实验测量结果来修正理论。 既然理论中总是会出现无穷大量，而实验观测中却没有，那么就可以实验观测结果视为电子自能的全部，在方程中暂时消掉那些无穷大量，再行测算，看看是否能提出可检测的结果。这被誉为QED的“重正化”——消掉不必要或者冗余的量。 费曼的杰出才能体现在他超强的计算能力和数学上的直觉——其一是可以发展新的算法，更有效地解决换算问题；其二是他常常可以事先猜测方程的形式，然后直接套用猜想的方程来提出预测结果，再辅之以实验检验。 爱因斯坦晚年感叹自己在数学上不够强，就是指缺乏费曼这种数学直觉——为了解决理论问题，可以发明算法，猜测方程的形式。否则，也许爱因斯坦在有生之年，能解决统一理论也未可知。 正确的直觉常常可以抵得上一群人一年甚至几年的研究工作。——就像当初爱因斯坦天才灵光地设想光速恒定不变，时间和空间在变化一样。 不过问题也有，由于直觉厉害，让他往往忽略了同样重要的细致的推导和计算过程，所以费曼大多数时候，都是已经有了结论，还得伤脑筋地再回过头把结果之所以导出的过程一点点还原出来——这个过程体现出了“灵光一闪”与“日积寸功”之间的差异。 就这样，QED理论沿着相对论的方向，围绕电子的行为，对量子力学作出一个又一个的解释和预测。 插一段——量子力学对于粒子行为的解释采用的是当年电磁学中的“场”模型，只不过它把“场”视为粒子之间交换其它粒子的行为。 如两电子之间的电磁作用力，是因为两者之间交换了光子造成，一个发射光子，另一个接收光子——不过为了解释动量守恒问题，场论需要引入诸如“虚光子”这种可以随时出现又随时消失的东西。 QED的费曼们则不倾向于增加一个猜测量来解释，QED采用相对论的粒子直接相互作用方式来替代“场”——没有虚光子的产生和光子的交换，本来就存在“反物质”，即正电子。在费曼看来，一个电子沿时间轴的正向移动，可以同时被视为一个正电子沿时间轴的反向运动——在狄拉克的方程中，所谓“反”，是指的时间上的反向。 所以，如图所示：
一个电子从一点到另一点的运动过程，既可以视为在场作用下的偏转，也可以从QED的视角来看，是反电子与正电子的相互作用的结果——电子并没有从一个点运动到另一个点，而是当电子开始运动时，在真空中产生了一对电子和正电子，它们沿时间轴反向运动，正电子与电子相遇之后发生湮灭，而与正电子伴随产生的电子替代了之前开始运动的电子。 这就好像一个在低空飞行准备投弹的轰炸机，投弹员从瞄准镜中看到的景象一样——一开始他看到的是三条路，接着突然两条并成一条，到最后三条变成了一条，回过头看，才发现，原来这是一条有着长长“之”字的弯路。
这非常形象——看起来像是两个电子之间交换光子，三个粒子，后来发现只有两个粒子，到最后还有两个湮灭，只剩下一个。 这当然让人还一时难以接受。事实上，当费曼在1948年的物理学年会上提出他的初步设想时，遭到了大多数顶尖学者的反对——包括玻尔本人。 费曼没法，当然只能按照最严谨扎实的学术规范来整理他那些几乎喷薄而出的想法——到1949年，用了整整一年的时间，他才整理出了自己两篇最为重要的论文《正电子理论》和《量子电动力学的时空方法》。 值得一提的是，费曼当时的助手弗里曼·戴森在1948年不经意的一次查询文献中发现，在二战时期的日本，居然有一个叫朝永振一郎的学者，采用与费曼和施温格们几乎一样的思路，独立地提出了一套QED方法。而且，朝永振一郎的方法看起来比费曼的更为简单！ 戴森后来整理出了《朝永振一郎、施温格和费曼的辐射理论》，把三者的研究路径统一了起来，发展出统一的数学形式，解决QED解决无穷大量的重正化，为费曼论文的出世奠定了坚实的综述基础。 成功理论的提出，真的是主创人的灵感与勇气，以及一群人坚持细化和规范化推动的结果。如果没有施温格、戴森等数学家们不懈地努力，费曼的电动力学理论还得花上很长一段时间才能走出困境。 进入五十年代，有关超导性和超流体成为学界热点——物质在低温状态下的这两种特性，引发了众多关注，因为这两个特性看起来就像微观粒子世界的量子特性，突然间呈现在宏观世界里了一样。 宏观世界中的相对论也好、经典力学也好，都不能很好地解释超导性（电阻为零）和超流体（阻力为零）现象。费曼想用他的路径积分方法——费曼图，尝试解释这两种现象。 超流体现象体现在液氦上，1938年科学家发现，在绝对零度以上2度左右，液氦会呈现出一种奇特现象——可以毫无阻力的流动，并且无阻渗透任何细小的缝隙和孔洞。 之所以两种现象很难被理解，就在于，不论是相对论还是经典力学，都无法解释何以流体会变成这样一种状态——极低能量、极均匀，构成流体的原子不仅不会与容器发生碰撞而损失或增加能量，反而能够持续保持一种完全独立的状态，不受任何干扰。 费曼认为，超流体这种特性，恰恰与电子可以保持固定的能级围绕原子核运动而不增损任何能量的状态相似，因此，超流体必然受量子力学的支配——还记得的话，就是粒子的轨道角动量和自旋角动量都只能是特定数值的整数倍——量子的本意就在此。 他使用路径积分方法测算，认为超流体中的粒子在那种特定温度状态下，其自旋会呈现出某种一致性，使得氦原子之间可以实现均匀分布，谁也不影响谁，既不远离，也不靠近。 普通流体会因为原子之间的碰撞产生“环状涡流”，导致能量的耗散，从而形成阻力，而超流体则不会产生这种环状涡流。 有趣的是，1955年苏联物流学家列夫·朗道也独立提出了这个想法，并且通过苏联科学院主动联系到了费曼，苏联科学院邀请费曼前去讲学，但受制于当时的冷战氛围，美国政府没有同意费曼前往。 两人只好通信交往看法，费曼后来在论文中把超流体粒子的这种状态称为“朗道旋子”。朗道沿用费曼的方法，去尝试描述超导体现象，也提出了超导体状态中粒子的“磁性涡旋”观点。 政治对于学术和基础研究，除了干扰就是干扰，从来就没有过正向作用。 费曼对这两种特性的研究，并不是为了搞清楚特性的本质，而毋宁是检验他的路径积分方法，所以当他得到了自己认为满意的结果，就没有对超导性和超流体本身进行深入研究和检验——实验检测方面是他不太感兴趣的领域。 不过，后来的施里弗和巴丁继续沿着他的方法走下去，最终成功解释了超流体性质，获得了诺奖；苏联物理学家阿列克谢·阿布里科索夫则沿着他和朗道的方向走下去，最终成功解释了超导体性质，也获得了诺奖。 不管怎样，到五十年代中期，费曼的路径积分和费曼图已经成了物理学界的标准方法。他此事也从康奈尔大学到了加州理工，显然后者提供给了他更为丰厚的待遇。 不久，一个美国物理学界的新秀——莫里·盖尔曼加入到了费曼帐下。盖尔曼又是个天才少年，21岁就拿下了麻省理工的物理学博士学位，26岁就成了加州理工的正教授，并且几乎是个全能全才，“奇异数”和“夸克”就是盖尔曼创造的概念。 盖尔曼聪明到从来都懒得跟人废话，这很对费曼的胃口——费曼经常就懒得去写出自己灵感的计算过程。天才盖尔曼发展了此前在四十年代被德国屈指可数的女数学家诺特开创的对称性研究——诺特就是那个帮助爱因斯坦解决广义相对论数学难关的小女生。 诺特关于世界的对称性研究非常之深入，她认为，对称性的本质，其实就对应了宇宙中某种守恒的量。所谓能量守恒，本质是指物理定律相对于时间的不变性；而所谓动量守恒，则是物理定律相对于位置的不变性。 盖尔曼在使用费曼图解释粒子行为时，引入了诺特的方法，试图在混乱的粒子行为中找到一个不变的点。物理世界如此，人类社会也应该如此——我们总说不同的视角看待同一社会现象或历史事件会有不同的看法，但同样，肯定也有一种内在的东西，不论从什么视角去看，都是不变的。 |
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