費曼的6堂Easy相對論（改版）

英國牛津大學數學教授，相對論及量子力學專家

潘洛斯

費曼風格，無與倫比

如果我們希望了解費曼為何是偉大的教師，就必須先認識他是多麼了不起的科學家。

費曼無疑是二十世紀理論物理學家中的翹楚。他在該學術領域所做的貢獻，影響到整個領域的發展方向，造成了目前把量子理論應用在最尖端研究上的大趨勢，也因而塑造出我們今天對物質世界的各種基本看法。膾炙人口的費曼路徑積分（path integrals）、費曼圖（Feynman diagram）、以及費曼定則（Feynman rule），已經成為現代理論物理學家手中不可少的基本工具，也是他們把量子理論的各項定則應用到物理學各領域中（諸如電子、質子、光子之量子理論等等）時所必需。任何人若是想把量子理論的定則，去跟愛因斯坦狹義相對論的各項要求符合一致時，所需要的一套程序裡也同樣缺少不了費曼的方法。

雖然以上我所提到的這些觀念，沒有一樣是我們能夠輕易弄懂的，然而費曼獨創的解析方法卻能讓它們看來遠為清晰，並一掃以往使人極易兜進去的一些圈套。他在研究方面所具有的特殊成就才華，以及他之所以成為傑出教師之間，實有密不可分的關係。費曼不世出的天分，使他能夠一刀切開矇閉著物理問題核心的障礙，使我們清楚看到深藏於問題底層的物理原理。

不過就一般人對費曼的印象來說，更讓人難以忘懷的是，他的滑稽動作、俚俗的笑話、整人的惡作劇。他一向不把權威放在眼裡，喜愛表演森巴鼓，且常愛跟一些女性糾纏，有的好像用情很深，有的卻似浮光掠影。他還喜歡光顧脫衣舞俱樂部。晚年的他突發奇想，排除萬難跑到亞洲地理中心，去拜訪一個鮮為世人知曉的小國圖瓦（古稱唐努烏梁海）。其他有關他的逸聞趣事，尚不勝枚舉。

很顯然，費曼是一位極端不平凡的智慧型人物，有著閃電般善於計算的頭腦。我們可以從他生前的廣泛興趣，包括擅長打開保險櫃、屢次智取安全人員、解讀馬雅古文字、以及在他自己本行學術上出類拔萃，獲得諾貝爾獎等等，完全得到證實。然而這一切卻仍不足以表達出費曼在其他物理學家與科學家心目中的崇高地位。他們一致認為，費曼是二十世紀最有深度、最有創意的思想家之一。

百分百的天才，百分百的丑角

傑出的物理學家兼作家戴森（Freeman Dyson, 1924-），在費曼早年從事發展一連串極重要觀念的年代裡，與費曼共事過。數年前戴森在他的一本書《從愛神到大地之母》（From Eros to Gaia）中提到了費曼。1948年間，戴森尚在康乃爾大學念研究所，他寫給英國家中父母的家信內，特別談到了費曼，他說：「費曼是研究所裡一位年紀很輕的美國教授，半是天才，半是丑角。不過顯然是他的高亢活力影響到這兒的物理學家跟學生，大夥兒都因為有他在而過得特別快樂。但是近日來我漸漸發現，他的內涵遠非表面上看起來那樣簡單……」

在戴森寄出了這封家書四十年之後，也就是費曼逝世的1988那年，戴森對人說如果能夠星移物換，又再回到當年的話，以他後來對費曼的了解，他會在家書中另加上這麼一段：「對費曼教授更恰當的描寫應該是這樣：他是百分百的天才，百分百的丑角。他內心的過人才智，與外在的嘻笑胡鬧，絕不是人格分裂後展現的兩個不相干部分……他的思想跟搞笑，根本就是一體的兩面。」

戴森說的真是一點也不錯，費曼在課堂講課的時候，所表現出來的機智都非常即興自然，一點也不牽強做作。而且大多不是泛泛等閒可以模仿出來的，因此給人的印象非常深刻。費曼利用這種別開生面的表達功夫，牢牢抓住了聽眾的注意力。然而他卻從不會因噎廢食，因而扯離講演的主題。費曼始終如一，整堂課都努力不懈的傳授他對物理學的真知灼見。原來他是在笑鬧聲中，讓聽眾把心情放鬆下來，才不至於心弦緊繃，深恐會面對難以掌握的數學表述及物理概念，而把自己嚇得失去理性常態。

我們應該了解，雖然費曼確實喜歡上講台作秀，喜歡成為大眾注意的焦點，而且他也的確是一位上乘的演員，但表演並非他講演的終極目的。他上台作秀的真正原因，不過是希望把自己對於基本物理觀念的通盤理解，以及適切用來表達這些觀念的數學工具，傳授給台下聽眾而已。

單刀直入，畫龍點睛

雖然搞笑似乎是費曼能夠掌握聽眾注意力的最大關鍵，但是他之所以能很成功的傳授那些知識，還有更為重要的一點，就是他的講解方式非常直截了當。

事實上確乎如此，費曼似乎有某種非凡的能耐，凡事都能夠一針見血，絕不浪費時間在跟人兜圈子胡纏。他認為那些空洞、玄奧、不切實際的哲學解釋，根本就是無聊、沒水準。甚至他對數學的態度也相去不遠。他最不能忍受一些專門喜歡吹毛求疵、苛求數學上正確無誤的人。但是他對於自己需要使用到的數學，必定會研究得精闢透徹，能夠解說得頭頭是道。

費曼還有一項特質，就是從不人云亦云，依賴別人既有的判斷。凡是他名下的東西，都必須經過他自己獨立審慎思考之後，才會定案放行。也唯其如此，才使得他做研究工作或教書時所使用的方式，經常獨樹一幟，與以往或旁人所用者皆不相同。而且我們發現，凡是費曼與別人所使用的方式有相當大的出入時，我們大致上都可以確定，只要遵照費曼的方式，必然會使得你事半功倍、大有斬獲。

唱作俱佳，氣勢奪人

費曼偏愛用言詞與人溝通，是以他不輕易、也不經常撥冗寫文章發表。在他不得不寫出來的學術論文裡面，雖然也透露出「費曼特質」，但多少總教人讀後有些意猶未盡的感覺。而只有在他上了講堂時，才能夠把他的天才發揮得淋漓盡致。他那部膾炙人口的《費曼物理學講義》，基本上就是他課堂上的講稿，經過兩位同事雷頓（Robert B. Leighton）和山德士（Matthew Sands）事後整理編輯而成。在這套書的字裡行間，讀者猶可感受到費曼當年在課堂上唱作俱佳的音容笑貌。

這本《費曼的6堂Easy相對論》都是從那套書裡選出來的。不過就事論事，純就這本書來說，仍然拘限於轉換成了文字的不得已，無法全盤烘托出課堂上的氣氛來。我以為，讀者若是想更完整的領略到費曼當年在課堂上所散發出來的奪人氣勢，就必須坐下來，聽一聽費曼的現場原音再現。在我們聆聽之際，會頓時發現費曼語氣中的一切直率、不恭，以及攙雜其中的幽默調侃，都變成了順理成章，完全值得擊節讚賞。

我們這回實在是很有福氣，本書英文版外帶了所選6篇演講的錄音，因此你只要買了書，可以馬上試試CD，就知道我所說的一點不假。我甚至要在此大力推薦各位在閱讀此書之前，至少得先聽幾段錄音。因為一旦我們領教過費曼鏗鏘有力、震懾全場、機智詼諧的語調，配上他那道地的紐約市井口音，就再也難以忘懷。隨後閱讀書中文字時，他的聲音會自然而然的隨著我們的目光，在我們腦海中響起。

其實不管我們是否接著閱讀本書，從CD中我們已經分享到費曼盛年時，在努力發掘一些支配我們這個宇宙一切自然現象的不凡定律時，所感受的強大震撼力量。

1918年，費曼誕生於紐約市布魯克林區，1942年，從普林斯頓大學取得博士學位。

第二次世界大戰期間，他曾在美國設於新墨西哥州的羅沙拉摩斯（LosAlamos）實驗室服務，參與研發原子彈的曼哈坦計畫（ManhattanProject），當時雖然年紀很輕，卻已經是計畫中的重要角色。

隨後，他任教於康乃爾大學以及加州理工學院。1965年，由於費曼在量子電動力學的成就，與朝永振一郎（Sin-ItiroTomonaga）、許溫格（JulianSchwinger）兩人，共同獲得該年度的諾貝爾物理獎。

費曼博士為量子電動力學理論解決了不少問題，同時他首創了一個解釋液態氦超流體現象的數學理論。之後，他跟葛爾曼（MurrayGell-Mann）合作，研究弱交互作用（例如貝他衰變），做了許多奠基工作。

後來數年，費曼成為發展夸克（quark）理論的關鍵人物，提出了在高能量質子對撞過程中的成子（parton）模型。

在這些重大成就之外，費曼博士把一些基本的新計算技術跟記法，介紹給了物理學。其中包括幾乎無所不在的費曼圖，因而改變了基礎物理觀念化與計算的過程，成為可能是近代科學史上，最膾炙人口的一種表述方式。

費曼是一位非常能幹有為的教育家，在他一生所獲多得數不清的各式各樣獎賞中，他特別珍惜1972年獲得的厄司特杏壇獎章（OerstedMedalforTeaching）。

《費曼物理學講義》一書最初發行於1963年，當時有位《科學美國人》雜誌的書評稱該書為「……真是難啃，但是非常營養，尤其是風味絕佳，為二十五年來僅見！是教師及最優秀入門學生的指南。」

為了增長一般民眾的物理知識，費曼博士寫了一本《物理之美》（TheCharacterofPhysicalLaw）以及《量子電動力學》（Q.E.D.：TheStrangeTheoryofLightandMatter）。

他還寫下一些專精的論著，成為後來物理學研究者與學生的標準參考資料跟教科書。

費曼是一位建設性的公眾人物。幾乎家喻戶曉他參與「挑戰者號」太空梭失事調查工作的事跡，尤其是他當眾證明橡皮墊圈不耐低溫的那一幕，是一場非常優雅的即席實驗示範，而他所使用的道具不過冰水一杯！

比較鮮為人知的事例，是費曼博士於1960年代中，在加州大學課程委員會任上所做的努力，他非常不滿當時教科書之庸俗平凡。

僅僅重複敘說費曼一生中，於科學上與教育上的無數成就，並不足以說明他這個人的特色。正如任何讀過他即使最技術性著作的人都知道，他的作品裡外都散發著他鮮活跟多采多姿的個性。

在物理學家正務之餘，費曼也曾把時間花在修理收音機、開保險櫃、畫畫、跳舞、表演森巴小鼓、甚至試圖翻譯馬雅古文明的象形文字上。

他永遠對周圍的世界感到好奇，是位一切都要積極嘗試的模範人物。費曼於1988年2月15日在洛杉磯與世長辭。