費(fèi)曼和惠勒改變了時(shí)間、現(xiàn)實(shí)和量子宇宙,？

QCD的可視化說明了粒子/反粒子對在量子真空中是如何在很小的時(shí)間內(nèi)跳出來的,，這是海森堡不確定性的結(jié)果。我們對量子宇宙的理解隨著時(shí)間的推移而不斷演變,，費(fèi)曼和惠勒是兩個(gè)從未有過的人,。圖片：Derek B. Leinweber

【博科園-科學(xué)科普】在第二次世界大戰(zhàn)之前的幾年里，物理學(xué)處于一個(gè)奇怪的革命后的狀態(tài),。量子力學(xué)和愛因斯坦的廣義相對論把我們經(jīng)典的,，確定性的宇宙顛覆了。取而代之的是不確定的狀態(tài),，波函數(shù)代替粒子,，以及一種可能彎曲變形的時(shí)空結(jié)構(gòu)，甚至可以在它上面有洞——蟲洞,；然而還有許多未得到合理答案的開放式問題。上世紀(jì)30年代末,，研究生理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman)和他的年輕顧問約翰·惠勒(John Wheeler)在普林斯頓大學(xué)(Princeton)的一次會議上,，將開始一段工作關(guān)系，這將帶來現(xiàn)代物理學(xué)中一些最偉大的想法,，以及一段可以持續(xù)一生的友誼,。在他的新書《量子迷宮》中，保羅·哈伯恩以一種前所未有的精彩方式講述了這些人的故事,。

一個(gè)表示電子-電子散射的費(fèi)曼圖,，它要求對粒子間相互作用的所有可能的歷史進(jìn)行求和。正電子是一個(gè)電子在時(shí)間上向后移動(dòng)的觀點(diǎn)是由費(fèi)曼和惠勒之間的合作產(chǎn)生的,。圖片版權(quán)：德米特里·費(fèi)奧多羅夫

在他們各自的職業(yè)生涯中,，費(fèi)曼和惠勒帶來了現(xiàn)代物理學(xué)所見過的一些最令人難以置信的想法。費(fèi)曼對量子場論發(fā)展的貢獻(xiàn),，包括他在量子電動(dòng)力學(xué)（QED）方面的發(fā)展和他的直觀費(fèi)曼圖,，對教學(xué)的貢獻(xiàn),，曼哈頓計(jì)劃，引力波物理,，挑戰(zhàn)者災(zāi)難等等

理論計(jì)算預(yù)測了所有黑洞的事件視界,，根據(jù)廣義相對論模糊了中心區(qū)域?；堇詹粌H研究了這些超致密的物體,，他還創(chuàng)造了“黑洞”這個(gè)詞，從非宇宙學(xué)的角度對廣義相對論產(chǎn)生了興趣,。圖片版權(quán)：Ute Kraus, Physics education group Kraus, Universit?t Hildesheim; Axel Mellinger (background)

惠勒雖然在普通大眾中較少聞名,，但卻為黑洞，平行宇宙,，量子引力,，蟲洞和信息論等廣義相對論做出了貢獻(xiàn)。雖然Halpern有一種天賦可以打破這些復(fù)雜的概念,，使他們能夠接觸到非專業(yè)人士,，也許這本書最壯觀和獨(dú)特的部分是他能夠進(jìn)入他們的思想。費(fèi)曼想法保守,，在他的計(jì)算中小心謹(jǐn)慎,，對任何過于遙遠(yuǎn)的概念持懷疑態(tài)度。相反,，惠勒充滿了瘋狂的想法,，從宇宙中只有一個(gè)電子可以將反物質(zhì)看作是正常物質(zhì)，在時(shí)間上倒退到?jīng)]有粒子,，只有信息,。

理查德·費(fèi)曼（Richard Feynman）和他的家人在加利福尼亞州阿爾塔迪納（Altadena）的定制油漆貨車。雖然惠勒從來不會這樣公開表達(dá)自己的意見,，但是當(dāng)他提到意見時(shí),，他卻是一個(gè)狂野的人。圖片版權(quán)：Symmetry Magazine

然而,，這兩者的核心是實(shí)際上是為了彼此合作而量身定做的,。惠勒的瘋狂的想法總是包含著非常錯(cuò)誤和不可行的組成部分,，但往往包含了一個(gè)深刻的真理的核心,，這將鋪平通往無法實(shí)現(xiàn)的理解的道路?！奥窂椒e分”的思想是量子場論中用來計(jì)算物理可觀測的基本工具,，它是由惠勒堅(jiān)持歷史總結(jié)而來的，但費(fèi)曼是正確計(jì)算出細(xì)節(jié)的,，并將它們適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于我們的物理宇宙,。

在量子電動(dòng)力學(xué)中的一些術(shù)語,，零點(diǎn)能量這個(gè)理論的發(fā)展由于費(fèi)曼，施溫格,，和Tomonaga所發(fā)展,。圖片：R. L. Jaffe, from https:///pdf/hep-th/0503158.pdf

費(fèi)曼將瘋狂的想法與物理宇宙聯(lián)系起來，與可測量的距離相距甚遠(yuǎn),，是對惠勒想象力的完美補(bǔ)充,。他們一起分別研究了引力，現(xiàn)實(shí)的量子性,，乃至空間和時(shí)間本身,。和其他物理學(xué)家一樣，他們不僅把這些想法付諸實(shí)踐,。

他們的個(gè)人生活也是前所未有的,，甚至在費(fèi)曼自己的自著作中都沒有。表面上,，費(fèi)曼和惠勒不可能有更多的不同,。費(fèi)曼是無禮的，外向的,，隨意的,，大聲的，似乎愿意嘗試任何東西,，只是為了知道經(jīng)驗(yàn)是什么樣的,。惠勒則恰恰相反：口齒伶俐,，扣人心弦,，從來沒有夾克衫和領(lǐng)帶，從來不會從外表猜測哪一個(gè)人擁有關(guān)于宇宙的最瘋狂的想象,，哪一個(gè)與可測量的和可計(jì)算的現(xiàn)實(shí)世界的觀察者密不可分,。

平行宇宙的概念，適用于薛定諤貓思想實(shí)驗(yàn),。休·埃弗雷特(Hugh Everett)是惠勒(Wheeler)的學(xué)生，他發(fā)明了《量子力學(xué)》(the many- worlds),，這是由惠勒本人推動(dòng)的,。圖片版權(quán)：Christian Schirm

然而他們對教學(xué)、探索,、可能性和迎接新挑戰(zhàn)的共同熱愛,，在這兩個(gè)人的生活中都得到了充分的體現(xiàn)。整個(gè)故事中無數(shù)的巨頭在物理學(xué)領(lǐng)域的出現(xiàn),，從休·埃弗雷特(許多世界的解釋)Kip Thorne(黑洞和LIGO)到肯福特(暗物質(zhì)在星系的共同發(fā)現(xiàn)者)奧本海默德威特,、施溫格,、戴森、狄拉克,、泡利,、波爾(惠勒的導(dǎo)師)、愛因斯坦等等,。一些資深政治家,，有些是同時(shí)代的人，有些是年輕而熱切的學(xué)生,。當(dāng)你到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)候可能會震驚地意識到有多少著名的物理學(xué)家在不同的領(lǐng)域是由惠勒親自指導(dǎo)的(大家都知道,，惠勒是46個(gè)不同博士的顧問！)

通過將事件視界外的距離坐標(biāo)R與事件視界內(nèi)的逆坐標(biāo)r = 1 / R進(jìn)行映射,，可以找到一個(gè)唯一的1對1的空間映射,。然而，通過一個(gè)蟲洞在空間或時(shí)間上連接兩個(gè)不同的位置仍然只是一個(gè)理論的想法,，Wheeler對此進(jìn)行了深入的探討,。圖片：Wikimedia Commons user Kes47

在這本書中，有一些故事可以深入了解費(fèi)曼和惠勒的世界觀,。在第二次世界大戰(zhàn)中,，費(fèi)曼失去了他的第一任妻子阿萊恩(Arline)，惠勒失去了他的哥哥喬(Joe),。他們在余生中都在為自己的損失而掙扎,，在此后的幾十年里，這影響了他們的工作和個(gè)人生活,。在物理學(xué)的世界里,，兩人都相當(dāng)于搖滾明星，在他們的個(gè)人生活中都面臨著相同的人性斗爭,。,、費(fèi)曼相對年輕；惠勒幾乎活到100歲,。但他們在物理和解決問題上一直都很活躍,，直到他們生命的盡頭。事實(shí)上,，費(fèi)曼評論說：雖然惠勒現(xiàn)在看起來是一個(gè)瘋狂的老人,，但你必須意識到他一直都是瘋的。

Halpern的寫作風(fēng)格非常平易近人,。這本書里充滿了無數(shù)的軼事,，講述的是他們生活中的一些事件，以及那些他們所接觸的人,，并描繪出他們每個(gè)人,。Halpern永遠(yuǎn)不會對其中任何一個(gè)人的行為做出判斷,，而是盡可能慷慨地把他們描述出來。

保羅·哈爾彭(Paul Halpern)的《量子迷宮》(The Quantum迷宮)探索了惠勒(Wheeler)和費(fèi)曼(Feynman)從未有過的生活和物理貢獻(xiàn),。圖片：Basic Books

如果你是物理學(xué),、科學(xué)歷史、量子物理學(xué),、天體物理學(xué)的發(fā)展愛好者,，相信也會對費(fèi)曼和惠勒研究感興趣。

知識：科學(xué)無國界,，博科園-科學(xué)科普