形上集

費曼如何做研究

首先認知問題,從最合理的解決方案著手,如果你的想法有其優點,你將不會一無所獲。

撰文/高涌泉

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費曼如何做研究

首先認知問題,從最合理的解決方案著手,如果你的想法有其優點,你將不會一無所獲。

撰文/高涌泉


比楊振寧更多話、更愛說故事的費曼,也曾利用諾貝爾獎演講場合回顧他獲獎工作的起源。最棒的是,高中生多少可以欣賞這個故事。費曼說,他在就讀麻省理工學院(MIT)時,讀了狄拉克的《量子力學原理》,雖然不能完全了解那些解說得很詳細的部份,但已經領悟電與磁的量子論還很有問題,尤其是受到全書最後一句話的啟發,那就是「我們似乎還需要一些全新的物理概念」。這是很大的誘惑,他決定挑戰這個問題,而且既然當時的大師都沒有概念什麼是正途,他便不需在意傳統的進路。


費曼說,他從閱讀中得知量子電動力學的麻煩有兩大來源:一是電子與自身有無窮大的交互作用能量(自能),而且這問題在古典電動力學中已存在;另一則是量子場具有無窮維的自由度,這也會帶來無窮大。如果真是如此,費曼說,顯然地,一個帶電粒子就不可能受到自己所產生的電場而施加的力;所以他認為,電子只會與其他電子有作用,而不會對自己施力。這便意味根本就沒有場這一回事。因為如果電場是由所有的電子共同創造的,而且這樣一個電場會反過來對所有電子施力,那每個電子當然就會對自己施力。費曼說如果沒有電磁場,這項錯誤就不會出現,也就沒有無窮大的自能,而且麻煩的另一個來源也解決了——沒有電磁場當然就沒有無窮維的自由度!


費曼以為這個想法再自然也不過了,而且優美,自己「深深愛上了它」。他又說,可是就像愛情一樣,一旦你越了解愛慕的對象,就越清楚她的缺點,但是你的愛太強烈了,所以你還是要守住她。費曼說他的想法有其缺陷,不過年輕的熱情還是讓他守著這個點子。


這個想法的缺陷是什麼?那就是一個加速的電子會放出電磁輻射,因此射出能量,電子必然要受到反作用力,這樣能量才能守恆。這個輻射反作用力就來自電子與自身的作用。所以費曼深愛的點子有著致命的缺點,接下來該怎麼辦?難道要把電磁場再搬回來?後來的進展花了費曼七、八年的時間才完成,在此無法細說,不過至此你應已知曉費曼的研究手法:首先認知問題,然後從最合理的解決方案著手,如遇上困難,就用最高度的熱情去面對,如果原先的想法多少有些優點,你將不會一無所獲。