另一種鼓聲──科學筆記（二版）

另一種鼓聲
依慣例，諾貝爾獎得主都會在頒獎會期發表演講，內容大致上是得獎工作的回顧與展望。事後這些演講稿也會正式發表，是很有價值的文獻。但是很多文章對於得獎工作的細節著墨太多，讓行外人很難一窺究竟，不免覺得枯燥。不過有些文章對於作者當初的心路歷程有很精采的描述，讀起來很過癮。讓我印象特別深刻的兩篇諾貝爾演講稿是1965年費曼的〈量子電動力學時空觀的發展〉("Thedevelopmentofthespacetimeviewofquantumelectrodynamics")與1982年肯尼斯‧威爾森(K.Wilson,1936-2013)的〈重整化群與臨界現象〉("Therenormalizationgroupandcriticalphenomena")，原因之一是兩位作者恰好前後呼應地表現出了不從俗的精神。
費曼大家比較熟，但多數人可能沒聽過威爾森。比費曼小十八歲的他從小就是天才學生，父親是哈佛大學化學教授，曾經與鮑林合寫過一本有名的量子力學教科書。威爾森在20歲就進加州理工學院物理研究所攻讀博士，費曼與葛爾曼(M.Gell-Mann,1929-2019)是那裡的明星教授。威爾森在諾貝爾演講中說到，他一到加州理工學院就執行父親給他的訓令：「去敲費曼與葛爾曼的門，問他們正在做什麼？」費曼的答案是「什麼也沒在做」(nothing)，葛爾曼則寫下三維易辛模型(Isingmodel)的配分函數(partitionfunction)，並對威爾森說，如果你能把它算出來是很好的。
威爾森說當時最優秀的學生都理所當然地跑去做基本粒子理論。他曾想抗拒這個潮流，便在暑假到工業界去研究電漿物理。沒想到工作了約一個月之後，人家就要他把結果寫出來。威爾森說他發誓以後要選擇一個有深度的研究主題，那個題目起碼需要研究五年才會有值得發表的成果。基本粒子理論似乎最能滿足這個條件，所以他回頭找葛爾曼要一個粒子理論的題目。一陣子過後，他發現粒子間的強交互作用是個瓶頸，很多現象之所以無法理解，原因就在我們沒有處理強交互作用的有效辦法。他對葛爾曼建議的計算方法不甚滿意，於是走上了自己的路，去尋找有威力的工具。
當時對付強交互作用最流行的理論是「S矩陣」，這個理論的教主是丘(G.Chew,1923-2019)。他認為由費曼、許溫格等人發展出來的量子場論已經過時，不能對付強交互作用。丘當時紅極一時，學生滿天下，有不得了的影響力。但是威爾森卻認為S矩陣有其不可克服的盲點，而且量子場論的氣數未盡，還有很多重要的東西等待挖掘。所以儘管題目很難，也沒有什麼夥伴，他依然堅守氣勢低迷的量子場論。
威爾森堅持研究場論的代價是無法很快地發表論文，這樣的「求仁得仁」固然是他當初的願望，但是殘酷的論文發表壓力又該如何應付？還好威爾森的才氣還是有人欣賞（此人據說也就是當過費曼上司的貝特），所以他「雖然沒有發表任何東西，似乎還能找到工作，因此就不去擔心『不發表就滾開』(publishorperish)的問題。」
事情終於峰迴路轉：在1970年代初期，威爾森發現他長久以來研究的「重整化群」恰好是瞭解臨界現象最好的理論架構——用重整化群可以算出一般統計力學技巧無能為力的臨界指數(criticalexponent)。重整化群本來是量子場論中的老話題，但是大家並不明瞭其真正的意義，所以一向不為人重視。只有在威爾森的工作出現之後，人們才體認到重整化群是量子場論的核心概念，並且統計力學與量子場論兩門學問的根基其實是同一回事，兩邊的技巧與概念都可以彼此借用。威爾森把量子場論推上顛峰，這項成就非常了不起。很少理論物理學家能和他一樣，在「沉澱」了十來年之後才完成大學問而功成名就。

費曼也是走自己的路去征服量子場論，他的路數與許溫格跟隨正規理論的做法大異其趣，許溫格曾說費曼聽從的是「另一種鼓聲」。費曼在諾貝爾演講裡，「從個人的角度」說明他與量子電動力學的關係；他想交代奇妙的「費曼圖」究竟是怎麼發明的。在文章的最後，他特別強調多元化思考的意義。他說：「如果每個學生只會跟從同一個風潮的角度去看待電動力學或場論，那麼為了理解強交互作用而提出的假設，其種類就受到限制。這樣也許是對的，因為真理的確可能出現在流行的方向上，但是萬一真理是在另一個方向、一個不時髦的場論方向，那誰會去找到它呢？這個人要能夠犧牲自己，願意從一個獨特的、不尋常的觀點去看待量子電動力學，他甚至可能得自己去發明出這個觀點。我說他得犧牲自己，因為他非常可能一無所得，因為真理可能在另一個方向，也許正是流行的方向。」粒子理論的發展應證了費曼這段話，他的「這個人」其實是許多人，其中之一就是威爾森，他們都願意去聽一聽另一種鼓聲、「犧牲自己」、走不一樣的路。

另一種鼓聲
依慣例，諾貝爾獎得主都會在頒獎會期發表演講，內容大致上是得獎工作的回顧與展望。事後這些演講稿也會正式發表，是很有價值的文獻。但是很多文章對於得獎工作的細節著墨太多，讓行外人很難一窺究竟，不免覺得枯燥。不過有些文章對於作者當初的心路歷程有很精采的描述，讀起來很過癮。讓我印象特別深刻的兩篇諾貝爾演講稿是1965年費曼的〈量子電動力學時空觀的發展〉("Thedevelopmentofthespacetimeviewofquantumelectrodynamics")與1982年肯尼斯‧威爾森(K.Wilson,1936-2013)的〈重整化群與臨界現象〉("Therenormalizationgro...

誌 謝
本書記錄了一些我認為有意思的科學人物、事情以及自己的某些感想。
這年頭，科學的分工愈來愈細，科學行內的人也未必有時間去瞭解與思索一些分外的事；所以我寫作的時候，私下想像著我想講的這些東西應該是連我科學界的同事也會覺得新鮮有趣的。不過如果沒有他人的督促，我還是不可能把它們寫出來。這些「他人」，依時間的順序是：王道還、施淑清、黃金鳳、張成華與王盛弘，後面四位輪流每隔三個星期就會提醒我該交稿了。本書就是過去三年我所寫的專欄文章修訂整理後的結集。

另一股令我無法不寫下去的力量來自我的專欄「接力」夥伴潘震澤與王道還。他們一篇一篇地寫，成為無聲的榜樣，讓我只能跟著跑下去。我從他們的文章學到很多東西。我在這裡謝謝這些「意料之外」的朋友。此外我也要謝謝黃小玲、許光中和張海潮提供意見。

誌 謝
本書記錄了一些我認為有意思的科學人物、事情以及自己的某些感想。
這年頭，科學的分工愈來愈細，科學行內的人也未必有時間去瞭解與思索一些分外的事；所以我寫作的時候，私下想像著我想講的這些東西應該是連我科學界的同事也會覺得新鮮有趣的。不過如果沒有他人的督促，我還是不可能把它們寫出來。這些「他人」，依時間的順序是：王道還、施淑清、黃金鳳、張成華與王盛弘，後面四位輪流每隔三個星期就會提醒我該交稿了。本書就是過去三年我所寫的專欄文章修訂整理後的結集。

另一股令我無法不寫下去的力量來自我的專欄「...

誌謝
1.自然哲學的數學原理
2.兩種文化？
3.科學革命為什麼沒有發生在中國？
4.科學的終結
5.消失的問題
6.E=MC2
7.古今第一奇書
8.行遠自邇
9.真相
10.甩不掉的錯誤
11.愛因斯坦語錄
12.馬克斯威爾的小惡魔
13.一長串的論證
14.反智
15.歷史的審判
16.哥本哈根
17.波爾的信
18.小伙子物理
19.美麗方程式
20.遺憾
21.為什麼是薛丁格？
22.誠實的吉姆
23.閒話的用處
24.啟發
25.你在那裡嗎？
26.費曼的哲學
27.不可承受之重
28.另一種鼓聲
29.贏過他們
30.多就是不一樣
31.奇異之美
32.微中子
33.玄之又玄
34.天才
35.獨一無二
36.規範對稱
37.漸近自由
38.八分之一
39.一步一步來
40.青出於藍
41.拉佛斯坦
42.彭卡瑞
43.安德列與西蒙
44.寫物理
45.廬山真面目
46.沉淪
47.誰都猜不到
48.科學知識一
49.科學知識二
50.科學知識三
後記
人名索引

誌謝
1.自然哲學的數學原理
2.兩種文化？
3.科學革命為什麼沒有發生在中國？
4.科學的終結
5.消失的問題
6.E=MC2
7.古今第一奇書
8.行遠自邇
9.真相
10.甩不掉的錯誤
11.愛因斯坦語錄
12.馬克斯威爾的小惡魔
13.一長串的論證
14.反智
15.歷史的審判
16.哥本哈根
17.波爾的信
18.小伙子物理
19.美麗方程式
20.遺憾
21.為什麼是薛丁格？
22.誠實的吉姆
23.閒話的用處
24.啟發
25.你在那裡嗎？
26.費曼的哲學
27.不可承受之重
28.另一種鼓聲
29.贏過他們
30.多就是不一樣
31.奇異之美
32.微中子
33.玄之又玄...