第1章　法洛克威

擺弄收音機的年代已經(jīng)過去了。孩子們早就忘記了打開柜子拿出父母的老舊收音機的樂趣。固態(tài)電子元件替代了收音機雜亂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以前，你可以拉扯收音機里面的電線，通過真空管產(chǎn)生的橘色輝光學(xué)習(xí)無線電的知識。但是此時，那里只剩下缺少特征的預(yù)制芯片。老舊的電路被壓縮到原來的千分之一甚至更小。通過在小硅片上進行微型刻劃制造出的晶體管，淘汰了容易出故障的電子管。就這樣，世界上少了一種學(xué)習(xí)科學(xué)的絕佳方式。

20 世紀 20 年代，固態(tài)電子元件到來之前，人們可以找到電路，“看到”電子如何流動。收音機上有旋鈕，就像控制電流流動的管線上的閥門。打開旋鈕，就可以聽到不尋常的嘶嘶聲，時隱時現(xiàn)。后來，據(jù)說物理學(xué)家分為兩類，一類和化學(xué)器材打交道，另一類和收音機打交道。化學(xué)器材有它的魅力，但是對于理查德· 費曼這樣喜歡圖表和地圖的男孩子來說，只要他搞清楚電線、電阻、晶體管、電容的符號，就能通過圖紙自己理解收音機每個部分的功能。他自己組裝過一臺晶體收音機，裝上從雜貨攤上找來的超大號耳機，藏在被子里一直聽到睡著。有時候，他的父母躡手躡腳地走進來，拿下他頭上的耳機。大氣條件合適的時候，費曼的收音機能接收到很遠的信號，包括紐約州北部的斯克內(nèi)克塔迪電臺，甚至是得克薩斯州的韋科電臺。費曼的收音機是接觸式的。他可以滑動晶體上的導(dǎo)線來改變頻道。即便如此，收音機也和帶著齒輪的手表不一樣。收音機已經(jīng)擺脫了機械的世界。其奧秘是肉眼完全看不見的。收音機中的晶體靜止不動，卻能捕捉到來自以太的電磁波。

以太其實并不存在，電磁波不需要物質(zhì)來承載。如果科學(xué)家想要借助水池里水波的起起落落來想象無線電波，他們就必須面對這樣一個事實：無線電波的傳播不靠任何介質(zhì)。在相對論的時代，電磁波的傳播不需要以太：愛因斯坦證明，如果以太存在，那么它相對于任何觀測者來說都必須靜止不動，而這些觀測者彼此有著相對運動，因此這是不可能實現(xiàn)的。數(shù)學(xué)家赫爾曼· 外爾（Hermann Weyl）在 1918 年，即費曼出生那年，寫道：“看來，因為物理學(xué)家窮追不舍，以太最終把自己藏起來了。”那么，無線電波是靠著什么介質(zhì)從紐約城區(qū)的半空中來到城市郊區(qū)費曼家小房子的二層臥室的呢？無論是什么，無線電波只是空間中每個區(qū)域分布著的眾多振蕩的一種。從物理上說，光波就是電磁波，只不過光的波長更短，瘋狂地縱橫交錯；紅外線，皮膚可以感受到它的熱量；名字不好聽的 X 射線；超高頻的伽馬射線，波長比原子的尺度還要小。所有這些都是同一種現(xiàn)象——電磁輻射的不同表現(xiàn)。空間已經(jīng)充滿了電磁波，人造的發(fā)射器讓空間中的電磁波更密集了。支離破碎的人聲，突發(fā)的咔嗒聲，呼嘯而過的無人機：奇怪的噪聲彼此交錯，更多的波在空間中掀起波浪。這些波都不在以太里，而是存在于一種更加抽象的介質(zhì)中。這讓物理學(xué)家犯了難。他們無法想象這是一種什么東西，只能給它簡單地起個名字，這就是電磁場，簡稱為場。場其實是連續(xù)的表面或者空間，其中有某些量會發(fā)生變化。場不是物質(zhì)，但它會晃動，會振動。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，場振動的行為有時候很像粒子，但這就帶來了更復(fù)雜的問題。如果場是粒子，它也一定會具備波的性質(zhì)，能讓像費曼這樣的男孩子調(diào)節(jié)收音機，獲得渴望的波長，接收到《影子》（Shadow）和《唐叔叔》（Uncle Don）等節(jié)目以及埃諾泡騰鹽的廣告。這種困境帶來的科學(xué)上的麻煩令人費解，只有屈指可數(shù)的幾位科學(xué)家了解真相，而且他們大部分人說的是德語，不是英語。但是，那些在業(yè)余時間閱讀報紙上的愛因斯坦故事的人，和那些喜歡折騰收音機的人，卻早把其中的奧妙看透了。

難怪有那么多物理學(xué)家都是從擺弄收音機開始的，也難怪在“物理學(xué)家”這個詞流行之前，他們都覺得自己將來要成為電氣工程師，這是一份薪水不錯的工作。理查德· 費曼——他的朋友叫他里蒂（Ritty），看上去目標十分明確。他從周圍的鄰居那里收集來電子管和老舊電池。他組裝變壓器、開關(guān)和線圈。從福特汽車上回收的線圈可以產(chǎn)生明亮的火花，把報紙燒出一個黑褐色的洞。有一次他發(fā)現(xiàn)了一個遺留的變阻器，在上面接通 110 伏的電流，直到變阻器過載燒毀。他把這個散發(fā)焦味、冒煙的東西舉到二樓房間的窗外，燃燒的灰燼飄到院子里的草地上。這是費曼的“標準應(yīng)急程序”。費曼的媽媽在打橋牌的時候，刺激性的氣味飄到了游戲室，這就意味著費曼正把他的金屬廢紙簍舉到窗外，等待實驗中用到的鞋油燃燒結(jié)束。他本來想融化這些鞋油，用黑色的液體粉刷自己的“實驗室”——費曼的“實驗室”是一個冰箱那么大的木質(zhì)盒子，就擺在房子后方的樓上臥室里。他給這個盒子裝上各種電路開關(guān)和燈，電路有些是串聯(lián)的，有些是并聯(lián)的。他 9 歲的妹妹瓊（Joan）給他當實驗室助手，每個星期有 4 分錢的報酬。助手的職責(zé)包括把手指頭放進電火花之間，忍受輕微的電擊，以此來讓費曼的朋友們開心。

心理學(xué)家早有定論，兒童是天生的科學(xué)家。他們用可能的和不可能的方式在令人困惑的宇宙里探索、擺弄、實驗。兒童和科學(xué)家分享著關(guān)于生活的看法。如果我這樣做，會發(fā)生什么？這既是孩子們在玩耍的時候常說的話，也是物理學(xué)家的真實格言。每個孩子都是觀察者、分析師和分類學(xué)家，通過一系列智慧的革新建構(gòu)自己的精神生活，確立建設(shè)性的理論，當它們不再恰當時便立刻舍棄。陌生和古怪的事物，是屬于所有兒童和科學(xué)家的領(lǐng)域。

當然，這些還不能完全解釋費曼的實驗室、變阻器和實驗助手——這些都是生動的文化刻板印象。理查德· 費曼沒完沒了地把他的臥室填滿象征科學(xué)的裝飾物和系統(tǒng)。