费曼和惠勒改变了时间、现实和量子宇宙？
QCD的可视化说明了粒子/反粒子对在量子真空中是如何在很小的时间内跳出来的，这是海森堡不确定性的结果。我们对量子宇宙的理解随着时间的推移而不断演变，费曼和惠勒是两个从未有过的人。图片：Derek B. Leinweber
【博科园-科学科普】在第二次世界大战之前的几年里，物理学处于一个奇怪的革命后的状态。量子力学和爱因斯坦的广义相对论把我们经典的，确定性的宇宙颠覆了。取而代之的是不确定的状态，波函数代替粒子，以及一种可能弯曲变形的时空结构，甚至可以在它上面有洞——虫洞；然而还有许多未得到合理答案的开放式问题。上世纪30年代末，研究生理查德·费曼(Richard Feynman)和他的年轻顾问约翰·惠勒(John Wheeler)在普林斯顿大学(Princeton)的一次会议上，将开始一段工作关系，这将带来现代物理学中一些最伟大的想法，以及一段可以持续一生的友谊。在他的新书《量子迷宫》中，保罗·哈伯恩以一种前所未有的精彩方式讲述了这些人的故事。
一个表示电子-电子散射的费曼图，它要求对粒子间相互作用的所有可能的历史进行求和。正电子是一个电子在时间上向后移动的观点是由费曼和惠勒之间的合作产生的。图片版权：德米特里·费奥多罗夫
在他们各自的职业生涯中，费曼和惠勒带来了现代物理学所见过的一些最令人难以置信的想法。费曼对量子场论发展的贡献，包括他在量子电动力学（QED）方面的发展和他的直观费曼图，对教学的贡献，曼哈顿计划，引力波物理，挑战者灾难等等
理论计算预测了所有黑洞的事件视界，根据广义相对论模糊了中心区域。惠勒不仅研究了这些超致密的物体，他还创造了“黑洞”这个词，从非宇宙学的角度对广义相对论产生了兴趣。图片版权：Ute Kraus, Physics education group Kraus, Universität Hildesheim; Axel Mellinger (background)
惠勒虽然在普通大众中较少闻名，但却为黑洞，平行宇宙，量子引力，虫洞和信息论等广义相对论做出了贡献。虽然Halpern有一种天赋可以打破这些复杂的概念，使他们能够接触到非专业人士，也许这本书最壮观和独特的部分是他能够进入他们的思想。费曼想法保守，在他的计算中小心谨慎，对任何过于遥远的概念持怀疑态度。相反，惠勒充满了疯狂的想法，从宇宙中只有一个电子可以将反物质看作是正常物质，在时间上倒退到没有粒子，只有信息。
理查德·费曼（Richard Feynman）和他的家人在加利福尼亚州阿尔塔迪纳（Altadena）的定制油漆货车。虽然惠勒从来不会这样公开表达自己的意见，但是当他提到意见时，他却是一个狂野的人。图片版权：Symmetry Magazine
然而，这两者的核心是实际上是为了彼此合作而量身定做的。惠勒的疯狂的想法总是包含着非常错误和不可行的组成部分，但往往包含了一个深刻的真理的核心，这将铺平通往无法实现的理解的道路。“路径积分”的思想是量子场论中用来计算物理可观测的基本工具，它是由惠勒坚持历史总结而来的，但费曼是正确计算出细节的，并将它们适当地应用于我们的物理宇宙。
在量子电动力学中的一些术语，零点能量这个理论的发展由于费曼，施温格，和Tomonaga所发展。图片：R. L. Jaffe, from https://arxiv.org/pdf/hep-th/0503158.pdf
费曼将疯狂的想法与物理宇宙联系起来，与可测量的距离相距甚远，是对惠勒想象力的完美补充。他们一起分别研究了引力，现实的量子性，乃至空间和时间本身。和其他物理学家一样，他们不仅把这些想法付诸实践。
他们的个人生活也是前所未有的，甚至在费曼自己的自著作中都没有。表面上，费曼和惠勒不可能有更多的不同。费曼是无礼的，外向的，随意的，大声的，似乎愿意尝试任何东西，只是为了知道经验是什么样的。惠勒则恰恰相反：口齿伶俐，扣人心弦，从来没有夹克衫和领带，从来不会从外表猜测哪一个人拥有关于宇宙的最疯狂的想象，哪一个与可测量的和可计算的现实世界的观察者密不可分。
平行宇宙的概念，适用于薛定谔猫思想实验。休·埃弗雷特(Hugh Everett)是惠勒(Wheeler)的学生，他发明了《量子力学》(the many- worlds)，这是由惠勒本人推动的。图片版权：Christian Schirm
然而他们对教学、探索、可能性和迎接新挑战的共同热爱，在这两个人的生活中都得到了充分的体现。整个故事中无数的巨头在物理学领域的出现，从休·埃弗雷特(许多世界的解释)Kip Thorne(黑洞和LIGO)到肯福特(暗物质在星系的共同发现者)奥本海默德威特、施温格、戴森、狄拉克、泡利、波尔(惠勒的导师)、爱因斯坦等等。一些资深政治家，有些是同时代的人，有些是年轻而热切的学生。当你到达终点的时候可能会震惊地意识到有多少著名的物理学家在不同的领域是由惠勒亲自指导的(大家都知道，惠勒是46个不同博士的顾问！)
通过将事件视界外的距离坐标R与事件视界内的逆坐标r = 1 / R进行映射，可以找到一个唯一的1对1的空间映射。然而，通过一个虫洞在空间或时间上连接两个不同的位置仍然只是一个理论的想法，Wheeler对此进行了深入的探讨。图片：Wikimedia Commons user Kes47
在这本书中，有一些故事可以深入了解费曼和惠勒的世界观。在第二次世界大战中，费曼失去了他的第一任妻子阿莱恩(Arline)，惠勒失去了他的哥哥乔(Joe)。他们在余生中都在为自己的损失而挣扎，在此后的几十年里，这影响了他们的工作和个人生活。在物理学的世界里，两人都相当于摇滚明星，在他们的个人生活中都面临着相同的人性斗争。、费曼相对年轻；惠勒几乎活到100岁。但他们在物理和解决问题上一直都很活跃，直到他们生命的尽头。事实上，费曼评论说：虽然惠勒现在看起来是一个疯狂的老人，但你必须意识到他一直都是疯的。
Halpern的写作风格非常平易近人。这本书里充满了无数的轶事，讲述的是他们生活中的一些事件，以及那些他们所接触的人，并描绘出他们每个人。Halpern永远不会对其中任何一个人的行为做出判断，而是尽可能慷慨地把他们描述出来。
保罗·哈尔彭(Paul Halpern)的《量子迷宫》(The Quantum迷宫)探索了惠勒(Wheeler)和费曼(Feynman)从未有过的生活和物理贡献。图片：Basic Books
如果你是物理学、科学历史、量子物理学、天体物理学的发展爱好者，相信也会对费曼和惠勒研究感兴趣。
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