不可能！

/[美]Paul J.Steinhardt譯/任愚

不可能！

這話響徹了整個大報告廳。而我剛講完一個關(guān)于一種新型物態(tài)的革命性概念，這是由我和我的研究生Dov Levine共同發(fā)明的。

加州理工學(xué)院的這間報告廳里坐滿了來自各個院系的科學(xué)家。討論本來進行得相當(dāng)順利，但就在最后的人群魚貫而出的時候，響起了一個熟悉的、高調(diào)的聲音：“不可能！”

我閉著眼也能認(rèn)出這個另類的、低沉沙啞的、帶著明顯紐約腔的聲音。站在我面前的是我的科學(xué)偶像，傳奇的物理學(xué)家理查德·費曼，他頂著灰白到肩的頭發(fā)，穿著他一貫的白色襯衫，臉上帶著讓人放松戒備的、狡黠的笑容。

此時費曼已經(jīng)因其發(fā)展了電磁現(xiàn)象的首個量子理論的開創(chuàng)性工作而獲得了諾貝爾獎。在科學(xué)群體當(dāng)中，他已經(jīng)被視為20世紀(jì)最偉大的理論物理學(xué)家之一。

他有一種特別頑皮的幽默感，還因其精心設(shè)計的惡作劇而“臭名遠(yuǎn)揚”。但當(dāng)涉及科學(xué)的時候，費曼一直是毫不遷就地實在并總是嚴(yán)酷地評判，這使他成為科學(xué)研討會上特別唬人的存在。誰都可以料到，一旦他聽到什么在他看來是不明確或者錯誤的東西時，他就會直接打斷并公然向演講人發(fā)難。

所以，當(dāng)費曼在我演講開始之前進入報告廳并坐在他習(xí)慣的前排位子上時，我就敏銳地意識到了他的存在。在演講的整個過程中，我一直用眼角余光小心翼翼地瞥他，時刻等待著任何可能的爆發(fā)。但是費曼一直沒有打斷我，也沒有提出質(zhì)疑。

“物理X”

演講結(jié)束后費曼上前與我對質(zhì)這個事兒，恐怕會嚇到許多科學(xué)家。但這不是我們第一次見。差不多十年前，我還是加州理工的本科生的時候就十分有幸跟費曼一起親密工作，我對他只有仰慕和愛戴。費曼通過他的文章、演講和躬身指導(dǎo)改變了我的一生。

在1970年當(dāng)我作為新生第一次進入校園的時候，我打算學(xué)習(xí)生物或數(shù)學(xué)。中學(xué)時我從未對物理產(chǎn)生什么興趣。但我知道每個加州理工的本科生都要求修兩年的物理課程。

我很快發(fā)現(xiàn)，很大程度上拜那個教科書，也就是《費曼物理學(xué)講義》（卷一）所賜，新生物理難得邪門兒。這本書不像是傳統(tǒng)教科書，而是基于費曼在1960年代做的一系列有名的針對大一新生的物理學(xué)報告而整合起來的精彩文章。

不像我曾經(jīng)接觸過的任何其他物理課本，《費曼物理學(xué)講義》從不拘泥于闡釋如何解題，這使得盡力完成繁難的課后作業(yè)既費時又費力。不過，那些文章提供了更有價值的東西——費曼本人思考科學(xué)的方式的深刻洞察。一代代人從費曼講義中獲益。對我而言，那段經(jīng)歷完全是一種啟蒙。

幾周過后，我感覺我被洗腦了一樣。我開始像物理學(xué)家一樣思考，并且熱衷于此。就像我這代人里的許多科學(xué)家一樣，我很自豪地將費曼視為我的英雄。我打消了我原本學(xué)習(xí)生物和數(shù)學(xué)的計劃，而決定加倍努力地專攻物理。

我還記得在我大一階段，有幾次我鼓足勇氣在報告會前向費曼打了招呼。在當(dāng)時要再有其他舉動是完全不可想象的。但是到了我大三的時候，我室友和我不知怎的就鼓起勇氣去敲他辦公室門，詢問他能否考慮教一門非正式課程，每周一次和像我們這樣的本科生見面，并回答我們可能提出的任何問題。我們跟他說整個課程都是非正式的，沒有作業(yè)，沒有測驗，沒有打分，也沒有課程績點。我們知道他是對行政事務(wù)毫無耐性的離經(jīng)叛道之人，也希望這種隨性能吸引到他。

十年前或更早些，費曼開過類似課程，但只是針對大一新生并且每年只開一個季度?，F(xiàn)在我們請求他做一整年同樣的事情，而且對所有的本科生都開放，特別是像我們這樣的可能追問更多深入問題的三年級和四年級學(xué)生。我們建議這門新課程名為“物理X”，就像他之前的課程一樣，讓所有人都清楚它是完全脫離書本的。

費曼想了片刻，出乎我們意料，他回答：“Yes!”所以后面兩年里，我和室友連同其他一些幸運的學(xué)生一道，每周和費曼一起度過一個美妙而難忘的下午。

“物理X”一直這樣開場：他進入報告廳，詢問誰有問題。偶爾，有人想問一個費曼剛好是專家的話題。自然而然地，他對于這些問題的回答是駕輕就熟的。然而在其他時候，很明顯費曼之前從未想過這些問題。我一直覺得這些時候特別有意思，因為我有機會目睹他頭回面對一個問題的時候是如何思考和解決的。

我清楚記得我問過一些我覺得有趣的問題，即使也擔(dān)心在他看來這些東西是很無聊的。我想知道：“影子是什么顏色？”

在報告廳前頭來回走了一會兒后，費曼開始興致勃勃地對這個問題進行抽絲剝繭。他發(fā)起了一場討論，關(guān)于影子中的微妙層次變化，關(guān)于光的屬性，關(guān)于顏色的感知，關(guān)于月球上的影子，關(guān)于月球上的地球反照光，關(guān)于月球的形成，等等。我聽入了迷。

在我大四的時候，費曼同意作為我的研究課題的導(dǎo)師?，F(xiàn)在我能更近距離地目睹他處理問題的方法了。我也體驗了沒有達到他的期待時他的尖刻口吻。他常用諸如“瘋了”“笨”“荒謬”“愚蠢”這樣的詞語來批評我的失誤。

這些刺耳的話一開始很扎心，使我一度懷疑自己是否適合學(xué)習(xí)理論物理。但我發(fā)現(xiàn)費曼并不像我一樣把這些嚴(yán)厲的批評看得那么重。往往緊接著，他就會鼓勵我嘗試不同的方法，并邀請我在取得進展的時候再來。

費曼教給我的最重要的一件事是，一些最激動人心的科學(xué)意外可以從日?，F(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)。所有你要做的就是花時間仔細(xì)觀察事物，并問自己好的問題。他還影響了我的信念，就是沒有必要像許多科學(xué)家那樣，迫于外部壓力而局限在科學(xué)的某一領(lǐng)域。費曼的言傳身教告訴我，但凡有好奇心指引，那么摸索各個不同領(lǐng)域也都是可以的。

軌跡

我在加州理工的最后一學(xué)期，我們的一次交流是特別值得回憶的。我在解釋一個我提出的數(shù)學(xué)方法——可用來預(yù)測超級球（Super Ball）運動行為。這是一種彈性超強的橡膠球，當(dāng)年風(fēng)靡一時。

這是一個很有挑戰(zhàn)性的問題，因為超級球每次反彈都會改變方向。我想要預(yù)測超級球在一系列放置成不同角度的平面上的彈跳行為，這又增加了一層難度。例如，我計算了它從地面彈到桌子底下，再到一個傾斜平面，然后到墻上的軌跡。這些看似隨機的運動根據(jù)物理定律是完全可以預(yù)測的。

我給費曼看了我的一個計算。它預(yù)測我扔出超級球后，經(jīng)過一系列復(fù)雜的彈跳，它會正好回到我的手中。我遞給他論文，他掃了一眼我的公式。

“這不可能！”他說。

不可能？我被這個詞嚇了一跳。這是從他嘴里蹦出的新詞兒。不再是“瘋了”或者“愚蠢”這些我有時已有預(yù)期的評價。

“為什么你覺得它不可能？”我緊張地問。

費曼說出了他的考慮。根據(jù)我的公式，如果有人從某一高度釋放超級球且讓其帶轉(zhuǎn)兒的話，這球是會回彈，并且是以一個與地面很小的角度彈向一邊。

“這很明顯不可能，保羅?！彼f。

我瞧著我的方程，發(fā)現(xiàn)我的預(yù)測確實表明這球會回彈，并取一個很小的角度。但是我不那么肯定這是不可能的，盡管它看起來是反直覺的。

我現(xiàn)在已經(jīng)身經(jīng)百戰(zhàn)，敢于反駁了。“好吧，”我說，“我之前從來沒有試過這個實驗，就讓我們在你的辦公室試一把吧。”

我從口袋里掏出一個超級球，費曼盯著我給它一個轉(zhuǎn)兒并丟出手。十分確定，這個球精確地以我的方程預(yù)測的方向彈射出去了，以一個與地面非常小的角度彈到一邊，這正是費曼覺得不可能的方式。

一念之間，他知道了自己的錯誤。他沒有考慮到超級球表面非常高的粘性，而這會改變旋轉(zhuǎn)對球軌跡的影響。

“好蠢！”費曼大聲說，用他有時拿來批評我的一模一樣的語氣。

經(jīng)過兩年的合作，我終于確切知道我一直懷疑的了：“愚蠢”只是費曼的一種表達，用于任何人也包括他自己，是作為盯住一個失誤從而不會再犯的一種方式。

我也意識到，當(dāng)費曼用“不可能”的時候，不必然意味著“不可實現(xiàn)”或者“荒謬”。有時候它意味著：“哇！這有一些神奇的東西，與我們通常認(rèn)為是正確的東西相矛盾啊。這值得去搞搞清楚！”

準(zhǔn)晶

所以11年后，當(dāng)報告之后費曼以一種詭笑走近我，并開玩笑地聲稱我的理論“不可能”的時候，我十分清楚我知道他指的是什么。我報告的主題，一種被稱為“準(zhǔn)晶”的全新的物質(zhì)形態(tài)，與他認(rèn)為是正確的原理相沖突。所以它是有趣的，也值得搞搞清楚。

我在桌上設(shè)置了一個實驗來驗證該想法，費曼走上前來，他指著它們并要求：“再給我演示一遍！”

我撥動開關(guān)開始演示，費曼一動不動站著。他親眼目睹，見證了科學(xué)上一個最廣為人知的原理被明確地違背了。這一原理是如此基本，他在講義中也講述了它。事實上，這些原理近200年來一直被傳授給每一個年輕的科學(xué)家。

但是現(xiàn)在，我在這兒，站在理查德·費曼前頭，解釋這些長期存在的準(zhǔn)則是錯誤的。

晶體不是唯一可能的具有有序原子排布和點狀衍射圖案的物質(zhì)形態(tài)?，F(xiàn)在存在一個大量可能性的新世界，它們有著其自身的準(zhǔn)則，我們稱之為“準(zhǔn)晶”。

我們選擇這一名稱是為了擺明這些新材料與通常的晶體有何不同。兩類材料都包含一組在整個結(jié)構(gòu)中重復(fù)的原子。

晶體中的一組原子以規(guī)則的間隔重復(fù)，就像五種已知的圖案一樣。然而，在準(zhǔn)晶中，不同原子組以不同的間隔重復(fù)。我們的靈感來自一種被稱為“彭羅斯拼圖”的二維圖案。這類圖案非同尋常，它們包含了兩種不同類型的拼塊，并且以兩種不可公度的間隔重復(fù)而形成。數(shù)學(xué)家稱這樣的圖案為“準(zhǔn)周期的”。因此，我們把我們的理論發(fā)現(xiàn)命名為“準(zhǔn)周期晶體”，或者簡稱為“準(zhǔn)晶”。

我為費曼做的那個小演示可以證明我的觀點，僅用一束激光和一張準(zhǔn)周期圖案的照相投影片。我按費曼的指令打開激光，將光束對準(zhǔn)，這樣它通過投影片投到遠(yuǎn)處墻上。激光產(chǎn)生了如X射線穿過原子間的通道一樣的效果：它產(chǎn)生了一個衍射圖案。

我關(guān)上頂燈，這樣費曼可以更清楚地看到墻上那些雪花樣的點狀圖案。它不像任何其他費曼曾見過的衍射圖案。

正如我在報告當(dāng)中做的那樣，我向他指出，最亮的點形成了同心的十元環(huán)。這聞所未聞。我們也可以看到一些斑點形成了五邊形，這揭示了一種被認(rèn)為是在自然界中被絕對禁止的對稱性。更仔細(xì)的觀察揭示了斑點間的更多亮斑，以及越來越多的亮斑。

費曼要求更仔細(xì)地看那個投影片。我打開燈，把它從托板上取下遞給他。投影片上的圖像縮得如此之小以至于很難看清細(xì)節(jié)，所以我也遞給他一張拼圖的放大版，他可以把它放在桌子上在激光前頭看。

接著的一段時間在靜默中過去。我開始感覺自己又像是一個學(xué)生了，等待著費曼對我想到的最新荒誕想法作出反應(yīng)。他盯著桌子上的放大版，將投影片重新塞進托板，自己打開激光。他看來看去，一會兒盯著桌子上的放大印版，一會兒抬頭瞧瞧墻上的激光圖案，重又低頭看放大版。

“不可能！”費曼最后說。我點頭同意并笑了，因為我知道這是他的一種最高贊許。

他回望向墻壁，搖著他的腦袋?！敖^對不可能！這是我見過的最驚奇的一件事兒?！?/p>

然后，不再說什么，費曼興奮地盯著我，臉上堆著狡黠的笑。