第一章
帕萨迪纳加州大道上，加州理工学院校园内一栋橄榄树成荫的灰色水泥建筑里，一名瘦长的长发男子走进了他简陋的办公室。 走廊里，一些年纪还不到教授三分之一的学生停下来看着他。 即使他今天不来上班，没有人会说什么，但没有什么可以阻止他来，尤其是手术。 他不会再让手术的影响毁掉他的日常生活。
室外，明媚的阳光照在棕榈树上，却不再像夏天那么炎热。 群山拔地而起，山上的褐色渐渐退去，开始穿上绿色的新衣。 更适合植被生长的冬季即将到来①。 教授不知道还能见证多少次季节的更替； 他知道自己患上了不治之症。 他热爱生命，但也尊重自然规律，而不是盲目相信奇迹。 1978 年夏天，当他第一次发现自己患有罕见的癌症时，他查阅了文献。 据记载，这种疾病的五年生存率一般低于10%。 事实上，没有人能活过十年。 他即将进入第四个年头。
大约四十年前，当他和这些学生年纪相仿时，他向著名期刊《物理评论》（ ）寄出了一系列论文。 这些论文涉及一些新颖的小图表②。 尽管它们不像物理学中使用的标准数学语言那么正式，但它们带来了一种思考量子力学的新方式。 当时很少有人相信他的方法，但他心里却暗自揣测，如果有一天发表的期刊都是他的照片，那该有多有趣。 事实证明，这些图片所代表的方法不仅准确实用，而且具有划时代的意义。 到1981年底，《物理评论》中随处可见他的小照片。 它们几乎和那些载入史册的经典插画一样出色。 他与大人物齐名，至少在科学界是这样。
在过去的几年里，教授一直在研究一个新问题。 他在学生时代提出的方法应用于量子电动力学理论时取得了巨大成功（-）。 该理论研究电磁力如何控制绕原子核运行的电子的行为。 这些电子赋予原子化学和光谱特性（它们发射和吸收一定范围的光）。 因此，研究这些特殊电子及其行为的物理学分支被称为原子物理学（）。 从教授的学生时代起，物理学家就在核物理这个新领域取得了巨大的进步（ ）。 核物理的研究不仅关注原子的电子结构，还关注原子核内质子和中子之间可能发生的更剧烈的相互作用。 尽管质子也受到控制原子中电子行为的电磁力的影响，但这些相互作用主要由比电磁力强得多的新力控制。 它有一个贴切的名字，叫做“强核力”（Force）。
为了描述这种强大的核力，创建了一个全新的理论。 这个理论与量子电动力学在数学上有一定的相似之处，它的名字也反映了这一点——量子色动力学（-，虽然它的名字里有“颜色”二字，但它与我们所认知的认知颜色无关） 。 原则上，量子色动力学准确、定量地描述了质子、中子和相关粒子及其相互作用——它们如何彼此结合或在碰撞中表现。 但我们如何从理论中提炼出这些过程的描述呢？ 所教授的方法普遍适用于这一新理论，但存在一些实际困难。 尽管量子色动力学取得了一定的成果，但在很多情况下，教授本人或其他人都不知道如何使用他的图表或其他方法从理论中获得准确的数值预测。 理论家甚至无法计算质子的质量——这是一个非常基本的物理量，很早以前就被实验家精确测量过。
这位教授认为，在剩下的几个月或几年里，也许他会继续研究量子色动力学，这在当时被认为是最重要的问题之一。 为了积聚研究所需的能量和意志力，他告诉自己，那些多年来未能成功解决这个问题的人都缺乏他所拥有的某些品质。 至于这些品质是什么，理查德·费曼本人也不确定：也许是一种古怪的生活态度。 不管这些品质是什么，它们都做出了贡献——他获得了诺贝尔奖，但考虑到他整个职业生涯在各个领域取得的重要突破，也许再多两三个就足够了。 一点也不夸张。
与此同时，1980 年，在伯克利以北几百公里处，一位年轻人用自己的新方法发表了几篇论文，解决了原子物理学中一些最古老的谜团。 他的方法为一些难题提供了见解，但仍然存在一个问题。 他想象中的世界是一个无限维度的空间。 这个世界上，不仅有上、下、左、右、前、后，还有无数其他的方向。 研究这样的宇宙对于我们生活的三维空间真的有用吗？ 这种方法可以扩展到其他研究，例如更先进的核物理领域吗？ 事实证明，这种方法非常有前途，以至于这位年轻人获得了加州理工学院的初级教职职位物理学家出路，他与费曼在同一层楼工作。
接到工作邀请的那天晚上，我回想起了自己前半生的经历。 我常常躺在床上想象第二天初中的开始。 我记得我最担心的是体育课——下课后必须在其他男孩面前洗澡。 其实我真正害怕的是别人的嘲笑。 当我到了加州理工学院，我可能也会面临这些问题。 在帕萨迪纳物理学家出路，没有教授或导师，我只能弄清楚如何解决最好的物理学家能想象到的最困难的问题。 对我来说，无法产生非凡见解的物理学家就像行尸走肉一样。 在加州理工学院这样的地方，他会受到排斥并很快被解雇。
那么我有什么杰出的见解吗？ 还是我的问题本身有问题？ 于是，我就去找同层办公室那位快要死的瘦长长发教授聊天。 他告诉我的正是这本书的主题。
①加州理工学院所在的洛杉矶，全年降雨量很少，冬季降雨较多。 冬季白天温度也在20摄氏度左右，比较适合植物生长。 ——译者注
②费曼图是理查德·费曼为了方便处理量子场中各种粒子相互作用而创造的一种可视化方法。 本书每章的第一个图是费曼图。 ——译者注
