把石块投入水中，原本平静的水面上就会荡起一圈圈涟漪，我们说水在波动。耳朵能够听到通过空气传播的声音，所以人们可以相互交谈。我们能够看电视，听广播，用手机打电话，相互视频通话，都是源自电磁波的传输的各种信号。水波、声波和电磁波都是我们熟悉的波动现象。在微观领域里，所有的微观粒子都在波动，或者说，每一个微观粒子既是粒子，也是波。微观粒子的频率与它的能量成正比，波长与它的动量成反比，这是量子物理早已证明的结论。

自从1909年英国物理学家卢瑟福和他的助手用alpha粒子轰击金属箔，发现原子内存在带正电的原子核以及核外电子以来，微观粒子的散射过程逐渐成为物理学家们研究物质的微观结构的主要实验方法。人们用交变电场加速带电粒子，以便“炮弹”可以获得比较高的动能。位于斯坦福大学附近的直线加速器最初只有3.7米长，能够把电子加速到6MeV的能量。经过升级换代，1960年，加速器的长度达到了91.4米，电子的能量达到1000MeV。到了1966年，加速器变成了一个3.2公里长的庞然大物，能够把电子加速到20000MeV的能量。斯坦福直线加速器完全克服了原来回旋加速器的弱点，只要隧道足够长，就可以把带电粒子的能量加速到足够高的能量。

在二十世纪五、六十年代，斯坦福直线加速器国家实验室的科学家们用加速以后的电子撞击质子。随着电子的能量越来越大，电子的波长越来越小，人们就可以探测到质子内部更加细微的结构。

在散射理论里，质子的大小和形状往往用形状因子来表示，形状因子和质子的密度分布密切相关，可以看成以动量作自变量的密度分布函数。年轻的理论物理学家比约肯（James D. Bjorken）计算了电子和质子的散射截面，发现质子的形状因子具有标度不变性。也就是说，当电子的入射能量足够大的时候，质子的形状因子只与一个无量纲的比值有关系，与电子和质子之间交换的能量和动量没有直接关系。种种迹象表明质子内部存在着更微小的粒子。当人们询问比约肯质子中的微小粒子是不是夸克时，比约肯说：“我想我还是不把自己和检验夸克模型联系起来的好。”

在做出最重要的科学断言面前，比约肯退缩了。随着入射电子能量的不断提高，比预期多得多的电子被大角度散射。电子的深度非弹性散射实验显示，质子不仅有大小，质子内部还有微小的粒子。另外，实验家们还观察到了比约肯预言的标度不变性。但是，他们还是弄不清楚为什么质子内存在着更小的粒子会导致标度不变性。

这时候，二十世纪最具个性的物理天才理查德·费曼出场了，他将又一次向世界展示他天才般的理论预言。

斯坦福直线加速器鸟瞰图