費曼:天才的誕生需要自由與興趣

2021-03-03 吃果讀書

導讀:當諾貝爾獎委員會於美國半夜時間從斯德哥爾摩打電話給費曼時,他生氣地說:「現在什麼時候?明天早上再打來!」就掛了電話。很多記者一個接一個打電話給費曼,使得他要把電話線拔掉。費曼苦惱地問妻子,他應不應接受這個獎。他妻子就說:「如果你不接受這個獎,你會更加出名。」於是,他無可奈何地就接受了諾貝爾獎。

文:餘海峰

一百年前,理查.費曼 (Richard Feynman, 1918–1988) 在美國紐約出生。他的父親梅爾維爾.費曼 (Melville Feynman) 移民自白俄羅斯猶太家庭;母親露西樂.菲利普 (Lucille Phillips) 則來自波蘭猶太家庭。費曼五歲時,父母誕下了第二個兒子。不幸地,這個孩子在四周大時夭折。費曼的妹妹喬安.費曼 (Joan Feynman) 在他九歲時出生。他是理論物理學家、諾貝爾獎得主、開創量子電動力學、發明費曼圖;他亦傳奇無數,曾偷偷打開放有原子彈機密的夾萬、為脫衣舞廳老闆出庭作證、在皇室面前邊抽菸邊講爛笑話、身為物理系教授跑到生物系與學生一起上課做功課、飛到巴西參加音樂表演等。費曼從不介意別人目光,他甚至寫自傳細說這些離經叛道的行徑,使他可能成為物理學界裡比愛因斯坦更有名的物理學家。

父親啟蒙,費曼踏上科學路

費曼與愛因斯坦一樣,很遲才開口說話。費曼從不認為自己是天才,他把對科學的啟蒙與熱情歸於他的父親。費曼憶述,雖然他父親是個賣制服的商人,但他從父親處學到了如何學習。有一天,費曼在玩一輛玩具貨車。他在玩具貨車上放了一個球,然後他發現當他把玩具貨車向前拉時,球會向後滾。費曼覺得很奇怪,為什麼玩具貨車明明向前跑,但球卻向後滾?他跑去問父親,父親對他說,「其實球並沒有向後滾,你試試水平看著玩具貨車,就會發現這只是錯覺。」費曼照做,果真發現球其實是向前滾的。他再問父親,為什麼?父親的答案影響他一生往後看待宇宙萬物的態度:「那是個神秘的現象,沒有人知道為什麼。普遍的原理是,運動中的東西會繼續運動,靜止的東西會繼續靜止。科學家們叫這做慣性,但事實上,沒有人知道為什麼有慣性。這只是一個稱呼。」費曼的父親教會費曼「知道東西的名字(Know-what)」和「知道東西 (Know-how)」的分別。費曼的父親雖不是科學家,但他有科學家的態度:誠實地說不知道。我希望分享另一個關於費曼與父親的故事。話說城鎮裡的家庭都會在暑假期間一起到郊外度假。男人們會在周中回城工作,在周末回到度假區陪伴家庭。一天,費曼與其他小孩一起郊遊,他們發現了一隻特別的鳥。其他孩子就比賽誰知道那隻鳥的名字。他們問費曼,費曼說他不知道。他們就嘲笑費曼:「難道你爸爸什麼都沒教你嗎?」其實,費曼與父親早就見過同一種鳥。費曼父親當時對他說:「理查,我可以告訴你這隻鳥在世界上每種語言裡的名字。可是,到最後除了世界各地的人如何稱呼牠。關於牠的一切,其實你什麼都不知道。你要觀察這隻鳥,試著理解牠在做什麼。」費曼父親教會他名稱只是人類的創造,與大自然真實的知識毫無關係。費曼回憶,他父親很喜歡與他一起閱讀大英百科全書(Encyclopaedia Britannica)。當他們讀到一個段落,例如恐龍,他父親就會停下來,圖像化地解釋:「暴龍身高二十五尺,頭闊六呎,我們來看看這是什麼意思。這代表如果有一頭暴龍站在窗外,牠能從這裡的二樓窗外看見我們。不過牠的頭太大了,穿不過窗戶。」這影響了費曼日後做物理研究時,往往喜愛從圖像化方式入手把問題簡化。費曼曾說過,如果我們無法把一個理論簡化至大學一年級的程度,我們就不算真正理解這個理論。他發明的費曼圖,大大簡化了量子力學的計算方式,就是明證。費曼圖幫助費曼推導出光與物質的互動——量子電動力學,費曼因而獲頒 1965 年諾貝爾物理學獎。

母親支持:不怕炸了整間屋,更怕扼殺了費曼的好奇心

費曼的科學家性格可能培養於學生時代。他曾在家裡建立了一個小實驗室,製作一些電路和做些電學實驗,有時候更會發生一些小意外。費曼的母親邀請朋友來家裡時,朋友們問她,妳不怕費曼炸了整間屋嗎?她回答說,她更怕扼殺了費曼的好奇心。費曼喜歡把電器拆開,研究內部結構再重組。有一次,鎮上一個人找費曼幫忙修理一部收音機。費曼簡單檢查了一下,就看著收音機沉思,思考解決方法。那人看了,就問費曼為何還不動手?費曼就說:「我正在修!」最後果真給他想出問題根源,修好了收音機。那人就周圍幫費曼宣傳:「他用想的就能修好收音機!」

不幹正事的費曼先生


1942年,正在寫博士論文的費曼,被奧本海默招募進入極機密的原子彈研發計劃「曼哈頓計劃」。
研究所是軍事重地,保安非常嚴密。進入時必須在入口閘門經過冗長的安全檢查,然而離開卻只需出示證件就可以了。費曼發現圍籬上有個大洞,可以避開安全檢查進入研究所,他認為軍隊安全意識不足,然而他愛玩的性格又驅使他不直接報告,而是跟軍隊開個玩笑。費曼利用籬上的洞進入研究所,然後在閘門出示證件離開,不斷地重複進進出出。負責檢查的軍人覺得奇怪,為什麼這同一個人沒有進入過,卻不斷離開?結果軍方竟然拘捕了費曼,而不是去正視問題。研究所內每個人都有自己的保險柜。費曼研究了保險柜運作方式後發現,很多人選的密碼都很容易猜到。於是,他練成了能在短時間內打開研究所內任何人保險柜的技術,經常偷走其他人保險柜內的重要文件,放在他們的辦公桌上,希望提高他們的安全意識。參加曼哈頓計劃的科學家 左起:馮·諾依曼,費曼,烏拉姆費曼酷愛打邦哥鼓,他甚至因為作為愛打邦哥鼓的物理學家而為人所識。1951年,費曼曾遊學巴西,深受森巴音樂所打動,他學習了一種巴西獨有的樂器,並參加了一個地道的樂團,更被選拔進入街頭巡遊表演。表演那天,費曼入住的酒店一個相熟的侍應生知道費曼熱愛森巴音樂,就跟費曼說:「教授,今天街上有森巴音樂巡遊表演,你一定會喜歡!」費曼就說:「今天我有事要做。」結果,當費曼的樂團經過費曼的酒店時,那侍應驚喜地發現費曼竟然是表演者之一!他就大叫:「那是教授!那是教授啊!」費曼從不擺教授的架子。他試過在休假年走到生物學系上課,因為他對生物學感興趣。生物系的教授就說:「你可以跟其他學生一起上課和實習,條件是你要跟他們一樣交齊功課和報告。」結果費曼真的照做了。費曼喜歡光顧一家脫衣舞酒吧,他會點一支可樂,然後計算一些物理問題,或是練習素描。酒吧顧客也不乏其他專業人士,有律師、老師等等。後來,這家酒吧被人告上法院,說他們破壞社區形象之類的。酒吧老闆請求常客們幫他辯護,可是那些專業人士們一個也沒答應,除了費曼。費曼想,我喜歡這裡,而且也沒有做什麼違法的事情,怕什麼?費曼就出庭作證了。結果,第二天報紙就刊登了「物理學教授經常光顧脫衣舞酒吧」。二戰後,費曼在康奈爾大學當物理學教授。他曾有一段時間因為想不出新的物理構思而非常苦惱。費曼覺得自己不值得大學高薪聘請,他走去跟物理系主任說:「我想不到重要的問題去研究。」系主任就跟他說:「別擔心,聘人是我們應該承擔的風險,你儘管做自己感興趣的東西就好。」有一天,費曼在餐廳看到幾個學生在拋餐碟。餐碟上印有學校的標誌。費曼發現標誌旋轉和擺動的頻率似乎有著某個數學關係。他覺得這個現象很有趣,於是立即埋首計算。他把計算結果交給系主任看,主任問他:「這很有趣,可是有什麼用?」費曼回答:「我只是覺得這很有趣,我不管它有什麼用!」但是沒想到,這個「沒用」的研究,最後卻產生了「大用」。費曼在 1965 年獲頒諾貝爾物理學獎,原因是他成功推導出電磁輻射與物質的交互作用的一個完整理論,稱為量子電動力學 。其中一部分計算靈感就是來自於當年餐碟標誌的計算。除了費曼,1965年這個諾貝爾物理學獎,還有另外兩位科學家共同獲得,因為他們各自使用不同方法推導出相同結論。其中,費曼的方法與別不同,他用圖象方法代替繁瑣的代數運算,使整個物理過程能表達得更清晰,這種方法就是費曼圖,最初來自於費曼父親對他的教導。費曼最值得我們學習的地方,可能並非他的科學成就,而是他對知識的態度。
費曼得到諾貝爾獎後,他以前的一個學生寫信祝賀他。費曼回信問學生現在做些什麼研究, 學生回覆說自己的研究是「卑微」的。費曼看了,就回信說:「那些你能解決、能幫助解決、能夠出力的問題,就是值得花時間研究的問題。……如果我們能夠做些東西,這問題就不小、不瑣碎。你說你名不見經傳?對你妻兒來說,沒有這回事。」費曼的藝術家朋友曾對他說:「科學拿走了花朵之美,令花朵變得枯燥乏味。」費曼回答道:「我也可以感受到花朵之美。但同時我看到其他人並不一定能立即看出的更深刻的美麗。我能看見花朵之中複雜的互動之美。花是紅色的。這代表花朵演化出顏色去吸引昆蟲嗎?這帶出另一個問題:昆蟲能看見顏色嗎?它們會審美嗎?如此類推。我看不出研究花朵何以拿走它的美麗。這只會加深。我不明白這如何減少。」費曼認為,世界的美麗是每個人都可以看見的。但透過科學,除了世界外表上的美,我們更可以看見大自然運作的美麗。

驕傲的費曼先生

費曼蔑視政治權威,且並不喜歡諾貝爾獎或任何其他榮譽,他認為榮譽只會為他帶來煩惱。1965 年,當諾貝爾獎委員會於美國半夜時間從斯德哥爾摩打電話給費曼時,他生氣地說:「現在什麼時候?明天早上再打來!」就掛了電話。很多記者一個接一個打電話給費曼,使得他要把電話線拔掉。費曼苦惱地問妻子,他應不應接受這個獎。他妻子就說:「如果你不接受這個獎,你會更加出名。」於是,他無可奈何地就接受了諾貝爾獎。費曼在諾貝爾獎晚宴上看見丹麥公主,他就問可否坐在旁邊,公主說:「可以,你不是其中一位得主嗎?你是做什麼領域的?」費曼回答:「我做物理的。」公主就說:「噢!我們不能談論物理,因為那是沒有人明白的領域。」費曼卻說:「正好相反。正是沒有人明白的東西,我們才要去討論。人人都明白的東西,就不需要討論了。」

費曼在諾貝爾獎頒獎晚宴上

費曼認為能夠發現自然定律,就已經是最大的榮譽。他享受找尋大自然定律的樂趣,認為成就不應該由獎項去量度。在他看來,只要其他科學家會運用他的研究結果,那就是他的成就。
1986 年,美國太空穿梭機挑戰者號 (Challenger) 升空時發生爆炸,7名航天員全部罹難。政府邀請費曼成為事故調查委員會的成員,他本來是拒絕的。可是,費曼的妻子對他說:「如果你不去做,就永遠沒有人能夠發現這意外的真相。」

最終,費曼調查出了事故原因:升空當天氣溫很低,不幸地穿梭機的 O 型環在低溫下會失去彈性,導致燃料洩漏並引發爆炸。費曼在聽證會上突然公開做實驗,證明 O 型環在低溫下的確會失去彈性。不過,這其實是委員會中的一位軍隊將領故意暗示,引導費曼找出答案。費曼知道後曾一度非常生氣,不過最後他倆成為了好朋友。

費曼公開展示美國太空總署的失誤,不單令全世界譁然,美國政府對費曼的擅自行動也非常不高興。費曼獨自寫了一篇報告,可是委員會卻不肯把費曼的報告加入到最終要總統籤署的報告書之中。費曼就說,如果不加入我寫的報告,我就不會在報告書上簽名。這樣的話,調查就永遠不能結束。最後雙方妥協,費曼寫的報告被放在報告書附錄裡。費曼在裡面寫的最後一句話,當為所有人引以為鑑:「對於一項成功的技術,真相必須置於公共關係之前,因為大自然是不可能被欺騙的。」

費曼晚年時,醉心於克孜勒文化。可是,克孜勒當時屬於蘇聯的一部分,由於美蘇冷戰,一般美國人是很難得到籤證前往蘇聯的。蘇聯政府提出,如果費曼以諾貝爾獎得主身份去蘇聯的大學演講,就可以獲得特權去克孜勒,費曼拒絕用這個方法得到籤證。直到1988 年 2 月 18 日,能夠前往克孜勒的籤證終於送到了費曼的家。可惜的是,費曼已經在 3 天前與世長辭。費曼清楚知道自己未必能夠等到籤證去完成他這最後心願。可他仍然堅持原則,不使用任何特權。費曼一生經歷過三次婚姻。第一任妻子叫做阿琳,他倆從學校讀書時已相識,是對青梅竹馬,而且亦認定對方為終身伴侶。可惜,天意總弄人,正當一切都看似美好時,阿琳被診斷出患有肺結核,當時這是不治之症。阿琳剛出現症狀時,醫生以為阿琳患的是小病。費曼卻不同意,他自己一個在圖書館裡尋找資料,對比阿琳的病症。最後是他向醫生建議,阿琳患的可能是絕症。多麼動人、又多麼令人心碎。阿琳的病情成為這對有情人結為連理的阻礙,再加上費曼在普林斯頓的博士獎學金不頒給已婚的受獎人。因此,費曼的父母反對兩人的婚姻。但是,費曼不顧一切阻礙,毅然與阿琳在紐約史丹頓島的市政廳結婚。由於肺結核會透過接吻傳染,費曼只能在婚禮親吻阿琳的臉頰。沒有親人和朋友來他倆的婚禮,只有一對陌生人見證。後來,因為曼哈頓計劃的機密性,阿琳不可以隨費曼搬到洛斯阿拉莫斯的研究所居住。而且,她因病情嚴重,必須24小時住院。費曼於奧本海默的協助下,在新墨西哥州阿布奎基 找到一間療養院供阿琳入住,以便費曼能於周末駕駛幾個小時的車程穿過沙漠去探望她。在戰時的軍事重地都有一個不明文規定,軍隊負責人會拆開所有信件,確保軍事機密沒有外洩,而且會擅自刪改內容。為了不讓其他人明白信件內容,費曼和阿琳就發明了一種只有他倆明白的密碼。但亦因為這個原因,他們的信件常常通過不了軍隊審查,因為軍隊想要知道他們的密碼有沒有洩漏機密!不過費曼和阿琳很享受寫這些密碼去刺激軍隊,當軍隊發現花時間解碼後發現密碼內容只是日常購物清單之類,臉上的表情別提多有趣了。費曼曾一度介意其他人對自己的看法而苦惱。阿琳告訴他,不用介意別人的評價,要忠於自己。阿琳在療養院對費曼說:「你管別人怎麼想?」阿琳過世後,費曼寫了兩本自傳,第二本自傳的書名,就是以這句話命名。阿琳在醫院病危,費曼就借了朋友的車(他們後來才發現這個借車的朋友是間諜),極速向醫院開去,但在途中車子又壞了幾次,幾經波折才趕到醫院,可惜已經來不及見阿琳最後一面。費曼回憶說,他當時很傷心,可是卻沒有哭出來。直到阿琳過世後好幾個月,他在街上看見時裝店裡賣的裙子,心想阿琳一定會喜歡,終於才淚流不止。阿琳生前很喜歡與費曼寫信。她死後一年半,費曼寫了一封最後的信,自己一直收藏著,直到他 1988 年離世後人們才把信打開。信中充滿費曼對阿琳的愛,在最後一句,費曼寫道:「附註:請原諒我沒有把信寄出。我不知道你的新地址啊。」費曼與第三任妻子 Gweneth 於 1962 年誕下了卡爾 (Carl Feynman) ,然後他們於 1968 年領養了米雪 (Michelle Feynman)。費曼曾嘗試使用他父親當年教育他的方式,跟卡爾和米雪一起讀大英百科全書。可是費曼發現這隻對卡爾有效。卡爾後來成為了計算機科學系教授,而米雪則成為了著名的攝影師。費曼很愛他的兩個子女。費曼於 1978 年被診斷出患有脂肪肉瘤(癌症的一種),可能是由於當年曼哈頓計劃時接觸太多放射性物質(他們每天都會用手摸一個放射性物質造成的球)。《費曼的彩虹(Feynman’s Rainbow) 》作者倫納.姆沃迪瑙 (Leonard Mlodinow) 曾經問費曼有沒有什麼遺憾。姆沃迪瑙本來以為費曼會回答他在理論物理上遇到的難題。然而,費曼眼泛淚光地說:「我最大的遺憾是我可能不能親眼看見我的女兒米雪長大成人。」

關心教育,啟發下一代

費曼也關心教育。他在加州理工學院曾講了一次為期兩年的物理學課程,對象是全校所有新入學的學生。費曼講課生動,深受學生喜愛。結果,很多教授和研究生每堂都會來旁聽,使得座無虛席,連地板和樓梯都坐或站滿了人。這套講義被完整記錄了下來,編成了著名的《費曼物理學講義 (The Feynman Lectures on Physics) 》。這一套三冊紅色硬皮教科書,時至今天依然風行於物理系學生之間。加州理工學院現已把所有《費曼物理學講義》放在網上,使所有人也可以免費讀到費曼教的物理學。費曼曾經幫助政府審查中學科學和數學課程用的課本。他非常認真的逐書逐頁看完,寫下了很多感想和意見,希望出版社和作者能夠改善。可是根本沒有人理會費曼的意見。費曼也發現,委員之中只有他細心看過這些課本。此後,費曼決定不再幫助政府做任何事。費曼對世界的看法,很簡單,也很深刻。他接受大自然就是我們觀察到的樣子,無論我們喜不喜歡。他曾說:「我可以與懷疑、不確定、不知道共存。我覺得比起知道可能是錯的答案,不知道反而更加有趣。」這樣一個對世界充滿好奇、又精力旺盛,搞怪與研究無所不能的大科學家,其實並不是我們通常以為的那種高智商天才,他和絕大多數普通人的智商差不多。真正讓費曼能夠身兼多重興趣愛好,並且獲得極高物理學成就的還是他高效的學習方法。為此,先知書店誠意推薦費曼自傳《別逗了,費曼先生!》。這本書不僅是費曼有趣人生的記錄,還是暢銷全球的科普書,更重要的是它是費曼一生學習方法的精華凝結。費曼是很多傳奇名人的共同偶像:微軟的比爾·蓋茨、蘋果的賈伯斯、谷歌創始人謝爾蓋·布林、發射火箭的馬斯克……他們都受到費曼高效學習法的深遠影響。這本書的譯者王祖哲說:「這是一本好書,它是一場精神的狂歡節,我真希望自己能像費曼這樣,活得如此愉悅,如此自由,如此飽滿!年輕的讀者,盡情吸收費曼的精神和靈性吧!為了成就一個偉大的人格,找一件真有意思的玩具,盡情玩吧。」感興趣的書友,可識圖一鍵收藏這本好玩、好學、好懂的書。本文摘自天體物理學家餘海峰博士個人網站「物理喵」,編輯需要,原文10,000字,刪減至6,000字,感謝餘海峰博士。

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