自從告別了學生時代,想必很多人都把物理給忘光了。什麼是光譜線、第一宇宙速度、量子躍遷?什麼是牛頓三定律、測不準原理、動量守恆?也許各位還依稀記得課本裡物理學家的畫像,大家眼中的物理學家都是什麼樣子呢?較大概率他們是這樣的:
從左至右依次是赫茲、盧瑟福、湯普森
物理學經常給人以嚴肅、複雜、難懂的印象,而物理學家給人的感覺則是深邃的眼神,凝重的表情。但是,你們可能把物理學想的太高深莫測了,其實物理學可以很好玩兒,物理學家還可以是這樣:
費曼不僅是物理學家,而且還是個出色的邦戈鼓手
這個長得有點像阿甘的兄弟就是費曼。敲鼓?是的,他是一個出色的幫哥鼓手,同時也是量子力學理論的奠基人之一,同時也是曼哈頓計劃(美國原子彈研製計劃)的主要參與者,同時也是1965年諾貝爾物理學獎得主,並揭開了挑戰者號太空梭失事的真相。他一生善於惡搞,熱衷賣萌,思想天馬行空,求知慾極強,是物理界有名的大逗比(這肯定是誇他)。
為什麼說他是最逗比的物理學家呢?我們可以看看他生平都幹過什麼「大事」:
戲耍FBI
在剛參與曼哈頓計劃(美國原子彈研製)時,政府要求所有工作都要保密,而且進出大門要刷進門卡、登記,還需要看守進行搜身等等,這讓一向自由散漫慣了的費曼先生很不適應。特別是和夫人的來信,每次看守還都需要先拆開看一下,弄得費曼很不高興。
有一次他回去探親的時候,就自己一連寫了好幾封信,然後撕成碎末放到信封裡,和夫人說:你過一個星期給我寄一封。然後聯邦調查局的人在查看費曼的信件時,驚訝的發現裡面竟然都是碎末,於是找來大批人來拼信,結果拼了半天拼出來後發現也沒什麼特別的,就是普通的問候。
過了兩天,又來了一封信,還是一堆碎末!!!聯邦調查局的人又開始拼,可拼了半天還是和上回一樣的信,這下把FBI整的也沒了脾氣。
愚弄大門警衛
費曼和同事說,門口的警衛淨搞一些形式主義,他們把大門看的那麼嚴,牆上有個洞他們卻不管。
於是費曼就從大門出去,然後再從牆上的洞鑽進來,然後再出去,再從牆上的洞鑽進來,連續進出好幾次。
警衛最開始沒注意到費曼,後來有人注意到了費曼,發現他行蹤詭異:這個人怎麼老是出去卻沒見他進來過?
最後警衛再一查,發現是牆上有個洞……
大破保險箱密碼
因為美國研製原子彈屬於高度機密,所以每天工作結束後都要把重要文件鎖緊保險箱內,以防丟失和被別人竊取。結果,費曼竟然猜到了所有的保險箱密碼。並且打開了一個保險箱,寫了一張字條放了進去。
第二天上班的時候,保密員驚訝的發現保險箱竟然是開著的,立馬拉響了警報,大批警衛趕緊封鎖出口,查找文件是否丟失。這時費曼也裝作沒事人似的和同事一起跑過來看熱鬧。
雖然保險柜門開了,但是保險柜裡文件是一個都沒少,反而多出了一個字條,上面寫著:請打開xx號保險柜。保密員急忙根據字條的提示,打開了另一個保險柜,發現裡面也有一個字條,上面寫著:請打開xxx號保險柜。
就這樣,警衛一個接一個的打開了所有的保險柜,當打開最後一個保險柜的時候,裡面還有一個字條,上面寫著:猜猜看,是誰幹得?
費曼就是這樣一個非常逗比、愛開玩笑的人,也是低調還牛逼的一個人。不但在物理學成績斐然,還對音樂、繪畫、化學、天文、心理學等這些學科有研究。他後來發明的「費曼圖」極大程度的減省了人們的學習成本,這也正是他最厲害的地方,總是能把複雜的東西簡化。
費曼圖
對於科學研究,費曼也有自己獨特的見解,他把學習科學的一些經驗全都記錄在了《發現的樂趣》這本書裡。
大多數人都認為科學枯燥難懂,有藝術家甚至認為科學家太理性,甚至無法欣賞花朵的美。但費曼認為,研究科學並非我們想的那麼枯燥,反而它還會增加花的美感和神秘感。
人們之所以認為科學無趣,原因在於只學到了科學術語,而沒有激發對科學的興趣。
費曼的父親曾經教會他一個道理,「知道一個東西的名字」和「真正懂得一個東西」有天壤之別。
小時候一個小朋友問費曼,「你瞧見那隻鳥兒了嗎?你知道它是什麼鳥嗎?」
費曼說,「我不知道它叫什麼。」
他說,「那是只黑頸鶇呀!你爸怎麼什麼都沒教你呢?!」
其實,情況正相反。費曼的父親是這樣教費曼的——
「看見那鳥兒了麼?」爸爸說,「那是只斯氏鳴禽。」(費曼那時就猜出其實他並不知道這鳥的學名。)爸爸接著說,「在義大利,人們把它叫做『查圖拉波替達』,葡萄牙人叫它『彭達皮達』,中國人叫它『春蘭鵜』,日本人叫它『卡塔諾·特克達』。你可以知道所有的語言是怎麼叫這種鳥的,可是終了還是一點也不懂得它。你僅僅是知道了世界不同地區的人怎麼稱呼這隻鳥罷了。我們還是來仔細瞧瞧它在做什麼吧——那才是真正重要的。」費曼於是很早就學會了「知道一個東西的名字」和「真正懂得一個東西」的區別。
爸爸又接著說,「瞧,那鳥兒總是在啄它的羽毛,看見了嗎?它一邊走一邊在啄自己的羽毛。」
「是。」費曼說。
他問,「它為什麼要這樣做呢?」
費曼說,「大概是它飛翔的時候弄亂了羽毛,所以要啄著把羽毛再梳理整齊吧。」
「唔,」他說,「如果是那樣,那麼在剛飛完時,它們應該很勤快地啄,而過了一會兒後,就該緩下來了——你明白我的意思嗎?」
「明白。」
他說,「那讓我們來觀察一下,它們是不是在剛飛完時啄的次數多得多。」
不難發現,鳥兒們在剛飛完和過了一會兒之後啄的次數差不多。費曼說,「得啦,我想不出來。你說道理在哪兒?」
「因為有蝨子在做怪,」他說,「蝨子在吃羽毛上的蛋白質。蝨子的腿上又分泌蠟,蠟又有蟎來吃,蟎吃了不消化,就拉出來粘粘的像糖一樣的東西,細菌於是又在這上頭生長。」
最後他說,「你看,只要哪兒有食物,哪兒就會有某種生物以之為生。」現在,我知道鳥腿上未必有蝨子,蝨子腿上也未必有蟎。
費曼父親的故事在細節上未必對,但是在原則上是正確的。
所以科學是一種思維,不是一個概念。如果你不能脫離一個術語概念去解釋物理現象,那就是除了概念什麼都沒學到。
另外一件會破壞科學樂趣的事是科學的功利性。人們總要去問一項研究有什麼用,會帶來什麼經濟利益。費曼認為,如果所謂的實用價值就是為了滿足需求的話,那麼科學帶來的樂趣就是一種實用價值,因為滿足好奇心就是人類的一種需求。
費曼還認為科學是真實客觀的,他將徒有科學外表卻自欺欺人的活動叫做「拜貨族科學」。
什麼是「拜貨族科學」呢?
二戰期間,盟軍的飛機為太平洋的一個小島帶來周轉物資。可是戰爭結束後,飛機再也沒有來過。島上的土著們希望飛機重新來臨,給他們帶來曾經的物資,於是就修了一條土路假裝是飛機跑道,蓋了一個小茅草屋假裝是控制塔,把椰子殼劈成兩半,放在兩個耳朵上一邊一個當耳機,再插一根竹子當天線。每天族人們都掛著椰子殼、插著竹子來到小屋附近朝拜祈求,他們以為這樣就會讓飛機帶來物資。
聽起來這故事很搞笑吧,但這就是拜貨族的科學。他們模仿了科學的外表,但只有形式沒有內容,忽略了科學最本質的客觀性、求真性,我們學習都要有相應的客觀依據作為基礎。
同樣自欺欺人的還有我們普通人。比如有廣告宣傳說「xx藥品能夠提升人體機能、提高抵抗力」等等,往往人們就會聽之信之。然而我們有沒有想過他保健作用的根據是啥?到底是裡面的什麼成分能夠起作用?這個作用究竟能起多少?這到反而沒人深究了,因為這裡面可能涉及到太專業太複雜的東西,未必能搞懂,所以就只能掩耳盜鈴的相信了。
其實,科學也未必是準確無誤的,往往也是不確定的。
費曼用「科學與宗教是否兼容」這一哲學問題來說明科學的不確定性。他認為,科學家並不判斷是非對錯,而只判斷程度的大小。宗教人士會告訴你「上帝是存在的」,而科學家卻會告訴你「上帝存在的可能性有多大」。有沒有上帝是個宗教問題,而有多大可能性存在一個上帝,則是個科學問題。
當放棄對科學絕對化的爭論時,宗教信仰與科學精神是沒有衝突的。 即使是科學定律也並非確定不變。比如,過去人們認為運動不影響質量。但是現在我們知道,運動使物體變重,當運動達到光速時,質量趨於無限大。但我們不能指責一開始提出「運動不影響質量」就是不科學的,因為每一個科學定律都是一種階段性的概括,沒有任何東西能夠被完全精準地描述。
正因為如此,科學才需要不斷質疑,不斷修正,以獲得更好的完善。 費曼最偉大的成就之一也是源於這種質疑。一直以來,沒有人懷疑數學公式是表達物理規律的唯一手段,但費曼則敢於打破常規,發明「費曼圖」來描繪粒子之間的相互作用。費曼說,只有當我們承認自己無知時,才有可能給其他想法一個機會。要取得進步,就必須給未知領域留出空間。
費曼有點像中國大隱,做事舉重若輕,用幽默和簡單為生活增加了不少趣味。同時他的博學與睿智,往往讓人讚嘆不已。
在任教普林斯頓大學教師期間,曾經挑戰過所有普林斯頓大學的數學系教授,即不管這些教授告訴費曼多麼複雜難懂的數學知識(不能使用費曼覺得生僻複雜的術語),費曼都能以最快速度學會並證明出相同的結論。他所用的,正是「費曼技巧」。這個技巧人人都能掌握,我會在下一篇中為各位講解。