原著_理查德·费曼【美】 摘编_陈俣
培养一名科学家!
原著_理查德·费曼【美】 摘编_陈俣
理查德·费曼,1965年诺贝尔物理奖得主,近代最伟大的理论科学家之一,提出了费曼图、费曼规则和重正化的计算方法,是研究量子电动力学和粒子物理学不可缺少的工具。费曼一生幽默机智,行止几近顽童,被誉为那个时代最聪明的大脑。
费曼出生之前,他的父亲就对母亲说:“如果生个男孩子,他准能当个科学家。”当他还坐着幼儿专用的高椅子时,父亲就买了一套浴室用的白色和蓝色瓷砖,用各种方法来摆放它们,教他认识形状和简单的算术原理。当费曼长大一点时,父亲就带他去博物馆,并且给他读《不列颠百科全书》,然后用自己的语言耐心地解释。年轻的费曼很快就开始自己读《不列颠百科全书》了,他对上面的科学和数学文章尤其感兴趣。他从阁楼上找到一本旧课本,于是就照着课本自学起几何。父亲从小给了他启发和教育,不仅灌注了他对大自然的赞叹和欣赏,还有意义和思考。本文摘录自费曼先生的自传《你干吗在乎别人怎么想》。
《华盛顿邮报》书评:“费曼睿智、独创、精力充沛、激动人心、热情奔放、既合群却又不陷世俗,他热爱科学,又关注最基本的命题,对世界有独特的见解。当费曼向我们讲述他衷心所爱的一切时,天才的光辉一览无余……”
《纽约时报》书评:“……一个更真实的费曼,他不仅是个会打手鼓、追姑娘,讲笑话的家伙;他更是一个诚恳、深思、对科学的能力和局限想得极深的人。”
我的一个朋友是位艺术家,他和我常常在一个问题上看法不同。他会拿起一枝花,说:“看这花多漂亮。”我很同意:可紧接着他会说,“我作为一个艺术家,可以看到一枝花是多么美丽。可你们科学家总是把它分解支离,弄得干巴、枯燥无味。”我觉得他有点头脑不清。
首先,他所领略的美也同样能被我和其他人看到。尽管在艺术美学上我不如他那么训练有素、品味细致,但是一朵花的美丽我总还是会欣赏的吧!其次,我从这朵花里领略的比他要多得多。我能想见花里边的一个个细胞,它们也很美。美不仅存在于肉眼可观的度量空间,而且也存在于更细微的度量空间。在这微量空间中,细胞有着精妙复杂的功能和过程。花的漂亮颜色在进化史上的功能是吸引鸟儿替它们传播花粉,这也意味着鸟儿必须能看见颜色。这就又提出了一个新问题:我们的美感是不是在其他低等一点的动物也有呢?这些有趣的问题都是在有了科学知识之后才能提出的,它们在视觉美感之上又增加了一层神秘和奇妙,让人更惊叹不已。我觉得科学只会增加并丰富美,绝不会减少它。
我一直是个一门心思做科学的人,尤其在年轻的时候更是心无旁骛。在那时候,我既无时间也无耐心来学习人文方面的东西。大学课程有人文方面的必修课,我也是绞尽脑汁逃避。一直到我年纪比较大了,比较放松了,我才有了些闲暇,学了点绘画,做了些阅读。尽管如此,我还是非常专门的一个人,没有广博的知识。我只有很局限的智力,只好把它用在某一个特定的方面。
在我出生前,我父亲对母亲说:“要是个男孩,那他准能成为科学家。”当我还坐在婴孩椅上的时候,父亲有一天带回家一堆小瓷片,就是那种装修浴室用的各种颜色的玩艺儿。我父亲把它们叠垒起来,弄成像多米诺骨牌似的,然后我推动一边,它们就全倒了。过了一会儿,我又帮着把小瓷片重新堆起来。这次我们变出了些复杂点儿的花样:两白一蓝,两白一蓝……我母亲忍不住说,“唉,你让小家伙随便玩不就是了?他爱在那儿加个蓝的,就让他加好了。”可我父亲回答道,“这不行。我正教他什么是序列,并告诉他这是多么有趣呢!这是数学的第一步。”我父亲就是这样,在我还很小的时候就教我认识世界和它的奇妙。
我家有一套《大不列颠百科全书》,父亲常让我坐在他的膝上,给我念里边的章节。比如有一次念到恐龙,书里说,“恐龙的身高有25英尺,头有6英尺宽。”父亲停顿了念书,对我说,“唔,让我们想一下这是什么意思。这也就是说,要是恐龙站在门前的院子里,那么它的身高足以使它的脑袋凑着咱们这两层楼的窗户,可它的脑袋却伸不进窗户,因为它比窗户还宽呢!”就是这样,他总是把所教的概念变成可触可摸,有实际意义的东西。我想象居然有这么这么大的动物,而且居然都由于无人知晓的原因而灭绝了,觉得兴奋新奇极了,一点也不害怕会有恐龙从窗外扎进头来。我从父亲那儿学会了“翻译”——学到的任何东西,我都要琢磨出它们究竟在讲什么,实际意义是什么。
那时我们常去卡次基山,那是纽约市的人们伏天避暑消夏的去处。孩子的父亲们工作日都在纽约干活,周末才回家。我父亲常在周末带我去卡次基山,在漫步于丛林的时候给我讲好多关于树林里动植物的新鲜事儿。其他孩子的母亲瞧见了,觉得这着实不错,便纷纷敦促丈夫们也学着做。可是这些丈夫们不理她们。她们便来央求我父亲带他们的小孩去玩。我父亲没有答应,因为他和我有一种特殊的关系,不想让别人夹杂进来。于是,其他小孩的父亲也就只好带着他们的小孩去山里玩了。
周末过去了,父亲们都回城里做事去。孩子们又聚在一起时,一个小朋友问我,“你瞧见那只鸟儿了吗?你知道它是什么鸟吗?”我说,“我不知道它叫什么。”他说,“那是只黑颈鸫呀!你爸怎么什么都没教你呢?!”其实,情况正相反。我爸是这样教我的——“看见那鸟儿了么?”他说,“那是只斯氏鸣禽。”(我那时就猜出其实他并不知道这鸟的学名。)他接着说,“在意大利,人们把它叫做‘查图拉波替达’,葡萄牙人叫它‘彭达皮达’,中国人叫它‘春兰鹈’,日本人叫它‘卡塔诺·特克达’。你可以知道所有的语言是怎么叫这种鸟的,可是终了还是一点也不懂得它。你仅仅是知道了世界不同地区的人怎么称呼这只鸟罢了。我们还是来仔细瞧瞧它在做什么吧——那才是真正重要的。”(我于是很早就学会了“知道一个东西的名字”和“真正懂得一个东西”的区别。)他又接着说,“瞧,那鸟儿总是在啄它的羽毛,看见了吗?它一边走一边在啄自己的羽毛。”“是。”我说。他问,“它为什么要这样做呢?”我说,“大概是它飞翔的时候弄乱了羽毛,所以要啄着把羽毛再梳理整齐吧。”“唔,”他说,“如果是那样,那么在刚飞完时,它们应该很勤快地啄,而过了一会儿后,就该缓下来了——你明白我的意思吗?”“明白。”他说,“那让我们来观察一下,它们是不是在刚飞完时啄的次数多得多。”不难发现,鸟儿们在刚飞完和过了一会儿之后啄的次数差不多。我说,“得啦,我想不出来。你说道理在哪儿?”“因为有虱子在做怪,”他说,“虱子在吃羽毛上的蛋白质。虱子的腿上又分泌蜡,蜡又有螨来吃,螨吃了不消化,就拉出来粘粘的像糖一样的东西,细菌于是又在这上头生长。”最后他说,“你看,只要哪儿有食物,哪儿就会有某种生物以之为生。”现在,我知道鸟腿上未必有虱子,虱子腿上也未必有螨。他的故事在细节上未必对,但是在原则上是正确的。
又有一次,我长大了一点,他摘了一片树叶。我们注意到树叶上有一个 C形的坏死的地方,从中线开始,蔓延向边缘。“瞧这枯黄的 C形,”他说,“在中线开始时比较细,在边缘时比较粗。这是一只蝇,一只黄眼睛、绿翅膀的蝇在这儿下了卵,卵变成了像毛毛虫似的蛆,蛆以吃树叶为生。于是,它每吃一点就在后边留下了坏死的组织。它边吃边长大,吃的也就越多,这条坏死的线也就越宽。直到蛆变成了蛹又变成了黄眼睛、绿翅膀的蝇,从树叶上飞走了,它又会到另一片树叶上去产卵。”同上一例一样,我现在知道他说的细节未必对——没准儿那不是蝇而是甲壳虫,但是他指出的那个概念却是生命现象中极有趣的一面:生殖繁衍是最终的目的。不管过程多么复杂,主题却是重复一遍又一遍。
我没有接触过其他人的父亲,所以在当时我并不懂得我父亲有多么了不起。他究竟是怎么学会了科学最根本的法则:对科学的热爱,科学深层的意义,以及为什么值得去探究?我从未问过他,因为我当时以为所有的父亲都理所应当地知道这些。
我父亲培养了我留意观察的习惯。一天,我在玩马车玩具。在马车的车斗里有一个小球。当我拉动马车的时候,我注意到了小球的运动方式。我找到父亲,说,“嘿,爸,我观察到了一个现象。当我拉动马车的时候,小球往后走;当马车在走,而我把它停住的时候,小球往前滚。这是为什么呢?”“这,谁都不知道。”他说,“一个普遍的公理是运动的物体总是趋于保持运动,静止的东西总是趋于保持静止,除非你去推它。这种趋势就是惯性。但是,还没有人知道为什么是这样。”你瞧,这是很深入的理解,他并不只是给我一个名词。他接着说,“如果从边上看,小车的后板擦着小球,摩擦开始的时候,小球相对于地面来说其实还是往前挪了一点,而不是向后走。”我跑回去把球又放在车上,从边上观察。果然,父亲没错——车往前拉的时候,球相对于地面确实是向前挪了一点。
我父亲就是这样教育我的。他用许多这样的实例来讨论,没有任何压力,只是兴趣盎然的讨论。它在一生中一直激励我,使我对所有的科学领域着迷,我只是碰巧在物理学中建树多一些罢了。从某种意义上说,我是上瘾了——就像一个人在孩童时尝到什么甜头,就一直念念不忘。我就像个小孩,一直在找前面讲的那种奇妙的感受。尽管不是每次都能找到,却也时不时地能做到。
在我大约13岁的时候,图书馆进了《实用微积分学》。当我在书架上看到那本《实用微积分学》时,我大为兴奋。可当我在借书的时候,图书管理员瞧了瞧我,说“你这小家伙,借这书干啥?”我觉得别扭,于是说了谎。我说是为我父亲借的。这次是我一生中为数极少的几次撒谎的场合之一。我回家开始用它学微积分。对我来说,它似乎很简单明了。我父亲也开始读它,却弄得糊里糊涂。于是我开始向他解释。
我从来没想到他的智力也是很有限的,所以有点失望。这是我第一次意识到,在某些方面,我已经学得比他多了。
除了物理,我父亲还教了我另一样东西——也不知是对是错——那就是对某些东西的毫不尊重、毫不遵守。有一次,我还很小,坐在他腿上读新出的凹版印刷的《纽约时报》,看见一幅画,上边是一群教徒在向教皇叩首。我父亲说,“瞧这些人,都对另一个人叩首,他们有什么区别呢?因为这个人是教皇。”——他痛恨教皇,他说“他只不过戴着一顶教皇的皇冠罢了。”接着,他说,“这教皇也是个人,他有着所有人共同的优缺点,也要吃喝拉撒,也是一个人罢了。”