自从告别了学生时代,想必很多人早已把物理知识都给忘光了。比如什么是光谱线、第一宇宙速度、量子跃迁?什么是牛顿三定律、测不准原理、动量守恒?也许各位还依稀记得课本里物理学家的画像,大家眼中的物理学家都是什么样子呢?较大概率他们是这样的:
从左至右依次是赫兹、卢瑟福、汤普森
物理学经常给人以严肃、复杂、难懂的印象,而物理学家给人的感觉则是深邃的眼神,凝重的表情。但是,你们可能把物理学想的太高深莫测了,其实物理学可以很好玩儿,物理学家还可以是这样:
费曼不仅是物理学家,而且还是个出色的邦戈鼓手
这个长的有点像阿甘的兄弟就是费曼。敲鼓?是的,他是一个出色的帮哥鼓手,同时也是量子力学理论的奠基人之一,同时也是曼哈顿计划(美国原子弹研制计划)的主要参与者,同时也是1965年诺贝尔物理学奖得主,并揭开了挑战者号航天飞机失事的真相。他一生善于恶搞,热衷卖萌,思想天马行空,求知欲极强,是物理界有名的大逗比(这肯定是夸他)。
为什么说他是最逗比的物理学家呢?我们可以看看他生平都干过什么“大事”:
戏耍FBI
在刚参与曼哈顿计划(美国原子弹研制)时,政府要求所有工作都要保密,而且进出大门要刷进门卡、登记,还需要看守进行搜身等等,这让一向自由散漫惯了的费曼先生很不适应。特别是和夫人的来信,每次看守还都需要先拆开看一下,弄得费曼很不高兴。
有一次他回去探亲的时候,就自己一连写了好几封信,然后撕成碎末放到信封里,和夫人说:你过一个星期给我寄一封。然后联邦调查局的人在查看费曼的信件时,惊讶的发现里面竟然都是碎末,于是找来大批人来拼信,结果拼了半天拼出来后发现也没什么特别的,就是普通的问候。
过了两天,又来了一封信,还是一堆碎末!!!联邦调查局的人又开始拼,可拼了半天还是和上回一样的信,这下把FBI整的也没了脾气。
愚弄大门警卫
费曼和同事说,门口的警卫净搞一些形式主义,他们把大门看的那么严,墙上有个洞他们却不管。
于是费曼就从大门出去,然后再从墙上的洞钻进来,然后再出去,再从墙上的洞钻进来,连续进出好几次。
警卫最开始没注意到费曼,后来有人注意到了费曼,发现他行踪诡异:这个人怎么老是出去却没见他进来过?
最后警卫再一查,发现是墙上有个洞……
大破保险箱密码
因为美国研制原子弹属于高度机密,所以每天工作结束后都要把重要文件锁紧保险箱内,以防丢失和被别人窃取。结果,费曼竟然猜到了所有的保险箱密码。并且打开了一个保险箱,写了一张字条放了进去。
第二天上班的时候,保密员惊讶的发现保险箱竟然是开着的,立马拉响了警报,大批警卫赶紧封锁出口,查找文件是否丢失。这时费曼也装作没事人似的和同事一起跑过来看热闹。
虽然保险柜门开了,但是保险柜里文件是一个都没少,反而多出了一个字条,上面写着:请打开xx号保险柜。保密员急忙根据字条的提示,打开了另一个保险柜,发现里面也有一个字条,上面写着:请打开xxx号保险柜。
就这样,警卫一个接一个的打开了所有的保险柜,当打开最后一个保险柜的时候,里面还有一个字条,上面写着:猜猜看,是谁干得?
费曼就是这样一个非常逗比、爱开玩笑的人,也是低调还牛逼的一个人。不但在物理学成绩斐然,还对音乐、绘画、化学、天文、心理学等这些学科有研究。他后来发明的“费曼图”极大程度的减省了人们的学习成本,这也正是他最厉害的地方,总是能把复杂的东西简化。
费曼图
对于科学研究,费曼也有自己独特的见解,他把学习科学的一些经验全都记录在了《发现的乐趣》这本书里。
大多数人都认为科学枯燥难懂,有艺术家甚至认为科学家太理性,甚至无法欣赏花朵的美。但费曼认为,研究科学并非我们想的那么枯燥,反而它还会增加花的美感和神秘感。
人们之所以认为科学无趣,原因在于只学到了科学术语,而没有激发对科学的兴趣。
费曼的父亲曾经教会他一个道理,“知道一个东西的名字”和“真正懂得一个东西”有天壤之别。
小时候一个小朋友问费曼,“你瞧见那只鸟儿了吗?你知道它是什么鸟吗?”
费曼说,“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。费曼的父亲是这样教费曼的——
“看见那鸟儿了么?”爸爸说,“那是只斯氏鸣禽。”(费曼那时就猜出其实他并不知道这鸟的学名。)爸爸接着说,“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。”费曼于是很早就学会了“知道一个东西的名字”和“真正懂得一个东西”的区别。
爸爸又接着说,“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。”费曼说。
他问,“它为什么要这样做呢?”
费曼说,“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。费曼说,“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。
费曼父亲的故事在细节上未必对,但是在原则上是正确的。
所以科学是一种思维,不是一个概念。如果你不能脱离一个术语概念去解释物理现象,那就是除了概念什么都没学到。
另外一件会破坏科学乐趣的事是科学的功利性。人们总要去问一项研究有什么用,会带来什么经济利益。费曼认为,如果所谓的实用价值就是为了满足需求的话,那么科学带来的乐趣就是一种实用价值,因为满足好奇心就是人类的一种需求。
费曼还认为科学是真实客观的,他将徒有科学外表却自欺欺人的活动叫做“货拜族科学”。
什么是“拜货族科学”呢?
二战期间,盟军的飞机为太平洋的一个小岛带来周转物资。可是战争结束后,飞机再也没有来过。岛上的土著们希望飞机重新来临,给他们带来曾经的物资,于是就修了一条土路假装是飞机跑道,盖了一个小茅草屋假装是控制塔,把椰子壳劈成两半,放在两个耳朵上一边一个当耳机,再插一根竹子当天线。每天族人们都挂着椰子壳、插着竹子来到小屋附近朝拜祈求,他们以为这样就会让飞机带来物资。
听起来这故事很搞笑吧,但这就是货拜族的科学。他们模仿了科学的外表,但只有形式没有内容,忽略了科学最本质的客观性、求真性,我们学习都要有相应的客观依据作为基础。
同样自欺欺人的还有我们普通人。比如有广告宣传说“xx药品能够提升人体机能、提高抵抗力”等等,往往人们就会听之信之。然而我们有没有想过他保健作用的根据是啥?到底是里面的什么成分能够起作用?这个作用究竟能起多少?这到反而没人深究了,因为这里面可能涉及到太专业太复杂的东西,未必能搞懂,所以就只能掩耳盗铃的相信了。
其实,科学也未必是准确无误的,往往也是不确定的。
费曼用“科学与宗教是否兼容”这一哲学问题来说明科学的不确定性。他认为,科学家并不判断是非对错,而只判断程度的大小。宗教人士会告诉你“上帝是存在的”,而科学家却会告诉你“上帝存在的可能性有多大”。有没有上帝是个宗教问题,而有多大可能性存在一个上帝,则是个科学问题。
当放弃对科学绝对化的争论时,宗教信仰与科学精神是没有冲突的。 即使是科学定律也并非确定不变。比如,过去人们认为运动不影响质量。但是现在我们知道,运动使物体变重,当运动达到光速时,质量趋于无限大。但我们不能指责一开始提出“运动不影响质量”就是不科学的,因为每一个科学定律都是一种阶段性的概括,没有任何东西能够被完全精准地描述。
正因为如此,科学才需要不断质疑,不断修正,以获得更好的完善。 费曼最伟大的成就之一也是源于这种质疑。一直以来,没有人怀疑数学公式是表达物理规律的唯一手段,但费曼则敢于打破常规,发明“费曼图”来描绘粒子之间的相互作用。费曼说,只有当我们承认自己无知时,才有可能给其他想法一个机会。要取得进步,就必须给未知领域留出空间。
费曼有点像中国大隐,做事举重若轻,用幽默和简单为生活增加了不少趣味。同时他的博学与睿智,往往让人赞叹不已。
在任教普林斯顿大学教师期间,曾经挑战过所有普林斯顿大学的数学系教授,即不管这些教授告诉费曼多么复杂难懂的数学知识(不能使用费曼觉得生僻复杂的术语),费曼都能以最快速度学会并证明出相同的结论。他所用的,正是“费曼技巧”。这个技巧人人都能掌握,我会在下一篇中为各位讲解。
费曼技巧传送门:史上最牛的学习方法——费曼技巧