科学顽童费恩曼

标签:
费恩曼量子力学科学风采四种基本力文化 |
分类: 读书评论 |
——读《迷人的科学风采——费恩曼传》一书有感
1.家庭的科学熏陶
费恩曼有个很好的父亲,从小给他讲很多与众不同的话。比如,看到报上人们向教皇鞠躬的照片,他问:“这个人和其他人有什么区别吗?”父亲说:“区别只在于他的帽子。” 费恩曼的父亲从小就十分注意引导他用“科学”的方式去思考问题,用各种浅显的方法鼓励儿子对科学的兴趣,让孩子懂得知道某一件事情的名字和了解这件事情本身是存在区别的。有一个例子可以给我们一些启发:
有一次,费恩曼在玩小推车的时候,发现了一个奇怪的现象:向前推小车的时候,球会向车后滚。为什么会这样?当费恩曼询问父亲的时候,得到的是这样的回答:没有人知道这是为什么。普遍的原理是运动的物体有保持运动的趋势,静止的东西有保持静止的趋势,除非你用力去推它们。这种趋势被称为“惯性”,但没有人知道为什么会如此。梅尔维尔这样的回答,代表了对物理学的本质和对世界的本质的一种深刻的见解,正是类似这样的问题,日后一直激励费恩曼对每一件事情提出质疑,去探究最根本的真理,而不是满足于对人们已有的认识的了解。
费恩曼从小喜欢“倒腾”,每天都不忘在自己的“实验室”(也就是自己收集起来各种电线、电池等零碎的物品)里做实验,还带着妹妹一起做各种类型的探究,包括设计火花放电实验,并且控制电压,让妹妹可以将手放在其中而不至于烧伤。他给妹妹推荐天文学方面的书籍,让14岁的妹妹进行学习,而且对读书的要求是:“你从头读,尽量往下读直到你一窍不通时,再从头开始,这样坚持往下读直到你全部读懂为止。”他的妹妹后来成为一个科学家,最初就得益于他的指导。
如果说他的父亲梅尔维尔注重于在科学思维方面对他的训练,他的母亲则教他“懂得了我们能够得到的最好的理解就是笑声和同情。”更有意思的是,费恩曼用父亲教育他的这种方式来教育自己的儿子,也取得了很大的成功。他的家庭的教育方式,或许能给我们当今的家长一些启发。
2.杰出的科学成就
有这样的一首诗,来说明物理学家对于年龄的某种“恐惧”:
年龄自然就是发烧时的寒冷,
每个物理学家都会为之担心,
一旦超过三十岁的年龄,
他宁可死去也不愿意偷生。
在20世纪40年代,年轻的费恩曼就因为量子电动力学方面的工作而成名。他提出了一个关于自然界的四种基本作用力之一的一种电磁学理论;50年代,在拓展物理学家对另一种基本力——弱相互作用的理解上,做出了重要贡献;接着又对第三种力——引力的理解做出了重要贡献(直到80年代和90年代,这些贡献才得到充分的认识);在60年代末和70年代初,他给出了对第四种力——强相互作用的深刻见解。一直到今天,没有人对这四种力的研究有如此的贡献,而且研究的跨度将近半个世纪。到了80年代身患癌症身体状况很不好的前提下,他还参加了对1986年“挑战者”航天飞机的调查委员会,并做出了突出的贡献,让失事的原因大白于天下。同时还和自己的儿子一道进入计算机发展的“大的设想”之中,为大型计算机的研制贡献了一份力量。1965年,因为在量子电动力学方面的杰出成就,费恩曼获得诺贝尔物理奖。
在他研究的很多领域,他的成果都可以获得诺贝尔奖。但费恩曼有一个特点,他从来不为优先权和被其他科学家超越而担心,他常常比别人更早就洞察到问题的关键,并且做出了关键性的解释,然而做了之后就算完成了任务,找个地方去度假了。一生中他研究物理学就是为了消遣。高超的物理才能加上对发表的漠不关心,使得费恩曼的名声远远超出他的领域,在整个科学家都受到尊敬和爱戴。
3.迷人的科学风采
天才有两类,一类天才只比你或者我们聪明一些就可以做他们所做的事,这让我们感到如果我们足够聪明也一样能做;另一类天才是真正的魔术师,即使把他们所做的事情讲给我们听,我们也弄不明白他们究竟是怎么做的。费恩曼正是最强的魔术师。
对任何事情,不管告诉你的人多么有名,不要仅仅因为别人告诉你是这样你就相信的确是这样,这种态度贯穿费恩曼科学生活的始终。“我不能创造的东西,我就不能真正理解” ,这是写在费恩曼办公室一块黑板上的口号。如果费恩曼要研究引力,他所采用的唯一方法就是创造他自己的引力理论,而不是去寻找改善爱因斯坦理论的方法。对量子力学的研究也是如此。量子力学的奇特处之一是,从它被发明(或者说发现)的那一刻起,描述它的方法就有截然不同的两种:一种是薛定谔的方法,基于波;一种是海森伯的方法,基于粒子。而费恩曼找到了第三种方法,基于作用量。
费恩曼是美国原子弹计划的重要参与者之一。他为美国的核爆炸做出了重要的贡献。第一次在新墨西哥州的进行核爆炸实验时,科学家们都在 32公里以外的地方进行观察。费恩曼知道即使是普通玻璃也能阻挡紫外光,并且计算了爆炸产生的普通光不至于强到使眼睛受伤。因此他是通过一辆卡车的挡风玻璃来观察那次爆炸的——他成了地球上唯一的一个用裸眼观察第一次核爆炸的人。其他的人都带着深色的眼镜。
作为一名教授,费恩曼的课堂和演讲才能也是众所周知的。这方面有很多的录像留下来,也有很多的书籍进行了记载。通过教学和演讲,费恩曼教导过人们一些东西:如何去思考;坚持审慎的诚实与正直;从不欺骗自己;对任何理论无论多么地珍爱,只要它与实验不符就加以拒绝;还有最重要的是,激发对自然的敬畏与欣赏以及对科学的热爱。
正如布朗和里格登在《最佳品质》一书的前言中所说的那样:“我们有种强烈的感觉——所有现代物理学家都是费恩曼的学生。”而且,他们都怀念他。
4.惊人的艺术才能
费恩曼是一个很有造诣的绘画艺术家。他举办过个人画展,也出版过画集,还卖过自己画的一些画。在举办画展的时候,有一幅为练习明暗画法而作的一个裸体模特的半身像,他想入非非的给这幅画命名为《居里夫人观察镭的放射性》,接过一个艺术爱好者非常的困惑,问他“您是怎么请到居里夫人为您做模特儿的呢?”可想而知他的绘画才能。
费恩曼是一个鼓手。虽然仅仅是为了娱乐,但还是非常认真地和各地敲鼓的鼓手做朋友,学习各种敲鼓的技法。他的鼓声从小范围的练习,一直到大学组织的正规演出,甚至还吸引了芭蕾舞团的导演,专程请他去敲鼓,并根据他和朋友的鼓声,编制新的舞蹈,和他们一道演出,并获得了成功。即使在癌症的晚期,平时都要躺在那里的情况下,还扮演了一位酋长,进行了一次公开的演出,让大家狂喜不已。他在公众场合敲击巴西鼓的名声不亚于他的物理学名声。
费恩曼是一位旅游爱好者,他非常注重外出度假感受自然、品味生活、获得物理研究和艺术方面的灵感。
古德斯坦是这样评价费恩曼的:“他的科学贡献既不平凡而又意义深远。它们与其他人的贡献没有相似之处。他用他的人格和观点来影响科学世界;他重新系统地阐述了量子力学,而实际上是重新发现了它。而且他是以一种如今仍在整个理论物理的每一领域广为应用的形式提供给我们。” 终其一生,他都把自己的物理学研究视为一种娱乐。他关于物理的讲演倾倒了无数青年学子。费恩曼的风采,是一种人的风采,一种理想的快乐的风采。