11.費曼——好玩的天才物理學家(1 / 3)

11.費曼——好玩的天才物理學家

他是美國著名物理學家,1965年,因在量子電動力學方麵的成就而獲得諾貝爾物理學獎。除了量子電動力學方麵的卓越貢獻,費曼還建立了解決液態氦超流體現象的數學理論。作為一名物理學家以外,在他一生中的不同時期,他還是無線電修理者、保險櫃密碼破解高手、藝術家、舞蹈愛好者、手鼓演奏者和瑪雅象形文字的破譯者。他的世界充滿好奇,是一個典型經驗主義者。楊振寧說“費曼是一個做幾乎任何事情都與眾不同的人。”

少年頑童

費曼的父親麥爾維爾是1895年和父母一起來到美國的,那時他還是個5歲的孩子。他們是白俄羅斯的明斯克人。年輕的時候他對科學產生了濃厚的興趣,可是他沒有足夠的經濟來源來實現做物理學家的夢想。幹了幾種雜活之後,他成了一個製服加工公司的業務代表。

在理查德出生之前,麥爾維爾就對妻子露茜爾說:“如果生個男孩子,他準能當個科學家。”為了確保自己的預言實現,他盡了最大的努力。

1918年5月11日,理查德·菲利浦·費曼出生於紐約市。他還有一個妹妹瓊,比他小9歲,兩個人的關係非常親密,瓊後來也成了一名物理學家。

費曼小時候大部分時光是在法洛克威這個地方度過的。法洛克威位於紐約長島南岸外一條狹長的海灘上,麵積不大,到處是木製平房或紅磚公寓。這裏風景很優美,小孩們過著無憂無慮的生活。

不管是走路還是騎自行車,法洛克威的小孩在這個到處都是優美景色的環境裏過得很愉快。這裏的房子很多,房子的外牆上爬滿了常春藤,綠油油的使人感到舒適,這裏的田野也很開闊,再加上平整的空地,相互掩映襯托,像一幅精心描繪的圖畫。這裏的環境很適合孩子們成長,不過,這個小鎮在發展的過程中,房子和籬笆越蓋越密,漸漸形成了一個稠密的障礙網,由於空間狹窄,小孩們隻能在街上和路邊活動了。

在法洛克威,男孩和女孩卻仍一如既往地在房子和籬笆中間玩耍。他們從屋後的院子到後邊馬路邊的空地上找到來去自由的空間。他們遊戲的時候自訂規則,而且喜歡冒險,可以騎著自行車到家長看不到的遠處去玩,可以找條船在安全的內水道劃來劃去,也可以偷偷地到田野或海邊沙灘去。

小費曼並不貪玩,他常常自己步行到公立圖書館去,然後坐在門口台階上,看著人來人往。盡管紐約市給人的感覺是在很遙遠的地方,但他很向往外麵的世界,因此漸漸感到自己所住的地方冷落。

雖然麥爾維爾和露茜爾都是猶太人,但是他們對孩子的教育卻沒有狹隘偏執的宗教觀念。

當兒子還坐著幼兒專用的高椅子時,麥爾維爾就買了一套浴室用的白色和藍色瓷磚。他用各種方法來擺放它們,教理查德認識形狀和簡單的算術原理。

當孩子長大一點時,麥爾維爾就帶他去博物館,並且給他讀《不列顛百科全書》,然後用自己的語言耐心地解釋。後來費曼愉快地回憶道:“沒有壓力,隻有可愛的、有趣的討論。”

麥爾維爾教會了費曼怎樣思考。他讓費曼設想他遇見了火星人,火星人肯定要問很多關於地球的問題。比如說,為什麼人在夜裏睡覺呢?理蒂怎麼回答這個問題呢?這種培養和教導是很有好處的。

年輕的費曼很快就開始自己讀《不列顛百科全書》了,他對上麵的科學和數學文章尤其感興趣。他從閣樓上找到一本舊課本,於是就照著課本自學起幾何。

費曼在十一二歲時,在家裏設了一間小型實驗室。實驗室裏有一個舊的木箱子,裏麵放了一些架子,還有一架暖氣機。費曼常在裏麵放一些豬油,有時還可以炸一些馬鈴薯條來吃。他還在裏麵放了一個蓄電池,一個燈座。

為了用燈座做成電燈,費曼跑到廉價的商店買了一些插座,並把這些插座用螺絲擰在木板上,然後用電話線把這些插座接在一起,通過串聯或並聯幾種不同的開關組合,他得到了不同的電壓記錄。當燈泡並聯在一起時,所有的燈泡都發出亮光,非常漂亮,簡直有趣極了!

費曼很喜歡收音機。他從商店買了一架礦石收音機。每天臨睡前,經常戴上耳機躺在床上聽,有時聽著聽著就進入了夢鄉,當爸爸媽媽晚上外出很晚回來時,他們會來到他的臥室悄悄把耳機摘下。

大約在這一時期,費曼發明了一種防盜用的警鈴,看起來卻非常簡單——一個大電池和一個鈴用電線串在一起。打開房門時,電線與電池接通,使電路閉合,鈴就會大聲地響。有一天晚上,當爸爸媽媽很晚回來,很小心地打開他房門時,突然警鈴大聲地響起來。他父母被嚇了一大跳,以為是什麼怪物,而費曼卻從床上高興地跳起來大叫:“我成功了!我成功了!”

費曼小時候搞小發明有時也遇到過危險。有一次,他在玩一個汽車上的火星線圈,當用火星片在紙上打洞時,紙著火了,火一下子就燒到了手指頭,不得已隻好把全部東西丟進一個金屬製的廢紙簍,廢紙簍裏有很多報紙,火很快引著了報紙,在房間內燃燒了起來。

當時媽媽正在起居室與朋友玩橋牌,為了不被他們看見,他把門推上,並順手拿起一本雜誌蓋到廢紙簍上想把火熄滅。這樣火真的滅得很快,當費曼把雜誌拿開,房間裏充滿了煙霧,廢紙簍仍然很燙。因此,他拿了把鉗子,把廢紙簍夾起來走出房間,放到窗口外想把煙吹散。但是外麵有風,火花又很快點燃,而附近也沒有雜誌可用,因此,他把著火的廢紙簍又放回房間,這時才突然看到窗戶上還有窗簾,幸好沒有引燃窗簾,真是危險極了!費曼再次拿起雜誌,把火撲滅,並將帶有火星的紙灰偷偷帶到安全的地方,使其徹底熄滅。然後他走出房間,帶上門,告訴他媽媽說:“我要到外麵去玩。”這樣煙霧總算慢慢地從窗口逸散了。

當時,費曼的心靈手巧還挺有名氣。一天,費曼接到一個電話:“先生,你是費曼嗎?”

費曼覺得很奇怪,但還是回答道:“是的。”

“這是從旅館打來的電話。我們這兒有架收音機壞了,希望把它修好,我們知道你一定可以查出毛病。”

“但我隻是個小孩子,”費曼答道,“我根本不懂得修理……”

“是的,我們知道這些,但我們還是想請你過來。”

實際上,打電話的這家旅館是費曼姑媽家開的,但那時他不知道。費曼想了想還是應該過去看看,至少可以試一試。他把一支螺絲刀插在後麵的口袋裏,就朝那家旅館走去。這件事後來一直成為笑談,因為費曼那時個子還很小,而任何螺絲刀放在他的口袋裏都顯得很不協調,他那帶點笨拙的樣子讓人看了覺得很可愛。

費曼來到那架舊收音機旁,想要把它修好。但是他對這架收音機一無所知。其實旅館裏也有一位維修工人,或許是他,也可能是費曼自己發現了其中的一個小圓塊鬆了。其實那是收音機調節音量的開關,難怪收音機不響。費曼找出了毛病以後,拿了一些元件進來,把音量調節開關修好,收音機馬上又響了。

迪克在開始懂事到13歲,一直都接受著猶太教育,但當他到了13歲後,就主動放棄了猶太信仰,轉為對科學的追求。關於這一過程的具體細節,我們可以在他的口述傳記《你幹嗎在乎別人怎麼想》一書裏找到,他這麼說道:

我是在一個猶太教徒家裏長大的,家人每周五都去教堂。我參加“周日學校”,還真的學過希伯來語呢!可是,於此同時,父親教我許多科學知識。當教堂牧師談起那些《聖經》裏的奇跡,比方樹葉在沒風的時候突然抖動起來,我總是試圖把它們用自然現象來解釋。其中一些《聖經》裏的奇跡比較好解釋,另外一些就難多了。像樹葉的那個故事挺容易解釋的。我走去學校的路上聽見樹葉沙沙地響,可是卻沒有風。我注意到樹葉交錯的位置正好稍有所動就會引起共鳴,於是心想:“哈!這可以解釋那個伊利亞的樹葉發聲的奇跡了!”

在費曼上高中第一個學期時,總有些人拿一些幾何或其他的難題來找他,那些都是高年級的數學習題。在費曼看來,如果不解出這些難題,是絕不肯罷休的,通常也就是用上15或20分鍾。有時,有人拿一道難題來找他解,而他會一下子就為他們做好。所以這些人都為他的快速解題能力而吃驚,把他當成超級天才。

因此,費曼在上學時名氣很大,在高中期間,大家知道的謎題他都必定碰到過。每個人深思熟慮過的難題他都知道答案。因此,當費曼後來考上大學進入著名的麻省理工學院學習時,在一個舞會上,一個高年級學生的女朋友也在那兒,她懂得很多難題,她的男友一定告訴過她費曼在解難題方麵很內行。因此,跳舞的時候,她走近費曼給他出了一道難題,她說:“費曼,他們說你是個很聰明的人,這裏我給你出道題目:一個人要砍8塊木塊……”

沒有等她說完問題,費曼就回答道:“他先每隔一塊把木塊砍成三段。”因為他早就聽過這個題目並且知道應該怎麼回答。

真摯愛情

高中畢業之後,費曼進入麻省理工學院學習,最初主修數學和電力工程,後來他在物理學中找到了最適合自己的位置。1939年,費曼以優異的成績畢業於麻省理工學院,20歲獲得該校的科學學士學位。

當時,費曼本來想在麻省理工學院做研究生,他的老師卻勸他到別的大學去開擴一下眼界,於是他去了普林斯頓大學,一方麵當研究生,一方麵當惠勒斯的研究助教。

在普林斯頓大學餐廳用餐時,大家都喜歡形成小群圍坐在一起。起先,費曼總是和學物理的人坐在一起,但後來總想了解物理以外的世界,看看其他的人在做些什麼,因此他就輪著和每個小群坐一兩個星期。

1942年6月,費曼獲得了理論物理學博士學位。費曼最可親的品質之一,是他對於自然的奇跡無休止的好奇心和從全新的角度看問題的能力。

在費曼求學的過程中,一段真摯的愛情影響了他的一生。其實,費曼和阿琳·格林鮑姆從高中時代起就固定約會,甚至在費曼離開家鄉去上大學的時候,兩個人的關係也在不斷深入發展。

就這樣,約會了六年以後,他們正式訂了婚。盡管兩個年輕人的誌趣很不相同,他們卻共同擁有一種古怪的幽默感。經過多年的交往,費曼和阿琳深深地相愛了。

在費曼被普林斯頓大學錄取繼續深造時,這種兩地分離的戀愛仍然繼續進行。在這段時間,阿琳發現自己頸部有一個腫塊,並且持續疲憊和低燒幾個月,被診斷為結核病。費曼得知檢查結果後,認為自己應該跟她結婚以便很好地照顧她。

可是,現在費曼的父母卻反對他結婚了,因為他們害怕理查德也傳染上結核。他們建議他撕毀婚約,但他拒絕這樣做。

於是,就在費曼獲得博士學位後不久,他設法讓普林斯頓大學附近的一所慈善醫院同意接收阿琳。他在轎車裏擺了一張床,讓阿琳躺在上麵,帶她去醫院。

1942年6月29日,在去醫院的路上,一位治安官員主持了他們的結婚儀式。盡管這時費曼已經在忙於曼哈頓計劃的研究工作,他還是盡心竭力地照顧阿琳。從他們結婚那天直到阿琳去世,她一直在醫院裏臥床休養。