[书香一刻]从空中抛出的餐盘读懂物理

by Seo Miteum

Published 14 Feb.2023 06:11(KST)

编者按有的句子本身就浓缩了整本书的内容，有的句子则能一瞬间触及读者内心，建立起与一本书的连接。本文从书中摘取这类富有意义的句子加以介绍。

被公认为天才物理学家的理查德·费曼。他在麻省理工学院（下称 MIT）和普林斯顿大学证明了电子（e）的作用遵循最小作用量原理，从而发现了量子力学与相对论之间的连接纽带；在康奈尔大学，他设计出“费曼图”，将粒子之间的相互作用方式加以简化；在加州理工学院（下称加州理工）则完成了奠定当今半导体技术基础的量子电动力学。即便在癌细胞遍布全身、不得不多次接受大型手术之际，他仍持续进行弦论研究，并直至临终前都在查明“挑战者”号航天飞机失事的真相。他是最早提出纳米技术构想的人之一，也曾在好友、分子生物学家马克斯·德尔布吕克的实验室里，为揭示 DNA 突变机制提供了线索。本文由此深入探寻他的生命轨迹。

科学知识有多种类型，而费曼的专长是实用性知识。对费曼来说，知识不是“描述”，而是“行动与成就”。相当多的物理学家在欧洲文明传统下接受教育并成长，但费曼既不欣赏绘画，也不听音乐，别说通识读物，就连科学书籍也几乎不读。其他科学家一旦想向他详细解释什么，他就会极度反感，常常令对方十分尴尬。尽管如此，他的学习能力惊人，对必须掌握的东西总能想方设法学会，也就是说，他是在毫无偏见的前提下追求知识。休假年期间，他对生物学产生兴趣，并为遗传学家理解 DNA 变异做出了虽小却颇具意义的贡献。某一次，他公开悬赏 1000 美元，提出“请制作一台长度小于 1/64 英寸的超小型电动机”（而且确实支付了奖金）。正是由于他早早就想到超小型机器的可能性，才使他成为那些自称“纳米技术专家”的人的精神之父。——第28页

成年后的费曼曾向科学家们发问：“假设发生大灾难，所有科学知识都消失殆尽。如果只能用一句话向下一代传递尽可能多的信息，你会怎么说？我们应该留下怎样的一句话，才能最充分地传达我们对这个世界的理解呢？”费曼给出的示范答案如下：“万物由原子构成。原子是不断运动的微小粒子，这些粒子在相距一定距离时会相互吸引，但当距离过于接近时又会相互排斥。”随后他又作了如下补充说明：“只要稍微发挥一点想象力和思考能力，就会发现这一句话所蕴含的关于世界的信息是何等庞大。”——第67页

几天后，费曼正在学生食堂吃饭。忽然，有人把一只边缘刻有学校校徽的托盘抛向空中。就在托盘飞出的那一刻，他仿佛抓住了自己长期思索的一个疑问的线索。托盘在旋转的同时，还在晃动。由于有校徽的存在，费曼得以辨认出托盘的旋转与晃动并不同步。然而就在那一瞬间，在他看来，这两种形式的旋转似乎彼此相关（或许是出于身为物理学家的直觉）。费曼自言自语道：“现在该好好玩一玩了。”于是他打算把这个问题写在纸上进行计算。问题出乎意料地复杂，但他运用拉格朗日量和最小作用量原理，得出了晃动与旋转之间的关系为 2:1 的结论。——第379页