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《发现的乐趣》于未知幽径中寻宝,奏响探索未知带来的欢歌乐章
铛铛铃2025-09-13【科普】500人已围观
简介
今天为你解读的这本书,是美国著名物理学家理查德·费曼的演讲和访谈文集《发现的乐趣》。
如果说物理学界也追星,那么理查德·费曼一定是最闪耀的偶像之一。人们熟悉的比尔·盖茨和乔布斯,都是费曼的铁杆粉丝。在美剧《生活大爆炸》里,剧组借来了费曼的面包车,谢尔顿因为坐上偶像的车,高兴得手舞足蹈。
1918年,费曼出生于美国纽约的一个犹太家庭。他是诺贝尔物理学奖得主,是纳米技术之父,他开创了量子电动力学全新的理论形式,参与制造了原子弹,并以一己之力揭开了挑战者号航天飞机失事的真相。可以说,费曼参与了他那个时代所能参与的所有重大科技事件,被认为是爱因斯坦之后最睿智的理论物理学家。
但是,他又很不像一个传统的科学家。按照今天的标准看,绝对能当个网红。他善于恶搞,热衷卖萌,爱画画,会敲鼓,喜欢看漂亮姑娘。他的同行初见他时,觉得他半是天才,半是滑稽演员,但随着对他了解的加深,评价干脆变为“完全是天才,也完全是滑稽演员”。
那么,这个神奇的费曼先生,到底是如何圈粉无数的呢?这本《发现的乐趣》为我们提供了线索。本书收录了费曼一生当中最能代表其科学观、价值观、教育观的13篇访谈和演讲文章,通过费曼自己的话语,来讲述他生平种种有趣的经历,以及他对科学的看法。
下面我就从两个方面来为你梳理其中的核心内容:
第一,费曼是个什么样的人;
第二,费曼拥有什么样的科学观。
通过这两点,你可以了解到一个真实的费曼,并且找到科学的意义。
首先,我们先来认识一下费曼这个人。如果用一个词来概括费曼为人,也许“快乐”是最贴切的。费曼总是说他研究物理纯粹只是因为好玩,是为了享受一种发现的快乐。这种快乐的品质贯穿着他的整个人生。
在工作中,他是一个具有强烈好奇心的人,脑子里满是奇思妙想。费曼的好奇心之强,几乎能和他的物理成就齐名。为了验证各种奇怪的问题,他什么都豁得出去。比如,为了验证小便不是重力作用的结果,他试验过在倒立状态下撒尿;为了测试人的嗅觉和狗的差别,他学着狗的样子在地上爬来爬去,最后发现人的嗅觉也不差,只是鼻子离地面太高。
他做的最大胆的一件事,恐怕要数裸眼观看原子弹爆炸了。1943年,费曼加入曼哈顿计划,参与研制第一颗原子弹。在试爆现场,每个人都戴上了墨镜,但是费曼觉得,20英里远的距离再戴上墨镜,恐怕就什么都看不见了,他非要一睹原子弹爆炸的真容。机灵的费曼也不是逞匹夫之勇,他想到真正会伤害眼睛的只有紫外线,而不是强光,于是他躲在一辆卡车的挡风玻璃后面,紫外线穿不透玻璃,这样不但安全,还能看清爆炸现场。于是,爆炸中光线颜色的变换、蘑菇云的升腾、火球的翻滚,这些壮观又离奇的景象,恐怕只有费曼一个人真真切切地看到了。他是世界上第一个,也是当时唯一一个敢用肉眼直视原子弹爆炸全程的人。
费曼不仅在工作中有无穷的乐趣和好奇心,在生活中更是一个人见人爱的开心果。他以恶搞为己任,没事就爱捉弄人。即使在研制原子弹的军事基地里,处处充满着紧张高压的气氛,费曼也不忘给自己找乐。他有一个让所有安保人员都心惊肉跳的绝活——开保险柜。
有一天,费曼偷偷打开了所有存放贵重资料的保险柜,然后躲在一边看好戏。这一出果然把大家吓得魂飞魄散,那可都是全世界顶级机密的核研究材料,难道是混进了间谍?结果一查看,东西没丢,倒多了张纸条,上面写着:“这柜子也不难开啊,聪明鬼留。”再看下一个柜子,还有张纸条,写着“密码都一样,同一个人留”。最后大家哭笑不得地在第三个柜子里又发现了纸条,写着“撬锁专家费曼借文件一用”。后来上级发了个通知,但凡是费曼靠近过的保险柜,必须更改密码。
不仅是保安,书信审查员也为费曼头疼。在军事基地里,所有往来信件都要接受严格的审查,费曼不满自己的信件总是被拆,决定戏耍一下审查人员。他故弄玄虚,让妻子用密码给自己写信。审查人员发现之后,怒气冲冲地要求费曼交代两人到底在传达什么不可告人的秘密,费曼笑嘻嘻地说不知道,因为他在跟妻子玩破解密码的游戏,能不能解出来还不一定呢。
尽管费曼对待工作和生活总是热情似火,可是当他的研究真的开花结果时,他却对名利和荣誉表现得出人意料的淡泊。1965年的一天晚上,睡梦中的费曼接到一家媒体的电话,对方兴高采烈地说:“费曼先生,恭喜您获得了诺贝尔奖。”费曼第一反应是:“你应该等到天亮了再告诉我。”然后把电话挂了,接着睡。10分钟之后,又有一家媒体打来电话报喜,这回费曼干脆把电话线拔了。在颁奖前夕,他还担心获奖会让自己名气过大,限制了发表看法的自由,想看看怎样才能不领这个奖。结果别人告诉他,你要是拒绝领奖,会比现在的名气还要大,费曼这才乖乖把奖领了。
费曼说:“发现的乐趣就是对我真真切切的奖赏,荣誉对我没有意义,而且荣誉是个烦人的东西,我无福消受。”他还选择退出国家科学院院士的组织,因为他发现这个组织每天干的事,就是扩张朋友圈,去找更有名望的人入群,而这恰恰是费曼最不感兴趣的事。
他没有半点教授架子,甚至连德国大科学家沃尔夫冈·泡利还表示过疑惑,为什么这个聪明的年轻人谈吐倒像个无业游民呢?费曼竟然还非常喜欢被人这样评价。这就是这位天真快乐、无拘无束,又有点没心没肺的费曼先生,他就像是科学家中的小飞侠,好像从不长大,永葆赤子之心。他的经历在很大程度上颠覆了我们传统的成功观,他告诉我们,有一种成功叫做自由自我,做一个有趣的人。这种纯真的人生态度虽然看似轻松随性,但是费曼却从中找到了受益一生的智慧,这深刻地影响着他的科学观。
下面我就从三个方面来解读费曼眼中的科学。
首先,费曼认为科学是有趣的。其实这话我们人人都会说,可是当我们真的去学习科学时,恐怕大多数人感到的却是枯燥乏味、沉闷难懂,这才是我们对科学最直观的感受吧。费曼周围的人也是这样想。有一次,一位艺术家拿起一朵花对费曼说:“你看这花多美啊,我作为一个艺术家,能欣赏到花的美,而你是个科学家,只会职业性的分析这朵花,那就无趣了。”费曼觉得这纯粹是胡扯,尽管他没有艺术家朋友那种精妙的审美体验,但他可以想象到,花朵里面的细胞和细胞内复杂的反应,这是旁人看不到的美感,美在方寸之间,也在更小的微观世界。一朵花开了,会吸引昆虫为花朵授粉,这意味着昆虫能够感受到颜色或者芬芳,那么昆虫也能感受到美吗?昆虫的审美体验跟人有什么不同吗?这些有趣的提问只能证明一件事,科学知识会增加花的美感和神秘感,只会让人对花朵更加的兴趣盎然。
人们之所以认为科学无趣,原因就在于我们的科普工作是有问题的。费曼认为,学习科学不是要灌输科学术语,而是要激发人们对科学的兴趣。费曼的父亲就为我们提供了一个教学案例。有一次,小费曼和伙伴们在田野里玩耍,小伙伴问他说:“你看那只鸟,你知道它叫什么吗?”费曼说:“不知道。”小伙伴得意洋洋地说:“这是贺景东呀,你爸妈怎么什么都没教你呢?”但事实恰恰相反,费曼的爸爸是这样教他的,爸爸说:“看见那只鸟了吗?这是贺景东,意大利人叫他查图拉波替达,葡萄牙人叫他彭达·皮达,日本人叫他卡塔诺特克达,但是就算你会用世界上所有的语言去称呼它,你其实还是对这只鸟一无所知,你知道的仅仅是他的名字而已。我们还是来仔细瞧瞧这只鸟在做什么吧,它的生活习性,它的食物来源,那才是真正重要的。”
费曼用这个例子说明,知道一个东西的名字和真正懂得一个东西有着天壤之别。科学是一种思维,而不是一个概念。如果上课只是为了回答问题,去学习一个神秘的词语,那就太糟糕了,像什么“重力使物体下落”“鞋底摩擦是因为摩擦力”等等,如果不用重力、摩擦力这些概念,你是否还能解释清楚这些现象呢?如果你说不出来,那你就是除了概念什么都没学到。这也许还不大要紧,要紧的是,你可能立马不想学习科学了。费曼本人就时时避谈高深的数学方程,因为他不想抹杀学生们求知的兴趣。甚至在一次学术会议上,速记员跑来确认他是不是一个教授,因为他说的每一句话,这个速记员居然都能听懂。
除了枯燥的概念,还有一件事会破坏科学的乐趣,那就是科学的功利性。人们在做一项研究之前,总要去问它有什么用,会带来什么经济利益。比如有一个天文学的朋友上电台做节目,就跟费曼说,他不知道该怎样向听众介绍天文学的实用价值,如果说不出来的话,就拿不到经费了。针对这样的现状,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,更何况它还能带来意想不到的价值。费曼本人就诠释了这种在别人看来没有用的科学是如何迸发出价值的。
有一次,他在大学的咖啡厅里看见学生在扔盘子,于是突发奇想,想用公式来描述盘子的转动和摆动之间的关系。经过一番努力,他终于能够证明,当摆动角度很小时,转动速度是摆动速度的两倍。费曼兴奋地把这一结果告诉同事,同事却冷冷地说:“这有什么实际价值呢?”费曼只好承认,这的确没有任何实际价值,他只是出于好奇心和兴趣。但是人们万万想不到的是,他们以为费曼把大好时光都浪费在了一只盘子上,而这恰恰为他带来了诺贝尔奖。因为这个盘子运动的规律正好也适用于电子旋转的规律,正是对这只盘子的兴趣,促使他重新开始研究量子电动力学,进而获得了诺贝尔奖。这是兴趣给他最好的回报。
费曼虽然享受科学的乐趣,但这不代表他是一个玩世不恭的人。相反,他对科学真相的严肃性有着一种纯度极高的要求,这种要求不仅仅是不欺人,更是不自欺,是一种敢于面对事实的勇气。下面我们就来看第二点,费曼认为科学是求真的。
费曼有个理论,他将那种徒有科学外表却自欺欺人的活动,叫做“ cargo cult science”( cargo cult指二战时期南太平洋岛屿上的土著人模仿美军建造机场、等待物资降临的迷信行为,这里引申为徒有其表、没有实质的科学活动 )。在南太平洋一个小岛上,住着一群未开化的土著,这些土著就是“cargo cult”的实践者。二战期间,盟军的飞机在这些小岛周转物资,于是土著们看到飞机从天空缓缓降落到地面,卸下一包包的好东西。可是随着战争结束,飞机再也没有降落到这些小岛上,土著们很怀念旧日的美好时光,于是他们修了一条类似飞机跑道的路,两边点上火当照明灯,附近再盖间小茅屋当控制塔,屋里坐着一个人,头上绑了两块椰子壳,假装是耳机,椰子壳上插根竹子,假装是天线,然后他们就等啊等啊,等待飞机的降落带来物资,但是飞机永远都不会来。这就是“cargo cult science”,他们完全学会了科学的外表,模仿了整个过程,一切都十分像,但这个过程把一切都简单化了,只有形式,没有内容,它忽略了科学最本质的求真性。“cargo cult science”唯一的功用是自欺,它会带来心理上的安慰,那就是你看,该做的我都做了,但这对改变世界毫无用处。
自欺欺人的并不仅仅是这些无知的土著,我们普通人甚至科学家都在或多或少地陷入了“cargo cult science”。举个常见的例子,比如有这样一句广告语说:“微尘牌食用油不会渗到食物中去。”这个宣传是符合事实的,但是它只是一个事实,而并非真相。因为在某个温度下,任何一种油都不会渗入食物,但是在另一个温度下,任何一种油都会渗入食物,微尘牌食用油也不例外。所以你看这个广告,只是把片面的事实告诉消费者,就算这个事实千真万确,却能产生欺骗的效果。科学应该传达的是全面的、没有主观选择的事实,全面才通向真相,而片面只会带来错误。
同样的,科学家也会犯类似的错误。比如美国有一位诺贝尔物理奖得主叫密立根,他有一个著名的油滴实验来测量电子电量。在我们今天看来,它的测量结果并不准确,可奇怪的是,在密立根之后很长一段时间,研究者们在重复实验时,居然都得出了差不多的结果。按理说这个错误是可以很快发现的,但是大家都这样想,肯定是我自己算错了,于是就去给这个假想的错误找原因,直到测出一个差不多的结果这才安心。然后他们会删掉那些跟密立根相差较大的数值,心安理得地让这个错误继续下去。就连爱因斯坦这样的大科学家也犯过这种自欺欺人的错误,他明明已经发现了宇宙膨胀的现象,但却坚信宇宙是静止不动的,为了迎合这种没有科学根据的信仰,硬是人为制造了一个宇宙常数,在方程中消除了宇宙的膨胀。后来他承认,这是他一生当中最大的错误。
这些例子都说明了一个问题,我们并不是不知道真相,而是为了心安理得去选择欺骗自己。相反,费曼为我们树立了榜样,他本人正是一个实事求是、正直又不自欺的实践者。1986年1月28日,美国挑战者号航天飞机升天时炸毁,举世震惊。总统里根委派国务卿罗杰斯对事故进行调查,调查团里唯一的科学家正是费曼。当时已经68岁的费曼患有癌症,距离人生终点只有两年的时间,他没有遵从医嘱,静心修养,毅然接手了调查工作。在工作中,费曼受够了政治家们闭门处理报告和没完没了的听证会,他决定亲自到基层调查事情经过。于是,戏剧性的一幕出现在了最后的调查会上,当其他人出示了花样繁多的数据资料,声称失事不过是个意外时,费曼只要了一杯冰水,将一个橡皮环放入水中,5分钟之后向人们展示冻硬的橡皮环,然后一针见血地指出,发射当天的低温使橡皮环失去了弹性,导致推进器燃料泄漏,这就是问题的关键。他还指出,这不是一场意外,而是一次严重的人为事故,火箭工程师曾经全力阻止当天发射,但是各级管理层为了在上级面前邀功,对警告置若罔闻。费曼以个人名义起草了一份尖锐有力的事故分析报告,但国务卿罗杰斯劝说他嘴下留情,顾全大局,不要搞得 NASA 既失掉了经费,又失掉民心。但是费曼毫不妥协,他写信给罗杰斯说:“我要做的只有找出真相。”如果没有费曼的坚持,或许人们永远不能直面这次航天史的惨案,他的正直和求真令人肃然起敬。
那么,如何才能做到这种求真精神呢?这就需要另外一种科学观,那就是始终保持怀疑的眼光来看待一切,我们将它概括为最后一点,费曼认为科学是不确定的。不确定性是科学唯一确定的属性,接受不确定性意味着承认自己的无知,始终抱着怀疑和探索的态度来看待世界。
在费曼看来,科学所判断的并不是对或者错,而是事物有多大程度的确定性。在这个问题上,费曼引入了一个深刻的哲学问题,科学与宗教是否能够相互兼容。以普通人的视角来看,科学与宗教那是相互对立的呀,宗教的核心是信奉神灵,而科学向来是坚持无神论的。可是费曼不这样想,因为科学既不能证明神的存在,也不能证明神不存在,这就意味着二者有可能和平共处。费曼认为,尽管有半数以上的科学家不相信上帝,但是也有许多科学家既相信科学,又信奉上帝,而且一点也不冲突。因为一个真正的科学家并不判断是非对错,他判断的只是程度。比如说,一个宗教人士告诉你上帝是存在的,而一位科学家却告诉你,上帝存在的可能性有多大。所以科学家的宗教信仰在态度上是不同的,有没有上帝是宗教问题,而有多大的可能性存在一个上帝则是个科学问题,二者的差别就在于此。当我们放弃对绝对化的争论,宗教信仰与科学精神是没有冲突的。
不仅是对待科学以外的世界需要这种不确定性思维,在科学领域内同样没有确定不变的东西。也许你会觉得,科学定律之所以称为定律,不就是因为它是确定不变的规律吗?其实这并不矛盾,科学定律并不能穷尽所有的观察和实验结果,它只是经过筛选后的,在当时被认为是最好的猜测而已。就像我们用筛子筛米,当发明出了更好的筛子,网眼更小更密,就会筛出曾经那些被我们漏掉的错误,从而发现新的定律。所以科学中的定律和定理都具有猜测性和不确定性。
举个例子,过去人们普遍认为,运动不影响一个物体的质量,但是当科学技术发展到可以将实验精度提高到数千倍时,就会得出不一样的结论。现在我们知道,一只旋转起来的陀螺要比它静止的时候重,大约不到1/1000000000,如果这只陀螺旋转速度达到光速时,它的质量将趋近于无限大。不过,我们并不能指责人们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、每一项观察结果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,科学探索才需要不断质疑,不断修正,以获得更好的完善,这也是费曼信奉一生的科学态度。他从不相信任何有定论的东西,他说:“质疑和提出问题,是我灵魂里最本能的一部分,我宁愿要无法回答的问题,也不要不能质疑的答案。”
费曼人生最伟大的成就之一,也是源于这种质疑。一直以来,物理定律始终是依靠数学公式表示的,找到一个公式,就是发现定律的必经之路。但费曼一直都有这样的疑惑,能不能用直观的图像来代替冗长的公式,去展现物理定律呢?还记得前面提到的费曼研究盘子的故事吗?正是源于那只盘子,费曼发明了一种简单的图形方法,现在被称为费曼图,它几乎不依靠公式,简单的就像小孩子的涂鸦,却直观清晰地描绘出了量子世界粒子之间的相互作用。曾经人们从来没有想过,用公式以外的方法去展现物理规律,如今,费曼图却成为了研究量子物理的必备工具。
费曼说:“只有当我们承认自己的无知时,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。”
以上就是这本《发现的乐趣》中的主要内容,它让我们认识了费曼这位可爱可敬的科学家,他的科学理念充满了快乐,这种快乐不是功成名就,不是物欲满足,而是在求索宇宙的过程中不忘初心、拥抱未知,以孩童般纯真的眼睛去发现世界的奥秘。这种快乐是一种信仰,它的力量穿越时空,直到今天还深深地感染着我们。
好了,《发现的乐趣》这本书就为你解读到这儿,听书笔记在音频下方,我们明天见。
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