余海峯

從事天體物理學研究,畢業於香港大學物理系,現為德國馬克斯.普朗克地外物理研究所 (MPE) 及慕尼黑工業大學 (TUM) 候選自然科學哲學博士

精選提要
從事天體物理學研究,畢業於香港大學物理系,現為德國馬克斯.普朗克地外物理研究所 (MPE) 及慕尼⿊工業大學 (TUM) 候選自然科學哲學博士 (candidate of Dr. rer. nat., Ph.D.)、美國太空總署 (NASA) 及德國馬克斯.普朗克地外物理研究所共同負責之費米伽瑪射線太空望遠鏡伽瑪射線暴監察器研究團隊成員、慕尼黑工業大學高等課程導師、香港星匯點委員。著有天文學及天體物理學科普《星海璇璣》。
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從事天體物理學研究,畢業於香港大學物理系,現為德國馬克斯.普朗克地外物理研究所 (MPE) 及慕尼⿊工業大學 (TUM) 候選自然科學哲學博士 (candidate of Dr. rer. nat., Ph.D.)、美國太空總署 (NASA) 及德國馬克斯.普朗克地外物理研究所共同負責之費米伽瑪射線太空望遠鏡伽瑪射線暴監察器研究團隊成員、慕尼黑工業大學高等課程導師、香港星匯點委員。著有天文學及天體物理學科普《星海璇璣》。

不用多說,理查.費曼 (Richard Feynman) 是我最尊敬的科學家,今天 5 月 11 號是他的生日,我一定要寫寫介紹他。可以說,如果不是看了關於費曼的書,我也不會對物理學有這麼大的興趣,可能我也不會在此寫科學了。

費曼的出生年月日地點等等我就不多講了 (日月知道了吧)。我這篇文章,一如我以往的風格,只會與大家分享費曼的一些小故事,希望感染到各位從而自己去多看看這位科學家的事蹟和貢獻。

費曼小時候就很喜歡動手做小科學實驗,例如那些電路實驗、拆收音機之類。相比起他們,其實我有一點慚愧,我本人從來沒有做過這些事情,我的科學興趣也不是從小就有的。不過,我想說的,反而是他的父母。根據費曼回憶,他的父母雖然不是什麼教授老師,但他覺得是因為他的父母的教導他才會成為一個科學家的。

有一次,費曼在家中房間中做他的電路實驗。他媽媽和朋友們在客廳中,聽到費曼做實驗傳來的聲音 (可能是爆炸?小朋友不要學……),就問費曼媽媽這樣給費曼做實驗好嗎?不怕他破壞了屋嗎?費曼媽媽的回答大概就是說,她認為這樣是值得的。

費曼回憶,在那個時候的美國,很多家庭都會在暑假期間一起去某個地點度假,而男人們就會在週中往城裡去繼續工作,只會在週末時到度假地點陪伴家人。所以,在週中的時候,很多時就只有小朋友們自己出去玩。有一次,費曼和其他小朋友們一起到林裡去,他們看到很多不同種類的鳥。費曼說,那時候小朋友們都會互相比較誰懂得的鳥類名稱最多,看看誰的爸爸教他們知識最多。

當費曼被問到鳥類的名稱時,他說他不知道。那些小朋友就會說,難道你的爸爸什麼也沒有教你嗎?可是,費曼心裡知道他自己的爸爸教他的東西,比所有這些人的爸爸教的都多。費曼說,有一次他的爸爸帶他到林中散步,看到一隻鳥。他爸爸說:「理查,你知道這鳥的名稱嗎?我可以告訴你這鳥在不同語言中的名稱,但其實除了發音外,對於那隻鳥你其實什麼也不知道。我們不如來細心看看這隻鳥類的生活習性,例如牠的身體外形、特徵、吃什麼等等。」

有一次,費曼問他爸爸,為什麼把一個球放在玩具貨車上,如果把玩具貨車往前拉,球反而會向後滾。他爸爸說:「如果你細心看,那球沒有向後滾,而是停在原處。」費曼回去再做一次,這次他伏在地上,從側面細心看著,果真看見球是停在原處,只是因為玩具貨車向前走而造成球向後滾的錯覺。他爸爸繼續說:「人們叫這個現象做『慣性』,可是沒有人明白為什麼。」費曼覺得他的爸爸雖然只是一個裁縫,但他教會了費曼真正獲得知識的方法:去觀察大自然、並承認自己知識的不足。

費曼說,他的父母對他的影響很大,使他日後有個習慣,就是從不會去記住一個理論的名字。他笑說,其實知道名字也很重要,因為那是和其他人溝通的方式。

費曼有個妹妹叫 Joan。Joan 回憶說,他們小時候,有一天晚上,費曼叫她起床,說要帶她去看一樣很特別的東西。他們走到小山坡上,她和費曼抬頭看著夜空,閃耀著美麗的極光。費曼對她說,這叫做極光,可是沒有人知道極光是怎麼形成的。Joan 就說她長大後也要做一位科學家,研究極光的祕密。

後來,費曼成名後,有一位記者問他知道極光的成因嗎?費曼回答:「我不知道極光的成因。我很有興趣去研究極光的成因,可是我不可以。因為我與我妹妹有個約定,我可以研究世界上所有現象,除了極光,要留給她。」Joan 長大後真的成為了一位天體物理學家,花了一生時間去研究她與她哥哥所珍愛的極光。

費曼很擅長用日常例子去解釋科學概念。例如,我的生日和費曼的一樣是在五月,好像很巧合似的。但其實,平均每 12 個科學家就會有 1 個的生日與費曼的一樣在五月,沒有任何神奇、特別之處。費曼有一次在講課的時候,用以下的說話簡單解釋了人的心理上的對「巧合」的錯誤的感覺:

“You know, the most amazing thing happened to me tonight… I saw a car with the license plate ARW 357. Can you imagine? Of all the millions of license plates in the state, what was the chance that I would see that particular one tonight? Amazing!”

這個例子說明了,我們可能會認為看見車牌編號 “AB 1234″ 之類是很難遇見的事,但其實每一個車牌在世界上也只有一個,所以我們遇見每一個車牌編號的機會也是相等的。又例如香港人最熟悉的六合彩,其實出現 1, 2, 3, 4, 5, 6 號碼組合的機會,與其他任何一個組合的機會都是一樣的。換個方式想想,如果六合彩的小球不是以 49 個數字去區分,而是以 49 種顏色去區分,我們就會比較容易理解為什麼任何一個組合的機會都是相等的。

費曼是美國二戰時期研究原子彈的「曼哈頓計劃」的一員。當時他們所有科學家都在美國洛斯阿拉莫斯沙漠中一個軍營裡居住並研發原子彈。由於這原因,所以他的未婚妻 Arline 是不可以進入軍事區域與他一起居住的,而且 Arline 患了嚴重肺癆,需要長期住院,所以費曼安排她到最近的一個城市的醫院居住。他們平常以書信溝通,費曼只能在假期的時候駕車穿過沙漠去見 Arline。

由於是軍事區域,所有書信往來都有一個不明文規定:軍隊負責人會拆開所有信件,確保軍事機密沒有外洩,而且會擅自刪改內容。費曼覺得這是不可以接受的,但在戰爭時期的軍規就算投訴也沒有用。所以他和 Arline 就發明了一種只有他們明白的密碼,為了不讓其他人知道他們的信件內容。但亦因為這個原因,他們的信件經常通過不了軍隊的審查,因為軍隊想要知道他們的密碼有沒有洩漏機密!不過費曼和 Arline 很享受寫這些密碼去刺激軍隊,到最後軍隊會發現他們寫的只是日常購物清單之類,氣得爆炸。

費曼又由於發現了軍隊中使用的夾萬根本不安全,為了提高眾人的保密意識,就有了他自學開鎖技巧的傳奇故事,連專業開鎖師傅也認為他的技巧是大師級別的!他經常以開玩笑的方式偷偷打開其他人的夾萬,偷走他們的文件,嚇他們一大跳,最後連將軍的夾萬他也打開了 (其實只是因為將軍根本懶得改夾萬的預設密碼)。他以為這樣做可以使所有人提高軍中的安全意識,誰知道最後將軍的命令竟然是「要提防費曼!」而不是叫大家做好防範。費曼認為這顯示出軍隊做事的不合理。

費曼知道 Arline 不可能康復出院,所以他在醫院的小教堂裡娶了 Arline 為妻。事實上,Arline 的真正病情是費曼自己去圖書館研究她的病徵而發現的,因為一開始 Arline 的醫生認為她的病只是一般小事。

當 Arline 快不行的時候,醫院打電話給費曼,叫他快來醫院。費曼就借了朋友的車子,極速向醫院開去,但在途中車子又壞了幾次,幾經波折才趕到醫院,可惜已經來不及見 Arline 最後一面。費曼回憶說,他當時很傷心,可是卻沒有哭出來。他也看到 Arline 床邊的手錶,竟然停在 Arline 的死亡時間。他說,他第一個意識是 Arline 想留給他的信息,可是他知道應該不是。他說,這錶是 Arline 送他的禮物,曾經壞過幾次,都是費曼把它修好。所以,費曼知道應該是護士拿起手錶記錄 Arline 的死亡時間時,不小心再次弄停了它。

費曼回憶說,直到很多個月後,他在街上看見一間時裝店的一條裙,心想覺得 Arline 一定會喜歡,才哭不成聲。

費曼最值得我們學習的地方,並不是他的科學成就,而是他對世界上每一件事物的好奇和求真的心。他有一位畫家朋友,所以費曼就跟他約定,每一個週末輪流教導對方。費曼會教他朋友物理學,而他朋友會教他畫畫。費曼回憶,他的朋友認為科學家把世界變成了冷冰冰的科學,把世界的美麗都除去了。可是,費曼並不這樣認為,他說:

“The beauty that is there for you is also available for me, too. But I see a deeper beauty that isn’t so readily available to others. I can see the complicated interactions of the flower. The color of the flower is red. Does the fact that the plant has color mean that it evolved to attract insects? This adds a further question. Can insects see color? Do they have an aesthetic sense? And so on. I don’t see how studying a flower ever detracts from its beauty. It only adds. I don’t understand how it subtracts.”

世界的美麗是每個人都可以看見的。但透過科學,除了世界外表上的美,我們更可以看見大自然運作的美麗。

我很希望能夠像費曼一樣,學會欣賞世界上每一件事物的美麗之處。費曼身為一個理論物理學家,竟然去學畫畫,還能夠開辦個人畫展,有人曾出高價買他的作品;他自學非洲鼓,竟然能夠在去度假的時候,與當地的專業音樂隊一起在大街巡遊時公開表演,嚇了他住的酒店的侍應生一大跳;他曾試圖破解古瑪雅文明的文字,而且是在他再婚度密月的時候 (這一點各位男士最好不要學……);他曾經因為好奇而去研究心理學和夢境,練習如何控制自己的夢;他因為對生物學感興趣,當時已經是大學教授的他,竟然去要求生物系的教授讓他與其他學生一起上課,一起做實驗、功課,沒有半點教授的架子。

費曼討論科學問題的時候,從不會介意對方的身分,管他是知名大教授還是黃毛小子,一視同仁。量子力學大師、物理學界無人不識的波耳 (Niels Bohr) 曾經說過,他每一次要和別人討論之前,必定請費曼先來與他私下討論,因為費曼是「唯一一個不怕他、不會對他唯唯諾諾的人」。費曼回憶說,他學術生涯的第一個研究報告,座上竟然有愛因斯坦 (Albert Einstein) 和馮諾曼 (John von Neuman, 數學家、計算機科學之父)!他說他一開始很害怕,可是當他開始講物理的時候,就彷彿進入了忘我境界,不再害怕了。

費曼的著名《費曼物理學講義》(The Feynman Lectures on Physics) 源自他當年在加州理工大學的講義。費曼講課生動,深受學生喜愛。他也非常關心美國的科學教育,他曾經成為美國教育部的顧問,負責幫中學選擇教材。他認真把書單上的教科書一一看完,然後指出這些教科書的問題,可是他最後卻發現,顧問之中只有他一人曾經認真看過這些教材。費曼向教育部提出這些問題,可是政府根本不聽他的意見。所以最後他就放棄了這個工作。

[加州理工學院現已把所有《費曼物理學講義》免費放在網上,任何人也可以讀到費曼教的物理學:http://www.feynmanlectures.caltech.edu]

他雖然是諾貝爾獎得主,可是他從不喜歡這個獎,他認為變得出名只會為他帶來煩惱。在他得獎的那天,諾貝爾獎委員會從斯德哥爾摩打電話給他,當時是美國半夜時間。當對方恭喜他得到諾貝爾獎時,他的反應竟然是問對方知不知道現在幾點?明天早上再打來!就掛了電話。然後很多記者一個一個打電話給他,使得他要把電話線拔掉。他很苦惱,就問他的妻子,他應不應該接受這個獎。他妻子就說:「如果你不接受這個獎,你會更加出名。」於是,他無可奈何地就接受了諾貝爾獎。

費曼從不喜歡「榮譽」。他認為他在做研究的過程已經得到了最大的榮譽:就是找尋大自然定律的快樂 (the pleasure of finding things out),費曼認為不需要由其他人所決定的一個獎去決定一個人的工作的成就。他說,他知道其他科學家會使用他的研究結果,就是他的成就。費曼對於榮譽、獎項的態度,真的非常值得我們學習。

費曼是 1986 年美國太空穿梭機挑戰者號升空爆炸意外的調查委員會的成員。他本來不肯加入的,因為他覺得他已經受夠了政府的無理。可是他的妻子對他說:「如果你不去做,就永遠沒有人能夠發現這意外的真相。」最終,費曼調查出了事故原因 (其實是委員會中的一位軍隊將領故意「提水」給他,事後費曼曾一度嬲了這個軍中的唯一朋友),並在記者會上突然公開做實驗,證明他的理論:

可是,事後再一次證明費曼對政府的態度是正確的。委員會覺得費曼不應該在未事先通知的情況下向記者和公眾發表這件事 (這也是那軍隊將領故意令費曼成為英雄的原因),所以一開始拒絕在向總統的報告中加入費曼寫的調查結果。費曼就要脅說,如果不加入他的報告,他就不會在報告書上簽名,報告書就會失去效力。最後,雙方妥協把費曼的報告放在報告書的附錄之中。費曼就在他的報告的最後一句,寫下了這著名的格言:

“For a successful technology, reality must take precedence over public relation, for Nature cannot be fooled.”

(費曼的報告公開於 NASA 的網頁,所有人也可以看到:http://history.nasa.gov/rogersrep/v2appf.htm)

費曼的有趣事蹟多不勝數,再寫下去相信寫到下年也寫不完。就讓我以他人生最後一個歷險故事來作結。

費曼有一次和他的好友在世界地圖上發現了一個地方叫做克孜勒 (Kyzyl)。費曼覺得這個地方一定很有趣,因為這個地方的拼音裡完全沒有響音。他們多年來不斷寫信去當時蘇聯,希望可以得到簽證前往這個神祕的國度。由於當年美蘇的關係,一般美國人是很難可以得到簽證的。對方說,如果費曼以諾貝爾獎得主的身分去蘇聯的大學演講,就可以獲得特權去克孜勒。可是,費曼一生討厭特權,他拒絕用這個方法得到簽證。為此,他們研究了克孜勒的文化,以普通平民身分與很多專家交流、舉辦展覽,介紹這個地方的文化,希望以此換取簽證去克孜勒。

最終,簽證終於送到了費曼的家,可是在幾週以前,費曼已經過身了。費曼患的是癌症,因為當年他在曼哈頓計劃時接觸過太多放射性幅射。費曼知道自己未必能夠等到簽證去完成他最後的這一個心願,仍然堅持原則,不使用任何特權。他覺得,在追尋結果的過程,才是學習到最多的過程。

費曼對世界的看法,很簡單,也很深刻。他接受大自然就是如此,從不會因為個人情感對事物妄下判斷。他覺得,知道自己並不知道,比起以為自己知道但卻是錯的答案,更有趣:

“I can live with doubt, and uncertainty, and not knowing. I think it is much more interesting to live not knowing than have answers which might be wrong.”

費曼一生都覺得世界是有趣的,以純真的好奇心去看這個宇宙。他臨終前的最後一句說話,也許亦是他這一生歷險的最佳結語:

“I’d hate to die twice. It’s so boring.”

費曼,謝謝你,帶我進入科學這個有趣的國度,使我對世界的眼畀大開。祝你生日快樂。

March 1983, Los Angeles, California, USA --- Nobel Prize winning physicist Richard Feynman stands in front of a blackboard strewn with notation in his lab in Los Angeles, Californina. --- Image by © Kevin Fleming/CORBIS

March 1983, Los Angeles, California, USA — Nobel Prize winning physicist Richard Feynman stands in front of a blackboard strewn with notation in his lab in Los Angeles, Californina. — Image by ©Kevin Fleming/CORBIS

廷伸閱讀:

以下是我個人非常推薦的有關費曼的著作:

《別鬧了!費曼先生》(Surely You’re Joking, Mr. Feynman!)

《你管別人怎麼想》(What Do You Care What Other People Think?)

《費曼物理學講義》(The Feynman Lectures on Physics)

《費曼手札:不休止的鼓聲》(舊書名)/《出人意表,情理之中:費曼書信集》(新書名) (Perfectly Reasonable Deviation from the Beaten Track: The Letters of Richard P. Feynman)

《這個不科學的年代》(The Meaning of It All: Thoughts of a Citizen Scientist)

《費曼的彩虹》(Feynman’s Rainbow: A Search for Beauty in Physics and in Life)

《QED:光和物質的奇異性》(QED: The Strange Theory of Light and Matter)

Tuva or Bust! (費曼的最後歷險故事)

Quantum Man: Richard Feynman’s life in science

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