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费曼:在思辨中享受科学

来源:科普时报 发布时间:2024-03-12 10:01

美籍犹太裔理论物理学家理查德·菲利普斯·费曼(1918年5月11日—1988年2月15日),被认为是普朗克、爱因斯坦、玻尔、薛定谔、玻恩等人之后的第三代量子力学的缔造者,由于对量子电动力学的贡献而获得诺贝尔物理学奖。他是20世纪最杰出、最具影响力的科学家之一,足以跻身有史以来十大最伟大物理学家之列。

1942年获得普林斯顿大学理论物理学博士学位后,年仅24岁的费曼旋即参与美国秘密项目“曼哈顿计划”,为原子弹的研制成功作出了重要贡献。1986年,作为震惊世界的“挑战者号”太空飞船失事原因调查组成员,费曼向公众演示一个“简单而优雅的实验”:他把橡皮圈放入冰水中后,再用手挤压它,低温下橡皮垫圈失去弹性的现象让所有人都理解了导致事故的原因。

费曼在数学、化学等诸多科学领域也有很深的造诣,他是第一位提出“纳米”概念的人,曾在一家公司担任过首席研究化学家。他研究晶体中原子间作用力,论文《分子中的力》发表于1939年的《物理学评论》上,简化了化学家计算分子和晶体中原子的行为。费曼也是一位出色的教师和教育家,1950年入职加州理工大学后承担大学物理课程。他的讲课幽默生动,深受学生欢迎,整理后的《费曼物理学讲义》成为最经典的大学物理教材。

费曼认为,从长远来看,自己对物理学所作的最大的贡献并不是量子电动力学,而是他的《物理学讲演录》。《物理学讲演录》告诉人们:“科学理论可以被更好的理论所取代,但发现事物的那种快乐,却是所有科学赖以建立的基本原则”。他认为,“人们一直在寻找确定性,但其实没有确定性”,“想要在理解上更上一层楼,我们必须保持谦虚,承认我们无知的地方”。

费曼对世界充满好奇,兴趣爱好极为广泛。他同时也是演讲家、作家、画家、手鼓演奏者、舞蹈爱好者、保险柜密码破解者、玛雅象形文字破译者。费曼喜欢观察最普通的自然现象,并找出其中的道理,他认为一切都是相互联系的,“一个人如果学会了解释简单的东西,他就懂得了解释是什么;也就是说,他理解了科学本身”。

费曼在美国科学院作过一个演讲:《科学的价值》。演讲中他认为,除了造福人类之外,科学的另一个价值是提供智慧与思辨的享受。他用一首极富想象力的诗《我站在海边》描述了自己站在海边对客观世界和生命的思考,他从海浪想到原子,从原子的聚集想到分子的形成和生命的诞生,从非生命想到思维和意识,这首诗充分体现了他对世间万物及其形成、组成、运行规律的思考,以及他表现出来丰富的想象力和深度的思考。

对这首著名的科学哲理诗歌,笔者试译如下。“一个人,在海边,沉思:汹涌的波涛浪尖,是分子堆积的山峦!原本亿万分离各行其道,此刻刹那相聚海浪一条!//年年岁岁,惊涛拍岸,生命之眼尚未出现,谁看?岁岁年年,骇浪滔天,每日如昨如今,为谁?为甚?未有生命的死寂星球,浪花为谁绽放?//永不停息啊!被能量驱使,被太阳激发,向空中飞撒。纵是少许力量,也让大海咆哮巨浪!//大海内部深处,所有分子彼此相似,聚集组织复杂形态。再一次相似相仿,又一轮飞舞飞扬!//由微小而增大,由简单而复杂!生命啊,是原子、DNA和蛋白质的相聚,它们跳跃着更加精致的步伐!//走出生命摇篮的海洋,诞生直立行走的灵长:这是思想的原子聚集,这是意识的物质形象!//伫立海边,为惊异而惊奇:我!是整个世界的原子聚集,我!是整个世界的一粒原子!”

(作者:缪煜清,系上海理工大学教授)