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培养一名科学家
培养一名科学家-(美)理查德·费曼
理查德·菲利普·费曼(RichardPhillipsFeynman),1918年5月11日—1988年2月15日,美国著名物理学家,1965年,因在量子电动力学方面的成就而获得诺贝尔物理学奖。
我的一个朋友是位艺术家,他和我常常在一个问题上看法不同。
他会拿起一枝花,说:
“看这花多漂亮。
”我很同意;可紧接着他会说:
“我作为一个艺术家,可以看到一枝花是多么美丽。
可你们科学家总是把它分解支离,弄得干巴、枯燥无味。
”我觉得他有点头脑不清。
首先,他所领略的美也同样能被我和其他人看到。
尽管在艺术美学上我不如他那么训练有素、品味细致,但是一朵花的美丽我总还是会欣赏的吧!
其次,我从这朵花里领略的比他要多得多。
我能想见花里边的一个细胞,它们也很美。
美不仅存在于肉眼可见的度量空间,而且也存在于更细微的度量空间。
在这微量空间中,细胞有着精妙复杂的功能和过程。
花的漂亮颜色在进化史上的功能是吸引鸟儿替它们传播花粉,这也意味着鸟儿必须能看见颜色。
这就又提出了一个新问题:
我们的美感是不是在其他低等一点的动物也有呢?
这些有趣的问题都是在有了科学知识之后才能提出的,它们在视觉美感之上又增加了一层神秘和奇妙,让人更惊叹不已。
我觉得科学只会增加并丰富美,绝不会减少它。
我一直是个相当一门心思做科学的人,尤其在年轻的时候更是心无旁骛。
在那时候,我既无时间也无耐心来学习人文方面的东西。
大学课程有人文方面的必修课,我也是绞尽脑汁逃避。
一直到我年纪比较大了,比较放松了,我才有了些闲暇,学了点绘画,做了些阅读。
尽管如此,我还是非常专门的一个人,没有广博的知识。
我只有很局限的智力,只好把它用在某一个特定的方面。
在我出生前,我父亲对母亲说:
“要是个男孩,那他就要成为科学家。
”当我还坐在婴孩椅上的时候,父亲有一天带回家一堆小瓷片,就是那种装修浴室用的各种颜色的玩艺儿。
我父亲把它们叠垒起来,弄成像多米诺骨牌似的,然后我推动一边,它们就全倒了。
过了一会儿,我又帮着把小瓷片重新堆起来。
这次我们变出了些复杂点儿的花样:
两白一蓝,两白一蓝……我母亲忍不住说:
“唉,你让小家伙随便玩不就是了?
他爱在那儿加个蓝的,就让他加好了。
”
可我父亲回答道:
“这不行。
我正教他什么是序列,并告诉他这是多么有趣呢!
这是数学的第一步。
”我父亲就是这样,在我还很小的时候就教我认识世界和它的奇妙。
我家有一套《大英百科全书》,父亲常让我坐在他的膝上,给我念里边的章节。
比如有一次念到恐龙,书里说,“恐龙的身高有25英尺,头有6英尺宽。
”父亲停顿了念书,对我说,“唔,让我们想一下这是什么意思。
这也就是说,要是恐龙站在门前的院子里,那么它的身高足以使它的脑袋凑着咱们这两层楼的窗户,可它的脑袋却伸不进窗户,因为它比窗户还宽呢!
”就是这样,他总是把所教的概念变成可触可摸,有实际意义的东西。
我想象居然有这么这么大的动物,而且居然都由于无人知晓的原因而灭绝了,觉得兴奋新奇极了,一点也不害怕会有恐龙从窗外扎进头来。
我从父亲那儿学会了“翻译”——学到的任何东西,我都要琢磨出它们究竟在讲什么,实际意义是什么。
那时我们常去卡次基山,那是纽约市的人们伏天避暑消夏的去处。
孩子的父亲们工作日都在纽约干活,周末才回家。
我父亲常在周末带我去卡次基山,在漫步于丛林的时候给我讲好多关于树林里动植物的新鲜事儿。
其他孩子的母亲瞧见了,觉得这着实不错,便纷纷敦促丈夫们也学着做。
可是这些丈夫们不理她们。
她们便来央求我父亲带他们的小孩去玩。
我父亲没有答应,因为他和我有一种特殊的关系,不想让别人夹杂进来。
于是,其他小孩的父亲也就只好带着他们的小孩去山里玩了。
周末过去了,父亲们都回城里做事去。
孩子们又聚在一起时,一个小朋友问我:
“你瞧见那只鸟儿了吗?
你知道它是什么鸟吗?
”
我说:
“我不知道它叫什么。
”
他说:
“那是只黑颈鸫呀!
你爸怎么什么都没教你呢?
!
”
其实,情况正相反。
我爸是这样教我的——“看见那鸟儿了么?
”他说,“那是只斯氏鸣禽”。
(我那时就猜出其实他并不知道这鸟的学名。
)他接着说,“在意大利,人们把它叫做‘查图拉波替达’,葡萄牙人叫它‘彭达皮达’,中国人叫它‘春兰鹈’,日本人叫它‘卡塔诺"特克达’。
你可以知道所有的语言是怎么叫这种鸟的,可是终了还是一点也不懂得它。
你仅仅是知道了世界不同地区的人怎么称呼这只鸟罢了。
我们还是来仔细瞧瞧它在做什么吧——那才是真正重要的”。
(我于是很早就学会了“知道一个东西的名字”和“真正懂得一个东西”的区别。
)
他又接着说,“瞧,那鸟儿总是在啄它的羽毛,看见了吗?
它一边走一边在啄自己的羽毛。
”
“是。
”我说。
他问:
“为什么要这样做呢?
”
我说:
“大概是它飞翔的时候弄乱了羽毛,所以要啄着把羽毛再梳理整齐吧”。
“唔,”他说,“如果是那样,那么在刚飞完时,它们应该很勤快地啄,而过了一会儿后,就该缓下来了——你明白我的意思吗?
”
“明白。
”
他说:
“那让我们来观察一下,它们是不是在刚飞完时啄的次数多得多。
”
不难发现,鸟儿们在刚飞完和过了一会儿之后啄的次数差不多。
我说,“得啦,我想不出来。
你说道理在哪儿?
”
“因为有虱子在做怪,”他说,“虱子在吃羽毛上的蛋白质。
虱子的腿上又分泌蜡,蜡又有螨来吃,螨吃了不消化,就拉出来粘粘的像糖一样的东西,细菌于是又在这上头生。
”
最后他说:
“你看,只要哪儿有食物,哪儿就会有某种生物以之为生。
”
现在,我知道鸟腿上未必有虱子,虱子腿上也未必有螨。
他的故事在细节上未必对,但是在原则上是正确的。
又有一次,我长大了一点,他摘了一片树叶。
我们注意到树叶上有一个C形的坏死的地方,从中线开始,蔓延向边缘。
“瞧这枯黄的C形,”他说,“在中线开始时比较细,在边缘时比较粗。
这是一只蝇,一只黄眼睛、绿翅膀的蝇在这儿下了卵,卵变成了像毛毛虫似的蛆,蛆以吃树叶为生。
于
是,它每吃一点就在后边留下了坏死的组织。
它边吃边长大,吃的也就越多,这条坏死的线也就越宽。
直到蛆变成了蛹又变成了黄眼睛、绿翅膀的蝇,从树叶上飞走了,它又会到另一片树叶上去产卵。
”
同上一例一样,我现在知道他说的细节未必对——没准儿那不是蝇而是甲壳虫,但是他指出的那个概念却是生命现象中极有趣的一面:
生殖繁衍是最终的目的。
不管过程多么复,主题却是重复一遍又一遍。
我没有接触过其他人的父亲,所以在当时我并不懂得我父亲有多么了不起。
他究竟是怎么学会了科学最根本的法则:
对科学的热爱,科学深层的意义,以及为什么值得去探究?
我从未问过他,因为我当时以为所有的父亲都理所应当地知道这些。
我父亲培养了我留意观察的习惯。
一天,我在玩马车玩具。
在马车的车斗里有一个小球。
当我拉动马车的时候,我注意到了小球的运动方式。
我找到父亲,说:
“嘿,爸,我观察到了一个现象。
当我拉动马车的时候,小球往后走;当马车在走,而我把它停住的时候,小球往前滚。
这是为什么呢?
”
“这,谁都不知道,”他说,“一个普遍的公理是运动的物体总是趋于保持运动,静止的东西总是趋于保持静止,除非你去推它。
这种趋势就是惯性。
但是,还没有人知道为什么是这样。
”你瞧,这是很深入的理解,他并不只是给我一个名词。
他接着说,“如果从边上看,小车的后板擦着小球,摩擦开始的时候,小球相对于地面来说其实还是往前挪了一点,而不是向后走。
”
我跑回去把球又放在车上,从边上观察。
果然,父亲没错——车往前拉的时候,球相对于地面确实是向前挪了一点。
我父亲就是这样教育我的。
他用许多这样的实例来讨论,没有任何压力,只是兴趣盎然的讨论。
它在一生中一直激励我,使我对所有的科学领域着迷,我只是碰巧在物理学中建树多一些罢了。
从某种意义上说,我是上瘾了——就像一个人在孩童时尝到什么甜头,就一直念念不忘。
我就像个小孩,一直在找前面讲的那种奇妙的感受。
尽管不是每次都能找到,却也时不时地能做到。
在那时,比我大三岁的表哥正在上中学。
他对代数头痛之极,所以请了一个补习教师。
当补习教师在给他上课时,我被允许坐在一边。
我会听到表哥在念叨。
我问表哥:
“你在干什么?
”
“我在求X的解,比如,在2X+7=15的方程里边……”
我说:
“你指的是4。
”
“是。
不过你用的是算术法,可该用的是代数法。
”
幸运的是,我学过代数,不过并非通过学校的教育,而是读了我阿姨家阁楼上的一本旧教科书。
我弄懂了代数的最终目的不过就是找出X是什么——不管你用什么方法。
对我来说,“算术法”和“代数法”是没什么区别的。
“代数法”仅仅是一连串的步骤,你可以不加理解地教条式地盲从:
“从方程的两边都减去7;然后两边都除以X前边的因数”,之类之类。
这些步骤可以引导你得到答案,即使你根本对所做的没有任何理解。
这些步骤的发明是为了让所有的学生都能通过考试而已。
所以,我的表哥一直没有真正领会代数。
我们地区的图书馆有一套数学丛书。
第一本叫《实用算术学》,还有《实用代数学》、《实用三角学》(我从那本书学了三角学,不过我并没有真的理解它,所以很快就忘了)。
在我大约13岁的时候,图书馆进了《实用微积分学》。
那时我已经从《大英百科全书》上得知微积分学非常重要也非常有趣,所以我觉得该学会它。
当我在书架上看到那本《实用微积分学》时,我大为兴奋。
可当我在借书的时候,图书管理员瞧了瞧我,说“你这小家伙,借这书干啥?
”
我觉得别扭,于是说了谎。
我说是为我父亲借的。
这次是我一生中为数极少的几次撒谎的场合之一。
我回家开始用它学微积分。
对我来说,它似乎很简单明了。
我父亲也开始读它,却弄得糊里糊涂。
于是我开始向他解释。
我从来没想到他的智力也是很有限的,所以有点失望。
这是我第一次意识到,在某些方面,我已经学得比他多了。
除了物理,我父亲还教了我另一样东西——也不知是对是错——那就是对某些东西的毫不尊重、毫不遵守。
有一次,我还很小,坐在他腿上读新出的凹版印刷的《纽约时报》,看见一幅画,上边是一群教徒在向教皇叩首。
我父亲说:
“瞧这些人,都对另一个人叩首。
他们有什么区别呢?
因为这个人是教皇。
”——他痛恨教皇。
他说“他只不过戴着一顶教皇的皇冠罢了”。
(要是一个将军,我爸会说是“他的肩章罢了”——反正是穿戴着的外在的东西。
)接着,他说:
“这教皇也是个人,他有着所有人共同的优缺点,也要吃喝拉撒,也是一个人罢了。
”顺便提一句,我父亲是做制服的商人,所以他知道一个人穿着官服和脱去,底下还是同样的人。
我想他对我的成绩是挺满意的。
一次,我从麻省理工学院回家,他说:
“现在你在物理方面懂得多了。
我有一个百思不得其解的问题。
”
我问他那是什么问题。
他说:
“当原子从一个状态跃迁到另一个状态时,它会发散出一个叫光子的粒子。
”
“对。
”我说。
“那么,光子是预先就包含在原子之中的喽?
”他问。
“不,光子并没有预先存在。
”
“那,”他问,“它从哪儿来的呢?
怎么就钻出来了呢?
”
我试图解释光子数是不守恒的,它们是由电子的运动而产生的。
不过,我解释不清楚。
我说:
“比方说,我现在说话发出的声音,它并不预先就存在于我之中啊。
”(这好比有一次我的小孩突然声称他不能说“猫”这个词了,因为他的“词汇袋”用完了。
就像人并没有一个会被用完的“词汇袋”,原子也没有一个“光子袋”。
)
父亲并不满意我的回答。
我也始终未能教会他不懂的东西。
从这方面来说他没有成功:
他送我上大学去寻找答案,可他却没能找到。
我母亲对科学丝毫不懂,可她对我的影响也非常大。
尤其是,她特别有幽默感。
从她那儿我懂得:
理解世界的最高境界是欢笑和广博的同情心。
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