【費曼102歲誕辰】兩年前費曼百歲誕辰時,我寫了這篇文章,內容全靠我自己多年重讀N次所有費曼的書和傳記而寫成(加上後來一點fact check)。我大致把他最有趣和最有意義的生平事跡都寫過了,我想暫時也難再寫另一篇了。
立場link:http://thestandnews.com/cosmos/百年華誕紀念-繼續鬧吧-費曼先生/
//一百年前今天,理查.費曼 (Richard Feynman, 1918–1988) 在美國紐約出生。他的父親梅爾維爾.費曼 (Melville Feynman) 移民自白俄羅斯猶太家庭;母親露西樂.菲利普 (Lucille Phillips) 則來自波蘭猶太家庭。費曼五歲時,父母誕下了第二個兒子。不幸地,這個孩子在四週大時夭折。費曼的妹妹喬安.費曼 (Joan Feynman) 在他九歲時出生。
費曼是誰?他是理論物理學家、諾貝爾奬得主、開創量子電動力學、發明費曼圖;他亦傳奇無數,曾偷偷打開放有原子彈機密的夾萬、為脫衣舞廳老闆出庭作證、在皇室面前邊抽煙邊講爛笑話、身為物理系教授跑到生物系與學生一起上課做功課、飛到巴西參加音樂表演等。費曼從不介意別人目光,他甚至寫自傳細說這些離經叛道的行徑,使他可能成為物理學界裡比愛因斯坦更有名的物理學家。
父親啟蒙費曼踏上科學路
費曼與愛因斯坦一樣,很遲才開口說話。費曼從不認為自己是天才,他把對科學的啟蒙與熱情歸於他的父親。費曼憶述,雖然他父親是個賣制服的商人,但他從父親處學到了如何學習。有一天,費曼在玩一輛玩具貨車。他在玩具貨車上放了一個球,然後他發現當他把玩具貨車向前拉時,球會向後滾。
費曼覺得很奇怪,為什麼玩具貨車明明向前跑,但球卻向後滾?他跑去問父親,父親對他說,「其實球並沒有向後滾,你試試水平看著玩具貨車,就會發現這只是錯覺。」費曼照做,果真發現球其實是向前滾的。他再問父親,為什麼?父親的答案影響他一生往後看待宇宙萬物的態度:「那是個神秘的現象,沒有人知道為什麼。普遍的原理是,運動中的東西會繼續運動,靜止的東西會繼續靜止。科學家們叫這做慣性,但事實上,沒有人知道為什麼有慣性。這只是一個稱呼。」費曼的父親教會費曼「知道東西的名字 (Know-what) 」和「知道東西 (Know-how) 」的分別。費曼的父親雖不是科學家,但他有科學家的態度:誠實地說不知道。
我希望分享另一個關於費曼與父親的故事。話說城鎮裡的家庭都會在暑假期間一起到郊外度假。男人們會在週中回城工作,在週末回到度假區陪伴家庭。一天,費曼與其他小孩一起郊遊,他們發現了一隻特別的鳥。其他孩子就比賽誰知道那隻鳥的名字。他們問費曼,費曼說他不知道。他們就嘲笑費曼:「難道你爸爸什麼都沒教你嗎?」
其實,費曼與父親早就見過同一種鳥。費曼父親當時對他說:「理查,我可以告訴你這隻鳥在世界上每種語言裡的名字。可是,到最後除了世界各地的人如何稱呼牠。關於牠的一切,其實你什麼都不知道。你要觀察這隻鳥,試著理解牠在做什麼。」費曼父親教會他名稱只是人類的創造,與大自然真實的知識毫無關係。
費曼回憶,他父親很喜歡與他一起閱讀大英百科全書 (Encyclopaedia Britannica) 。當他們讀到一個段落,例如恐龍,他父親就會停下來,圖像化地解釋:「暴龍身高二十五尺,頭闊六呎,我們來看看這是什麼意思。這代表如果有一頭暴龍站在窗外,牠能從這裡的二樓窗外看見我們。不過牠的頭太大了,穿不過窗戶。」
這影響了費曼日後做物理研究時,往往喜愛從圖像化方式入手把問題簡化。費曼曾說過,如果我們無法把一個理論簡化至大學一年級的程度,我們就不算真正理解這個理論。他發明的費曼圖,大大簡化了量子力學的計算方式,就是明證。費曼圖幫助費曼推導出光與物質的互動——量子電動力學,費曼因而獲頒 1965 年諾貝爾物理學獎。
厭惡權威的費曼
費曼厭惡權威,這點與愛因斯坦相似。費曼的父親是個制服商人,看盡世上各種制服行業的虛偽。他曾對費曼說:「教宗衣服下的那個人,也只不過與我們一樣,需要吃飯。」後來,當費曼知道他要從瑞典國王手上領取諾貝爾獎,他仍十分抗拒穿上西裝。
費曼不喜歡榮譽。他在學校的時候,被邀請加入了一個叫做「Arista Honor Society」的精英學生團體。費曼說他不喜歡這個團體,因為他們開會時做的唯一事情就是討論「誰有資格加入我們」。當費曼成為了有名的科學家後,他又被選為美國國家科學院 (National Academy of Sciences) 院士。費曼非常反感每次開會都在討論「誰有資格加入我們」。最終,費曼忍受不住這些沒有養份的會議,不得不請辭。此後,費曼再也沒有加入過任何榮譽團體。
費曼母親:不怕炸了整間屋 更怕扼殺了費曼的好奇心
費曼的科學家性格可能培養於學生時代。他曾在家裡建立了一個小實驗室,製作一些電路和做些電學實驗,有時候更會發生一些小意外。費曼的母親邀請朋友來家裡時,朋友們問她,妳不怕費曼炸了整間屋嗎?她回答說,她更怕扼殺了費曼的好奇心。
費曼喜歡把電器拆開,研究內部結構再重組。有一次,鎮上一個人找費曼幫忙修理一部收音機。費曼簡單檢查了一下,就看著收音機沉思,思考解決方法。那人看了,就問費曼為何還不動手?費曼就說:「我正在修!」最後果真給他想出問題根源,修好了收音機。那人就周圍幫費曼宣傳:「他用想的就能修好收音機!」
與妹妹的約定
有一晚半夜時分,費曼把妹妹叫醒,說有東西要給她看。費曼帶她到外面空地,喬安抬頭看到美麗的極光。喬安問費曼,這是什麼?費曼說「這叫極光,但沒有人知道為什麼會出現極光。」喬安覺得極光很有趣,便說日後也要成為科學家,研究極光。他們就約定,費曼可以研究世上任何現象,除了極光要留給她。最終,喬安真的成為了一位天體物理學家,一生都在研究她與哥哥約定的極光。
費曼成名後,有一位物理學家想請教費曼對極光成因的想法。費曼說他是有一點想法的,但是他必須先打一個電話。費曼當場向學校借用電話,「喬安,我可以說我對極光的想法嗎?」然後回頭向那位物理學家說:「對不起,我跟妹妹有個約定,這世上所有現象我都可以研究,除了極光要留給她,所以我不能夠回答你的問題。」
精於數學 自創符號
費曼對數學很感興趣,很早就自學超越學校程度的數學了。他想學習微積分,就去圖書館借相關的教科書。可是,圖書館管理員竟然因為費曼只是個小孩而不借給他。費曼要說謊稱書是幫他父親借的,才能得到他想學習的知識。
由於費曼的數學知識大多靠自學,他自己發明了很多數學符號。他也不喜歡記著科學實驗或理論的名稱,他認為只需要知道內容就可以了。這導致他教導同學、寫筆記和交功課時,有時會不自覺用了自創的符號,以致沒有人明白他在說什麼!他後來笑稱,他父親忘記了告訴他名字是跟其他人溝通的重要工具。費曼的數學功力十分深厚,他於高中最後一年贏得了紐約大學數學冠軍賽。
輕視人文哲學題目 卻愛上素描、邦哥鼓藝術
費曼曾認為「真正的男人不會對詩詞和類似的東西感興趣」,這與他後來沉醉於素描和邦哥鼓等藝術相映成趣。由於中學時代的費曼的人文科目成績不太理想,而且他來自於一個猶太家庭,即使他的數學和物理成績都十分優異,這些都使他在升讀大學時碰到不少困難。他曾經試過考哥倫比亞大學 (Columbia University) 入學試,但並沒有被錄取。最後,麻省理工學院 (Massachusetts Institute of Technology) 錄取了他。
費曼進入麻省理工學院修讀物理學,成績優異。不過,他有時候還是會用了自己發明的數學符號,使他的同學們一頭霧水。費曼很不喜歡人文學科,可是麻省理工要求學生必須修讀人文課程才能畢業,費曼就勉強選了哲學,因為他覺得這是最接近科學的科目了。
在英國文學課裡,教授要求同學們寫一篇文章,費曼絞盡腦汁也寫不出來。最後,費曼把自己正在研究的物理題目亂寫一通,竟然獲得教授稱讚,並在課堂上朗讀出來!這使費曼從此輕視某些人文和哲學題目。
調皮搗蛋的費曼
費曼也愛捉弄人。在大學裡有間房間,很多同學都會在裡面溫習。每當有人進去問問題後,裡面的人都會大叫「請關門! (Please shut the door!) 」有一天清晨,費曼睡不著,散步經過那房間。他發現兩扇門的其中一扇不見了,只留了一個牌子,寫著「Please shut the door」。
費曼認為應該是有人很煩厭這句話,所以惡作劇拿走了門。費曼覺得很有趣,就偷偷把另一扇門也拿走藏起來。沒有人找到那兩扇門。後來,學生聚餐時就討論該怎麼辦。費曼發言說:「我建議拿走了門的人,可以匿名留下字條,寫出門的藏處。」學生們並未認真考慮費曼的建議。高年級的學長認為事態嚴重,於是對在場的每個人逐一問話:「門是你拿走的嗎?」每個人都說不是。
輪到費曼時,學長問:「門是你拿走的嗎?」費曼回答:「是的,門是我拿走的。」學長就說:「費曼!這是很認真的,不要開玩笑!」然後就去問下一位學生了。之後,門被還回來了。直到幾個月以後,他們才發現原來其中一扇門真是費曼拿走的。他們就很生氣,說費曼不應該說謊。費曼說,可是他明明有誠實回答啊!
別鬧了,費曼先生!
費曼大學畢業後,報考了普林斯頓大學 (Princeton University) 的研究生課程,並在物理入學試中取得滿分。他的數學成績也非常出色,可是英文和歷史科卻考得很差。這令普林斯頓物理系主任非常擔心。不過,原來他並不擔心費曼的成績,而是費曼的猶太人身分。因為歧視,大學分配給猶太人的學位很少。費曼最終被取錄,跟隨約翰.惠勒 (John Wheeler) 進行理論物理學的研究。
費曼第一天進入普林斯頓,去了參加院長的茶會。費曼從未參與過這種社交茶會,不知道原來有很多禮儀。茶會上,院長夫人問費曼:「費曼先生,請問你想要加檸檬或是奶油?」不懂如何選擇的費曼說:「都要。」院長夫人就笑說:「嘻、嘻、嘻、嘻、嘻。別鬧了,費曼先生!」費曼後來才知道,每當院長夫人「嘻、嘻、嘻、嘻、嘻。」地笑,就即是有人犯了社交錯誤。後來,費曼第一本自傳的書名就叫做《別鬧了,費曼先生!(Surely You’re Joking, Mr. Feynman!)》。
費曼打算在他的首個研討會上報告他與惠勒共同研究的一個結合量子力學與電動力學的構想。惠勒竟然邀請了大名鼎鼎的愛因斯坦;現代電腦和博弈論之父、數學家約翰.馮諾曼 (John von Neumann) ;以及提出量子力學效應「鮑利不相容原理 (Pauli Exclusion Principle) 」的華夫岡.鮑利 (Wolfgang Pauli) 等人出席!
知道了這些科學巨人將會來聽自己第一次的研究報告,費曼當然非常緊張。研討會當天,費曼很早就到課室準備。怎料愛因斯坦剛進課室,向費曼說的第一句話是:「請問茶點放在哪裡?」想必費曼當時不會知道,未來自己會成為跟愛因斯坦等人一樣有名的科學巨人吧!結果,當費曼開始講解物理的時候,就完全忘記了聽眾是誰,完全不緊張了。
加入曼哈頓計劃 偷走夾萬文件
1942年,正在寫博士論文的費曼,被羅拔.奧本海默 (Robert Oppenheimer) 招募進入極機密的原子彈研發計劃「曼哈頓計劃 (Manhattan Project) 」。研究部門設於新默墨西哥州洛斯阿拉莫斯 (Los Alamos, New Mexico) ,費曼與其他科學家都必須搬到建於當地的研究所居住。
洛斯阿拉莫斯研究區是軍事重地,保安非常嚴密。進入時必須在入口閘門經過冗長的安全檢查,然而離開卻只需出示證件就可以了。費曼發現圍籬上有個大洞,可以避開安全檢查進入研究所。費曼認為軍隊安全意識不足,然而他愛玩的性格又驅使他不直接報告,而是跟軍隊開個玩笑。費曼利用籬上的洞進入,然後在閘門出示證件離開,如是者不斷地重複進進出出。負責檢查的軍人覺得奇怪,為什麼這同一個人沒有進入過,卻不斷離開?結果他們竟然拘捕了費曼,而不是去正視問題。
大家可能聽說過費曼的開鎖傳奇。研究所內每個人都有自己的夾萬。費曼研究了夾萬運作方式,發現很多人選的密碼都很容易猜到。結果,他練成了能在短時間內打開研究所內任何人夾萬的技術,經常偷走其他人夾萬內的重要文件,放在他們的辦公桌上,希望提高他們的安全意識。每個人都非常害怕費曼,他的開鎖技術連真正的鎖匠也為之景仰。結果,將軍竟然不是要求眾人更改密碼,而是叫所有人提防費曼。
研發平行運算 改變運算方式
研究所訂了一部當年最新的 IBM 打卡式電腦(即是用打有孔的卡片進行計算的最早期的電腦),足足有一個房間那麼大,用來計算提煉鈾元素的方程式。費曼領導一隊從全國挑選出來的精英中學生,要在幾個月內算出結果。由於計算複雜,而人手更換卡片的速度又慢,進度落後很多。最終費曼與學生們發現,如果分開幾隊人手同時計算不同的部分再整合結果,速度會快很多。這使費曼成為平行運算 (parallel computation) 的創始人,而且是在現代電腦被發明出來之前的人力平行運算!
物理學家的愛情故事
費曼第一任妻子叫做阿琳 (Arline Greenbaum) 。他倆從學校讀書時已相識,是對青梅竹馬,而且亦認定對方為終身伴侶。1996 年的電影《無限 (Infinity) 》描述的就是費曼與阿琳的愛情故事。可惜,天意總弄人,正當一切都看似美好時——費曼是物理學界的明日之星,仍未博士畢業就參與了曼哈頓計劃——阿琳被診斷出患有肺癆,當時這是不治之症。阿琳剛出現症狀時,醫生以為阿琳患的是小病。費曼卻不同意,他自己一個在圖書館裡尋找資料,對比阿琳的病徵。最後是他向醫生建議,阿琳患的可能是絕症。多麼動人、又多麼令人心碎。
費曼在普林斯頓的博士奬學金有一附帶條件,就是受獎人不能已婚。1942 年,費曼取得博士學位後,就立刻向阿琳求婚。雖然費曼的父母反對,費曼與阿琳仍然在紐約史丹頓島 (Staten Island) 的市政廳結婚。由於肺癆會透過接吻傳染,費曼只能在婚禮親吻阿琳的臉頰。沒有親人和朋友來他倆的婚禮,只有一對陌生人見證。
因為曼哈頓計劃是機密,阿琳不可以隨費曼搬到洛斯阿拉莫斯的研究所居住。而且,她因病情嚴重,必須廿四小時住院。費曼於奧本海默的協助下,在新默墨西哥州阿布奎基 (Albuquerque) 找到一間療養院供阿琳入住,以便費曼能於週末駕駛幾個小時的車程穿過沙漠去探望她。
費曼和阿琳喜歡以書信通訊。在戰時的軍事重地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。為了不讓其他人明白信件內容,費曼和阿琳就發明了一種只有他倆明白的密碼。但亦因為這個原因,他們的信件常常通過不了軍隊審查,因為軍隊想要知道他們的密碼有沒有洩漏機密!不過費曼和阿琳很享受寫這些密碼去刺激軍隊,軍隊花時間解碼後發現密碼內容只是日常購物清單之類!
當時,費曼因為介意其他人對自己的看法而苦惱。阿琳告訴他,不用介意別人的評價,要忠於自己。阿琳在療養院對費曼說:「你管別人怎麼想? (What do you care what other people think?)」阿琳過世後,費曼寫了兩本自傳(都是他口述然後朋友幫他寫出來)。費曼第二本自傳的書名,就是以這句話命名。
當阿琳快不行的時候,醫院打電話給費曼,叫他快來醫院。費曼就借了朋友的車(他們後來才發現這個借車的朋友是間諜),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,可惜已經來不及見阿琳最後一面。費曼回憶說,他當時很傷心,可是卻沒有哭出來。他看到阿琳床邊放著阿琳送給他的手錶,錶面時間竟然停在阿琳的死亡時間!費曼初時覺得這是阿琳留給他的訊息,然而理性告訴他這不太可能。這手錶曾經壞過幾次,每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阿琳的死亡時間時,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,心想阿琳一定會喜歡,終於才淚流不止。阿琳生前很喜歡與費曼寫信。阿琳死後一年半,費曼寫了一封最後的信給他的太太。費曼自己一直收藏著這封信,直到他 1988 年離世後人們才把信打開。信中充滿費曼對阿琳的愛,在最後一句,費曼寫道:「附注:請原諒我沒有把信寄出。我不知道你的新地址啊。」
“PS Please excuse my not mailing this — but I don’t know your new address.”
原子彈試爆
史上第一個原子彈試爆時(試爆計劃代號是「三位一體 (Trinity) 」),所有研究人員都被安排在遠處觀看。由於核反應會釋放出極大量的高能量輻射,包括伽瑪射線、X射線和紫外線,每個人都分配有護目鏡。只有費曼沒有戴上護目鏡,他選擇於車內觀看試爆,因為他知道紫外線並不能穿透車輛的擋風玻璃。試爆成功,所有人都非常興奮,因為他們的研究終於成功了。只有三位一體計劃負責人肯尼.班布里奇 (Kenneth Bainbridge) 對奧本海默說:「現在我們都是婊子養的。 (Now we are all sons of bitches.) 」
費曼回憶道,當日本的廣島和長崎被原子彈毀滅時,他們還未意識到自己究竟做了什麼事。直到後來,興奮感褪去了,費曼才意識到,這將是世界末日的開端。戰後很長一段時間,當費曼看見街上有工人在建設房屋和橋樑時,他都會想:「這些全都沒有意義;這一切都將被摧毀。為什麼還要建設?」的確,當年不少科學家認為世界即將發生第三次世界大戰,而且人類會因核戰而滅絕。
隨心研究 由餐碟擺動到量子電動力學
戰後,費曼在康奈爾大學 (Cornell University) 當物理學教授。他曾有一段時間因為想不出新的物理構思而非常苦惱。費曼覺得自己不值得大學高薪聘請,他走去跟物理系主任說:「我想不到重要的問題去研究。」系主任就跟他說:「別擔心,聘人是我們應該承擔的風險,你儘管做自己感興趣的東西就好。」從此,費曼就真的不管任何人,只做自己感興趣的事。
有一天,費曼在餐廳看到幾個學生在拋餐碟。餐碟上印有學校的標誌。費曼發現標誌旋轉和擺動的頻率似乎有著某個數學關係。他覺得這個現象很有趣,於是立即埋首計算。他把計算結果交給系主任看,主任問他:「這很有趣,可是有什麼用?」費曼回答:「我只是覺得這很有趣,我不管它有什麼用!」
世事難料。費曼在 1965 年獲頒諾貝爾物理學獎,原因是他成功推導出電磁輻射與物質的交互作用的一個完整理論,稱為量子電動力學 (quantum electrodynamics) 。費曼對其中電子自旋的計算靈感就是來自於當年餐碟標誌的計算。
費曼與朝永振一郎 (Shin’itirō Tomonaga) 以及朱利安.施溫格 (Julian Schwinger) 共同獲得 1965 年諾貝爾物理學獎。他們三人各得 1/3 獎金,因為他們各自使用不同方法推導出相同結論。其中,費曼的方法與別不同,他用圖象方法代替繁瑣的代數運算,使整個物理過程能表達得更清晰。我們現在稱之為費曼圖 (Feynman diagram) ,是粒子物理學計算不可或缺的工具。或許費曼擅長把物理問題圖象化,是因為他父親的教導。
有一次,工作人員帶費曼去看巨大的粒子對撞機。費曼問:「這些機器用來做什麼的?」工作人員說:「費曼教授,這些機器是用來驗證你的理論的!」「花了多少錢?」「3 千 7 百萬美元。」費曼笑說:「你們這麼不相信我的理論嗎?」
熱愛邦哥鼓 街頭巡遊表演
費曼的父親在 1946 年離世,費曼因此受抑鬱症狀困擾。也是於同時期,費曼寫了上述給阿琳的最後情信。1951 至 1952 年,費曼使用他的研究休假(sabbatical,研究員可在休假的情況下自由進行研究)到巴西授課。
費曼很愛打邦哥鼓 (bongo) ,他甚至因為作為愛打邦哥鼓的物理學家而為人所識。在巴西,費曼深深受森巴音樂所打動,他學習了一種叫「frigideira」的巴西獨有的樂器。他參加了一個地道樂團,而且更被選拔進入街頭巡遊表演!
表演那天,費曼入住的酒店一個相熟的侍應生知道費曼熱愛森巴音樂,就跟費曼說:「教授,今天街上有森巴音樂巡遊表演,你一定會喜歡!」費曼就說:「今天我有事要做。」結果,當費曼的樂團經過費曼的酒店時,那侍應驚喜地發現費曼竟然是表演者之一!他就大叫:「那是教授!那是教授啊!」費曼在巴西歷險之後,沒有再回到康奈爾大學,轉到加州理工大學 (California Institute of Technology) 任教直到 1988 年離世。
以科學角度欣賞花朵之美
費曼最值得我們學習的地方,可能並非他的科學成就,而是他對知識的態度。費曼的藝術家朋友 Jirayr Zorthian 對他說:「科學拿走了花朵之美,令花朵變得枯燥乏味。」費曼回答道:「我也可以感受到花朵之美。但同時我看到其他人並不一定能立即看出的更深刻的美麗。我能看見花朵之中複雜的互動之美。花是紅色的。這代表花朵演化出顏色去吸引昆蟲嗎?這帶出另一個問題:昆蟲能看見顏色嗎?牠們會審美嗎?如此類推。我看不出研究花朵何以拿走它的美麗。這只會加深。我不明白這如何減少。」
“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.”
費曼認為,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。後來費曼跟 Jirayr 約定,每隔週末輪流教導對方自己擅長的事。這個禮拜,費曼會教他物理學;下個禮拜,他會教費曼畫畫。最終費曼學會了素描,舉辦了(匿名)個人畫展,更有人以高價買他的作品。費曼說, Jirayr 卻學得不太好。
沒有架子的科學巨人 為脫衣俱樂部辯護
費曼從不擺教授的架子。他試過在休假年走到生物學系上課,因為他對生物學感興趣。生物系的教授就說:「你可以跟其他學生一起上課和實習,條件是你要跟他們一樣交齊功課和報告。」結果費曼真的照做了。
費曼喜歡光顧一家脫衣舞酒吧,他會點一支可樂(他在巴西時戒了酒,從此他未有再喝過一滴酒精),然後計算一些物理問題,或是練習素描。酒吧顧客也不乏其他專業人士,有律師、老師等等。後來,這家酒吧被人告上法院,說他們破壞社區形象之類的。酒吧老闆請求常客們幫他辯護,可是那些專業人士們一個也沒答應,除了費曼。費曼想,我喜歡這裡,而且也沒有做什麼違法的事情,怕什麼?費曼就出庭作證了。結果,第二天報紙就刊登了「物理學教授經常光顧脫衣舞酒吧」。
費曼走出失去阿琳的極度傷痛後,曾兩次再婚。他與第二任妻子 Mary Louise Bell 去度蜜月的時候,竟然同時沉迷於破解古馬雅文明的文字,這一點各位男士最好不要學,除非得到了太太的批准……
疼愛子女 遺憾未能見證女兒長大成人
費曼與第三任妻子 Gweneth 於 1962 年誕下了卡爾 (Carl Feynman) ,然後他們於 1968 年領養了米雪 (Michelle Feynman)。費曼曾嘗試使用他父親當年教育他的方式,跟卡爾和米雪一起讀大英百科全書。可是費曼發現這只對卡爾有效。卡爾後來成為了電腦科學系教授,而米雪則成為了著名的攝影師。
費曼很愛他的兩個子女。費曼於 1978 年被診斷出患有脂肪肉瘤(癌症的一種),可能是由於當年曼哈頓計劃時接觸太多放射性物質(他們每天都會用手摸一個放射性物質造成的球)。《費曼的彩虹 (Feynman’s Rainbow) 》作者倫納.姆沃迪瑙 (Leonard Mlodinow) 曾經問費曼有沒有什麼遺憾。姆沃迪瑙本來以為費曼會回答他在理論物理上遇到的難題。然而,費曼眼泛淚光地說:「我最大的遺憾是我可能不能親眼看見我的女兒米雪長大成人。」
關心教育 啟發下一代
費曼也關心教育。他在加州理工學院曾講了一次為期兩年的物理學課程,對象是全校所有新入學的學生。費曼講課生動,深受學生喜愛。結果,很多教授和研究生每堂都會來旁聽,使得座無虛席,連地板和樓梯都坐或站滿了人。這套講義被完整記錄了下來,編成了著名的《費曼物理學講義 (The Feynman Lectures on Physics) 》。這一套三冊紅色硬皮教科書,時至今天依然風行於物理系學生之間。加州理工學院現已把所有《費曼物理學講義》放在網上,使所有人也可以免費讀到費曼教的物理學。
費曼曾經幫助政府審查中學科學和數學課程用的課本。他非常認真的逐書逐頁看完,寫下了很多感想和意見,希望出版社和作者能夠改善。可是根本沒有人理會費曼的意見。費曼也發現,委員之中只有他細心看過這些課本。此後,費曼決定不再幫助政府做任何事。
不以為意諾貝爾獎 發現自然定律便是最大榮譽
費曼並不喜歡諾貝爾獎或任何其他榮譽。他認為榮譽只會為他帶來煩惱。1965 年,當諾貝爾獎委員會於美國半夜時間從斯德哥爾摩打電話給費曼時,他生氣地說:「現在什麼時候?明天早上再打來!」就掛了電話。很多記者一個接一個打電話給費曼,使得他要把電話線拔掉。費曼苦惱地問妻子,他應不應接受這個獎。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。
諾貝爾獎是瑞典國王頒授的,諾貝爾獎得主需要走到台中間從國王手中接過獎項(只有一次例外,就是 2009 年諾貝爾物理學獎得主高錕因患阿茲海默症,瑞典國王親自走到高錕前)。費曼以為離開時不能背著國王,於是就練習倒後行。後來有人告訴他瑞典沒有這個規定,他才鬆一口氣。
費曼在諾貝爾獎晚宴上看見丹麥公主,他就問可否坐在旁邊,公主說:「可以,你不是其中一位得主嗎?你是做什麼領域的?」費曼回答:「我做物理的。」公主就說:「噢!我們不能談論物理,因為那是沒有人明白的領域。」費曼卻說:「正正相反。正是沒有人明白的東西,我們才要去討論。人人都明白的東西,就不需要討論了。」費曼說得雖然很對,但公主眼睜睜地看著他,面上頓時結冰。
費曼認為能夠發現自然定律,就已經是最大的榮譽。他享受找尋大自然定律的樂趣 (the pleasure of finding things out) ,認為成就不應該由獎項去量度。費曼說,他知道其他科學家會運用他的研究結果,就是他的成就。費曼得到諾貝爾獎後,他以前的一個學生 Koichi Mano 寫信祝賀他。費曼回信問 Mano 現在做些什麼研究, Mano 回覆說自己的研究是「卑微」的。費曼看了,就回信說:「那些你能解決、能幫助解決、能夠出力的問題,就是值得花時間研究的問題。……如果我們能夠做些東西,這問題就不小、不瑣碎。你說你名不見經傳?對你妻兒來說,沒有這回事。」
重回政府助調查穿梭機爆炸慘劇
1986 年,美國太空穿梭機挑戰者號 (Challenger) 升空時發生爆炸, 7 名太空人全部罹難。政府邀請費曼成為事故調查委員會的成員,他本來是拒絕的。可是,費曼的妻子對他說:「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:升空當天氣溫很低,不幸地穿梭機的 O 型環在低溫下會失去彈性,導致燃料洩漏並引發爆炸。費曼在聽證會上突然公開做實驗,證明 O 型環在低溫下的確會失去彈性。不過,這其實是委員會中的一位軍隊將領故意暗示,引導費曼找出答案。費曼知道後曾一度非常生氣,不過最後他倆成為了好朋友。
費曼公開展示美國太空總署的失誤,不單令全世界嘩然,美國政府對費曼的擅自行動也非常不高興。費曼獨自寫了一篇報告,可是委員會卻不肯把費曼的報告加入到最終要總統簽署的報告書之中。費曼就說,如果不加入我寫的報告,我就不會在報告書上簽名。這樣的話,調查就永遠不能結束。最後雙方妥協,費曼寫的報告被放在報告書附錄裡。費曼在裡面寫的最後一句話,當為所有人引以為鑑:「對於一項成功的技術,真相必須置於公共關係之前,因為大自然是不可能被欺騙的。」
“For a successful technology, reality must take precedence over public relation, for Nature cannot be fooled.”
晚年醉心研究克孜勒文化
費曼晚年時,曾與好友 Ralph Leighton 打賭世界上有個地方叫做唐努‧圖雅 (Tannu Tuva) ,其首府叫做克孜勒 (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。圖雅人也有著唱喉音的傳統,費曼非常希望親身去感受這個地方的文化。可是,圖雅是當時蘇聯的一部分,由於美蘇冷戰,一般美國人是很難得到簽證前往蘇聯的。蘇聯政府提出,如果費曼以諾貝爾獎得主身分去蘇聯的大學演講,就可以獲得特權去克孜勒。可是,費曼一生謹記他父親的說話,非常討厭特權,拒絕用這個方法得到簽證。他們花了很長時間研究克孜勒的文化,並以一般人的身分與很多研究圖雅的專家和教授交流。他們在美國舉辦巡迴展覽,介紹圖雅文化,希望以此換取簽證去克孜勒。
1988 年 2 月 18 日,能夠前往圖雅的簽證終於送到了費曼的家。可惜的是,費曼已經在 3 天前與世長辭。費曼清楚知道自己未必能夠等到簽證去完成他這最後心願。可他仍然堅持原則,不使用任何特權。費曼在人生最後的歷險之中學到了圖雅的文化,他已經達到了他的目的了。
不死的好奇心
費曼對世界的看法,很簡單,也很深刻。他接受大自然就是我們觀察到的樣子,無論我們喜不喜歡。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。他曾說:「我可以與懷疑、不確定、不知道共存。我覺得比起知道可能是錯的答案,不知道反而更加有趣。」
“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:「死亡很沉悶。我會討厭死兩次。」
“I’d hate to die twice. It’s so boring.”
謹以此文紀念費曼。希望在下個 100 週年,費曼的歷險傳奇和科學態度,仍會繼續啟發世界。//
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創新工場AI工程院王詠剛院長的第三篇AI教育遊戲。家長快收藏!
文章來源:微信公眾號半輕人(ban-qing-ren),推薦關注。
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AI時代,陪孩子玩什麼遊戲?
之前寫過兩篇《AI時代,陪孩子玩什麼遊戲?》,很久沒更新,倒不是因為這段時間不陪非非玩遊戲了,主要是其他事情太忙,很少有時間坐下來把思路和文字整理好。
頭兩篇文章基本是從遊戲出發,首先要好玩,然後才是讓孩子從中悟到一些可以積累下來的東西。兩篇文章的連結:
《AI時代,陪孩子玩什麼遊戲?(一)》
https://mp.weixin.qq.com/s/xWjmiWKRa4OOpJ1EFZrJdA
《AI時代,陪孩子玩什麼遊戲?(二)》
https://mp.weixin.qq.com/s/mt_meqxB4DjOWj2msSIO5Q
▍費曼的“末世”假設
第三篇打算從一個假設開始講起。費曼(Richard Feynman)在他的《物理學講義》中說,“假如由於某種大災難,所有的科學知識都丟失了,只有一句話可以傳給下一代,那麼怎樣才能用最少的辭彙來傳達最多的資訊呢?”費曼這個假設很科幻,可以和阿西莫夫關於《銀河百科全書》的假想類比。費曼自己給出的答案是,“所有的物體都是由原子構成的”。
切換到兒童教育領域,其實也有一個類似的假設值得思考:如果因為某種極端情況——比如我必須隱姓埋名去研發秘密武器對抗外星人——我即將和孩子長期分別,只能給孩子留下一句話。怎樣才能用一句話,把家長想傳遞給孩子,讓孩子受益的經驗或知識講清楚呢?不知大家心裏想到的是哪句話?我自己呢,最想跟我們家非非說的一句話是:
萬事萬物都在變化,沒有什麼千秋萬代,也罕有什麼絕對真理;人,最好學會自己判斷。
坦白講,這句話小孩子很難聽懂。
這世界上,有三件事最適合懶人:絕對的價值觀,武斷的思維,從眾的態度。
我們年輕時,不也喜歡用非黑即白的方法去看待整個世界嗎?看個電影,我當年非要問大人,這電影裏哪個是好人,哪個是壞人;中學時朦朧看見愛情,總覺得幸福的愛情就如天堂一樣全無瑕疵;稍有些歷史觀念時,一會兒覺得英雄與惡魔才是歷史的主角,一會兒又覺得勞動人民創造歷史的說法無比正確;初入職場做碼農時,還習慣性地用黑白二元論評價某種編程語言是絕對好的,某種操作系統是絕對壞的……
孩子容易被“懶人三件事”裹挾著走,我們就有義務時不時提醒孩子,這世界並不是那麼簡單。陪孩子玩遊戲,跟孩子聊天,或者回答孩子提問時,就是我們潛移默化讓孩子體驗一些類似思維方式的機會。就算以後孩子仍缺少辨識力和判斷力,他們至少會知道這世上並不是所有人都用同一種方式思考問題。
▍時有古今、地有南北
我當年在北大聽過些文史課程。有位文科老師經常用誇張的字體在黑板上寫下“時有古今、地有南北”八個大字。他是想提醒我們,文字、音韻、訓詁乃至詩詞歌賦、天下文章,都會隨著時間、地域變化而改變。倘若連這個基本道理都不懂,非要把此時此地的東西,生搬到彼時彼地,肯定會栽跟頭。
非非喜歡各種帶有文化、歷史意味的東西。這就給了我很多機會,來提醒他幾千年裏隨處上演的時移世易,滄海桑田。比如,有時候看見相聲或電視劇讓大宋東京汴梁的人說河南話,讓秦皇漢武說陝西話,我就會告訴非非,這東西當笑話聽聽可以,千萬不要認真。認真來說,無論是秦皇漢武,還是李白杜甫,他們的講話如果有錄音流傳,今天九成九的人是聽不懂的。
非非不信。我就拿他早已背熟的詩詞舉例子。比如張志和的《漁歌子》:
西塞山前白鷺飛,
桃花流水鱖魚肥。
青箬笠,綠蓑衣,
斜風細雨不須歸。
按照《漁歌子》的詞牌,“飛”、“肥”、“衣”、“歸”這幾個字押韻。可用今天的普通話讀起來,衣服的“衣”字顯然和其他幾個字不押韻。我跟非非講,人們說話的語音,每隔百十年,就會有非常顯著的變化。張志和這首詞作於唐代,離現在一千多年,每個字的讀音幾乎都與今天的普通話有巨大差異。古時押韻的一組字,到今天就不一定押韻了。
非非很好奇地問,那我們該怎麼知道古代人是怎麼說話的呢?
這個問題問得好。就算是語言學家或古漢語專家,也未必能用兩三句話講清楚。但如果只是想給小孩子講明白其中的基本道理,倒也不需要搬出《漢語語音史》之類的大部頭。往前倒數一百年,清末民初人們說話的錄音甚至錄影還能找到一些。比如B站可以找到《清朝人的普通話是什麼味兒》(https://www.bilibili.com/video/av7050107,視頻裏其實都是民國時的錄音錄影片段)。把這種視頻、音頻放給小朋友聽,效果立竿見影。小朋友很直觀就可以明白,短短一百年,口語語音就會有非常明顯的不同,更別說上千年的變遷了。
再上溯到唐宋乃至秦漢,那時錄音錄影技術還沒發明,當然沒法直接知道古人說話的語音。但我們仍有辦法“猜測”當時每個字的讀音。這裏沒必要講聲韻學的知識。為了跟非非講解語言學家是怎麼猜測古代讀音的,我舉了數獨(Sudoku)遊戲的例子。難度低的數獨遊戲,留白的格子很少,比較容易根據規則和周邊數字猜出答案。難度大的數獨遊戲,留白的格子很多,猜起來要複雜一些。
猜測漢語古音也類似。我們有一套從漢語發展中總結出來的規則,也有很多有用的提示資訊,比如古詩詞裏互為押韻的韻腳,古代韻書對漢字讀音的分門別類。提示資訊越多,我們的猜測就越有可能接近真相。提示資訊越少,我們的猜測就越像是一廂情願的假想——但每種假想仍需符合規則,至少要能自圓其說。
猜唐宋音相對容易些,因為提示資訊很多。要猜先秦兩漢音就難不少,因為資料太少。上面提到“衣”和“飛”押韻,這情況不僅在唐朝如此,在先秦的《詩經》中也是如此。《詩經·柏舟》中有這樣的句子:
日居月諸,胡迭而微?
心之憂矣,如匪浣衣。
靜言思之,不能奮飛。
王力《詩經韻讀》對《柏舟》三個韻腳的注音分別是:微(miuəi)、衣(iəi)、飛(piuəi),微部。這樣的注音未必就能反映先秦語音的真實情況,但已經是語言學家對古代漢語的一種能自圓其說的“擬音”了。網上有不少有趣的錄音,是現代人根據語言學家的擬音體系來模仿古人說話、吟詩的記錄。作為娛樂目的,這些錄音可以放給小朋友聽聽,讓小朋友直觀地感受下語音隨時間而產生的巨大變化。但千萬不要告訴小朋友那就是真正的古音,因為無論是擬音體系還是播音者對擬音的理解,都未必完全準確。
說到押韻,人們天生就對押韻的句子有感覺,小孩子也不例外。非非小時候就會偶爾說出些押韻的句子,比如“我要吃飯/吃個雞蛋”,然後下意識重複並咯咯大笑。到一年級開始學拼音時,我就有意跟他講些押韻、對仗的小知識。我們倆經常口頭做些末字必須押韻的“打油詩聯句”遊戲,或者完全不講究平仄和工整的“對對聯”遊戲。這些小知識和小遊戲對培養孩子的漢語語感和基本語言素質肯定是有幫助的,也正好能和他們旺盛的創作欲關聯起來。
比如小孩子都喜歡傳播、創作打油詩,也喜歡用童謠編派人、捉弄人。我們小時候就經常唱“某某某的頭,像皮球,一踢踢到百貨樓。”沒想到非非他們學校裏,也唱類似的童謠,而且具體唱詞和我們小時候還有不少區別。和同年齡孩子一樣,非非特喜歡這些難登大雅之堂的市井謠諺。他還經常和同學比著用自己的話修改這些惡作劇式的順口溜和打油詩。我覺得,只要不是惡意中傷或言辭猥褻,小朋友們玩這些語言遊戲,並沒有什麼不妥,這本來就是童年時光的重要部分。
有一天,非非回家唱道,“床前明月光,李白睡得香,夢見機關槍,嚇得尿褲襠。”我就問非非,這打油詩是誰想出來的。非非也說不清楚,只知道是在他們班小朋友之間傳唱的。我上網搜搜,果然又查出這童謠的許多類似版本:
┃ 床前明月光,李白睡得香,夢見屎殼郎,嚇得尿褲襠。
┃ 床前明月光,李白睡正香。忽然瓢潑雨,急呼兒他娘。起來幹什麼?出門收衣裳。
┃ 床前明月光,李白想喝湯,喝了一碗湯,尿了一褲襠。
┃ 床前明月光,李白睡得香。三更半夜鬼敲門,嚇死路邊過路人。
┃ ……
“床前明月光,李白睡得香”這樣的童謠,在不同時代和不同地域,流傳、衍生出許多不同的版本,反映的不也是語言文字“時有古今、地有南北”的變化規律嗎?
▍凡爾納愛好者
非非愛讀儒勒·凡爾納的科幻小說——當然,目前更多是用“聽書”的方式。最近一年多的時間裏,非非在某電臺APP的有聲小說欄目裏,先後聽完了《海底兩萬裏》《八十天環遊地球》《神秘島》《格蘭特船長的兒女》《從地球到月球》等五六部小說。這些小說裏,他最喜歡的是那幾位有博物學家特質的人物,比如《海底兩萬裏》裏精通分類理論的孔塞伊(Conseil)。
因為喜歡孔塞伊,非非也特別願意主動去閱讀、記憶動植物分類知識。家裏幾本兒童動物百科、海洋百科都快被他翻爛了。這種特別喜歡深鑽某個領域的現象,在小朋友身上其實還挺常見的,只不過不同小朋友喜歡鑽研的方向不同罷了。非非深鑽動植物分類知識的結果就是,他現在能隨口說出很多我們根本不知道名字的古生物或當代動植物名字,還大致知道這些生物在分類體系的位置。
我有時擔心,非非會不會被這些繁冗的分類學知識束縛了頭腦。其實,分類學體系本身也不是一成不變的。動植物分類會隨著人們對生物形態認識的深入而不斷更新。特別是進入了基因科學時代後,人們對傳統動植物分類理論又有了非常多全新的認識。另外,針對不同的科研目的,完全可以選擇不同維度對動植物分門別類。可是,我們該如何讓小朋友初步瞭解這些發展的和動態的思維方式呢?
我和非非玩一種叫“卡片分類”的小遊戲。這遊戲並不強調分類的系統性和專業性,而是強調有沒有新穎好玩,又符合一定邏輯的分類角度。
比方說,因為非非喜歡動物,我就讓他隨口說出一些動物名字。有一次,他說出了七種動物的名字:大象、座頭鯨、水蚺、烏賊、蟑螂、章魚、鸚鵡螺。這裏面有些動物名字還挺有趣的,比如“水蚺”,我就不太熟悉。非非積極地給我講解“水蚺”的正確讀音是什麼,究竟是一種什麼動物。再比如“蟑螂”確實是非非當時喜歡的動物,他經常莫名其妙地說自己就是一只小蟑螂——小孩子的心思真是搞不懂。不過沒關係,反正都是非非喜歡的動物就行。我把這些動物名字分別寫在彩色便簽紙上,然後讓非非做一個簡單的工作:把這七種動物分成兩類或多類,並告訴我為什麼這樣分。
不出所料,非非的第一種分類方法就是他熟知的傳統動物分類法。他飛快地把座頭鯨、大象和水蚺分成一類,因為這三個動物是脊椎動物,而其他四個動物,烏賊、章魚、鸚鵡螺和蟑螂,都是無脊椎動物。非常正確。非非甚至還可以進一步告訴我每個動物的細分類別。
我當然不滿足於這樣簡單的答案。我問非非,這些動物一定要從分類學的大類上才能區分成兩類或多類嗎?有沒有其他的角度可以把它們分開?非非的思維一時還陷在動物分類學的束縛裏,他左思右想,取巧似地想到了一種方法:蟑螂是昆蟲,單獨作為一類;其他的動物都不是昆蟲,合為另一類。
這真是抄近道的解題法。非非當然還可以把這七種動物分成哺乳動物和非哺乳動物,軟體動物和非軟體動物,等等。但這些方法,不還是圍繞著動物分類學的類目來展開的嗎?
“你能想像出來的,又奇特、又合理的分類角度有哪些?” 我問非非,“舉個例子,我和你都是哺乳綱靈長目人科人屬智人種,但還是有很多特徵可以將我們倆區分開來,比如我們倆身高不同。”
聽到這裏,非非開始有了新的思路。稍動腦筋,他就給出了一個出乎我意料的分類方法:這七個動物的名字裏,有三個名字的漢字包含蟲字旁,而另外四個不包含蟲字旁。
這真是一種有趣的、開腦洞的分類法。我喜歡這樣的思考方式。用這樣的方法,非非一下子找到了好多他以前沒想過的分類角度,比如按照動物的生活空間,把七種動物分成海洋動物和非海洋動物,按照動物的身長和體重,把它們分成大型動物、中型動物、小型動物,按照動物最早出現的時間,把動物分入不同的地質年代,等等。
分完了動物,我又鼓勵非非說出幾本圖書的名字,然後對圖書做分類。他列出了六本書:《海底兩萬裏》《西遊記》《史記》《論語》《資治通鑒》《毛主席語錄》——我也不知道他當時為什麼列出這六本,只是如實記錄我們的遊戲過程。
對於這六本書,非非首先想到的是將六本書分成三類,語錄體裁的書有兩本,歷史書有兩本,小說有兩本。這個分類方法中規中矩,沒太多新意。
我鼓勵非非探索新的分類方法時,非非又做了一次出乎我意料的選擇。他十分肯定地說,《西遊記》和《海底兩萬裏》這兩本小說,是虛構的故事,而其他四本書,講的都是真實世界裏的事情。七八歲的小朋友能有這樣的認知,還挺讓我驚訝的。當然,我不是特別肯定,非非是不是從學校裏知道了“虛構類圖書”的說法。但我還是主動跟非非講,在很多實體或網上書店裏,流行圖書就是按照“虛構類”和“非虛構類”來劃分的。自己的分類法居然與很多書店的通行做法類似,這讓非非很得意。
接下來,非非又提出了一個新的分類界限:《論語》《史記》《資治通鑒》是元朝以前撰寫的,而其他三本書是元朝以後撰寫的。我不太知道非非是怎麼想到元朝這個分界點的。如果要找一個時間點,正好把六本書分成三本一類,那至少得知道《資治通鑒》是宋朝作品,《西遊記》是明朝作品。我不是很確定,非非是不是碰巧說對了分界的朝代。
非非提出的下一個分類方法是按作者的國籍來分,中國作者一類,外國作者一類。這個思路相對普通些。
非非給出的一種開腦洞的分類方法仍然是從書名漢字出發的,就是按照書名漢字的個數,將六本書分成四類。這分類法雖然沒啥用,但足以讓小朋友感受到發現新視角的成就感。
趁著玩遊戲,我也給非非多少講了講圖書分類的歷史沿革,比如劉向劉歆父子的《七略》,後來的四部分類法,中國圖書館分類法,美國國會圖書館分類法等等。不同地方、不同歷史階段,人們對圖書分類——其實是對人類積累的全部知識進行分類——的認識也大為不同。這也是一種“時移世易”。
以後,等非非再大一些,這種分類小遊戲還可以延展到更高級的階段。為一個真實存在的知識體系建立完整、高效的分類體系並不容易,其間存在著很多必須處理的歧義問題、多義項問題、多重歸屬問題等等。更高級的知識體系梳理和建構方法,自然也存在著先天的多樣性,必須根據實際應用的需要來權衡、選擇。
▍用選擇與權衡來應對變化
小朋友看問題容易絕對化。有時候家長跟孩子交流,也習慣性地帶入童年思維,用絕對化的方式講問題。比如我們經常說“上學一定要聽老師的話”,但真遇到了老師教學中不准確的地方,該怎麼跟孩子解釋呢?再比如,我們經常簡單地告訴孩子“氣溫在零度以下時就會下雪”,但若真在生活中遇到零度以上下雪,或零度以下降雨的事情,又該怎麼跟孩子說明呢?生活中為了方便,說些抄近路、省去限制條件的話,當然無可厚非。但孩子成長過程中,還是應該想辦法讓他們認識到,這個世界大多事情是有條件的。一個條件的細微變化,就有可能引起事物本身的劇烈變化。絕對的、無條件的事情是極少存在的。
另一方面,小朋友也較少理解什麼是事物或條件間的相互影響、相互制約。比如非非三歲多時,有一次在臨睡前提出,他既想睡到自然醒,又想第二天起來看日出。可如果不叫他,他是無論如何也沒法在日出前起床的。我們建議他二選一,或者看了日出再接著睡,或者放棄看日出,他就覺得我們是在欺負他,大哭大鬧起來,甚至吼著要“讓太陽晚出來一會兒”。看日出和自然醒不能兩全,這種事物相互影響,需要權衡利弊做抉擇的事情在生活中有很多,小朋友們需要的是習慣它們而不是厭惡它們。
有時候,我會有意識地設計一些小問題,主動讓非非做一點選擇或權衡。比如,假設非非要在學校的跳蚤市場上銷售自己用彩色瓦楞紙折的小玩偶,玩偶的定價越高,預期的銷量就越少,玩偶的定價越低,預期的銷量就越多。那麼,非非該為自己的玩偶定什麼樣的價錢,才能取得最大的銷售收入呢?這問題和我們在第一篇中講過的極值問題,擁有類似的數學核心。比如,我們可以人為設定,玩偶的銷量和價格之間的關係是:
銷量 = 10 - 價格
於是有:
銷售額 = 價格 x (10 - 價格)
這就還原成了周長為10的矩形,其面積在什麼情況下最大的極值問題。當然,其他類似的數學模型也可以建立銷售額和價格的關係。但具體採用什麼數學模型或什麼函數不重要,非非只要在數值計算的層面上,能用1到10這樣的簡單整數代入計算,然後觀察結果的變化規律就行了。數值計算很容易發現,在1到10的價格區間裏,既不是價格越低銷售額就越高,也不是價格越高銷售額就越高。非非必須從觀察數據出發,選擇出一個合適的價格,以獲得最大的銷售額。
還有一個更直觀也更有趣的場景是攝影。現在的孩子很小就能拿手機拍照。而拍照本身,就是一個不斷選擇參數、做各種權衡與折中,以得到最佳效果的過程。有空的時候多陪孩子玩玩攝影,既可以讓孩子體驗不同條件對拍攝結果的影響,也可以讓孩子自己動手嘗試創作過程裏的選擇和權衡。
比如在iPhone手機的缺省相機程式裏,就算不去精確控制拍攝參數,我們也必須針對拍攝對象,選擇是拍“照片”“人像”還是其他模式。這選擇很簡單,其中也有很多好玩的事情可以讓孩子體驗。比方說,小朋友嘗試幾次之後就很容易知道,用“人像”模式拍照,iPhone或其他主流手機都會對目標周圍的背景進行虛化,以突出人物主體。這其實是用演算法模擬了專業相機在大光圈時的淺景深效果。
但是,影響照片景深大小的,只有光圈(或用人像模式模擬大光圈)這唯一的因素嗎?當然不是。我們可以指導小朋友用普通的“照片”模式做一個小實驗:把手機移動到距離要拍攝的主體特別近的地方,用手指觸碰取景螢幕上的目標主體以保證對焦正確,然後拍下來的照片,就會呈現類似大光圈時的淺景深效果。
從這樣的小實驗裏,小朋友完全可以總結出,影響照片景深的不止有一個因素。相機鏡頭距離前景目標的距離,也可以用來控制照片的景深。
拍照過程中,有很多可以設置的參數,他們交叉影響著諸如景深、曝光度、噪點數量、清晰程度等各種結果。這些參數,完全可以放開手讓小朋友自己去體驗、摸索。這種遊戲的目的並不是教小朋友學習專業攝影,而是讓小朋友從玩照相中體驗到條件與結果之間動態、複雜的因果關係。
在iPhone缺省相機程式裏,點擊取景畫面,然後用手指移動黃色方框旁邊的小太陽圖示,可以直接改變照片的曝光程度,有意得到過曝或欠曝的圖片,或者在手機的自動測光給出的結果過亮或過暗時手動修正。如果用手指按住“照片”“人像”這一行的模式設置按鈕,往上輕輕一劃,還可以拉出更多可以控制閃光燈、夜景模式、實況模式、畫幅、濾鏡的按鈕來。
我經常鼓勵非非在手機相機程式裏隨便嘗試,讓他自己體驗對照片結果的不同控制手段,然後再鼓勵他用手機相機做各種自由發揮式的“創作”。這種創作更像是遊戲,不追求結果是否好看,只是讓小朋友盡情體驗變化的樂趣。
對大一點的小朋友,如果有機會向他們介紹專業相機曝光所依賴的“光圈”“快門”“ISO”這三個神奇的參數,那會是一個更有意思的體驗選擇與權衡的遊戲。簡單說,影響相機曝光的“光圈”“快門”“ISO”三個參數構成了一個互相牽制、互相依賴的“神奇三角”:
為了曝光準確,光圈調大一些,快門速度就要調快一點,或者把ISO調小一些;假如快門速度調慢些,光圈就要相應小一些,或者把ISO調小些……為了完成正確曝光,三個參數的取值可以有許多種組合方式。究竟選取哪個組合方式,這取決於我們想把照片拍成什麼樣:是景深小一點,還是景深大一點?是想把運動瞬間凝固起來,還是讓運動物體拖出一個模糊的影子?是讓照片更細膩,還是讓照片的顆粒感更強?
佳能有個網頁版的小遊戲,不需要專業相機,就可以體驗光圈、快門、ISO三者間的關係,直觀地感受三個參數對成像的影響。推薦喜歡攝影的家長和小朋友一起玩一玩。小遊戲的網址是:http://canonoutsideofauto.ca/play/
▍什麼是“聰明”
非非上一年級時,有一天跟我們說:“我發現我們班上女生都比較聰明。”
我問他:“為什麼呀?”
非非說:“因為女生上課時回答問題比較快,考試時好多題目都能答對。”
非非是個資質普通的小朋友,和很多小朋友一樣貪玩,沒耐心,還特別排斥自己不喜歡的事。我們很少跟他討論同齡小朋友間誰更聰明的話題。非非既然這麼問,也許他做過一些認真的思考。
我引導他說:“確實,回答問題快、考試答題好的人是挺聰明的。可聰明其實有很多種,不同的小朋友會在不同事情上表現得很聰明。有的小朋友畫畫很好,有的小朋友愛打籃球,有的小朋友擅長交朋友……這些都是聰明的小朋友。”
非非說:“我特別喜歡歷史,可以給老師、同學講很多歷史小故事。我也喜歡科學小實驗,每次科學課上我都積極發言。我是不是也很聰明呀?”
“當然啦!”我誇獎他說。
我當然希望非非越來越聰明。但孩子是否真有天賦,在哪個方面有天賦,這是不能強求的。不加分辨地一味灌輸知識技能、揠苗助長肯定不行。我之所以經常花時間跟他玩遊戲,陪他一起聊科學和歷史方面的小故事,主要是想依著孩子自己的興趣愛好,讓孩子在遊戲和交流中積累自己的思維方法,用正確的視角去觀察變化的世界。
人的一生有太多事情需要經歷,有太多變化需要適應。家長與其把時間都花在教孩子某種具體技能上,還不如多讓孩子開開眼界,看看這個世界的豐富多彩,體驗這個世界的千變萬化。惟其如此,孩子未來在獨立面對這個世界時,才會更從容、更積極、更自信也更聰明。
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這一套的中文版其實蠻好找的
有舊的中文版書名是「費因曼物理學講義」
我有買這套新的中文版,是天下文化出版
天下文化把這一套分成三卷
第一卷主題是力學、輻射與熱,共六本
這卷我買到第三本而已,但沒什麼讀
大致上來說就是普物的範圍
第二卷是電磁與物質,共五本
這卷我買到第四本,不過只讀到第三本
我覺得內容可以把大學電磁學涵蓋的還不錯
第三卷是量子力學,共三本
我三本都買了,正在讀第三本
這卷跟普通的大學量子力學差很多
但我覺得非常的有趣,
第一本會用許多簡化後的實際問題來討論量子力學的必要性與古典力學的差異性
雖然廢話有點多但對初步接觸量力的人非常有用
即使是學過量力再回頭看我也覺得很值得看看
第二本就會帶到一些計算的部分
不過跟一般量力真的很不一樣(老實說我並沒有看很懂)
第三本是講薛丁格方程式,感覺比較接近一般的量力課本
不過我還沒什麼讀所以不清楚實際上如何
平心而論
第一卷可以當消遣,回頭看看費曼是怎麼看待普物也很不錯
有些地方會有費曼不同的見解
但大致來說不是很值得買
第二卷的電磁學講的還蠻完整的,我覺得還蠻適合拿來加強電磁學觀念
第三卷我會推薦,值得買,不過精華都在第三本
如果有需要,我可以把各本內容的標題補上
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 111.255.22.18
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