本文作者:理查德•费曼,Richard Phillips Feynman,1918年5月11日-1988年2月15日),美国物理学家。1965年诺贝尔物理奖得主。提出了费曼图、费曼规则和重正化的计算方法,这些是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。
当我年轻的时候,我认为科学会有利于每个人。科学显然很有用,也是很有益的。在第二次世界大战中,我参与了原子弹的制造工作。科学的发展导致了原子弹的产生,这显然是一个具有极其严肃意味的事件:它代表着对人类的毁灭。 战后,我对原子弹忧心忡忡,既不知未来会怎样,也更不敢肯定人类一定会延存。自然地,一个问题会这样被提出:科学是不是包含着邪恶的成分? 这个问题也可以这样来问:当我们看到科学也可以带来灾难时,那么我如此热爱,并且毕生孜孜为之的科学事业的价值究竟何在?这是我无法回避的问题。 这篇“科学的价值”,你们可以把它看成是我在探索这个问题时的所思所悟。
一、科学的价值有哪些? 时常,人们对我提出科学家应该多多关心社会问题,特别是要考虑科学对于社会的影响。人们似乎相当普遍地认为,只要科学家们对于错综复杂的社会问题加以关注,而不是成天钻在枝尾末节的科学研究之中,那么巨大的成功就会自然到来。 我以为,我们科学家是很关注这些社会问题的,只不过我们不是把它们当作自己的全职而已。其原因是对于这些比科学研究复杂千百倍的社会问题,我们也是百思不得其解,绝无灵丹妙药。 我认为当科学家思考非科学问题时,他和所有的人一样无知;当他要对非科学问题发表见解时,他和所有的门外汉一样幼稚。今天我的讲演“科学的价值”所针对的并不是一个科学课题,而是价值评判;这样看来,我下面将要讲的大概也是粗浅不堪的了。 科学的价值的第一点是众所周知的。科学知识使人们能制造许多产品、做许多事业。当然,当人们运用科学做了善事的时候,功劳不仅归于科学本身,而且也归于指导着我们的道德选择。科学知识给予人们能力去行善,也可以作恶,它本身可并没有附带着使用说明。这种能力显然是有价值的,尽管好坏决定于如何使用它。 在一次去夏威夷的路途中,我学会了一种方法来表达上述问题--一个佛寺的主持向游客们谈及佛学,最后他说他的临别赠言将使游客们永不忘却(我是真的从未忘却)。这赠言是佛经中的一句箴语:“每个人都掌握着一把开启天堂之门的钥匙,这把钥匙也同样能打开地狱之门。” 如此说来,开启天堂之门的钥匙又有什么价值呢?如果我们没有办法分辨一扇门是通向天堂还是地狱,那么手中的钥匙可就是一个危险的玩艺儿。 可是这钥匙又确实有它的价值--没有它,我们无法开启天堂之门;没有它,我们即使明辨了天堂与地狱,也还是束手无策。这样推论下来,尽管科学知识可能被误用以导致灾难,它的这种产生巨大影响的能力本身是一种价值。 科学的另一个价值是提供智慧与思辨的享受。这种享受在一些人可以从阅读、学习、思考中得到,而在另一些人则要从真正的深入研究中方能满足。这种智慧思辨享受的重要性往往被人们忽视,特别是那些喋喋不休地教导我们科学家要承担社会责任的先生们。 我当然不是说个人在智慧思辨中的享受是科学的全部价值所在。不过,如果我们社会进步的最终目标正是为了让各种人能享受他想做的事,那么科学家们思辨求知的享受也就和其他事具有同等的重要性了。 另外一个不容低估的科学的价值是它改变了人们对世界的概念。由于科学的发展,我们今天可以想象无穷奇妙的东西,比诗人和梦想者的想象更加丰富离奇千万倍。自然的想象和多姿比人类要高明得多。比如吧,诗人想象巨大的海龟驮着大象到海里旅行;而科学给了我们一幅图画--天宇中一个巨大的球在旋转;在它的表面,人们被神奇的引力吸住,并附着它在旋转。 我常常想这些奇妙的东西,这些从前人们根本不可想象,而如今科学使我们可以想象的 东西。 曾经,我站在海边的沙滩上,陷入了这样的深思: 潮起潮落 无法计数的分子 各自孤独地运行 相距遥远却又息息相关 泛起和谐的白浪 旷代久远
在尚无生物的上古 眼睛还未出现 年复一年 惊涛拍岸至今 为了谁,为了什么? 在一个死寂的星球 没有为之欣悦的生命
永无休止 骄阳弥散着能量 掀动着大海的波浪 大洋深处 分子重复不变 忽然,萌生新的组合 它们会复制自身 由此演出了全新的一幕
愈变愈大 愈变愈复杂 生物,DNA,蛋白质 它们的舞蹈愈加神奇 跃出海洋 走向陆地 站立着 具有认知力的原子 具有好奇心的物质
凭海向洋 一个好奇者在好奇 我―― 一个原子的宇宙 一个宇宙中的原子 这样的激动、惊叹和神秘,在我们研究问题时一次又一次地出现。知识的进步总是带来更深、更美妙的神秘,吸引着我们去更深一层地探索。有时探索的结果令人失望,可这又有什么关系。我们总是兴致勃勃而自信地深钻下去,发现无法想象的奇妙和随之而来的更深更美妙的神秘。这难道不是最激动人心的探索么! 诚然,没有过科学研究经历的人大概不会有这种近似宗教的感受。诗人不会写它,艺术家也无法描述这种奇妙的感受。我很是不解――难道他们都不为我们所发现的宇宙所激动吗?歌唱家现在还不会歌唱科学带来的神奇美妙。科学对于人们来说还是在讲课中接受的,而不是在诗与歌之中。这说明我们还没有进入一个科学的时代。 这种沉默无歌的原因之一,大概是人们必须懂得如何读这种音乐的乐谱才能歌唱。比如,一篇科学论文说:“鼠的脑中放射标记的磷在两周中减了一半。”这是什么意思呢? 它的意思是鼠脑中(你、我的脑子也没什么差别)的磷有一半已经不是两周前的原子了,它们已被替换了。那么我要问:“究竟什么是载有意识的分子呢?子虚乌有么?这些全新的分子能承载一年前在我脑中的记忆,可当时发生记忆的分子却早已被置换了!这个发现就像是说:我这个个体仅仅是一个舞蹈的编排;分子们进入我的大脑,跳了一场舞就离开了;新的分子又进来,还是跳和昨天一模一样的舞蹈--它们能记住! 有时我们会从报纸上念到这样的话:“科学家认为这项发现对于治疗肿瘤是十分重要的 ……”。看,这样的新闻报道只注重那项发现有什么可利用之处,而完全丢开了它本身的意义。而实际上它是多么奇妙啊!偶尔,小孩子反倒会意识到那些意义;此时,一个科学家的苗子出现了。如果当他们上大学时我们才教他们这些,那就太晚了。我们必须从孩童教起。 现在,我来谈谈科学的第三个价值――它稍稍有些间接,不过并不牵强。科学家们成天经历的就是无知、疑惑、不确定,这种经历是及其重要的。当科学家不知道答案时,他是无知的;当他心中大概有了猜测时,他是不确定的;即便他满有把握时,他也会永远留下质疑的余地。承认自己的无知,留下质疑的余地,这两者对于任何发展都必不可少。科学知识本身是一个具有不同层次可信度的集合体:有的根本不确定,有的比较确定,但没有什么是完全确定的。 科学家们对上述情形习以为常,科学家们自然地由于不确定而质疑,而且承认自己无知。我认为大多数人并不明白这一点。在历史上科学与专制权威进行了反复的斗争才渐渐赢得了我们质疑的自由。那是一场多么艰辛、旷日持久的战斗啊!它终于使我们可以提问、可以质疑、可以不确定。我们绝不应该忘记历史,以致丢失千辛万苦争来的自由。这,是我们科学家对社会的责任。 人类的潜能之大、成就之小,令人想起来未免神伤,总觉得人类可以更好。先人在恶魇中梦想未来;我们(正是他们的未来)则看到他们的梦想有些已经成真,大多却仍然是梦想,一如往日。 有人说教育的不普及是人类不能前行的原因。可是难道教育普及了,所有的人就都能成为伏尔泰吗?坏的和好的是同样可以被传授的;教育同样拥有趋善或趋恶的巨大能力。 另一个梦想是国与国之间的充分交流一定会增加互相理解。可是交流的工具是可以被操纵的。如此说来,所交流的既可以是真实,也可以是谎言。交流也具有趋善和趋恶双重可能。 应用科学可以解决人们的物资需求,医药可以控制疾病--看上去总算尽善尽美了吧? 可偏偏有不少人在专心致志地制造可怖的毒物、细菌,为化学生物战争做准备。 几乎谁都不喜欢战争,和平是人类的梦想--人们尽可能地发挥潜能。可没准儿未来的人们发现和平也可好可坏。没准儿和平时代的人因没有挑战而厌倦不堪,于是终日痛饮不止,而醉熏熏的人并不能发挥潜能、成就大业。 和平显然是一个很大的力量,如同严谨、物资发展、交流、教育、诚实和先人的梦想。与先人相比,我们确实进步了,有更多的能力了。可与我们能够成就的相比,所达到就相形见绌。 原因何在?为什么我们就无法战胜自己? 因为我们发现,巨大的潜能和力量并没有带着如何使用它们的说明书。譬如,对物质世界认识愈多,人们就愈觉得世界真是毫无目的意义可言。科学并无法指导行善或行恶。 有史以来,人们一直都在探究生命的意义。他们想:如果有某种意义和方向来指导,人的伟大潜能定会充分发挥。于是有了许多种对生命意义的阐述和教义。这些各自不同的教义有着自己的信徒,而某一种教义的信徒总是怀着恐惧的心情看待其余教义的信徒。这种恐惧来自于信念的互不相容,致使原本良好的出发点都汇入了一条死胡同。事实上,正是从这些历史上错误信仰所制造的巨大谬误中,哲学思考者们慢慢发现了人类美妙无限的能力。人们梦想能发现一条通途。 那么,这些又有什么意义呢?我们如何来解开存在之谜呢? 如果把所有的加以考量----不仅是先人所知,而且他们不知而我们今天所知的--那么我认为我们必须坦率地承认,我们还是知之甚微。 不过,正当我们如此承认的时候,我们便开始找到了通途。 这并非一个新观念,它是理性时代的观念,也正是它指导着先贤们缔造了我们今日享用的民主制度。正因为相信没有一个人绝对懂得如何管理政府,我们才有这样一个制度来保证新的想法可以产生发展、被尝试运用、并在必要的时候被抛弃;更新的想法又可以如此地轮回运行。这是一种尝试――纠偏的系统方法。这种系统方法的建立,正是因为在18世纪末,科学已经成功地证明了它的可行性。在那里,关注社会的人们已经意味到,对各种可能性持开明态度便带来机会;质疑和讨论是探索未知的关键。如果我们想解决以前未能解决的问题,那我们就必须这样地把通向未知的门开启。 人类还处在初始阶段,因此我们遇上各种问题是毫不奇怪的。好在未来还有千千万万年。我们的责任是学所能学、为所可为、探索更好的办法,并传给下一代。我们的责任是给未来的人们一双没有束缚自由的双手。在人类鲁莽冲动的青年期,人们常会制造巨大的错误而导致长久的停滞。倘若我们一定会犯这样的错误。如果我们压制批评,不许讨论,大声宣称 “看哪,同胞们,这便是正确的答案,人类得救啦!”我们必然会把人类限制在权威的桎梏和现有想象力之中。这种错误在历史上屡见不鲜。 作为科学家,我们知道伟大的进展都源于承认无知,源于思想的自由。那么这是我们的责任--宣扬思想自由的价值,教育人们不要惧怕质疑而应该欢迎它、讨论它,而且毫不妥协地坚持拥有这种自由--这是我们对未来千秋万代所负有的责任。
二、父亲培养我成为一名科学家 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长。”
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。不管过程多么复杂,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它,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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