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費米開車撞兔子 | 我讀

作者:長江網

文/周劼(資深媒體人)

費米開車去上班 撞了/肇事兔子耍流氓 跑了/多虧一幫好同僚/請他吃飯壓壓驚 好了/他說/俺們這旮答在造原子彈/俺們這旮答都是荒野地/俺們這旮答兔子滿處跑/俺們這旮答都是科學家/俺們這旮答都和兔子撞過車/那麼,提問:從撞車的頻率能否算出俺們這旮答兔子的數量?

唱到這裡,得說一下故事背景。二戰期間費米負責美國原子彈核裂變反應堆的設計與建造,事屬機密,設計室和制造工廠得放到很偏遠的地方,而且兩地之間得有相當的距離,于是,費米從設計室到制造工廠上班需開車來回,途經大片荒地,時不時有野兔到公路上來唱兒歌:汽車來了我不怕,我和汽車打一架。

費米上司的小組自然雲集了各國的科學家精英,圈在一個小範圍内,除了原子彈不能幹别的,不能與外界聯系,缺乏娛樂,時間一長,就有些無聊了,于是大家利用吃飯的時間胡侃海吹,又怕思維生鏽了,滿世界找點樂子來做點兒思想體操。費米把車禍一說,大家一合計原來都有此經曆,于是費米出題給大家:

根據車速與撞上兔子的數目,基于機率和合理假設,來估算每平方公裡内栖息兔子的數量。

這個題目包含了實體、數學、機率、推論、估算等等元素,很有挑戰性,正閑得腦袋關門閉鎖的科學家們來了精神,一個個腦洞大開,不僅紛紛解答,還變本加厲,提出更多類似的問題,比如:

芝加哥有多少鋼琴調音師?一座足球場要鋪幾片草皮?

這些奇奇怪怪的問題一彙總,編個名目,就稱之為“費米問題”,反映的是科學家們在閑暇之餘的好奇心和思維遊戲。

科學研究有為人類造福、為國家助力的宏大動機,但歸根到底還是個人的興趣與愛好,忍不住對不知道的東西好奇,忍不住給不知道的東西一個解釋,就是科學研究的原動力。好奇,要答案,就變成一種思維遊戲,好的科學家肯定是忍不住玩兒,忍不住樂,處處腦力遊戲牛刀小試,帶給自己極大愉悅,也讓大家深受感染的人。

受感染還包括費米的妻子,雖然是外行,卻還是忍不住在回憶錄裡記了一件事兒:

費米和妻子鄉野遠足,突然停下來,彎下身,将窄尖鼻子湊近一個螞蟻窩,喃喃自問道:“有多少腦細胞在為建造這座蟻穴工作着?按腦質機關計算,螞蟻的腦筋比人類的腦筋所做的功是多還是少?”然後從口袋裡掏出計算尺。“我們來看……一立方厘米的神經元裡……”一會兒功夫,他擡起頭神氣地看着妻子,“我已算出了答案。你呢?”

省略号的地方估計是妻子聽不懂也記不住的一大堆原理資料,但這件事兒足以讓她震驚一輩子,科學家思考問題的大腦回路果然異于常人,科學家發現問題的眼界思路也果然異于常人。費米妻子的回憶錄名為《原子在我家中》,“原子”最起碼包含了一層意思,如玻爾所言,“誰說他弄懂了原子,那他一定在胡扯。”妻子想懂科學家丈夫,和科學家想弄懂原子一樣。

“費米問題”大概隻相當于科學家在繁雜沉悶之餘讓思想放個假的扯閑篇,但正是這一點閑暇,讓常人眼中科學家的古怪變成科學家的風趣風雅,甚至風向——随口的一句話,颠覆人類的認知。

還是費米。有一次,科學家們放松聊天時談起外星生命,談得熱烈奇妙。第二天費米吃午飯,神情恍惚,突然問:“我們都在哪裡?”這話引得周圍人哄堂大笑,一旁的特勒回憶說,“這個問題問得唐突,沒頭沒腦,但每一個人都立刻陷入沉思”。這個問題後來被引申為“費米佯謬”:如果外星文明果真存在,其中應當有一些存在得足夠長久,極度智慧,高度發達,應該已然具備太空旅行的能力。地球和人類文明已經存在了這麼久,應當會見到他們的飛船了。但這種事并未發生。原因何在?引發了一系列諸如其他星球是否存在智慧生命,有的話他們在哪裡,為什麼我們檢測不到他們的任何信号等等思考。“費米佯謬”從1960年代以來一直是天文學界搜尋外星文明中争論的一個熱點。特别是科幻電影裡,總把“費米佯謬”挂在嘴邊,顯示我們雖然不懂科學,但還知道怎麼難為科學。這和有事沒事将“薛定谔的貓”拽在懷裡一樣。

我常常想,費米之是以被譽為實驗和理論兼顧而兼得的最後一位大師,就在于他理論精深,卻從不放過任何實際的問題,無論問題的大小,無論其中包含的實體、數學深或淺,隻要有趣,能讓自己在思維的鍛煉中敏銳一下,快樂一把,就忍不住要提出,要解決。這也讓費米成為現代科學史上難得的幾位科學兼具人性、嚴肅力求活潑的科學家,他讓我們看到了“科學叔叔的奇思妙想”,而非“怪”。

閱讀書目:

《約翰·惠勒自傳:實體曆史與未來的見證者》 惠勒/福勒 著 蔡承志 譯 汕頭大學出版社

《原子在我家中:我與恩裡科·費米的生活》 勞拉·費米 著 何兆武/何芬奇 譯 上海人民出版社

《天地有大美:現代科學之偉大方程》格雷厄姆·法米羅 主編 塗泓 吳俊 譯 上海科技教育出版社出

《展演科學的藝術家:薩根傳》 戴維森 著 暴永甯 譯 上海科技教育出版社

【編輯:葉軍】

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