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墨滴

瞿立建JoyfulPhysics

2021/06/20  阅读:76  主题:橙心

费曼父亲是如何培养孩子的科学素养的?#Z5

费曼
费曼

理查德·菲利普斯·费曼(Richard Phillips Feynman,1918年5月11日-1988年2月15日),美国理论物理学家,以对量子力学的路径积分表述、量子电动力学、过冷液氦的超流性以及粒子物理学中部分子模型的研究闻名于世。因对量子电动力学的贡献,费曼于1965年与朱利安·施温格及朝永振一郎共同获得诺贝尔物理学奖。

费曼在世时是世界上最有名的科学家之一。1999年,在英国《物理世界》杂志举办的130位世界顶尖物理学家参与的票选活动中,费曼跻身十大有史以来最伟大物理学家之列。

费曼还因他的半自传《别闹了,费曼先生!》和《你在意其他人想什么》,拉尔夫·赖顿的《去图瓦还是被捕》以及詹姆斯·格雷克的传记《天才:理查德·费曼的一生与科学事业》(Genius: The Life and Science of Richard Feynman)而在公众中颇有名气。

《发现的乐趣》中文版封面
《发现的乐趣》中文版封面

《发现的乐趣》(The Pleasure of Finding Things Out)是湖南科技出版社在2005年引进翻译出版的一本书,这本书收集了费曼的一些访谈和演讲。这本书的第一篇文章是费曼1981年接受BBC的专访,其中分享了他的父亲对他的影响,非常有启发意义。

费曼的父亲是个商人,但对科学很有兴趣,也是费曼的科学启蒙老师。费曼是小自己10岁的妹妹乔安·费曼(Joan Feynman,1927年3月31日-2020年7月22日)的科学启蒙老师,影响乔安成为著名天体物理学家。

费曼的父亲是如何做到的?请看费曼的讲述。

《大不列颠百科全书》1911年版
《大不列颠百科全书》1911年版

我们家有《大不列颠百科全书》,我还是小孩子的时候,父亲就常常让我坐在他腿上,给我读些《大不列颠百科全书》。

比如说,我们读关于恐龙的部分,书上可能讲雷龙或其他什么龙,或者暴龙,书上会说:“这家伙有 25 英尺高,脑袋宽 6英尺。”

这时父亲就停下来,说:“我们来看看这句话什么意思。这句话的意思是:假如它站在我们家的前院里,它是那么高,高到足以把头从窗户伸进来。不过呢,它也可能遇到点麻烦,因为它的脑袋比窗户稍微宽了些,要是它伸进头来,会挤破窗户。”

凡是我们读到的东西,我们都尽量把它转化成某种现实,从这里我学到一个本领——凡我所读的内容,我总设法通过某种转换,弄明白它究竟什么意思,它到底在说什么。(笑)

你看,我小时候就习惯了用转换的方法读《百科全书》。想到院子里有个那么大的动物,这真的让人很兴奋,也很有趣。当然,我不会害怕真的会有那么个大家伙进到我的窗子里来,我不会这么想。但是我会想,它们竟然莫名其妙地绝灭了,而且没有人知道其中的原因,这真的非常、非常有意思。

…… 画眉

孩子们在田野里玩,一个伙伴对我说:“嘿,看那只鸟。那是什么鸟?”我说:“我对这种鸟一无所知。”他说:“这是褐喉画眉”,又说,“你爸爸什么也没有告诉你。”

事实恰恰相反,我父亲当然教过我。

看着一只鸟,父亲说:“知道这是什么鸟吗?这是褐喉画眉;但是在葡萄牙,它的名字是……在意大利,名字是……”,他说,“在中国,名字是……在日本,名字是……”等等。

“喏,”他说,“各种语言中你都想知道它的名字叫什么,但是当你知道了所有这些名字之后,你其实对这鸟还是一无所知。你所知道的,仅仅是不同地方的人怎么称呼这种鸟而已。现在,”他说:“我们来‘看’这只鸟。”

通过这些事,父亲教导我:要去“观察”事物。

快速马车玩具
快速马车玩具

有一天,我玩一种叫“快速马车”的玩具,那是个小小的马车厢,外围有一圈扶手,以便孩子们推着玩。车厢里面则有一个球——我记得——里面有个球。

在我推车厢的时候,我注意到那个球的运动方向,我于是跑去对父亲说:“爸爸,我注意到一个事:当我向前推马车时,球向车厢的后壁滚;我继续推马车,然后突然停下来,这时球向着车厢的前面滚去。”我问:“为什么这样呢?”

父亲说:“没人知道为什么这样,”他说,“运动着的东西,总是试图继续运动下去,而静止的东西,总是试图继续静止下去,除非你用力推它。这是个普遍的原理,物体的这种倾向叫做‘惯性’。但是没有人知道为什么这样。”

你看,这就是深入理解——他不告诉我一个东西的名字,知道一个东西的名字和了解这个东西是很不一样的,他知道其间的区别,而我也在很早的时候就明白了这个区别。

父亲接着说:“如果你再仔细看,你会发现,并不是球冲向车厢的后壁,而是车厢的后壁被你推着冲向球。那球仍然静止不动,或者说得更准确些,由于有摩擦力,球开始被带着向前运动,而不是向后。”我赶紧跑回小车,把球重新放好,我一边从下面推车,一边从旁边观察。

我发现父亲确实是对的——我向前推小车的时候,车厢里的球从来不向后动。相对车厢而言,它是向后动了;但是相对于人行道,它实际上是向前移动了一点,是车厢带着它向前的。这就是我父亲教育我的方法,他用那些事例和相关的讨论教育我,这里没有压力,只有极可爱、极有趣的讨论。

……

教皇
教皇

父亲教给我的事情中,除了物理学之外,另有一件事(笑),不管对不对……是对某些“高尚”之事的蔑视。

比如说,我还是个小男孩的时候,轮转印刷——那是在报纸上印出的照片——开始出现在《纽约时报》上。他又习惯性地让我坐在他膝盖上,翻开一幅照片,照片上有个教皇,他前面的每个人都向他鞠躬。父亲说:“瞧这些人,有一个人站着,其他的都在鞠躬。区别在哪里呢?”

“这个人是教皇,”

父亲向来是讨厌教皇的,他说,“区别在于有没有肩章”——当然,这情况不适用于教皇,但是如果这个人是个将军呢——关键往往就在于军服、职位。

“但是这个人有着同样的人的问题,像其他人一样,他吃饭,也去浴室洗澡,他有着与其他人同样的问题,他也是个‘人’。为什么他们要向他鞠躬?只是因为他的名字,他的权位,因为他的制服,而不是因为他做了什么特别的事,或者他的荣誉等等。”顺便说一下,父亲当时正在军方工作,所以他清楚一个人穿着制服和脱下制服有什么不同;但对他来说,人就是人,没什么不同。

我想,父亲对我是满意的,我和他在一起的时候,他很快乐。

原子模型
原子模型

有一次,我从麻省理工学院回去——我在那里有几年了——他对我说:“如今你已经是这方面的学者了,有个问题,我一直没能充分理解,我想你来给我解释解释,你是研究这个的。”

我就问他什么问题。

他说,他知道当一个原子从一种状态跃迁到另一种状态时,会射出一个叫做“光子”的光粒子。

我说:“是这样。”

他说:“那么,这光子是跑出来之前就在原子里呢,还是起先原子里并没有光子?”

我说:“原子里本来没有光子存在,光子是在电子做了一次跃迁时出来的。”

他继续追问:“那么,它从哪儿来的呢?它是怎么跑出来的呢?”

当然,我不能简单地说:“目前人们的观点是,光子不可保存,它们只能产生于电子的运动。”我也不能这样向他解释:比如我现在发出声音,但这声音并不存在于我身体里。这和我的小儿子不同,他在开始说话时,突然说他不能再说一个词——“猫”这个词——因为他的词袋子里的“猫”这个词用光了(笑)。

其实,你身体里面并没有词袋子这么个东西,在词跑出来你就用掉它们;你只是在说的过程中创造它们。同样,原子里面也没有光子袋,它们出来时,并不是从某个地方来。

我解释得不是很好。在这方面他对我不太满意,我一向没能力把他不理解的东西解释清楚(笑)。

可见他也是不成功的,他把我送到这些大学里去,原本是为了替他找出他一直未能找到的答案,可是我没做到(笑)。

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2021/06/20  阅读:76  主题:橙心

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