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費曼大師的小失誤

"物體一旦旋轉起來,我們的腦子好像也跟著團團轉,轉暈了。大師也不例外。"


撰文╱趙丰

 

 

  費曼(Richard Feynman, 1918~1988)是美國土生土長的物理學家,一位20世紀最具傳奇性、最具個人魅力的科學人。他對大自然的好奇、醉心於物理世界的喜樂,以至他的率真、創新,都是多年來上至公卿下至百姓津津樂道的。最偉大的是他畢生的物理教誨,科學界深受他的感染;以致於他在量子電動力學方面的成就,甚至得到的諾貝爾獎(1965年),都顯得只是等閒之事。費曼1988年癌症去世,得年僅69。



  費曼生前根據回憶、訪談記錄所撰寫的自傳Surely You Are Joking, Mr. Feynman(中譯本為《別鬧了,費曼先生!》),自1985年出版後,即名列暢銷書,至今從未下架(見下圖)。此書的內容亦莊亦諧;莊處讓人一窺這位天才物理學家的心路歷程,諧處道說他的生平剪影、自白,處處引人入勝、發人深省。其中有一節他敘述了這麼一段經歷: 
  1945年,二次大戰剛結束,年輕的他從戰時發展原子彈的曼哈頓計畫解散復員,初到康乃爾大學教書。當時的文明世界百廢待舉,妻子於年前因肺結核過世,他一度對學術生涯感到徬徨、茫然。這一天他在學校餐廳吃午餐,百般無聊間,見到一位學生正把餐盤旋轉拋到空中玩兒。他注意到:那印有康乃爾校徽的花盤子,除了旋轉之外,在空中還同時略有擺動(wobble);而他還注意到盤子旋轉得比擺動要快。他開始推算轉盤的自由旋轉運動,經由繁複的公式,他發現:在擺動幅度不大的情況下,盤子的旋轉率比擺動率快一倍,有個二比一的關係。 



  永遠不甘心安於「標準答案」的費曼,開始追究更基本的物體質點的運動加速度和動力作用的平衡等,成功推導出這二比一的關係。他興沖沖地把這道理演示給老闆貝特(Hans Bethe,1967年諾貝爾物理獎得主),貝特不為所動,問他你在幹啥?但這番折騰,卻重燃了他對物理的熱愛。他的靈感自此源源不絕傾瀉而出,諸如相對論效應下的電子軌道、電動力學裡的狄拉克方程,他一件件地重新拾回了「玩」物理的心境與樂趣!他在書中說:「就這樣,費曼圖和那些我日後得到諾貝爾獎的玩意兒,都源自那天一個旋轉的餐盤戲耍!」 
這一則率真、動人的真事,實在發人深省。只不過一事有蹊蹺:擺動幅度不大時,不受外力的盤子旋轉率應該是比擺動率慢一倍(不是快一倍),其關係是一比二(不是二比一)!

 

【本文轉載自《科學人雜誌》2011年6月號】