永遠的科學頑童──費曼誕辰│科學史上的今天:5/11 - 泛科學
文章推薦指數: 80 %
1948 年的一場研討會上,有段演講是由費曼講述如何解決量子力學的困境。
... 他為開授大學新生物理學所寫的講義後來整理成《費曼物理學講義》出版,至今仍公認是最精彩 ...
0
19
1
文字
分享
友善列印
繁|
简
0
19
1
專欄
科學傳播
科學史上的今天
萬物之理
永遠的科學頑童──費曼誕辰│科學史上的今天:5/11
張瑞棋
・2015/05/11
・1525字
・閱讀時間約3分鐘
・SR值561
・九年級
+追蹤
相關標籤:
挑戰者號太空梭事故(1)
科學史上的今天(188)
費曼(5)
費曼圖(2)
費曼物理學講義(1)
路徑積分(1)
熱門標籤:
量子力學(46)
CT值(8)
後遺症(3)
快篩(7)
時間(37)
宇宙(81)
國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
PhotoCredit: CopyrightTamikoThiel1984 Source license
二次大戰晚期,眾多科學家祕密地齊聚美國新墨西哥州沙漠地區的洛斯阿拉摩斯(LosAlamos),參與研發原子彈的曼哈頓計畫;其中不乏諾貝爾獎等級的頂尖學者。
這一天,在一場由波耳主持的會議後,這位執量子力學牛耳的巨擘把擔任其助理的兒子叫到一旁,交代他:「記住坐在後面那個小夥子的名字,只有他不怕我。
下次要討論什麼,先找他來;其他人都只會說:『是,波耳博士』。
」
這個小夥子就是才25歲的理查·費曼(RichardFeynman,1918-1988)。
前一年才拿到博士學位的他竟能在曼哈頓計畫中擔任理論部門的小組長,足見其聰明才智。
但他最與眾不同之處還是在於童心未泯,對事事充滿好奇熱情,又能以幽默的方式挑戰權威。
在曼哈頓計畫期間,除了無懼於學術權威,他還屢屢正面嘲諷軍方的保守心態與官僚作風。
例如不斷打開所有鎖著機密文件的保險櫃,證明保險櫃並不保險(他也因此無師自通地成為開鎖高手);又故意與家人往來的信件上書寫各種暗號,以調侃軍方的信件檢查。
這就是費曼特有的頑童行徑。
1948年的一場研討會上,有段演講是由費曼講述如何解決量子力學的困境。
出乎眾人意料,費曼竟在黑板上畫了一些代表粒子的點與扭曲的線條,試圖在歐本海默、波耳、費米、狄拉克、……等大師面前解釋他新創的方法──「路徑積分」。
大師們幾曾見過這種圖解方式?!在一波波詰問之下,費曼有點狼狽地結束演講。
但他仍不懼批評,隨後兩年繼續發展出「費曼圖」以架構他的量子電動力學(將狹義相對論納入量子力學之中)理論,最後終於獲得普遍認同而於1965年獲頒諾貝爾物理學獎。
費曼還擅長以生動有趣的方式講解艱深的物理。
他為開授大學新生物理學所寫的講義後來整理成《費曼物理學講義》出版,至今仍公認是最精彩的物理教科書。
他於1986年參與挑戰者號太空梭事故調查,用一杯冰水演示O形環失去彈性的精采示範更是令人津津樂道。
費曼自己的好奇心與熱情不只展現在物理上面。
他打巴西鼓的功力好到可以組團贏得競賽;他的繪畫程度足以開畫展;他還能在度蜜月期間臨時起意破解馬雅文明的象形文字。
他就是以好玩的心態認真的做每件有趣的事,他也如此鼓勵學生。
他曾說過一句名言:「物理就如同性愛一樣,或許可以帶來一些實際的成果,但那並不是我們喜歡做它的原因。
」
科學頑童費曼一生特立獨行,無疑是繼愛因斯坦之後,最家喻戶曉、最別具一格又天才洋溢的物理學家。
除了物理學上的貢獻,他留給世人更大的遺產其實是他這個人本身,他那充滿熱情的自由心靈、他那無懼權威與他人眼光的率真。
正如與費曼同獲諾貝爾獎的施溫格在他過世時所給的讚辭:「……對那些敢於踩著不同鼓聲前進的人,他是最佳的典範。
」
本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。
發表意見
文章難易度
剛好
太難
所有討論
0
登入與大家一起討論
張瑞棋
423篇文章
・
552位粉絲
+追蹤
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。
浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。
著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。
TRENDING
熱門討論
即時
熱門
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
1
10小時前
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
1
12小時前
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
3天前
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
4
2022/08/19
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
3天前
史上第一個全腦世代!獨立、重視個體性、技能比學位更重要的「Z世代」——《全腦人生》
2
2022/08/24
RELATED
相關文章
費曼建議,科學家也該寫點科普文章——《費曼的主張》
弗里曼‧戴森──自由隨性的異類科學家
張瑞棋:我想呈現科學家榮耀的背後,和常人無異的一面
塞勒姆獵巫事件|科學史上的今天:2/29
【Gene思書齋】科學史上的每一天
0
1
4
文字
分享
友善列印
0
1
4
慷慨英雄VS.保守小卒──社會心理學剖析助人行為的深層秘密
研之有物│中央研究院
・2022/05/25
・2927字
・閱讀時間約6分鐘
+追蹤
相關標籤:
助人行為(1)
旁觀者效應(4)
社會心理學(7)
群眾效應(1)
熱門標籤:
量子力學(46)
CT值(8)
後遺症(3)
快篩(7)
時間(37)
宇宙(81)
國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。
採訪撰文/劉韋佐、田偲妤美術設計/蔡宛潔
熱心助人背後隱藏什麼樣的內心劇場?
臺灣民眾熱心公益,世界有目共睹,不論是日本311大地震、防疫物資捐贈,還是烏俄戰爭,都可見到臺灣人的無私捐獻。
然而,當援助者數量遠多於待援者時,你依然願意慷慨相助嗎?中央研究院「研之有物」專訪院內社會學研究所江彥生研究員,以社會心理學剖析助人行為的群眾效應。
經由「獨裁者遊戲」揭露「英雄/小卒效應」,到底多數人是樂於當慷慨的英雄?還是甘為保守的小卒?一起揭開助人行為的內心劇場吧!
圖/iStock
搭公車時,目睹身邊的乘客受到他人無端騷擾,你會怎麼做?
見義勇為,立即出手援助!深怕第一個出手反而招來麻煩,還是先觀察一下好了。
當作沒看到,少一事是一事。
這樣的場景常在公共場合發生,多數人會忖量他人行為來評估是否出手助人,這正是社會心理學所關注的「旁觀者效應」(BystanderEffect)。
面對單一的待援者時,作為一個旁觀者的「我」,往往會等待他人搶先一步伸出援手。
或許是出於自利心態,也可能是「責任分擔」心理作祟,這樣的旁觀者效應在不同狀態下對助人行為的影響與衝突,引發社會心理學家想進一步探究人類社會行為的動機。
為何有人在公共場合受傷、被騷擾,多數人選擇旁觀?並非我們沒有同理心或助人之力,主要是在場的人正在觀察,看有沒有人先我一步伸出援手。
圖/研之有物
社會心理學(SocialPsychology)是一門研究人類社會行為的學科,以科學方法研究在不同情境下,人們會採取的行動,以及這些行動所造成的後果。
上述提到的旁觀者效應是社會心理學的經典案例,通常是數名援助者面對單一待援者會產生的現象,那麼若是單一援助者面對數名待援者,又會發生什麼樣的狀況呢?
來玩獨裁者遊戲,英雄、小卒現身!
江彥生提到,許多研究證據指出,當單一援助者面對數名待援者,這名援助者更願意展現「英雄氣概」,援助通常會給得很霸氣!但是,當有好幾名援助者面對單一待援者,此時似乎沒有展現英雄氣概的機會,若只能當「小卒」,那還是先等看看其他人會不會出手吧!
為了驗證上述心理狀態,江彥生借用行為經濟學(BehavioralEconomics)中的「獨裁者遊戲」(DictatorGame)來設計實驗。
實驗以匿名方式進行,先支付每位受試者新臺幣200元酬勞,再請受試者擔任援助者的角色。
在絕對自由的情境下,觀察受試者會選擇獨享這200元,抑或將部分所得捐給其他待援者。
實驗結果顯示,手上握有酬勞的人或多或少都願意捐款。
此外,江彥生也發現,比起面對單一待援者,若面對數名待援者時,受試者通常願意捐得更多。
然而,當知道有其他握有酬勞的援助者時,受試者就不會這麼大方了,原因可能出自「責任分擔」心理,甚至可能在援助者之間產生社經地位的比較心態,不想因捐款而讓自己的經濟狀況趨於劣勢。
研究結果與「英雄/小卒效應」可說是不謀而合。
慷慨英雄VS.保守小卒,選擇是「對稱」的嗎?
「英雄/小卒效應」獲得驗證後,江彥生更想進一步探究的是:在面對眾多援助者時,一個人所減少的慷慨度,比起面對眾多待援者所增加的慷慨度,是否相同?換句話說,助人行為的群眾效應是否對稱?
為什麼會談到「對稱」呢?原來在認知心理學(CognitivePsychology)中,有一個著名的「不對稱理論」,源於2002年諾貝爾經濟學獎得主丹尼爾.康納曼(DanielKahneman)所提出的「展望理論」(ProspectTheory,或譯「前景理論」)。
展望理論指出,「損失」所帶來的負面情緒,比起「獲得」的正面感受,人們更在意損失所帶來的影響。
這說明了人類對於「得」與「失」的感受是不對稱的。
那麼英雄和小卒之間的助人行為會是對稱的嗎?在下列圖示中,援助者贈與待援者的金額為「縱軸」,而援助者與待援者的人數比例為「橫軸」。
來看看受試者得知援助者和待援者的人數變化時,捐款行為會產生什麼樣的改變。
受試者得知援助者和待援者的人數變化時,捐款行為會產生的改變。
圖/研之有物(資料來源|江彥生)
實驗結果顯示,當援助者的人數超過待援者時,贈與金額下滑的幅度(小卒效應),比起援助者少於待援者時,贈與金額上升的幅度(英雄效應),竟足足多出了一倍之多!
「小卒效應」是「英雄效應」的兩倍強!
換句話說,當我們發現自己當不了英雄,選擇「縮手」的程度反而更快!即便有當英雄的機會,「出手」也不盡然闊綽。
「英雄/小卒效應」不僅揭露人在面對弱勢者的心理變化,更能運用在線上捐款或募資活動的設計上。
江彥生以「Kiva」平台為例,這是一個和全球微型貸款合作的網站,讓每個人都有機會捐款幫助他人,減緩貧窮問題。
平台上的待援者會寫出自己的背景和財務需求,供援助者瀏覽後決定要給予多少經濟支援。
若能利用上述的「英雄效應」,透過調整演算法,調配出最適當的瀏覽分配比例,應能激發援助者最大的英雄氣概,盡量不遺漏每一個需要幫助的人!
想當社會心理學家?你必須先是個好導演
圖/研之有物
社會心理學家常常遊走在不同的社群之間,藉由精心設計的實驗,發掘人性的各種衝突與複雜層面。
江彥生談到,一名社會心理學家要對組織或社群互動感興趣,關注人格、社會影響力,以及群體的行為狀態。
除此之外,你還需具備設計實驗的想像力。
江彥生笑著說,做實驗的時候覺得自己好像導演!設計實驗有點像在編寫劇本,要先在腦海中沙盤推演角色可能的行為舉止,思考如何讓角色之間產生互動。
接著還要讓角色投入實驗情境,然後觀察這些人在情境中的反應。
正統的社會學像是紀錄片,而社會心理學就像電影,透過劇本的編寫,設計一個實驗情境,觀察個人或群體的互動關係、心理反應,以科學研究分析其中的因果關係。
江彥生的研究室有佔滿整片牆的黑板,上頭用粉筆畫了許多圖式及演算公式,是在反覆推敲不對稱助人行為等研究計畫所留下的思考軌跡。
面對我們習以為常的日常情景,江彥生卻以銳利的眼光探究每個行為背後更深層的心理狀態。
雖然自嘲是「談話殺手」,但在訪談之間,卻處處顯露江彥生對研究的熱情,藉由剖析當前複雜的社會系統,讓我們更了解芸芸眾生難以言說的內心劇場。
延伸閱讀
Chiang,Y-S.,Hsu,Y-F.(2019).Theasymmetryofaltruisticgivingwhengiversoutnumberrecipientsandviceversa.JOURNALOFECONOMICPSYCHOLOGY73,152-160.江彥生(2021)。
【專欄】英雄氣短,小卒氣長?淺談助人行為的群眾效應。
中研院訊。
發表意見
文章難易度
剛好
太難
所有討論
0
登入與大家一起討論
研之有物│中央研究院
245篇文章
・
1958位粉絲
+追蹤
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。
探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。
網頁:研之有物
臉書:研之有物@Facebook
TRENDING
熱門討論
即時
熱門
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
1
10小時前
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
1
12小時前
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
3天前
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
4
2022/08/19
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
3天前
史上第一個全腦世代!獨立、重視個體性、技能比學位更重要的「Z世代」——《全腦人生》
2
2022/08/24
RELATED
相關文章
國殤之後:集體哀慟的調適
當虛榮成為主流,自戀程度也能評比——《墮落的人腦》
【GENE思書軒】掌握人性成為「房間裡最明智的人」
為什麼當意外發生時,旁觀者越多、願意伸出援手的人卻越少?──《哇賽心理學》
為什麼我們用line開群聊討論公事,總是有一句沒一句呢?
1
6
2
文字
分享
友善列印
1
6
2
費曼建議,科學家也該寫點科普文章——《費曼的主張》
天下文化
・2021/05/27
・3237字
・閱讀時間約6分鐘
+追蹤
相關標籤:
科學(134)
科學家(47)
費曼(5)
熱門標籤:
量子力學(46)
CT值(8)
後遺症(3)
快篩(7)
時間(37)
宇宙(81)
國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
作者/理查.費曼譯者/吳程遠、師明睿、尹萍、王碧
科學道德淪喪
接下來我要談的,沒有上面所說的那麼嚴重,但我認為也非常重要,就是證據的研究、證據的報導。
這可說是科學家互動上的一種責任,一種道德情操。
如何報導研究結果才算正確,而怎麼樣又是不對呢?一言以蔽之,就是要做到不偏不倚,也就是你得做到讓別人能夠清楚看懂你要表達的結果,卻儘可能不要把個人的好惡感情攙雜進去。
這一點非常管用,因為唯有如此,科學家之間才能避開個人利害得失的羈絆,建立以就事論事為前提的互動關係,共同齊力為理念打拚。
報導研究結果,要做到不偏不倚,讓別人能夠清楚看懂你要表達的結果/pexels
因此你也可以形而上的認為這是道德上應有的態度,而這種道德,我絕對相信應該發揚光大。
根據這項理念、或這個科學道德,就應該把宣傳字眼視為髒字。
比方說甲國的組成人民來自乙國,凡是提及甲國時,就該據實稱它為乙國人民組成的甲國。
至於甲、乙兩國之間有些什麼淵源,說話的人又跟甲、乙國各有什麼愛恨情仇,都不應該改用其他稱呼,或是另外加上一些形容詞。
但是如今這種宣傳文字把戲,已經玩到比盧德的奇蹟更教人瞠目結舌的境地!又如商業廣告,對產品的說明還真是不符科學道德!這種不道德行為到處氾濫,已經深入我們日常生活,讓一般人司空見慣之後更喪失是非觀念,覺得睜眼說瞎話沒啥不對。
而我認為,匡正這種風氣非常重要,此則有賴我們科學同仁多多與其他社會人士接觸,向他們說明,並提醒他們,不要讓靈犀被氾濫的資訊所矇蔽,或習慣於僅僅接受有趣的資訊而已。
還有其他方面也用得上科學方法,那是顯而易見的事情,卻愈來愈難以用言詞來討論說明。
例如做各種決定。
此處不是指做成決定之前的程序應該講求科學方法,那是猶如要求在美國,分秒必爭忙著賺錢的金礦公司,聽你的話坐下來算算術。
那真是不顧現實、去強人所難。
我指的是決定的下達,得合乎科學,別人才容易聽得懂、才很快就能進入情況。
這倒教我回憶起我在讀大二的那年,那個年紀的男生當然對討論女人特別熱衷,我們發現如果借用一些電學上的專有名詞,諸如阻抗、磁阻、電阻等等,絕對不會搞成雞同鴨講。
說的人很自然,聽的人更是心知肚明。
另一件讓科學家極端不喜歡的世事,是各式各樣選舉領袖的方式,這方面是天下烏鴉一般黑,沒有一個國家好到哪裡去。
譬如今天在美國,兩個政黨都爭相雇用一些所謂公關,也就是廣告界人士,受過專門訓練,套用他們認為必須的事實跟謊言,來包裝製造出真相假象攪和在一起的形象「產品」,目的不外討好選民、贏得選票。
另一件讓科學家極端不喜歡的世事,是各式各樣選舉領袖的方式/pexels
其實最初的動機並不是如此,最初是請他們來當幕僚提供意見,參酌情勢製造一些口號的。
這可是千真萬確的事實,美國歷史上有許多次政治領袖的選舉,勝負關鍵繫於一些口號。
我確信如今兩黨各有數百萬美元的經費,準備花費在這樣的公關開支上,於是我們將會看到許多極富巧思的口號一一出籠。
我要講的還沒完,沒到做總結的時候。
科學家應該站出來
好幾次我都說科學是個不相干的東西,聽來似乎滿奇怪,所以我想回過頭來再談談這句話。
當然,科學跟什麼都有關係,就連占星術也不例外,因為如果依照我們經由科學對這個世界真實情況的了解,我們就無法想像出,占星現象怎麼可能發生。
從這個觀點來看,它們當然還是相干的。
但是對一般相信占星術的人來說,兩者之間看不出有啥關聯,因為科學家從來不主動去跟他們分析兩者其實不能共存。
同樣的,那些相信信仰能治病的人,也完全不用考慮那些方法究竟科學不科學,因為沒人會跑去跟他們理論。
如果你對科學沒興趣,不會有人拿把刀子架在你的脖子上,叫你非學不可。
而本來學科學並不輕鬆,是件絞盡腦汁的苦差事,吃不了苦的人極易放棄,終於變成了科學文盲。
目前芸芸眾生之中,放棄科學的比率非常高,以致科學文盲是這麼樣普遍。
目前處處標榜高科技,卻同時到處充斥著不科學的神怪現象。
但追根究柢,為什麼會有這麼多人放棄科學呢?因為我們學科學的人太過消極,事事因循苟且、見死不救的關係。
我認為我們必須主動出擊,強力反擊制止一切我們不相信的事物。
當然我們不能用人頭落地的方式,而是以講道理的辦法。
本來學科學並不輕鬆,是件絞盡腦汁的苦差事/GIPHY
我相信我們應該要求人們在他們心坎內,試圖統一對所有世事世物看法的標準。
避免把腦袋一分為四或一分為二,不同的區域用不同的標準。
遇到一件事按照甲的說法,遇到另一件事又相信乙的說法,而從來不把甲和乙兩個說法放在一塊兒比較一下。
我之所以如此要求,原因是經驗告訴我們,如果把同一事情的兩種不同看法放在腦子裡一塊比較,就能加深我們對事情的了解程度,並且還會幫助我們更加了解自己。
而我相信一般人之所以認為科學無關緊要,是因為除非有人直接問上門來,我們這些科學從事者一般都是保持沉默是金的態度。
別人請我們去演講,通常是要求我們向一些還搞不清楚牛頓力學的聽眾,去解釋愛因斯坦的相對論。
而從來沒有人邀請我們,直截了當去拆穿信仰治病或占星術,或者甚至安排柔和一點的題目,像「科學對當前占星術的看法」。
科學家,您別客氣!
我認為我們必須鄭重其事,寫些通俗文章,讓相信占星術的人至少能得到一些天文學方面的知識,可以有機會把雙方比較一下。
而使得相信信仰治病之流,也有機會了解到一些醫藥知識。
因為任何人一旦生病,沒有不希望早日康復、去除病痛的。
是應該去求神還是就醫,其實只是為了達到同一目標的手段選擇。
如果兩邊都是未知數,難怪更多人會去選擇比較簡單省事的信仰治病方式。
當然對病人來說,具有一些生物學知識總會有些好處。
換句話說,我們必須讓一般人認識到,科學的確是有干係的。
寫些通俗文章,讓相信占星術的人至少能得到一些天文學方面的知識/pixabay
有一回我不記得在什麼地方,看到有人發表言論說,只要不攻擊宗教,或是不跟教義有意過不去的,就是好科學。
這是什麼屁話呀!不過正好透露出問題的癥結所在來,因為科學不攻擊宗教,大眾就不會注意到科學,也就沒有必要學習科學的任何內涵,以致大家誤以為科學除了一些實用價值外,可以完全跟現代社會脫節,成為可有可無、與其他東西無關的點綴。
在這樣的一般心態下,即使我們現在決定一改初衷,積極起來,主動去向人們講解道理,匡正他們的錯誤看法,只怕難有立竿見影的效果。
因為你要講的東西,他們找不出需要知道的理由嘛!
而反過來說,如果你採用激烈的挑釁攻擊方式,迫使他們不得不挺身出來保衛自己的看法,為了挑毛病反駁,他們不能不研究你的論點,也就間接達成你的目的:讓大家有個比較,不再由一言堂控制。
所以我認為,如今情況之所以這麼糟糕,極可能就是壞在我們以往為人太厚道、太客氣了。
這種對話在歷史上也曾出現過,那就是教會覺得伽利略的看法正面攻擊了教會。
而今天的教會則不覺得科學界的看法造成任何痛癢。
沒有人看不慣,沒人出面寫文章,來向大眾指出,神學觀點與科學觀點是如何的格格不入。
甚至有時候碰到的一種怪現象,是在同一位科學家身上,他的宗教信仰跟科學信念之間矛盾百出。
——本書摘自《費曼的主張:誠實.獨立思考.不知為不知》,2021年4月,天下文化。
發表意見
所有討論
1
登入與大家一起討論
#1
windmill
2021/05/27
回覆
關於「激烈的挑釁攻擊方式」,我曾被一位女孩子潑了一身滾燙的白粥,然後跟沒事人一樣慢悠悠走去水龍頭底下把自己清洗乾淨,整件事情就沒下文了。
忍不住表揚自己真是一棵任勞任怨、名副其實的植物人。
天下文化
104篇文章
・
587位粉絲
+追蹤
天下文化成立於1982年。
一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。
每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。
TRENDING
熱門討論
即時
熱門
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
1
10小時前
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
1
12小時前
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
3天前
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
4
2022/08/19
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
3天前
史上第一個全腦世代!獨立、重視個體性、技能比學位更重要的「Z世代」——《全腦人生》
2
2022/08/24
RELATED
相關文章
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
凡事都想知道「為什麼」,是踏入科學探究的第一步——《教出科學探究力》
不要過度指導!如何兼顧規矩與探索,才不會扼殺孩子的與生俱來的探究之心?——《教出科學探究力》
相輔相成的數學與科學,誰才真的是「科學的起點」?或許,它們都不是最好的答案——《教出科學探究力》
肉眼可見的「微生物」!科學家發現有史以來的最大細菌,平均長度大於0.9公分
0
3
1
文字
分享
友善列印
0
3
1
弗里曼‧戴森──自由隨性的異類科學家
科學大抖宅
・2020/05/18
・6601字
・閱讀時間約13分鐘
・SR值563
・九年級
+追蹤
相關標籤:
戴森(2)
戴森球(3)
核子試爆(1)
費曼(5)
量子物理(8)
量子電動力學(4)
熱門標籤:
量子力學(46)
CT值(8)
後遺症(3)
快篩(7)
時間(37)
宇宙(81)
2020年2月28日,弗里曼‧約翰‧戴森(FreemanJohnDyson)去世,享耆壽96歲,國際各大媒體紛紛撰文哀悼。
他是只有學士學位的普林斯頓高等研究院榮譽教授,一生獲獎無數;其最知名的科學成就是促成量子電動力學的完備。
除此之外,戴森還涉足諸多不同領域,包括數論、生命科學、固態物理、天文物理等等;不少家喻戶曉的學者,例如科學頑童費曼[1]和氫彈之父泰勒[2],都曾與其並肩。
他撰寫科普書表達對人類未來、乃至移民宇宙的看法,對流行文化影響深遠,許多科幻作品都曾借用他的構想。
戴森是原子科學家公報(BulletinoftheAtomicScientists)的理事會成員,協同管理末日時鐘[3](DoomsdayClock),而今年一月的調整,是有史以來最接近世界末日的一次──僅差距100秒。
戴森曾研發核彈,卻又提倡禁止核子試爆;他親眼見證科學如何讓人類擁有摧毀自己的能力,但也相信科學具有讓人類免於滅亡的潛力。
豐富的生命經驗、對社會議題的關注,與天馬行空的想像力,都讓他不再只是單純的科學家,而是現代公共知識份子的象徵。
戴森於2005年所攝相片(圖片來源)
數學家的養成
弗里曼‧約翰‧戴森出生於1923年12月15日的英格蘭,自年幼就展現出卓越的數學天賦:五歲便嘗試計算太陽有多少原子、少年時期的休閒讀物是微分方程式教科書。
1941年,時值第二次世界大戰,戴森進入了著名的劍橋大學三一學院。
他回憶:「所有的應用數學家都去打仗了,基本上沒什麼物理好做。
但是一些非常知名的純數學家還在──像是哈代[4]、李特伍德[5]──我可以獨占他們。
作為學生,和這些鼎鼎大名的數學家為伍,是很美好的時光。
」在數學大師的薰陶下,戴森養成了數學家的能力,這對他日後在物理上的成就有許多幫助。
之後,戴森參加了戰事,擔任英國皇家空軍分析師,並於戰後回到劍橋取得學士學位。
1947年,他前往美國康乃爾大學進行短期參訪,師從貝特[6]。
貝特是極為優秀的物理學家,也具識人慧眼;沒幾年前,他才向康乃爾大學推薦自己在曼哈頓計畫的工作伙伴──才華洋溢的費曼擔任教職。
費曼於1965年左右的照片(圖片來源)
二戰後物理學的重要焦點:量子電動力學
第二次世界大戰才剛結束,物理研究百花齊放,實驗與想法不斷推陳出新。
當時物理學界聚焦的問題之一,是如何發展量子電動力學──光與帶電粒子交互作用的理論,針對電子行為做出正確計算。
哈佛大學教授許溫格[7]率先拔得頭籌,提出新的計算架構,得出與實驗吻合的結果,轟動學界。
同時,費曼也用他獨家(簡單但不被欣賞)的費曼圖方法,獲得跟許溫格幾乎一樣的答案。
許溫格和費曼,兩者的方法截然不同,卻總能得到相同的結論──這究竟是怎麼一回事呢?在當時沒有人能夠明白。
粒子物理標準模型下,基本交互作用的費曼圖表示。
圖/wikicommons
另一方面,早在1943年,戰火肆虐的東方國度日本,東京文理科大學[8]教授朝永振一郎[9],便不為人知地獨立進行同樣的研究,並比許溫格更早踏出正確的一步,奠定新量子電動力學理論的根基;奈何時局動盪,他的成果到戰爭結束後才為西方所知──分屬不同陣營的兩方,終於可以安心進行學術交流與合作了。
考量戰爭期間的時空環境,朝永的工作彷彿寒冬裡綻放的花朵,格外珍貴。
朝永振一郎(圖片來源)
戴森的挑戰:解釋殊途同歸的正統方法與新把戲
與費曼同在康乃爾大學的戴森,是少數同時對許溫格和費曼理論有相當程度理解的人;他自述:「我用正統方法替貝特做的運算,花掉我幾個月的時間,寫了幾百頁的紙;費曼卻可以在黑板上,花半個小時而得到完全相同的答案……我暗自下定決心,做完貝特交代的工作後,接著就要來了解費曼的祕笈,並且用其他人都能懂的語言,將他的思想闡揚出來。
」
1948年暑假,戴森和費曼花上四天,從紐約州開車到新墨西哥州的阿布奎基,一路聊戰爭、聊核武、聊科學、批評彼此對科學的想法,真理卻愈辯愈明。
在與費曼分別後,戴森參加了密西根大學的暑期學校,並抓緊機會與擔任課程講者的許溫格交流。
每天下午,他都躲在屋簷下,仔細查驗許溫格演講的每一個步驟,再默想私下交流中,許溫格說的每一句話。
到五個星期的暑期學校結束時,戴森已用許溫格的方法算過無數題目,寫滿上百頁計算。
這時候的戴森還不知道,這個暑假即將成為他個人生命中,非常獨特的一段時期,大大影響了他的命運。
許溫格,攝於1965年(圖片來源)
兩邊兜在一起,完備量子電動力學
1948年9月,戴森結束度假,搭上灰狗巴士返回美國東部。
已經好一陣子沒想過物理的戴森,腦中卻突然浮現費曼的圖像和許溫格的方程式,「自行在我腦裡前後對正、左右標齊,而且從來沒有那麼清晰過。
我生平第一次,可以將這兩個論點兜在一起。
」他說。
過沒多久,戴森的論文發表了,名為〈朝永、許溫格和費曼的輻射理論〉[10]。
原來,許溫格所用的複雜數學方法,和費曼所發明的費曼圖方法,存在一一對應的關係──兩者描述的是同一件事,只不過一方著重全面、精確的數學語言,另一方則給予我們更直觀的物理圖像;而戴森的論文,清楚闡述了二者之間的連結。
朝永、許溫格和費曼,將量子電動力學帶入嶄新的階段,也因其貢獻,共同獲得1965年的諾貝爾物理學獎,戴森則對三人的獲獎扮演了關鍵角色。
在量子電動力學發展的關鍵時刻,戴森剛好站上一個特別的位置:既能和費曼長時間相處、討論其物理觀點,也有機會密集向許溫格求教,再加上戴森於劍橋養成的數學能力──這些因素的總和,讓戴森成為量子電動力學的獨特橋梁,連結起不同架構與敘事觀點,成就了量子電動力學的完備。
朝永、許溫格和費曼三人分攤1965年諾貝爾物理學獎(圖片來源)
沒有博士學位的大學教授
1951年,儘管戴森只有大學學歷,以及幾年的研究生經驗,仍然被康乃爾大學聘為教授職,成為恩師貝特的同事──這也正好符合戴森一貫的信念:「我很自豪沒有博士學位。
我認為博士學位系統很令人厭惡……它強迫一點都不適合做研究的人們,浪費多年的生命,某種程度上假裝自己在從事研究工作。
最終,他們得到一張紙,載明他們合格了,但那並不代表任何事情。
攻讀博士要花上太多時間,也阻擋了女性成為科學家──我認為這是莫大的悲劇。
」
儘管原子彈才剛在六年前轟炸日本的廣島和長崎,造成絕大死傷,戰爭的殘酷卻並沒有停下部分科學家的腳步;當時,威力更強大的氫彈試爆和研發工作正如火如荼進行,貝特也參與其中,不但長時間不在康乃爾大學,也無心進行物理基礎研究。
另一方面,戴森之前還是個菜鳥、到普林斯頓高等研究院進行短期訪問的時候,曾利用專題研討會的時間,多次主講量子電動力學,向當時的院長歐本海默[11]推銷費曼和許溫格的成就,並成功說服了打從心底不接受的歐本海默,讓歐本海默刮目相看──這幫助戴森得到普林斯頓高等研究院的終身職工作。
高等研究院的工作自是相當誘人,再考慮到貝特的狀況,戴森最終下定決心,於1953年離開康乃爾大學,前往普林斯頓高等研究院任職。
這一待,就是六十多年,直到他生命的最後。
普林斯頓高等研究院(圖片來源)
小型核子反應爐的研發
1955年,聯合國在瑞士日內瓦召開第一屆國際原子能和平用途會議,共有73個國家出席;從事核反應爐研究的各國科學家齊聚一堂,交流工作心得,一堆機密文件也都公開展示。
會議的進行,標誌了國際合作時代的來臨。
一時之間,核能成為造福全人類的尖端科技,發展前景可期。
就在這樣的氛圍下,隔年,應通用動力公司的邀請,戴森和氫彈之父泰勒一起主導了核反應爐的研發;他們專注於安全性,致力打造就連高中生都能操作的小型核反應爐──並且成功了。
這部被命名為TRIGA的核反應爐是最成功的核反應爐之一,根據設計絕不可能發生爐心熔毀等重大核災事故。
至今,TRIGA反應爐仍作為教育、研究和醫療用途,在世界各地使用中。
儘管曾參與核反應爐的研發,也支持和平使用原子能,戴森對核能發電工業卻有諸多批評。
他認為,既有的核能技術並不夠好,隨著石化能源用罄,人類將需要更便宜、更安全的核能反應爐,但是新核反應爐的研究卻越來越少,沒有嘗試就不會有進步。
「冒險家、實驗家、發明家一個個被逐出大企業,而讓會計師、經理人獨擅勝場。
」、「核能發展出了岔錯。
」他說。
在戴森眼中,核能工業之所以陷入窘境,完全不如1950年代的蓬勃,一方面是因為「許多舊有的勢力都涉嫌重大,他們共謀讓核能發展變得麻煩而昂貴,遠超過我們先前的預估。
」更重要的,則是因為人們不再有耐心去做試驗,也沒有預算去容納這項高風險的投資了──他在車諾比核災之前就做出了上述評論;現在的狀況,比起戴森那時候,是更好,還是更壞呢?
TRIGA反應爐核心(圖片來源)
殘念的獵戶座計畫,與不容忽視的核子試爆威脅
從1958到59年,戴森參與民間發起的獵戶座計畫(ProjectOrion),打算利用原子彈作為太空船的推進動力;他們喊出口號:「1970土星見!」預計1970年就載人上土星的衛星。
然而,世界局勢快速轉變,關於核彈試爆存續的討論不絕於耳,戴森出於對獵戶座計畫的熱情,不僅投書表達支持試爆,也嘗試設計新型核彈,希望大幅減少獵戶座計畫產生的放射性落塵,以延長計畫壽命。
當時的戴森,一心只想探索浩瀚的宇宙,對於核彈設計抱持純然和平的動機。
只不過,當他的同事發明中子彈之後,自覺負有部分責任的戴森,無法再對核彈的和平用途充滿信心了──戰爭與和平,無法簡單一刀兩斷,不可能有純粹和平使用的核彈。
隨著時間推移,美、蘇兩國的核子試爆越演越烈,在全球累積的輻射塵也到了不能忽視的地步;於「軍備控制與裁軍署」(ArmsControlandDisarmamentAgency)兼差的戴森十分驚訝地在統計數據上發現,核子試爆總數每年呈指數增加,按照這個趨勢繼續下去,只怕會走上人類的不歸路。
頭一次,他打從心底認為:核子試爆,非禁不可!
1963年,身為軍備控制與裁軍署專家的戴森,不但是甘迺迪總統簽訂《部分禁止核試驗條約》(PartialTestBanTreaty,PTBT)的顧問,也以美國科學家聯合會代表的身份,在參議院聽證會上幫該條約背書護航。
最後,《部分禁止核試驗條約》於同年10月10日生效,由美國、蘇聯、英國共同簽署,明訂禁止在大氣層、太空和水下進行核武器試驗──儘管那並無法阻止冷戰時期美、蘇兩國的軍備競賽,但也是很大的進步。
戴森一度對原子能充滿期待,深信它將帶給人類更光明的未來;但隨著世界局勢的轉變,原子能的發展完全不如想像那般美好,他也不再純然相信原子能的和平使用,甚至給自己曾熱切參與的獵戶座計畫簽下死亡證書。
《部分禁止核試驗條約》簽署後,大氣中的放射性同位素碳14濃度明顯下降。
藍色線條為碳14的自然背景平均濃度。
(圖片來源)
涉獵眾多領域,對社會的莫大影響力
戴森興趣廣泛、涉獵過眾多不同領域;他就像充滿好奇心的小孩,找尋自己能夠解決的有趣問題,不介意它們重要與否。
戴森寫過許多科普書,探討科學、技術、宗教與哲學問題,也提出過許多完全符合科學原理的天外奇想。
他想像在小行星或彗星上種植基改樹木(人稱「戴森樹」,DysonTree),創造完整的生態系,以作為人類未來的居所。
他也將既有科幻小說[12]中的情節發揚光大:發達的智慧文明可以建造環繞於恆星周圍、適居的人造生物圈(artificialbiosphere),充分利用恆星的能源。
儘管跟戴森本來的想像略有不同,之後的科幻小說家開始幻想,將整個恆星完整包覆、吸取所有能源的巨型結構──稱為「戴森球」(DysonSphere)。
雖然戴森本人並不喜歡這個名字,但戴森球已廣泛出現在許多科幻作品中,包括知名影集《銀河飛龍》(StarTrek:TheNextGeneration)。
《銀河飛龍》影集裡,企業號繞行戴森球的畫面(圖片來源)
作為受人敬重的科學家,和對流行文化有莫大影響的意見領袖,戴森在氣候變遷議題卻是出了名的懷疑論者。
他認為現有氣候模型過於簡略、無法描述真實世界;全球暖化帶來的效應也不見得全然負面,其嚴重性被政治性地過分誇大──但這並不表示他忽視氣候科學家提出的證據。
對戴森來說,跳脫既有框架、保持懷疑的態度是重要的,只要現有證據無法百分之百說服他,他會毫不猶豫地站出來挑戰(儘管戴森的說法後來也遭到其他科學家的反駁)。
知名諾貝爾物理學獎得主溫伯格[13]這麼形容戴森:「當共識如同湖面結冰那般逐漸成形,戴森就會盡力去敲碎那冰塊。
」不管是在科學、還是社會議題上,戴森向來強調多元的重要性──這使他往往刻意站在大眾的對立面。
率直的思想家
戴森一生絕大部分時間都在普林斯頓高等研究院度過;即使退休,他仍擁有自己的辦公室,並常漫步於院區──直到生命結尾。
戴森不追求發表自己的獨創性科學理論,滿足於和其他人共同工作、討論他們的構想。
他穩重、內斂、聰明,並且謙遜,因此得到許多同僚的敬重。
他對科學的可能性懷抱著無比信心,積極思考人類的長遠未來;他深知戰爭的殘酷,核武帶來的議題遠比製造核武的科學來得更複雜,核武的研究也不可能和戰爭撇清關係。
戴森去世當天,於普林斯頓高等研究院發布的新聞稿裡,院長戴克赫拉夫(RobbertDijkgraaf)這麼形容戴森:
近代粒子物理的建築師、無拘無束的數學家、太空旅行、天體生物學和裁減軍備的倡導者、未來學家、永遠的研究生、(包括他自己的)先入為主觀點的反對者、富有思想的評論家、全時對世間事保持睿智的觀察者。
他的秘密就是直率地接受生命中的所有事,直到最後一刻。
他豐富的生命經驗、廣泛的涉獵領域、不隨波逐流的堅持,都讓他成為世人眼中的戴森──自由又隨性的異類科學家。
2007年戴森在他普林斯頓的辦公室(圖片來源)
註釋
[1]理察‧菲利普斯‧費曼(RichardPhilipsFeynman,1918年5月11日-1988年2月15日),美國理論物理學家,因對量子電動力學的貢獻,於1965年獲得諾貝爾物理學獎。
[2]愛德華‧泰勒(EdwardTeller,1908年1月15日-2003年9月9日),匈牙利猶太裔美國理論物理學家,以研發氫彈聞名。
[3]由芝加哥大學的《原子科學家公報》雜誌於1947年設立,每年一月進行評估,標示出世界距離毀滅有多近;午夜零時象徵世界末日來臨。
[4]戈弗雷‧哈羅德‧哈代(GodfreyHaroldHardy,1877年2月7日-1947年12月1日),英國數學家,二十世紀英國分析學派的代表人物。
[5]約翰‧恩瑟‧李特伍德(JohnEdensorLittlewood,1885年6月9日-1977年9月6日),英國數學家,長期和哈代合作。
[6]漢斯‧阿爾布雷希特‧貝特(HansAlbrechtBethe,1906年7月2日-2005年3月6日),德國和美國猶太裔核物理學家,1967年諾貝爾物理學獎得主。
[7]朱利安‧西摩‧許溫格(JulianSeymourSchwinger,1918年2月18日-1994年7月16日),猶太裔美國理論物理學家,因對量子電動力學的貢獻,於1965年獲得諾貝爾物理學獎。
[8]現在的筑波大學。
[9]朝永振一郎(ShinichiroTomonaga,亦做Sin-ItiroTomonaga,1906年3月31日-1979年7月8日),日本物理學家,因對量子電動力學的貢獻,於1965年獲得諾貝爾物理學獎。
[10]原名“TheRadiationTheoriesofTomonaga,Schwinger,andFeynman”,發表於《物理評論》(PhysicalReview)。
[11]朱利葉斯‧羅伯特‧歐本海默(JuliusRobertOppenheimer,1904年4月22日-1967年2月18日),美國理論物理學家,人稱「原子彈之父」。
[12]出自史泰普頓(OlafStapledon)於1937年出版的《造星者》(StarMaker)。
[13]史蒂芬‧溫伯格(StevenWeinberg,1933年5月3日-),美國物理學家,1979年諾貝爾物理學獎得主。
參考資料
TheEconomist(2020/03/14),“FreemanDysondiedonFebruary28th”,TheEconomist.
AndreaStone(2020/02/28),“FreemanDyson,legendarytheoreticalphysicist,diesat96”,NationalGeographic.
FreemanJ.Dyson,“TheradiationtheoriesofTomonaga,Schwinger,andFeynman”,PhysicalReview.75(3):486(1949).
+plusmagazine(2013/07/22),“Operas,revolutionsandnature’stricks:aconversationwithFreemanDyson”.
DwightENeuenschwander(2016),“DearProfessorDyson:TwentyYearsOfCorrespondenceBetweenFreemanDysonAndUndergraduateStudentsOnScience,Technology,SocietyAndLife”,Wspc.
高崇文(2018/02/11),〈孤高的物理學家:許文格(二)邁向巔峰〉,物理雙月刊。
SteveConnor(2011/02/25),“Letterstoaheretic:AnemailconversationwithclimatechangescepticProfessorFreemanDyson”,Independent.
ThomasLin(2014/03/26),“A‘Rebel’WithoutaPh.D.”,Quantamagazine.
RobbertDijkgraaf(2020/04/13),“RememberingtheUnstoppableFreemanDyson”,QuantaMagazine.
戴森(2016),《宇宙波瀾:科技與人類前途的自省》,邱顯正譯,天下文化。
發表意見
所有討論
0
登入與大家一起討論
科學大抖宅
35篇文章
・
971位粉絲
+追蹤
在此先聲明,這是本名。
小時動漫宅,長大科學宅,故稱大抖宅。
物理系博士後研究員,大學兼任助理教授。
人文社會議題鍵盤鄉民。
人生格言:「我要成為阿宅王!」科普工作相關邀約請至https://otakuphysics.blogspot.com/
TRENDING
熱門討論
即時
熱門
雨後天空總是特別清澈,是什麼汙染了我們的天空?科學家化身「空污偵探」,把它們通通寫上名單!
1
10小時前
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
1
12小時前
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
3天前
你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
5
3天前
運動聽音樂,讓你越動越活躍!
4
2022/08/19
不用數學就可以解釋——相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論」
4
3天前
史上第一個全腦世代!獨立、重視個體性、技能比學位更重要的「Z世代」——《全腦人生》
2
2022/08/24
RELATED
相關文章
戴森生日|科學史上的今天:12/15
真的找到外星文明的巨大建築了嗎?
第三種細胞分裂方式「無合成分裂」背後的發現之旅——《科學月刊》
不屑成為世人追捧的「猶太商人」!少年寧願拋棄家業,也要去學哲學──《不馴的異端》
全球熱浪災情頻傳!臺灣熱成這樣,竟然不符合「熱浪」的定義?
繁
简
延伸文章資訊
- 1大自然的獵人(2020新版):博物學家威爾森 - momo購物網
在這本充滿智慧的自傳裡,威爾森這位當代生物學巨擘、社會生物學前鋒、 ... 以及日後在哈佛大學教書,發表了許多重要論文與學說期間的種種人與事。
- 2大自然的獵人: 博物學家威爾森| 誠品線上
令人頭暈腦脹的權力爭奪戰,充斥在生物系裡,而我們就像是世界的縮影。 哈佛大學裡的傳統主義者,起先非常支持這場革命。我們都同意,系上需要更多分子生物學以及 ...
- 3本期摘要 - 天下文化
依慣例,諾貝爾獎得主都會在頒獎會期發表演講,內容大致上是得獎工作的回顧與展望。 ... 比費曼小十八歲的他從小就是天才學生,父親是哈佛大學化學教授,曾經與名化學 ...
- 4《别闹了,费曼先生》读书笔记 - 柳婼のblog
例如当我们碰到微积分的题目时,我便很快看出题目的方向,而且很快地把答案算出来——真的很快。 ... 我居然在哈佛大学的生物系里发表演讲呢!
- 5费曼先生——第二部误闯普林斯顿——有没有猫体构造图?
“费曼先生,”他说,“电子是不是一种'本质物体'呢? ... 我想弄明白的,是他们会不会将理论上的构想归为本质物体。 ... 我居然在哈佛大学的生物系里发表演讲呢!