科學(xué)家的養(yǎng)成

我有一位藝術(shù)家朋友，他的某些觀點(diǎn)讓我無法茍同。他會(huì)拿起一朵花說：“看，多美啊?！蔽乙脖硎就狻？山又蜁?huì)說：“身為藝術(shù)家，我能看到這朵花的美麗之處。而你們這些科學(xué)家，只會(huì)拿去做解剖，多無趣?！蔽矣X得這種看法很無知。

首先，他能看到的美所有人都能看到，當(dāng)然也包括我。我不具備他那樣的美學(xué)素養(yǎng)，但我還是能欣賞花朵之美的。但與此同時(shí)，我能看到更多他無法欣賞的美。我能想象花朵內(nèi)部的細(xì)胞排列，那也是一種美。美不僅存在于厘米量級(jí)，也存在于更小的量級(jí)中。

細(xì)胞有著復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和排列方式。在植物的進(jìn)化過程中，花朵的顏色起到吸引昆蟲授粉的作用，這一點(diǎn)很有趣，意味著昆蟲能分辨顏色。這就引出了另一個(gè)問題：我們看到的美對(duì)于低等生物是否成立？此類有趣的問題都是從科學(xué)角度引申出來的，這只會(huì)增加人們對(duì)花朵的好奇心、神秘感和敬畏之心。只是增加，根本無損于花朵其他方面的美。

我一直是個(gè)偏科的人，年輕的時(shí)候，我?guī)缀鯇⑷康木A注于科學(xué)。那時(shí)，我沒有時(shí)間也沒有太多的耐心學(xué)習(xí)所謂的人文學(xué)科。雖然大學(xué)里設(shè)了很多必修的人文課程，可我總是盡可能逃掉。直到后來，年歲漸長，心靈也更加從容之后，我才逐漸涉獵了一些。我學(xué)習(xí)過繪畫，又多讀了些書，但我仍是個(gè)嚴(yán)重偏科的人，知識(shí)面不廣。我的智力有限，只能把它用在特定的方向。

在我出生之前，父親曾對(duì)母親說：“如果是個(gè)男孩，就讓他當(dāng)科學(xué)家吧?！?span >[1]當(dāng)我還是坐嬰兒椅的小嬰兒時(shí)，有一天，父親帶回一些浴室用的小瓷磚，不過是殘次品，顏色花花綠綠。我們拿著玩，父親把它們在小餐椅上排成一條直線，像多米諾骨牌一樣，然后我從一端一推，它們就全倒了。

過了一會(huì)兒，我會(huì)幫著把它們立起來。很快，我們開始擺出更復(fù)雜的形式：兩片白一片藍(lán)，兩片白一片藍(lán)，依次排列。母親看到后說：“你就隨他去吧，如果他想擺藍(lán)色的瓷磚，就由著他擺藍(lán)色吧。”

可父親說：“不行，我想讓他知道什么是模式，以及模式的有趣之處，這也是初等數(shù)學(xué)的一部分?！本瓦@樣，他從我很小的時(shí)候就開始告訴我，世界是什么，世界有多奇妙。

我家里有一套《大英百科全書》。父親常常讓年幼的我坐在膝頭，給我念《大英百科》。比如，我們正在讀關(guān)于恐龍的內(nèi)容。有可能正讀到霸王龍，里面的內(nèi)容大概是這樣的：“這只恐龍有二十五英尺高，腦袋有六英尺寬。”

父親會(huì)停下來說：“來，讓我們看看這句話是什么意思。也就是說，如果它站在我們家的院子里，一伸脖子就能夠到窗戶。”（當(dāng)時(shí)我們在二樓。）“但它的腦袋太大，沒法從窗戶探進(jìn)來。”每念到一處，他都會(huì)想盡辦法跟現(xiàn)實(shí)聯(lián)系起來。

想象那樣的龐然大物真是讓人興奮又深深著迷。而且這些巨獸都滅絕了，沒人知道滅絕的原因，因此，我一點(diǎn)兒也不擔(dān)心會(huì)有恐龍真的從窗戶探進(jìn)頭來。我從父親那里學(xué)會(huì)了轉(zhuǎn)換：讀到任何內(nèi)容時(shí)都會(huì)想想其現(xiàn)實(shí)意義，即那到底在講什么。

我們以前常常去凱茨基爾山——紐約人夏天經(jīng)常光顧的避暑勝地。父親們工作日都在紐約，只有周末才過來。到了周末，父親會(huì)帶我在樹林里散步，給我講森林里正在發(fā)生的趣事。其他孩子的母親看到了，覺得很不錯(cuò)，便要求她們的丈夫也帶孩子去散散步。她們試圖做自己丈夫的工作，可是一點(diǎn)兒效果也沒有，于是便請(qǐng)求我父親帶上所有的孩子?？筛赣H不愿意，因?yàn)樗臀矣兄厥獾年P(guān)系。最后，其他的父親也只好周末帶著孩子去散步。

等到周一，父親們都回去工作了，我們這些小孩兒聚在一起玩。其中一個(gè)小孩兒對(duì)我說：“看到那只鳥了嗎？那是什么鳥？”

我說：“我可不知道那是什么鳥?！?/p>

他說：“那是棕頸鶇。你爸爸什么也沒教你呀。”

事實(shí)正好相反。我父親其實(shí)已經(jīng)教過我：“看到那只鳥了嗎？”他說，“那是斯氏鶯?！保ㄎ液芮宄鋵?shí)他并不知道正確的名字。）“哦，在意大利它叫‘查圖拉皮提達(dá)’。在葡萄牙，它叫‘波姆達(dá)培達(dá)’。中文名字是‘春蘭鶇’，日文名字則叫‘卡塔諾·塔凱達(dá)’。即便你知道它在世界各地的叫法，可對(duì)這種鳥本身還是一無所知。你只是知道世界上有很多不同的地方，這些不同地方的人是這么叫它的。所以我們還是來觀察一下這只鳥吧，看看它在做什么……這才有意義?！保ㄋ晕液苄【投茫滥硞€(gè)事物的名字與真正了解這一事物的區(qū)別。）

他說：“比方說，你看，這只鳥不時(shí)去啄自己的羽毛?？吹搅藛?？它一邊走一邊啄羽毛。”

“嗯，是的?！?/p>

他說：“你覺得鳥兒為什么要啄自己的羽毛呢？”

我說：“可能它們飛的時(shí)候把羽毛弄亂了，所以要啄一啄，把羽毛理整齊?！?/p>

“好吧，”他說，“如果是那樣，它們剛剛停下來的時(shí)候會(huì)啄得勤一些，而落地后過了一段時(shí)間就不會(huì)啄得那么勤了，你懂我的意思嗎？”

“嗯。”

他說：“讓我們來看看它們是不是剛落地時(shí)啄得比較勤?！?/p>

不難發(fā)現(xiàn)，鳥兒落地一段時(shí)間之后跟剛剛落地時(shí)啄羽毛的頻率并沒有太大區(qū)別。于是我說：“我想不出。為什么鳥兒老要啄羽毛呢？”

“因?yàn)橛惺釉谧鞴?，”他說，“虱子吃羽毛上掉下來的蛋白質(zhì)皮屑?！?/p>

他接著解釋：“虱子的腿上有某種蠟質(zhì)，比它更小的螨蟲就吃這個(gè)。螨蟲不能充分消化這些蠟質(zhì)，會(huì)用屁股排出一種類似糖的物質(zhì)，這里面又繁殖了細(xì)菌?！?/p>

最后他說：“你懂了吧，凡是有食物的地方，就會(huì)有某種以它為食的生物?！?/p>

現(xiàn)在我知道，鳥兒腿上未必有虱子，虱子腿上也未必有螨蟲。父親所說的細(xì)節(jié)不一定正確，但他告訴我的原則是對(duì)的。

還有一次，那時(shí)我大了一點(diǎn)。父親從樹上摘了一片葉子，這片葉子上有個(gè)奇特的裂紋，我們之前沒怎么見過。葉子基本壞死了，表面有個(gè)C形的棕色圖案，C的一頭位于葉子正中，一頭位于葉子邊緣。

“看看這條棕色的線，”他說，“它起始的一端比較細(xì)，越接近邊緣就越粗。這是怎么回事呢？是一只蒼蠅，一只黃眼睛、綠翅膀的綠頭蒼蠅在這兒產(chǎn)了一顆卵。然后卵又孵成了蛆（跟毛毛蟲有點(diǎn)像），蛆就整天吃這片葉子。它咬過的地方會(huì)留下這種棕色的痕跡。蛆長得越大，斑痕就越寬，等吃到葉子邊緣的時(shí)候它就完全長成了，變成了一只蒼蠅——黃眼睛、綠翅膀的綠頭蒼蠅。然后它也飛到其他葉子上去產(chǎn)卵。”

同樣，我知道其中的細(xì)節(jié)不一定全對(duì)，也可能是甲蟲造成的，但他要告訴我的道理是生命的可笑之處：一切都是為了繁衍。無論過程多么復(fù)雜，主題只有一個(gè)：循環(huán)往復(fù)。

我沒有接觸過其他孩子的父親，也不知道我父親有多了不起。他是如何發(fā)現(xiàn)這些科學(xué)的深層法則并且熱愛它、鉆研它的？他這么做的意義何在？我從沒正式問過他，因?yàn)槲乙詾樗械母赣H都知道這些事情。

父親還教育我去觀察事物。一天，我正在玩“馬車快遞”，就是一輛帶車斗的玩具馬車，里面有一個(gè)球。當(dāng)我拉動(dòng)馬車的時(shí)候，我留意到了球的運(yùn)動(dòng)方式。我找到父親，說：“爸爸，我發(fā)現(xiàn)了一件事。我拉動(dòng)馬車的時(shí)候，球會(huì)往后滾。而如果我拉著馬車走著走著忽然停下，球會(huì)往前滾。為什么會(huì)這樣？”

“哦，沒人知道。”他說，“大體的規(guī)律是，運(yùn)動(dòng)中的物體趨向于保持運(yùn)動(dòng)，而靜止的物體則趨向于保持靜止，除非你用力推它們。這種趨向性叫作‘慣性’，但沒人知道為什么會(huì)這樣?！蹦阋?，這是更深層的理解。他不會(huì)僅僅告訴我一個(gè)名稱。

他接著說：“如果你從旁邊觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)，拉動(dòng)馬車時(shí)，小球相對(duì)于車斗有保持靜止的趨勢?？墒聦?shí)上，馬車剛動(dòng)起來時(shí)，摩擦力使得它相對(duì)于地面向前運(yùn)動(dòng)了一點(diǎn)兒。而不是向后運(yùn)動(dòng)?！?/p>

我跑回玩具馬車旁邊，把球重新擺好，然后拉動(dòng)馬車。從旁邊觀察，我發(fā)現(xiàn)父親說的果然是對(duì)的。相對(duì)于地面，球往前移動(dòng)了一點(diǎn)兒。

父親教育我的方式就是這樣，給出各種各樣的實(shí)例，并加以討論——毫無壓力，只是愉快、有趣的討論。這激勵(lì)了我的一生，讓我對(duì)所有的科學(xué)領(lǐng)域都饒有興趣。（只是恰好我在物理方面做得更出色些。）

我深深為之著迷，這么說吧，就像有人因?yàn)樾r(shí)候嘗過某種美妙的滋味，長大后便不斷尋找那種東西。我一直像個(gè)孩子一樣，尋找著前方未知的奇跡，盡管不是每次都能如愿，但也不時(shí)能夠成功。

那時(shí)，比我大三歲的表哥正在讀中學(xué)。他對(duì)代數(shù)很頭疼，于是請(qǐng)了一個(gè)補(bǔ)習(xí)老師。補(bǔ)習(xí)老師教課的時(shí)候，允許我坐在一邊旁聽。我聽到他說到了x。

我問表哥：“你要干什么？”

“我要解出2x+7=15中的x等于多少?！?/p>

我說：“是四呀?！?/p>

“答案沒錯(cuò)。不過你是用算術(shù)算的，得用代數(shù)?！?/p>

幸好我學(xué)過代數(shù)，學(xué)校里沒教，但我在姨媽家閣樓里的舊課本上讀到過，并且明白，最終目的就是得出x的值，用什么方法其實(shí)無所謂。對(duì)我來說，沒有什么必須“用算術(shù)”或“用代數(shù)”的想法?！按鷶?shù)方法”僅僅是一套讓人盲目效仿就能得出答案的規(guī)則，類似于“方程的兩邊各減去七，然后同時(shí)除以x前面的系數(shù)”。這一系列的步驟能夠幫你得到答案，即使你根本不理解這么做的目的。而發(fā)明這些規(guī)則只是為了讓不愛學(xué)習(xí)代數(shù)的學(xué)生通過考試而已。所以我表哥從來沒有真正弄懂代數(shù)是什么。

本地的圖書館里有一套數(shù)學(xué)叢書，第一本就是《實(shí)用算術(shù)學(xué)》，然后是《實(shí)用代數(shù)學(xué)》和《實(shí)用三角學(xué)》。（我從書里學(xué)到了三角學(xué)，但很快就忘記了，因?yàn)槲也]有真正理解。）大概在我十三歲的時(shí)候，圖書館打算購入《實(shí)用微積分》。我從《大百科》中知道微積分是一門重要也很有趣的學(xué)科，所以那時(shí)我覺得，我應(yīng)該學(xué)會(huì)它。

終于在圖書館看到微積分的書時(shí)，我非常興奮。我去跟圖書管理員借書，她看著我說：“你這么小，借這本書干什么？”

這是我人生當(dāng)中為數(shù)不多的幾次因?yàn)閷擂味鲋e，我說是給我父親借的。

我?guī)е潜緯氐郊?，開始學(xué)習(xí)微積分。在我看來，里面的內(nèi)容簡單明了。父親看到了，也開始讀，但卻覺得很復(fù)雜、很難懂。于是我試著解釋給他聽。在這之前，我從沒想過他的智力也是有限的，這讓我有點(diǎn)不開心。那是我第一次意識(shí)到，我在某些方面的知識(shí)已經(jīng)超過他了。

父親還教給我一樣物理以外的東西，那就是對(duì)大人物的不敬之心，雖然不知道是對(duì)是錯(cuò)。在我很小的時(shí)候，父親讓我坐在他膝頭，給我讀《紐約時(shí)報(bào)》，那時(shí)候報(bào)紙還是凹版印刷的，上面剛剛開始刊登照片。

有一次我們看到一張所有人向教皇行禮的照片。父親說：“你看，這里站著一個(gè)人，其他的人都在向他鞠躬，他們有什么區(qū)別呢？這個(gè)是教皇。”父親討厭教皇。他說：“區(qū)別只在于他戴的帽子。”（如果是個(gè)將軍，他會(huì)說區(qū)別只是肩章?？傊褪茄b扮、制服和職務(wù)的不同。）“可是，”他又說，“這個(gè)人跟其他人一樣，也要吃飯，也要上廁所。他也是個(gè)人。”（順便說一句，我父親做制服方面的生意，所以他知道，一個(gè)人穿著制服跟脫去制服后其實(shí)是同一個(gè)人。）

我想，他對(duì)我挺滿意的。有一次，我從麻省理工回來（我已經(jīng)在那里上了好幾年學(xué)了），父親說：“你現(xiàn)在學(xué)了不少這方面的知識(shí)了，有個(gè)問題我想了很久，卻一直沒弄明白?！?/p>

我問他是什么問題。

他說：“我知道，當(dāng)原子從一種狀態(tài)躍遷到另一種狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)散出一種叫光子的粒子?！?/p>

“是的。”我說。

他又說：“那光子是早就存在于原子中的嗎？”

“不，光子不是預(yù)先存在的?！?/p>

“那么，它從哪兒來？是怎么跑出來的？”他說。

我努力向他解釋：光子數(shù)是不固定的，它們因電子的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生。但我解釋得不是很好。我說：“就像我現(xiàn)在說話發(fā)出的聲音，在這之前，它們并不存在于我的身體中。”（這就好比我兒子小時(shí)候忽然說他不能用某個(gè)詞了，后來我們知道那個(gè)詞是“貓”，因?yàn)樗摹霸~語口袋”里沒有這個(gè)詞了。人們說的話并不從“詞語口袋”里來，同理，原子中也沒有“光子口袋”。）

他對(duì)我的解釋不太滿意。我也從來沒能解釋清楚他不懂的問題。所以這方面他沒有成功：他送我上大學(xué)去尋找那些問題的答案，可他自己從來也沒能找到。

雖然母親對(duì)科學(xué)一竅不通，可她對(duì)我的影響很深。特別是她有很強(qiáng)的幽默感，我從她那兒懂得，理解的最高層次就是歡笑和人類的同情之心。

[1]理查德的妹妹瓊也擁有物理學(xué)博士學(xué)位，雖然那時(shí)候人們有著男孩才能當(dāng)科學(xué)家的偏見。（未特殊注明者，均為英文版編者注。）