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第二部 误闯普林斯顿(2)


  爱因斯坦也来了
  轮到我做报告之前一两天,我在走廊上碰到维格纳。“费曼,”他说,“我觉得你跟惠勒合作的研究很有趣,因此我已请了罗素来参加你的研讨会。”罗素(Henry NorrisRussell),当代大名鼎鼎的天文学家,要来听我的报告!
  维格纳继续说:“我想冯诺曼教授也会有兴趣。”冯诺曼(John von Neumann)是当时最伟大的数学家。“而刚巧鲍立教授从瑞士来访,因此我也请了鲍立来。”天哪!鲍立(Wolfgang Pauli),一九四五年诺贝尔物理奖得主,也是很有名的物理学家呢!这时我吓得脸都黄了。最后维格纳说:“爱因斯坦教授很少参加我们每周一次的研讨会,可是你这个题目太有趣了,因此我特别去邀请他,他也会来。”
  这时我的脸一定变成绿色了,因为维格纳还说:“不!不!不用担心!不过我得先提醒你:如果罗素教授边听边打瞌睡——而他是一定会睡着的——那不表示你的报告不好,他在每个研讨会中都打瞌睡。另一方面,如果鲍立教授不停点头,好像表示赞同你说的一切,也不要得意,鲍立教授患了震颤麻痹症。”
  我回去告诉惠勒。当初他要我做演讲练习,现在却有这些科学大师要来听我的报告,使我很不自在。
  “没关系,”他说,“不用担心,我会替你回答所有的问题。”
  我努力准备报告,到了那天,我跑进会场,却像许多没有做过学术报告的年轻人一般,犯了同样错误——在黑板上写了太多的方程式。要知道,年轻小伙子都不懂得在什么时候说:“当然,这跟那成反比,而这会如此这般地演变——”因为事实上,在座的听众早已知道这些,他们都“看”明白了;可是只有他自己不晓得。他必须靠实际的推算才得出结论——因此他写下一大堆方程式。
  会前,我就在黑板上上下下写满了一大堆,还在写着,爱因斯坦跑进来,和颜悦色地说:“哈罗,我来参加你的研讨会。请问你,茶放在哪里?”
  我告诉了他,继续写我的方程式。
  报告时间终于到了。我面前坐了这些科学大师,全在等我开口讲话!我生平第一次学术报告,却碰上这样的听众!
  我的意思是说,他们会问很多难题,我将会大大地出丑了!
  我还清楚记得,从牛皮纸袋抽出讲稿时,双手不住地发抖。
  但奇迹出现了——事实上我很幸运,类似的奇迹在我一生中一再发生——只要我开始思考物理、必须全神贯注于要说明的问题上,我的脑袋中就再没有其他杂念,完全不会紧张。因此当我开始报告以后,我根本不知道听众是谁了;我只不过在说明这些物理概念。事情就那么简单!
  报告结束,开始问问题的部分。坐在爱因斯坦旁边的鲍立首先站起来说:“我不认为这个理论正确,因为这个,这个和这个——”他转头去问爱因斯坦:“你同不同意,爱因斯坦教授?”
  爱因斯坦说:“不——,”声音拉长,带着浓重德国口音,很悦耳的一声“不”,很有礼貌。“我只觉得,要替引力交互作用构思一套同样的理论,必定十分困难。”他指的是广义相对论,也是他心爱的“小孩”。他继续说:“由于目前我们还没有足够的实验证据,因此我并不很确定哪些才是正确的引力理论。”爱因斯坦了解,很多想法可能跟他的理论不一样,他很能容忍别人的想法。
  我真希望我当时把鲍立说的话记下来,因为几年之后,我发现那套理论用来构筑量子理论上,确是不够。很有可能,伟大的鲍立早已注意到其中的问题,而且当时已对我说明;但由于我不用回答问题,心情太过放松,以致没有仔细听。
  我倒是记得,跟鲍立一起走上帕尔玛图书馆的台阶时,鲍立问我:“等惠勒做演讲谈量子理论时,他会说些什么?”
  我说:“我不知道,他没有告诉我。这部分是他在做。”
  “哦?”他说,“这家伙自己闷着头在做,而没有告诉助理究竟他在做些什么?”他靠过来,用低沉、神秘的语调说:“惠勒不会举办那个演讲的。”
  果然,惠勒一直没有提出报告。原先他以为轻易便可解决跟量子理论有关的部分;他还以为已经做得差不多了,但事实上并没有。到了该他做报告时,他明白了他根本不知应该怎样着手,所以没什么可报告。我也始终没有解决那“半超前——半延迟势位”的量子理论。而老实说,我还为此花了许多年的功夫呢!
真正男子汉
  我经常形容自己是个“没文化素养的”或“反知识”分子。之所以会变成这样,我想原因可以回溯到中学时期。
  那时,我一天到晚担心自己太过娘娘腔,像个文弱书生。
  对我来说,真正的男子汉大丈夫,是不会把心思放在诗呀、歌呀这类事情上的。我甚至从没有想过,到底诗是怎么写出来的!也因此我很看不惯那些读法国文学、音乐或诗等“优雅”事物的男生。我比较欣赏钢铁工人、焊工或机器房的技工。我常常觉得,那些在机器房里工作、能够制造出东西来的人,才是真正的男子汉!那就是我当年的心态。
  在我看来,作个讲求实用的人是一种美德,但成为“有文化素养的”或“有知识的”就不是。前一句话当然没错,但事实上后一种想法却极为荒谬。
  总之,到了普林斯顿研究院之后,我还抱持着那种心态,等一下你就会明白我的意思。那时候我经常在一家叫“爸爸小馆”的精巧小餐馆中吃饭。有一天,我正在那里用餐,一个穿着工作服的油漆工人从楼上跑下来,坐到我的附近,他是餐厅老板请来粉刷楼上房间的。我忘记是怎么开始的,我们交谈起来,他提到在油漆这一行,要学的东西还真多。“例如,”他说,“拿这餐厅来说,如果让你来决定的话,你会用什么颜色来漆这里的墙壁?”
  我说我不知道,他就说:“在这样的高度你要刷一截深色宽条,因为坐在餐椅上的客人,总是会用肘部在墙上磨来擦去。所以这个部分不能用白色,否则很容易弄脏。
  可是再往上则相反,因为那样才能让顾客觉得餐厅很干净。”
  那家伙好像很在行,而我就坐在那里,呆呆地听他说下去:“你也必须懂得颜色的道理,弄清楚怎样把油漆混在一起得出各种颜色。举个例子吧,黄色是用哪几种颜色调出来的?”
  我不能确定如何调出黄色的油漆。如果是光,我就知道是要用绿光和红光,但他说的是油漆。因此我说:“如果不用黄漆,我便不知道你怎样调出黄色来了。”
  “噢,”他说,“如果你把红的和白的混在一起,便可以配出黄色来了。”
  “你确定不会配成粉红色吗?”
  “不,”他说,“你得到的是黄色。”我相信了他的话,因为他是个职业油漆工人,而我一直都很景仰这一类型的人,可是我还是不懂他怎么做到这点。
  我突然想到一个主意,说:“那一定是什么化学变化所引起的。你用的一定是些会引起化学变化、很特别的颜料吧?”
  “不,”他说,“什么颜料都行。你跑去﹃五分一毛﹄平价商店买些油漆回来,就是一般的红漆和白漆,我调些黄色的油漆出来给你看。”
  这时我想:“这太奇怪了。油漆我也不是完全不懂,你根本不可能得出黄色来的。但他又很确定可以调出黄色来,这事真有趣,我要看个究竟!”
  于是我说:“好,我去买油漆。”
  油漆工回到楼上继续干活,餐馆老板走过来对我说:“你怎么还跟他争?他是油漆工,他已经干了一辈子的油漆工了。而他说能调成黄色,你还跟他辩干嘛?”
  我觉得很难为情,不晓得该说些什么。最后我说:“我一辈子都在研究光。我认为红加白不可能变成黄,而只能得到粉红色。”
  我真的跑到“五分一毛”商店,买了油漆回到餐厅去。
  油漆工从楼上下来,餐馆老板也跑来凑热闹。我把两罐油漆放在一张旧椅子上,油漆工就动手调漆。他添一点红,又加一点白,但看起来还是粉红的;他继续加了又加、调了又调。最后他咕咕哝哝的,说什么“我以前随身带着一小瓶黄色的,加进去让它鲜艳点,然后就变成黄色的了。”
  “噢!”我说,“当然了!你加上黄色,当然得出黄色,但是没有黄色的话,你便做不到了。”
  油漆工自顾自回到楼上工作去了。
  这时餐馆老板说:“那家伙胆子真大,居然敢和研究了一辈子光的人争辩!”
  什么事都可能发生
  从这件事可以看出,我是多么地信任这些“真正的男子汉”。那油漆工告诉了我许多很合理的事情,使我相信可能有那么一个我不晓得的奇怪现象。虽然我预期看到的是粉红色,可是我却死脑筋地想:“如果他真的调出黄色来,那一定是些很有趣的新方法,我非看个究竟不可。”
  在研究物理时,我也经常犯类似的错误。我有时会觉得某个理论并不像它表面上看来那么完美,觉得不知什么时候会横生枝节,把它破坏掉。因此我的态度是:“什么事都可能发生,虽然也许实际上你已经很确定应该发生的是什么。”
跟数学家抬杠
  在普林斯顿研究院,物理系和数学系共用一间休闲室。
  每天下午四点钟,我们都在那里喝茶。这一方面是模仿英国学校的作风,另一方面也是放松情绪的好方法。大家会坐下来下下棋,或者讨论些什么理论。在那些日子里,拓扑学是很热门的话题。
  我还记得有个家伙坐在沙发上努力思索,另一个则站在他面前说:“所以,这个这个为真。”
  “为什么?”坐在沙发上的人问。
  “这太简单!太简单了!”站着的人说,接着滔滔不绝地发表了一连串逻辑推论,“首先你假设这个和这个,然后我们用克科夫理论的这个和那个;接下来还有瓦芬斯托华定理,我们再代入这个,组成那个。现在你把向量放在这里,再如此这般——”坐在沙发上的家伙勉力挣扎要消化这许多东西,而站着的人则一口气又快又急地讲了十五分钟!等他讲完之后,坐在沙发上的家伙说:“是的,是的!这真的很简单。”
  我们这些念物理的人全都笑歪了,搞不懂这两个人的逻辑。最后我们一致认为,“简单”等于“已经证实”。
  因此我们跟这些数学家开玩笑说:“我们发现了个新定理——数学家只懂得证明那些很简单的定理,因为每个已被证明的定理都是很简单的。”
  那些数学家不怎么喜欢我们提出的定理,我就再跟他们开个玩笑。我说世上永远不会有令人意外的事件——正因为数学家只去证明很简单的事物。
  找数学家麻烦
  对数学家来说,拓扑学可不是那么简单的学问,其中有一大堆千奇百怪的可能性,完全“反直觉”之道而行。于是我又想到一个主意了。我向他们挑战:“我跟你们打赌,随便你提出一个定理——只要你用我听得懂的方式告诉我,它假设些什么、定理是什么等等——我立刻可以告诉你,它是对的还是错的!”
  然后会出现以下的情况:他们告诉我说,“假设你手上有个橘子。那么,如果你把它切成N片,N并非无限大的数。现在你再把这些碎片拼起来,结果它跟太阳一样大。这个说法对还是错?”
  “一个洞也没有?”
  “半个洞也没有。”
  “不可能的!没这种事!”
  “哈!我们逮到他了!大家过来看呀!这是某某的﹃不可量测量﹄定理!”
  就在他们以为已经难倒我时,我提醒他们:“你们刚才说的是橘子!而你不可能把橘子皮切到比原子还小还碎!”
  “但我们可以用连续性条件:我们可以一直切下去!”
  “不,不,你刚才说的是橘子,因此我假定你说的,是个真的橘子。”
  因此我总是赢。如果我猜对,那最好。如果我猜错了,我却总有办法从他们的叙述中找出漏洞。
  其实,我也并不是随便乱猜的。我有一套方法,甚至到了今天,当别人对我说明一些什么,而我努力要弄明白时,我还在用这些方法:不断地举实例。
  譬如说,那些念数学的提出一个听起来很了不得的定理,大家都非常兴奋。当他们告诉我这个定理的各项条件时,我便一边构思符合这些条件的情况。当他们说到数学上的“集”时,我便想到一个球,两个不相容的集便是两个球。然后视情况而定,球可能具有不同的颜色、长出头发或发生其他千奇百怪的状况。最后,当他们提出那宝贝定理时,我只要想到那跟我长满头发的绿球不吻合时,便宣布:“不对!”
  如果我说他们的定理是对的话,他们便高兴得不得了。
  但我只让他们高兴一阵,便提出我的反例来。
  “噢,我们刚才忘了告诉你,这是豪斯道夫的第二类同态定理。”
  于是我说:“那么,这就太简单,太简单了!”到那时候,虽然我压根儿不晓得豪斯道夫同态到底是些什么东西,我也知道我猜的对不对了。虽然数学家认为他们的拓扑学定理是反直觉的,但大多数时候我都猜对,原因在于这些定理并不像表面看起来那么难懂。慢慢地,你便习惯那些细细分割的古怪性质,猜测也愈来愈准了。
  不过,虽然我经常给这批数学家找麻烦,他们却一直对我很好。他们是一群快乐的家伙,构思理论就是他们的使命,而且乐在其中。他们经常讨论那些“简单、琐碎”的理论;而当你提出一个简单问题时,他们也总是尽力向你说明。
  跟我共用浴室的就是这样的数学家,名字叫做奥伦(PaulOlum)。我们成了好朋友,他一直想教我数学。我学到“同伦群”(homotopy group)的程度时终于放弃了;不过在那程度之下的东西,我都理解得相当好。
  我始终没有学会的是“围道积分(contour integration)”。
  高中物理老师贝德先生给过我一本书,我会的所有积分方法,都是从这本书里学到的。
  事情是这样的:一天下课之后,他叫我留下。“费曼”,他说,“你上课时话太多了,声音又太大。我知道你觉得这些课太沉闷,现在我给你这本书。以后你坐到后面角落去好好读这本书,等你全弄懂了之后,我才准你讲话。”
  于是每到上物理课时,不管老师教的是帕斯卡定律或是别的什么,我都一概不理。我坐在教室的角落,念伍兹(woods)着的这本《高等微积分学》。贝德知道我念过一点《实用微积分》,因此他给我这本真正的大部头著作——给大学二三年级学生念的教材。书内有傅立叶级数、贝塞尔函数、行列式、椭圆函数——各种我前所未知的奇妙东西。
  那本书还教你如何对积分符号内的参数求微分。后来我发现,一般大学课程并不怎么教这个技巧,但我掌握了它的用法,往后还一再地用到它。因此,靠着自修那本书,我做积分的方法往往与众不同。
  结果经常发生的是,我在麻省理工或普林斯顿的朋友被某些积分难住,原因却是他们从学校学来的标准方法不管用。
  如果那是围道积分或级数展开,他们都懂得怎么把答案找出;现在他们却碰壁了。这时我便使出“积分符号内取微分”的方法——这是因为我有一个与众不同的工具箱。当其他人用光了他们的工具,还没法找到解答时,便把问题交给我了!
看穿你的心
  父亲对魔术之类的把戏向来很感兴趣,总想知道那是怎么一回事。他很了解“观心术”是如何运作的。他小时候住在长岛中央,一个叫做帕楚格(Patchogue)的小镇。
  有一次,镇上贴满了海报,说下星期三,一位观心术士即将来访。海报还说,镇上几位德高望重的人士,包括镇长、一位法官及一家银行的总经理,会预先将一张五元钞票藏在镇上某个地方,到时这位观心术士会把它找出来。
  当观心术士来到小镇之后,大家都跑来看他怎么进行。
  钞票是银行总经理和法官藏的;观心术士一手牵一个,便往大街的另一头走,走到一个十字路口时,他拐弯,走进另一条街,然后又走上另一条街,走到藏钞票的房子!接着,他牵着这两个人的手,一起走到这幢房子的二楼,走到正确的房间内,再走到一个柜子前面,放开他们的手,打开其中一个抽屉,五元钞票就藏在那里。整个过程真是戏剧化!
  那些年头要受到好的教育很不容易,因此观心术士就被请来当我父亲的家庭教师。我父亲呢,只不过上了一节课,便问观心术士钞票是怎么找到的。
  术士说你只要轻轻地牵着他们的手,一边走路时一边略微摇动。当你走到十字路口时,你可以往前、往左或往右走。这时你手稍微往左晃动。如果这方向错误,你会感受到某种阻力,因为他们并不预期你会往那个方向走。如果你走对了方向,由于他们下意识认为你可能成功,因此会较易让路,一点阻力也没有。所以你必须不断晃来晃去,检验出哪条路最轻松。
  父亲告诉我这个故事时,提到这大概需要很多练习,他自己从来没有试过这方法。
  后来,当我在普林斯顿当研究生时,我想拿一个叫伍德霍德的家伙来做个试验。有一天,我宣布我是一名观心术士,能够看透他在想些什么。我告诉他,他可以在实验室内选定某样物件,然后走出来。实验室内有很多排的桌子,上面放满了各种仪器、电路板、工具及其他有用、没用的东西。我说:“现在我能读出你心里在想的事物,把你带到这物件那里。”
  他走到实验室内,挑选好一件东西,走出来。我牵着他的手,轻轻晃动。我们走到一排桌子,再走到一张实验桌前,正正的走到他挑的物件那里!我们一共试了三次。
  有一次我一找便找对了——还是藏在一大堆东西之中呢!
  另一次,我找对了地点,但物件的位置却差了几英吋。第三次不知哪里出了些问题;但这办法的效果比想像中好多了,简直称得上是容易。
  噢,大师!
  那以后,大约在我二十六岁时,有一次我和父亲一起到大西洋城去,那里有各种露天的游乐表演。父亲在接洽公事时,我跑去看一个观心术士的表演。这位术士坐在台上,背向观众,身上穿着长袍,头裹一条巨大头巾。他的助手是个小个子,不停在观众中穿来插去,口中念念有词地喊:“噢,大师!我这本记事本是什么颜色的?”
  “蓝色!”大师说。
  “那么,神明先生,这位女士的名字是什么?”
  “玛丽!”
  有人站起来问:“我的名字叫什么?”
  “亨利。”
  我站起来问:“我叫什么名字?”
  他没有回答。显然那个亨利是跟他串通好的,但我想不通这个术士怎么做到其他的把戏?像说出记事本的颜色等。难道他在大头巾内藏了耳机?
  见到父亲时,我把这事告诉他。他说:“他们有一套暗号,但我不清楚实际情形怎么样。让我们回去看看是怎么回事。”
  我们回到观心术士那里,父亲跟我说:“来,给你五毛钱。你到后面那个算命的摊位算算命,半小时后我们再碰头。”
  我知道他要干什么。他要跟大法师编个故事,如果我不在旁边不停地说:“哦!哦!”事情会顺利得多,因此他把我支开。
  等他过来找我时,已经把全部的暗号都弄清楚了。“蓝色是﹃噢,大师﹄,绿色是﹃噢,无所不知的学者﹄等等。”父亲说:“我跟术士说,以前我在帕楚格做过差不多的表演,也有一套暗号,但我们没法做多少套把戏,颜色也没他多。我问他,﹃你怎么这样厉害,能够传达这么多信息?﹄”观心术士很高兴,也很为他的暗号而自豪,居然就把整套秘密告诉了我父亲!父亲是个推销员,这种情况他最会应付了,我可没这种本领呢!
草履虫.蜻蜓.蚁
  我很小的时候就有自己的“实验室”。当然,如果说要测量什么或做重要的实验,那就算不上实验室了。其实,我只是待在那里玩而已:我自己做马达,或者利用光电管做些小玩意——比方设计一个小电子玩意儿,有东西在光电管前晃过时,会启动另一组零件等;我也找来一些硅片玩。总之,我在那里天马行空地率性而为。只有在做灯座时,我做过一些计算,看如何利用开关及灯泡来控制电压;但这些都只能算是应用而已,我还没真正做过什么伟大实验。
  我还有一座显微镜,经常沉迷于镜下的世界;这也需要很大的耐性。我把东西放到显微镜下,看个没完没了。跟其他人一样,我看到许多有趣的事物,像硅藻慢慢地从玻璃片这一头游到另一头——等。
  一天,我在观察草履虫,无意中看到一些在中学、甚至大学课本里都没有提到的现象。我经常觉得,这些课本都自以为是地把世界简化了。他们说:“草履虫是种极端简单的生物,行为更是如此。当它们碰到其他东西时会退后,转个角度重新出发。”
  但其实不对。首先,许多人也知道,草履虫有时互相触碰,交换核细胞。我感到有趣的是:到底它们怎样决定在什么时候交换核细胞?(不过这跟我观察到的事情无关。)我确实看到草履虫碰到东西之后反弹回来,转个角度再继续前进;可是它们的动作一点都不机械化——不像课本形容的那样。它们移动的距离不一,反弹回来的距离也不一样,在不同情况下,转的角度也大小不一;它们更不一定都向右转或左转——一切看起来都是不规律的。事实上,我们并不清楚它们碰到什么,更不知道它们嗅到什么化学物品。
  我想观察的一个现象是,草履虫周围的水干掉以后,它会怎样?据说,草履虫会变干、变硬,像颗种子一样。于是我在玻璃片上滴了一滴水,放到显微镜下。我看见一只草履虫和一些“小草”——对草履虫来说,这些小草已经像一张巨大的麦杆网了。过了十多分钟之后,水滴逐渐蒸发,草履虫的处境愈来愈艰困了。它前后游动,愈来愈快,直到不能再动,最后,它被卡在“草棒”之间,无法动弹。
  然后,我看到一些从未看过、也从没听说过的事:草履虫的样子变了,居然可以像变形虫一样改变形状!它紧挨着一根草棒,开始分叉,好像螃蟹的两根钳子一般。分到它身体的一半长度左右,突然它大概觉得这样下去没什么好处,于是又回复原状。
  因此我的印象是,课本对这些小动物的描述太简略了。
  事实上它们的行为都不是那样机械化或没变化的,这些书真应该正确地描述它们才对。而假如我们连单细胞动物的多姿多采都不大了解,我们就不要奢望能够明白更复杂的动物行为了。
长脚针来了!
  我也很喜欢观察小昆虫。大约十三岁时,我读过一本谈昆虫的书——它说蜻蜓是无害的,也不会叮人。但从小我们就称蜻蜓为“长脚针”,邻居都认为被它们叮到是很危险的。
  因此,如果我们在外头打棒球或玩耍时,一有蜻蜓飞近,大家便四散飞奔找地方躲藏,同时挥手尖叫:“长脚针来了!长脚针来了!”
  有一天,我们在海滩上玩耍,一只长脚针飞过来,大家都在尖叫乱跑,我却在那里不动如山。“不用怕!”我说,“书上说长脚针不会叮人的!”
  它飞到我脚上,每个人都拚命喊,现场一团糟,只因为这只长脚针“站”在我的脚上。但我这个神奇的科学小子,却固执地相信它不会叮我。
  也许很多人以为,最后我被叮了——不!这次书上说对了。但我可真的吓出一身冷汗。
  那时候,我还有一个小小的玩具显微镜。我把里面的放大镜拿下来,利用它来观察周围的事物。在普林斯顿当研究生时,我还经常把这片放大镜放在口袋里。有一次无意中拿出来,观看正在常春藤旁爬来爬去的蚂蚁,一看之下,不禁兴奋得大叫起来。那里有一只蚂蚁和一只蚜虫。蚜虫是一种害虫,可是蚂蚁都会来照顾它们。如果蚜虫寄生的植物开始枯萎,蚂蚁便把蚜虫搬到别的植物上。在这个过程中,蚂蚁也有好处,就是从蚜虫身上取得称为“蜜露水”的蚜虫汁。
  这些我都知道,因为父亲告诉过我,但我从来没亲眼看过。
  我看到的情形是,一只蚂蚁走到蚜虫旁边,用脚拍它——在蚜虫全身上下拍、拍、拍,真是有趣极了!接着,蜜汁便从蚜虫背部分泌出来。在放大镜之下,蜜汁看起来像一个很大、很漂亮、闪闪发光的七彩大汽球。之所以成为球状,是因为表面张力作用的关系。至于它会发出各种光芒,却是因为我那玩具显微镜并不很好,放大镜有色差——但总之,那看来真是美极了!
  小蚂蚁用它的两只前脚,将蜜汁球从蚜虫背上挪下、举起来!在它们这样微小的世界里,连水都可以一颗一颗地举起来!我猜蚂蚁脚上可能有些油腻的物质,因此当它把水球举起来时,也不会把球弄破。然后,它用嘴巴把蜜汁球的表面咬破,表面张力便崩溃,整滴汁就一股脑儿流到它的肚子内。整个过程实在太有趣了!
  蚂蚁如何认路?
  我住的宿舍里有一个凸到外面的窗,窗槛是U字形的。
  一天,有些蚂蚁爬到窗槛上逛来逛去。我突然好奇起来,很想知道:它们是怎样找到东西的?到底它们怎样知道该往哪里去呢?它们能不能互相通报食物在哪里,就像蜜蜂那样?它们对事物的外表有没有任何知觉?
  当然,这些都是外行人才会问的问题;大家都知道答案,只有我不知道,因此我要做些实验。首先我把一条绳子拉开绑在窗子的U字形上,把一张硬纸片折起来,在上面沾满糖,然后挂在绳子的中央。这样做的用意,是要把糖和蚂蚁分隔开,使蚂蚁不能碰巧地找到糖,我要好好控制这个实验。
  接下来我折了很多小纸片,这是用来运蚂蚁的。纸片放在两个地方,一些挂在绳上,在糖的旁边;另一些放在蚂蚁出没的地点,整个下午我就坐在那里,一边看书一边监视,直到有蚂蚁跑到我的纸片上,我便把它搬到糖那儿。
  搬了几只蚂蚁过去之后,其中一只偶然跑到旁边的纸片上,我又把它搬回来。
  我想看的是,要过多久其他蚂蚁才知道这个找食物的通道。结果是一开始时很慢,后来却愈来愈快,我运蚂蚁运得应接不暇,简直快发疯了。
  当这一切正在热烈进行之际,我突然开始把蚂蚁从糖那里送到别的地方去。现在的问题是,它们到底会爬回最初的地方,还是会跑到它刚刚待过的地方?
  过了一会儿,我放纸片等蚂蚁的地方清闲得很,一只蚂蚁也没有(如果爬到这些纸片上,经由我的运送,它们便可以再回到糖那里);但在第二个地方,却有许多蚂蚁徘徊找它们的糖。因此我结论:它们都跑回刚刚待过的地方。
  另一次,在通往窗槛的糖的通道上,我放了很多显微镜玻璃片,让蚂蚁走在上面。然后,我改变玻璃片的排列顺序,或者是用新的玻璃片把其中一些旧的替换掉。我证明了蚂蚁对物件的外表,是没有知觉的,因为它们搞不清楚东西在哪儿。如果它们循着一条路而找到糖,但同时有更短的路可以回来,它们也永远找不到这条较短的路。
  而重新排列玻璃片,也清楚显示了蚂蚁会留下一些痕迹。接下来,我很容易便安排了许多简单的实验,看看这些痕迹多久会干掉、是否容易被抹掉等。我也发现痕迹是没有方向性的。如果我捡起一只蚂蚁,转几个圈,再把它放回去,它往往不知道现在走的方向跟刚刚不一样,直到它碰上另一只蚂蚁,它才晓得走错了方向。后来在巴西时,我碰到一些樵蚁(leaf|cutting ant,能将叶片咬下来的蚂蚁),于是做了同样的实验,发现它们在短距离内分得出自己是向着食物走抑或走离食物。我猜它们留下的痕迹藏有玄机,可能是一连串的气味系列:气味A、气味B、空档、气味A——等等。
  又有一次,我想让蚂蚁走圆圈,但我没足够耐心完成这个实验;我想这应该不难做到。
嗅着同伴气味回家
  这些实验的困难之一是,我的呼吸会吓到蚂蚁。这一定是从远古时候,为了逃避某些喜欢吃它们或骚扰它们的天敌,而遗留下来的本能反应。我不确定是由于呼吸的温暖、湿度还是气味干扰了它们;总之在运送蚂蚁时,我得暂时停止呼吸,偏过头去,以免把它们搞糊涂或吓坏了。
  我很想弄明白的一件事是,为什么蚂蚁的痕迹都那么直、那么好看。它们看来很清楚自己的目的,好像很有几何概念似的;但从我的实验结果看来,它们谈不上有任何几何概念。
  多年以后,我在加州理工学院教书,住在阿拉米达街上的一幢小房子内。有一天,浴盆周围有一些蚂蚁在爬。我跟自己说:“这个机会太难得了。”我在浴盆的另一头放了些糖,坐在旁边看了一下午,终于等到有一只蚂蚁找到了糖。
  这部分不难,有耐性就行了。
  一旦蚂蚁发现到糖的所在,我就拿起准备已久的彩色笔跟在它的后头画,这样便可知道它的痕迹是什么形状。根据以前做过的实验,我早已知道,蚂蚁是不会受到铅笔痕迹影响的,它们毫不停顿就走过去;因此我那样做不会影响到实验的可靠度。不过,由于这只蚂蚁在回家途中好像有点迷路,因此画出来的线有点曲曲折折,不像一般的蚂蚁痕迹。
  当下一只蚂蚁找到糖,开始往回走时,我用另一种颜色来描下它走过的路径。值得一提的是,第二只蚂蚁跟随第一只蚂蚁的回路走,而不是沿着自己来的路回去。我的想法是,当某只蚂蚁找到食物时,它所留下的痕迹要比平常闲逛时,所留下的强烈得多。
  这第二只蚂蚁走得很急,大致沿着原来的痕迹走。不过由于痕迹歪歪曲曲,而它又走得太快了,因此经常“滑”出痕迹之外。但当它到周围乱闯时,常常又找到正确的痕迹。
  总之,第二只蚂蚁走回家的路线,比第一只蚂蚁走的路线直得多。随着一只只匆忙又大意的蚂蚁走过这条通道之后,痕迹得到了“改进”,愈来愈直了。
  用铅笔跟踪了八到十只蚂蚁之后,痕迹已变成直直的一条线了。这跟画画有点像:首先你随便画一条线;然后沿着它再画几次,一会儿就画出一条直线了。
  我记得小时候,父亲告诉过我,蚂蚁是多么奇妙、多么合群的生物。我也常常仔细观察三四只蚂蚁,如何合力把一小块巧克力搬回巢里。有趣的是,第一眼看来它们确实是效率奇高、合作得很好的小家伙。但如果仔细看,你会发现完全不是那么一回事。从它们的动作来看,巧克力好像是被什么神奇力量举起来似的,它们各自从不同的方向乱拉,而在搬运途中,其中一只蚂蚁可能还会爬到巧克力上。巧克力不断摇摇晃晃、左右移动,没有共同方向——巧克力并不是平顺快速地运抵蚁巢的。
  巴西的樵蚁在某些方面很“优秀”,但它们也有些很有趣的笨习性。事实上,我很惊讶在进化过程里,这些习性还被保留下来。樵蚁要费很大力气,才在叶片上切割出一条圆弧,拿下一小片树叶,可是当它辛苦切割完毕之后,却有五十%的可能性会拉错地方,使得叶片掉到地上,而不得不重新开始割另一片叶、有趣的是,它们从来不会去捡那些已经被咬下来的叶片。因此很明显,樵蚁在这方面并不怎么精明。
  保卫食物柜
  在普林斯顿时,蚂蚁还发现了我的食物柜,找到我的果酱、面包及其他食品。食品柜离开窗户有一段距离,于是经常有这么一长串的蚂蚁雄兵,在房间地板上横行,向我的食物进攻。这正好发生在我进行各种蚂蚁实验的期间,因此我想:有没有什么方法阻止它们侵袭我的食品柜?当然,我不是指用毒药之类的方法,因为我们对蚂蚁也必须要人道点!
  最后,我采用的方法是:首先,我在离它们进入室内入口处八英吋左右的地方,放了一些糖,但它们并不晓得这些糖的存在。然后,再度使用我的搬运技术——每当有带着食物的蚂蚁跑到我的运送器上时,我就把它带到糖那里去。向食物柜前进的蚂蚁,如果爬到运送器上,我也把它捡起来送到有糖的地方。
  慢慢地,蚂蚁找到了一条从放糖地方走回蚁穴的路,路上的痕迹愈来愈强;而原先通到食物柜的通路,就愈来愈少蚂蚁在用了。我很清楚,再过半小时左右,旧路上的痕迹就会全部干掉;再过一个小时,它们便不会再碰我的食物了。
  好玩的是,我连地板都不必擦。事实上,我只不过把蚂蚁运来运去而已!
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