第一部 一個滿是好奇心的人 培養一名科學家

我的一個朋友是位藝術家,他和我常常在一個問題上看法不同。他會拿起一枝花,說:「看這花多漂亮。」我很同意。可緊接著他會說,「我作為一個藝術家,可以看到一枝花是多麼美麗。可你們科學家總是把它分解支離,弄得乾巴、枯燥無味。」我覺得他有點頭腦不清。

首先,他所領略的美也同樣能被我和其他人看到。儘管在藝術美學上我不如他那麼訓練有素、品味細緻,但是一朵花的美麗我總還是會欣賞的吧!其次,我從這朵花裡領略的比他要多的多。我能想見花裡邊的一個個細胞,它們也很美。美不僅存在於肉眼可觀的度量空間,而且也存在於更細微的度量空間。在這微量空間中,細胞有著精妙複雜的功能和過程。花的漂亮顏色在進化史上的功能是吸引鳥兒替它們傳播花粉,這也意味著鳥兒必須能看見顏色。這就又提出了一個新問題:我們的美感是不是在其他低等一點的動物也有呢?這些有趣的問題都是在有了科學知識之後才能提出的,它們在視覺美感之上又增加了一層神祕和奇妙,讓人更驚歎不已。我覺得科學只會增加並豐富美,絕不會減少它。

我一直是個相當一門心思做科學的人,尤其在年輕的時候更是心無旁騖。在那時候,我既無時間也無耐心來學習人文方面的東西。大學課程有人文方面的必修課,我也是絞盡腦汁逃避。一直到我年紀比較大了,比較放鬆了,我才有了些閒暇,學了點繪畫,做了些閱讀。儘管如此,我還是非常專門的一個人,沒有廣博的知識。我只有很局限的智力,只好把它用在某一個特定的方面。

※※※

在我出生前,我父親對母親說,「要是個男孩,那他就要成為科學家。」當我還坐在嬰兒椅上的時候,父親有一天帶回家一堆小瓷片,就是那種裝修浴室用的各種顏色的玩藝兒。我父親把它們堆疊起來,弄成像多米諾骨牌似的,然後我推動一邊,它們就全倒了。

過了一會兒,我又幫著把小瓷片重新堆起來。這次我們變出了些複雜點兒的花樣:兩白一藍,兩白一藍……我母親忍不住說,「唉,你讓小傢伙隨便玩不就是了?他愛在哪兒加個藍的,就讓他加好了。」

可我父親回答道,「這不行。我正教他什麼是序列,並告訴他這是多麼有趣呢!這是數學的第一步。」我父親就是這樣,在我還很小的時候就教我認識世界和它的奇妙。

我家有一套《大英百科全書》,父親常讓我坐在他的膝上,給我唸裡邊的章節。比如有一次唸到恐龍,書裡說,「恐龍的身高有二十五英尺,頭有六英尺寬。」父親停頓了讀書,對我說,「唔,讓我們想一下這是什麼意思。這也就是說,要是恐龍站在門前的院子裡,那麼牠的身高足以使牠的腦袋湊著咱們這兩層樓的窗戶,可牠的腦袋卻伸不進窗戶,因為牠比窗戶還寬呢!」就是這樣,他總是把所教的概念變成可觸可摸,有實際意義的東西。

我想像居然有這麼這麼大的動物,而且居然都由於無人知曉的原因而滅絕了,覺得興奮新奇極了,一點也不害怕會有恐龍從窗外扎進頭來。我從父親那兒學會了「翻譯」——學到的任何東西,我都要琢磨出它們究竟在講什麼,實際意義是什麼。

那時我們常去卡次基山,那是紐約市的人們伏天避暑消夏的去處。孩子的父親們工作日都在紐約工作,週末才回家。我父親常在週末帶我去卡次基山,在漫步於叢林的時候給我講好多關於樹林裡動植物的新鮮事兒。其他孩子的母親瞧見了,覺得這著實不錯,便紛紛敦促丈夫們也學著做。可是這些丈夫們不理她們。她們便來央求我父親帶他們的小孩去玩。我父親沒有答應,因為他和我有一種特殊的關係,不想讓別人夾雜進來。於是,其他小孩的父親也就只好帶著他們的小孩去山裡玩了。

週末過去了,父親們都回城裡做事去。孩子們又聚在一起時,一個小朋友問我,「你瞧見那隻鳥兒了嗎?你知道牠是什麼鳥嗎?」

我說,「我不知道牠叫什麼。」

他說,「那是隻黑頸鶇呀!你爸怎麼什麼都沒教你呢?!」

其實,情況正相反。我爸是這樣教我的——「看見那鳥兒了麼?」他說,「那是隻斯氏鳴禽。」(我那時就猜出其實他並不知道這鳥的學名。)他接著說,「在義大利,人們把牠叫做『查圖拉波替達』,葡萄牙人叫它『彭達皮達』,中國人叫它『春蘭鵜』,日本人叫它『卡塔諾.特克達』。你可以知道所有的語言是怎麼叫這種鳥的,可是終了還是一點也不懂得牠。你僅僅是知道了世界不同地區的人怎麼稱呼這隻鳥罷了。我們還是來仔細瞧瞧牠在做什麼吧——那才是真正重要的。」(我於是很早就學會了「知道一個東西的名字」和「真正懂得一個東西」的區別。)

他又接著說:「瞧,那鳥兒總是在啄牠的羽毛,看見了嗎?牠一邊走一邊在啄自己的羽毛。」

「是。」我說。

他問:「牠為什麼要這樣做呢?」

我說,「大概是牠飛翔的時候弄亂了羽毛,所以要啄著把羽毛再梳理整齊吧。」

「唔,」他說,「如果是那樣,那麼在剛飛完時,牠們應該很勤快地啄,而過了一會兒後,就該緩下來了——你明白我的意思嗎?」

「明白。」

他說:「那讓我們來觀察一下,牠們是不是在剛飛完時啄的次數多得多。」

不難發現,鳥兒們在剛飛完和過了一會兒之後啄的次數差不多。我說:「得啦,我想不出來。你說道理在哪兒?」

「因為有虱子在做怪,」他說,「虱子在吃羽毛上的蛋白質。虱子的腿上又分泌蠟,蠟又有蟎來吃,蟎吃了不消化,就拉出來黏黏的像糖一樣的東西,細菌於是又在這上頭生長。」

最後他說:「你看,只要哪兒有食物,哪兒就會有某種生物以之為生。」

現在,我知道鳥腿上未必有虱子,虱子腿上也未必有蟎。他的故事在細節上未必對,但是在原則上是正確的。

又有一次,我長大了一點,他摘了一片樹葉。我們注意到樹葉上有一個C形的壞死的地方,從中線開始,蔓延向邊緣。

「瞧這枯黃的C形,」他說,「在中線開始時比較細,在邊緣時比較粗。這是一隻蠅,一隻黃眼睛、綠翅膀的蠅在這兒下了卵,卵變成了像毛毛蟲似的蛆,蛆以吃樹葉為生。於是,牠每吃一點就在後邊留下了壞死的組織。牠邊吃邊長大,吃的也就越多,這條壞死的線也就越寬。直到蛆變成了蛹又變成了黃眼睛、綠翅膀的蠅,從樹葉上飛走了,牠又會到另一片樹葉上去產卵。」

同上一例一樣,我現在知道他說的細節未必對——沒準兒那不是蠅而是甲殼蟲,但是他指出的那個概念卻是生命現象中極有趣的一面:生殖繁衍是最終的目的。不管過程多麼複雜,主題卻是重複一遍又一遍。

我沒有接觸過其他人的父親,所以在當時我並不懂得我父親有多麼了不起。他究竟是怎麼學會了科學最根本的法則:對科學的熱愛,科學深層的意義,以及為什麼值得去探究?我從未問過他,因為我當時以為所有的父親都理所應當地知道這些。

我父親培養了我留意觀察的習慣。一天,我在玩馬車玩具。在馬車的車斗裡有一個小球。當我拉動馬車的時候,我注意到了小球的運動方式。我找到父親,說:「嘿,爸,我觀察到了一個現象。當我拉動馬車的時候,小球往後走;當馬車在走,而我把它停住的時候,小球往前滾。這是為什麼呢?」

「這,誰都不知道。」他說,「一個普遍的公理是運動的物體總是趨於保持運動,靜止的東西總是趨於保持靜止,除非你去推它。這種趨勢就是慣性。但是,還沒有人知道為什麼是這樣。」你瞧,這是很深入的理解,他並不只是給我一個名詞。

他接著說,「如果從邊上看,小車的後板擦著小球,摩擦開始的時候,小球相對於地面來說其實還是往前挪了一點,而不是向後走。」

我跑回去把球又放在車上,從邊上觀察。果然,父親沒錯——車往前拉的時候,球相對於地面確實是向前挪了一點。

我父親就是這樣教育我的。他用許多這樣的實例來討論,沒有任何壓力,只是興趣盎然的討論。他在一生中一直激勵我,使我對所有的科學領域著迷,我只是碰巧在物理學中建樹多一些罷了。

從某種意義上說,我是上癮了——就像一個人在孩童時嘗到什麼甜頭,就一直念念不忘。我就像個小孩,一直在找前面講的那種奇妙的感受。儘管不是每次都能找到,卻也時不時地能做到。

※※※

在那時,比我大三歲的表哥正在上中學。他對代數頭痛之極,所以請了一個補習教師。當補習教師在給他上課時,我被允許坐在一邊。我會聽到表哥在念叨X。

我問表哥:「你在幹什麼?」

「我在求X的解,比如,在二X+七—十五的方程裡邊……」

我說,「你指的是四。」

「是。不過你用的是算術法,可該用的是代數法。」

幸運的是,我學過代數,不過並非通過學校的教育,而是讀了我阿

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