主頁 類別 隨身智囊 別鬧了,費曼先生

第19章 向後轉?向前轉?

  我從不同的學校,學到的東西也各有千秋。麻省理工是個很好的學校,我絕對無意貶低它,事實上我還深愛著它。它有它獨特的精神,學校裡的每個人都認為它是全世界最美好的地方,相信是全世界至少是全美國科技發展的中心。那好像紐約客看紐約市的情形一樣;他們完全忘記了美國還有其他地方。然而,雖然在麻省理工的人,不大有裡外大小的觀念,你卻會有一種和它共生的奇妙參與感,很想繼續參與下去他們都覺得自己是得天獨厚的一群,運氣好才能待在那裡。   麻省理工無疑是好學校,但史萊特把我趕到另一所學校也是對的。現在我也經常給學生同樣的建議:看看世界其他地方長的怎麼樣。學習不同的事物,是很值得的。   我在普林斯頓的迴旋加速器實驗室,做過一個實驗,結果十分驚人。在流體力學課本中,有一道所有物理系學生都碰到過的題目:考慮一隻S形草坪噴水器一根S形水管安裝在旋轉軸上。水噴出來時跟旋轉軸成直角,使得噴水器以一定的方向旋轉。誰都知道它會怎樣轉動,它的轉動方向與噴出來的水柱方向相反。問題是:如果你把噴水器浸在大量的水裡例如一個湖或游泳池裡,不要噴,而是把水吸進來,它會怎樣旋轉?會像它在空氣中噴水那樣旋轉呢?還是朝另一個方向旋轉?

  猛一想,答案是很明顯的。麻煩在於,某些人覺得它會這樣轉,另外一些人卻認為它會朝相反方向轉,因此大家議論紛紛。記得在某次研討會或茶會上,有人跑去問惠勒(John Wheeler)教授:你認為噴水器會怎麼個轉法?   惠勒說:昨天費曼剛說服我,說它會朝後轉;今天他卻說服我,相信噴水器會朝前轉。我不知道明天他會說服我相信些什麼新的說法?   讓我告訴你一種說法,讓你相信它會朝一個方向轉動;然後再提出另一種說法,說服你相信它會朝另一方向轉,好不好?   頭一種解釋是,把水吸進來時,水從噴嘴進入,這有點像讓噴嘴追著水跑,把水吞進去,因此它會向前轉;換句話說,跟在空氣中噴水的情形相反。   但又有人走過來說:如果我們把噴水器抓緊,不讓它動,再考慮我們加諸於它的力矩(torque)。當水往外噴出時,我們都知道必須在噴水器彎管的外緣處抓著它,因為水流的離心力沿著彎管作用。而當水柱換方向向裡流時,作用於彎管上的離心力還是一樣;因此兩個情況是一樣的,噴水器轉的方向相同!

  我想了很久,決定了自己的答案該是什麼之後,做了個實驗證明我的想法。   在普大迴旋加速器實驗室裡有一大瓶水,很適合進行這個實驗。我找到一截銅管,把它彎成S字形,在銅管中央打了個洞,把一條橡皮管嵌進洞裡,讓橡皮管穿過水瓶頂上軟木塞中的孔道。我在軟木塞上打了另一個孔道,讓另一根橡皮管穿進去浸在水裡,管子另一端接到實驗室裡的空氣壓縮機。把空氣打進瓶裡,我便能把水壓進銅管中,就如同把露在空氣中的橡皮管銜在嘴裡用力把水吸進去一般。不過,在我的實驗裡,S形銅管並不會像噴水器那樣旋轉,而會扭動(因為橡皮管是軟的)。只消觀測水流噴出多遠,便可計算出水流的速度。   一切都準備好,我開動空氣壓縮機,噗的一聲,瓶口的軟木塞被吹得跳起來了,我把它重新裝好綁緊,確定木塞不會再被吹走,之後實驗便進行得很順利了,水繼續流出來,橡皮管正常扭動;我又加了點氣壓,讓水流加速,以提高數據的準確度。我仔細測量角度、距離,然後再提高氣壓。忽然之間,砰然一聲巨響,大水瓶炸得粉碎,水和玻璃朝四面八方飛射,濺遍了整個實驗室。有個跑來看我做實驗的傢伙,衣服全濕了,不得不回去更衣;還好他奇蹟般地沒被玻璃刺傷。一大堆用迴旋加速器耐心拍下來的雲霧室底片,全弄濕了;但不知為什麼我站得夠遠或許也跟位置有關我身上並沒怎麼弄濕。但我永遠記得,主管迴旋加速器實驗室那位偉大的岱爾沙蘇(Del Sasso)教授跑過來,一板一眼、很嚴峻地跟我說:大學一年級的實驗,應該在大一的實驗室裡做!

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