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妙法解难题

1989 年第 5 期 · 知识窗 ·
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  1945年一个星期一的早晨,世界上第一颗原子弹在墨西哥州的沙漠里爆炸。40秒钟后,爆炸的震波到达基地的帐篷,科学家们都站在那里,震惊地思索着。最先发出欢呼声的,是意大利裔美国物理学家恩里克·费米。   在爆炸之前,费米就从笔记本上撕下一张纸,再撕成碎片。当他感到第一阵震波时,便把碎片举过头顶,然后松开手。碎纸片纷纷扬扬地落在他身后大约2.5码(约2.2米)处。经过一阵心算,费米宣布,这颗原子弹的能量相当于1万吨TNT炸药。复杂的仪器经过几个星期对震波的速度和压力的分析之后,证实了费米即时的计算正确无误。   研制原子弹的小组对此留下了深刻的印象,但他们并不吃惊。费米的天才在整个科学界是众所周知的。1938年,他获得了诺贝尔奖;4年之后,他制造出第一座自续型核链反应堆,宣告了核时代的到来。费米于1954年逝世,自那时迄今,没有一位物理学家能像他一样集实验家和杰出的理论家于一身。   正像所有的大师一样,费米自有其独特的风格。他宁愿直截了当地回答问题,而不愿听文雅委婉的冗辞。他擅长把困难的问题分解成可以处理的小问题,这种才能我们也可以在日常生活中运用。   假如你想不查找资料就能说出地球的周长。大家知道纽约与洛杉矶之间的距离大约是3,000英里,两地的时差是3个小时,也就是1天的八分之一。地球自转一圈是1天,所以它的周长肯定是3,000英里的8倍,也就是24,000英里。这个答案与真正的数字24,902.45英里相近,误差不到4%。   芝加哥市有多少位钢琴调音师?费米在芝加哥大学的课堂上提出了这个古怪的问题。得出答案的一种方法是:芝加哥有300万人口,如果每个家庭平均有4口人,三分之一的家庭有钢琴,那么该市共有25万架钢琴。每架钢琴过5年必须调一次音,每年就有5万架钢琴需要调音。如果每位调音师每天能调4架钢琴,每年工作250天,1年里总共给1,000架钢琴调音。那么,芝加哥市应该有50位调音师。这个答案不精确。实际上可能低到只有25位调音师,也可能高到有100位。然而,用电话号码簿加以验证,调音师的人数正好是那么多。   费米的意图是想说明,我们可以提出假设,然后估算出相当近似的答案。它的原理是,在任何一组计算里,错误往往会相互抵消。例如,有人会假设不是每3个,而是每6个家庭有1架钢琴,他同样也可能假设每架钢琴每2年半而不是5年必须调一次音。由于错误的估计往往相互补偿,其计算结果将趋向于正确的数字。   原子弹和调音师的问题很不普遍,但两个问题的解答方法是相同的,而且可以运用于更现实的问题,不论这问题是关于烹饪、汽车修理还是人际关系的。胆小的人常常总是向权威——参考书啦、上司啦、顾问啦、医生啦——求教,有独立意志的人则在人人具备的常识和事实里探究,做出合理的假设,自己得出相近的答案。   你想买下那座住宅,把房前的草坪割一遍需要多少时间?如果你用步子丈量一下,每一步跨度5英尺,就会知道草坪的面积是100乘以150英尺。车库里的割草机看上去和你家的相同——不到2英尺宽。那么,打出行与行边缘重叠的部分,假定每割一行宽度为1英尺吧。150英尺宽的草坪要割150行,每行的长度是100英尺,总长度就是15,000英尺。1英里大约是5,000英尺,割草机就要走3英里。人推着割草机,每小时大约能走2.5英里,那么割一次草坪需要1个半小时。这只是个粗略的估算,但是如果你决定雇用一位割人的话,它就和工资的支票一样有用了。   你要人送来一客皮扎饼作晚餐,放下电话之后,你才发现身边没有现金。床头小桌上那个盛着硬币的罐子里,有足够的钱吗?你瞧了瞧罐子,大多数是1分硬币。你算了算,大约要10个硬币才能铺满罐底。如果罐子高4英寸,一枚硬币的厚度是十六分之一英寸,那么需要64层的10个硬币才能装满罐子,那就是640个硬币,也就是6.4美元。不过,你又看出至少有十分之一的硬币是1角银币,那么64个银币又是6.4美元,而总数里只要减去64美分。显然,你至少有12美元,也可能多到20美元呢,付一客皮扎饼足够了。   总而言之,独立地发现或者发明,总会得到报偿,这就是费米处理日常问题的方法其价值所在。至于这个发现是否像确定一颗原子弹的能量一样重要,或者像计算罐子里的硬币一样有趣,都无关紧要。如果去查找资料或者让别人来发现,你就被剥夺了伴随着创造而来的乐趣和自豪,也被剥夺了增强自信心的经验。因此,按照费米那样去解决个人的难题,有可能变成你的习惯,使你的生活丰富充实。
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