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费曼与蚂蚁

时间:2012-04-27 作者: 点击:

  费曼被很多物理学家誉为20世纪爱因斯坦之后最伟大的实证物理学家。在他研究生刚毕业时,就参与了美国制造第一枚原子弹的曼哈顿计划;后来,他又在美国加州理工学院任教约40年,并在1965年获得了诺贝尔物理学奖。1986年他仅用一杯冰水及一只橡皮垫圈就证明了“挑战者号”出事的原因。

  不过,令这位物理学家声名远扬的远远不止这些,他的邦戈鼓艺高超,甚至能顶替职业鼓手上场表演;他还可以像一位真正的画家一样卖掉自己的作品;他是开保险柜的专家;他喜欢在酒吧里研究科学问题。总之,他的才华,他的幽默,他的率性而为的恶作剧,令他的一生多姿多彩。同时,他的成长和他的成就,也包含了许多发人深省的启示。下面讲述的一件小事就是费曼与蚂蚁的凯发国际。

  人们常遭遇一些不请自来的昆虫朋友,那成群结队而又行色匆匆的蚂蚁们,也算是人类家中的常客了。对于这些不怎么怕你的小蚂蚁们,你如何看待它们呢?是捏死呢,装作没看到呢?还是像物理大师费曼一样的观察它们?

  理查德·费曼,1918年生于美国,这样一位看似遥不可及的风光大人物,却有着孩童般的好奇与天真。当他在普林斯顿大学当研究生时,他用放大镜观看在常青藤上的蚂蚁,看到蚂蚁用脚在蚜虫身上拍啊拍的,蚜虫便分泌出蜜露,然后蚂蚁将一滴蜜露举起、咬破,“咕嘟”地吸了进去。此时,年轻的费曼由于印证了父亲曾告诉过他的知识,并亲眼见证到这有趣的现象而兴奋地大叫。

  费曼与蚂蚁的交手不仅于此。有一天在宿舍,他又看着逛来逛去的蚂蚁好奇了起来。他想知道蚂蚁是如何找到食物并告知同伴的。于是他用小纸片和玻璃片(这是两次不同的实验)搬运蚂蚁,设计实验并观察,然后证明后面的蚂蚁会循着前面的蚂蚁留下的“痕迹”确定去向。在离开那间似乎经常有蚂蚁光临的宿舍后多年,他已在加州理工学院教书了。某日他又看到这些蚂蚁朋友们出现在浴盆周围,当下便做起了实验。他用糖来引诱蚂蚁、用彩色笔来跟踪蚂蚁,一只又一只……从第一只找到糖的蚂蚁留下的曲折路线,第二只找到糖的蚂蚁也跟随着先前那只蚂蚁的路线走回巢中,而不是沿着自己找到糖之前的路线往回走。于是费曼推论蚂蚁在找到食物时会留下较为强烈的气味来吸引同伴,即使它是一只路痴。

  幸好,往后的蚂蚁并不是每只都一步一个脚印地跟随着原本那条弯曲的原始路线回家。有的蚂蚁搬着糖急急忙忙往家走,免不了会偏离原始路径,但在一阵乱闯后又会走上原始路径,而且比第一只蚂蚁走得直多了。如此一只只急性子的蚂蚁,就会把路线走得越来越直。费曼在这次的实验里,总共用笔跟踪了8到10只蚂蚁之后,所画下的痕迹已变成直线。

  费曼的实验结果跟其他科学家的研究不谋而合。所谓的气味,即为昆虫自身分泌的一种化学物质“费洛蒙”;用气味留下的行走痕迹可称为“气味走廊”。而另一种关于蚂蚁会走直线的说法则是:在食物和巢穴这两点间可以有各种路径,但只有最近的那条路径,因为可以最快到达,所以往返的次数多,留下的气味也多,最后其它的蚂蚁便被这气味吸引而选择这条“快捷路径”。

  这一条“快捷路径”的产生方式似乎迷倒了不少科学家,进而发明了“蚁行算法”。时至今日,已有不少人将这一套算法用在电信、信息、水资源、运输、工厂管理,甚至军事战略上,并且出现了“群体智慧”和“虫群战略”等名词。

  (乔乔摘自《奥秘》2006年第6期)


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