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费曼和蚂蚁

费曼被许多物理学家誉为20世纪继爱因斯坦之后最伟大的经验物理学家。研究生毕业时参加曼哈顿计划制造美国第一颗原子弹;后来在加州理工学院任教约40年,获得1965年诺贝尔物理学奖。1986年,他只用了一杯冰水和一个橡胶垫圈来证明挑战者号事故的原因。


然而,让这位物理学家出名的远不止这些。他的邦戈鼓技术高超,甚至可以代替专业鼓手表演;他也可以像真正的画家一样出售自己的作品;他是打开保险箱的专家;他喜欢在酒吧研究科学问题。总之,他的才华,他的幽默,他自发的恶作剧,让他的生活丰富多彩。同时,他的成长和成就也包含着许多发人深省的启示。下面是一个关于费曼和蚂蚁的小故事。


人们经常会遇到一些不请自来的昆虫朋友,而那些匆匆忙忙成群结队的蚂蚁,在人类家庭中也算是常客了。你怎么看待这些不怕你的小蚂蚁?是捏死的,假装没看见?还是像费曼一样观察他们?


理查德·费曼(Richard feynman),1918年生于美国,似乎是一个遥不可及的伟人,有着孩子般的好奇心和童心。他在普林斯顿大学读研究生的时候,用放大镜看常春藤上的蚂蚁。他看到蚂蚁用脚在蚜虫身上拍来拍去,蚜虫分泌出蜜露,然后蚂蚁举起来咬了一滴蜜露,吸进去了。这时,年轻的费曼兴奋地大叫,因为他证实了父亲告诉他的知识,亲眼目睹了这一有趣的现象。


费曼与蚂蚁的战斗不止于此。有一天在宿舍里,他看着四处游荡的蚂蚁,变得好奇起来。他想知道蚂蚁是如何找到食物并告诉同伴的。于是他用小纸片和玻璃(这是两个不同的实验)携带蚂蚁,设计实验,观察它们,然后证明他身后的蚂蚁会顺着他面前的蚂蚁留下的“痕迹”来确定它们的行踪。离开蚂蚁经常出现的宿舍后,他在加州理工学院任教多年。一天,他看到这些蚂蚁朋友出现在浴缸周围,现在他开始了实验。他用糖引诱蚂蚁,用彩笔跟踪蚂蚁,一个接一个...从发现糖的第一只蚂蚁留下的曲折路线来看,发现糖的第二只蚂蚁也是沿着前一只蚂蚁的路线回到巢穴,而不是沿着他发现糖之前的路线往回走。费曼推断,蚂蚁找到食物时会留下一种强烈的气味来吸引同伴,即使它们是个路上的白痴。


幸运的是,并不是每一只未来的蚂蚁都按照原来蜿蜒的路线一步一步回家。有的蚂蚁带着糖冲回家,难免偏离原路,但一阵乱闯之后,又会走原路,比第一只蚂蚁直多了。这样的急性子蚂蚁,走的路线会越来越直。在这个实验中,费曼用钢笔追踪了8到10只蚂蚁,他画的痕迹变成了直线。


费曼的实验结果与其他科学家的结果一致。所谓气味,是昆虫自身分泌的一种化学物质“信息素”;气味留下的行走痕迹可以称为“气味走廊”。另一种关于蚂蚁直线行走的理论是:食物和巢穴之间可以有各种路径,但只能是最近的一条,因为可以到达最快,所以往返次数多,留下的气味也多。最后,其他蚂蚁被这种气味吸引,选择了这条“捷径”。


这条“捷径”似乎迷倒了很多科学家,进而发明了“蚂蚁行走算法”。到目前为止,很多人在电信、信息、水利、交通、工厂管理,甚至军事战略中都使用了这套算法,出现了“群体智能”、“群体战略”等术语。


(Jojo摘自《神秘》,2006年第6期)