PART 1.
科學界英雄出少年
 
PART 2.
做了一個大計算尺
 
PART 3.
有極大的問題未解

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諾貝爾物理獎得主李政道對人類科技前景的預測
 本世紀物理的挑戰  
2003.1.5 中國時報

 PART2〈我與費米的一段故事〉 我們做了一個大計算尺

 有完整的信息,並不就等於理解,理解有 它的過程,這個過程是怎樣培養的?培養創新 的科學人才,需要很好的導師,需要很密切的 老師和學生共同進行研究的過程。這裡學生是 指研究生,尤其是博士研究生。以下講一段我 自己的經歷。

 費米是理論和實驗兩方面的大師,記得在40 年代我在芝加哥大學作研究生時,費米那時候 正在測量電子和中子的作用。他的學生是比較 少的,那時他的理論研究生就我一個,雖然他 忙著做實驗研究,但他還是每星期花上半天的 時間跟我討論理論物理,是一對一的在討論。 他訓練學生,首先讓學生對一切物理問題,不 管什麼問題都能自己獨立思考,找到答案。

 我現在用一個實際例子來說明他的訓練方法 。那個時候,我自己最有興趣的是粒子的結構 問題,可是和費米老師每周半天所討論的問題 是極廣泛的,是多方面的。常常是他提出問題 ,讓我回答。有一天他問起我太陽中心的溫度 ,我說大概是一千萬度絕對溫度左右。他說你 怎麼知道的,我說從文獻上看來的。他說,你 自己有沒有演算過。我說沒有,因為這個計算 比較複雜。文獻上講,計算的結果是一千萬度 ,我覺得也很合理。他說不行,你一定要通過 自己的思考和估計,才能接受別人的結論。

 關於太陽內部的溫度和亮度的分布,這裡有 兩個公式;dL/drαT18;dT/drαL/T6.5;L 是亮度,T是溫度,r是半徑。太陽內部是在 「燒」氫核;氫核合成氦核,放出核能,化為 光能,光的亮度與半徑r的微分關係是溫度T 的18次方。熱量向外傳播,太陽是氣體,溫度 T跟r的微分關係反比於T的6.5次方。這些 關係不是很複雜。但是計算卻不簡單。費米說 ,沒有關係,我們來想一個辦法。我問,想什 麼辦法?他說我們一塊兒來做一個大計算尺。 計算尺的結構是這樣的:有三行刻度,一行刻 的是標尺數字,另一行是數字的對數,另外一 行也是數字的對數。用算尺來做乘法,除法運 算。由於是對數運算就變成加法、減法。費米 說,你去做一個大計算尺,這計算尺的一行是 18對數,另一行是6.5對數。我說不會做。他 說他會木工,可以去做尺子。他問我能不能照 相,我說照相還可以。費米說,你去照相,把 普通計算尺的標尺照下來,然後放大,一個放 大18倍,一個放大6.5倍,做為貼在新尺子上 的標尺,這個大計算尺實際上是費米做的,上 面的標尺是我做的。

 計算尺做成後,經過一個多小時的運算,很 簡單的就推算出了太陽中心的溫度大約是一千 萬度。我花了一天的時間,沿半徑算出一百多 個位置的數據。費米和我合作,做成全世界唯 一的專用的大計算尺。他就是要訓練我達到這 一個目的:你不能接受別人的計算結果,必須 依靠自己獨立思考,而且你必須想新的方法, 求出結論。

→費米的啟示

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