第二部 误闯普林斯顿-1
们需要改变D形盒——粒子绕着它转动的D形磁铁——里面的组件时,就拿起螺丝起子,把D形盒拆下,修改好再装回去。同样的修改在普林斯顿就比较麻烦;在麻省理工呢,你必须让天花板上的吊臂开动到加速器上方,放下吊钩——实在是劳师动众至极!
我从不同的学校,学到的东西也各有千秋。麻省理工是个很好的学校,我绝对无意贬低它,事实上我还深爱着它。它有它独特的精神,学校里的每个人都认为它是全世界最美好的地方,相信是全世界——至少是全美国——科技发展的中心。那好像纽约客看纽约市的情形一样;他们完全忘记了美国还有其他地方。然而,虽然在麻省理工的人,不大有里外大小的观念,你却会有一种和它共生的奇妙参与感,很想继续参与下去——他们都觉得自己是得天独厚的一群,运气好才能待在那里。
麻省理工无疑是好学校,但史莱特把我赶到另一所学校也是对的。现在我也经常给学生同样的建议:看看世界其他地方长的怎么样。学习不同的事物,是很值得的。
我在普林斯顿的回旋加速器实验室,做过一个实验,结果十分惊人。在流体力学课本中,有一道所有物理系学生都碰到过的题目:考虑一只S形草坪喷水器——一根S形水管安装在旋转轴上。水喷出来时跟旋转轴成直角,使得喷水器以一定的方向旋转。谁都知道它会怎样转动,它的转动方向与喷出来的水柱方向相反。问题是:如果你把喷水器浸在大量的水里——例如一个湖或游泳池里,不要喷,而是把水吸进来,它会怎样旋转?会像它在空气中喷水那样旋转呢?还是朝另一个方向旋转?
猛一想,答案是很明显的。麻烦在于,某些人觉得它会这样转,另外一些人却认为它会朝相反方向转,因此大家议论纷纷。记得在某次研讨会或茶会上,有人跑去问惠勒(John heeler)教授:“你认为喷水器会怎么个转法?”
惠勒说:“昨天费曼刚说服我,说它会朝后转;今天他却说服我,相信喷水器会朝前转。我不知道明天他会说服我相信些什么新的说法?”
让我告诉你一种说法,让你相信它会朝一个方向转动;然后再提出另一种说法,说服你相信它会朝另一方向转,好不好?
头一种解释是,把水吸进来时,水从喷嘴进入,这有点像让喷嘴追着水跑,把水吞进去,因此它会向前转;换句话说,跟在空气中喷水的情形相反。
但又有人走过来说:“如果我们把喷水器抓紧,不让它动,再考虑我们加诸于它的力矩(torque)大小。当水往外喷出时,我们都知道必须在喷水器弯管的外缘处抓着它,因为水流的离心力沿着弯管作用。而当水柱换方向向里流时,作用于弯管上的离心力还是一样;因此两个情况是一样的,喷水器转的方向相同!”
我想了很久,决定了自己的答案该是什么之后,做了个实验证明我的想法。
在普大回旋加速器实验室里有一大瓶水,很适合进行这个实验。我找到一截铜管,把它弯成S字形,在铜管中央打了个洞,把一条橡皮管嵌进洞里,让橡皮管穿过水瓶顶上软木塞中的孔道。我在软木塞上打了另一个孔道,让另一根橡皮管穿进去浸在水里,管子另一端接到实验室里的空气压缩机。把空气打进瓶里,我便能把水压进铜管中,就如同把露在空气中的橡皮管衔在嘴里用力把水吸进去一般。不过,在我的实验里,S形铜管并不会像喷水器那样旋转,而会扭动(因为橡皮管是软的)。只消观测水流喷出多远,便可计算出水流的速度。
一切都准备好,我开动空气压缩机,“噗”的一声,瓶口的软木塞被吹得跳起来了,我把它重新装好绑紧,确定木塞不会再被吹走,之后实验便进行得很顺利了,水继续流出来,橡皮管正常扭动;我又加了点气压,让水流加速