Physics 版 (精华区)

发信人: PeterWang (PW), 信区: Physics
标  题: 别闹了，费曼先生（14）
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年03月08日19:51:15 星期五), 站内信件



　　　　第二部　误闯普林斯顿

草履虫·蜻蜓·蚁

　　我很小的时候就有自己的“实验室”。当然，如果说要
测量什么或做重要的实验，那就算不上实验室了。其实，我
只是待在那里玩而已：我自己做马达，或者利用光电管做些
小玩意——比方设计一个小电子玩意儿，有东西在光电管前
晃过时，会启动另一组零件等；我也找来一些硅片玩。总之，
我在那里天马行空地率性而为。只有在做灯座时，我做过一
些计算，看如何利用开关及灯泡来控制电压；但这些都只能
算是应用而已，我还没真正做过什么伟大实验。
　　我还有一座显微镜，经常沉迷于镜下的世界；这也需要
很大的耐性。我把东西放到显微镜下，看个没完没了。跟其
他人一样，我看到许多有趣的事物，像硅藻慢慢地从玻璃片
这一头游到另一头……等。
　　一天，我在观察草履虫，无意中看到一些在中学、甚至
大学课本里都没有提到的现象。我经常觉得，这些课本都自
以为是地把世界简化了。他们说：“草履虫是种极端简单的
生物，行为更是如此。当它们碰到其他东西时会退后，转个
角度重新出发。”
　　但其实不对。首先，许多人也知道，草履虫有时互相触
碰，交换核细胞。我感到有趣的是：到底它们怎样决定在什
么时候交换核细胞？（不过这跟我观察到的事情无关。）
　　我确实看到草履虫碰到东西之后反弹回来，转个角度再
继续前进；可是它们的动作一点都不机械化——不像课本形
容的那样。它们移动的距离不一，反弹回来的距离也不一样，
在不同情况下，转的角度也大小不一；它们更不一定都向右
转或左转——一切看起来都是不规律的。事实上，我们并不
清楚它们碰到什么，更不知道它们嗅到什么化学物品。
　　我想观察的一个现象是，草履虫周围的水干掉以后，它
会怎样？据说，草履虫会变干、变硬，像颗种子一样。于是
我在玻璃片上滴了一滴水，放到显微镜下。我看见一只草履
虫和一些“小草”——对草履虫来说，这些小草已经像一张
巨大的麦杆网了。过了10多分钟之后，水滴逐渐蒸发，草履
虫的处境愈来愈艰困了。它前后游动，愈来愈快，直到不能
再动，最后，它被卡在“草棒”之间，无法动弹。
　　然后，我看到一些从未看过、也从没听说过的事：草履
虫的样子变了，居然可以像变形虫一样改变形状！它紧挨着
一根草棒，开始分叉，好像螃蟹的两根钳子一般。分到它身
体的一半长度左右，突然它大概觉得这样下去没什么好处，
于是又回复原状。
　　因此我的印象是，课本对这些小动物的描述太简略了。
事实上它们的行为都不是那样机械化或没变化的，这些书真
应该正确地描述它们才对。而假如我们连单细胞动物的多姿
多采都不大了解，我们就不要奢望能够明白更复杂的动物行
为了。


长脚针来了！

　　我也很喜欢观察小昆虫。大约１３岁时，我读过一本谈
昆虫的书——它说蜻蜓是无害的，也不会叮人。但从小我们
就称蜻蜓为“长脚针”，邻居都认为被它们叮到是很危险的。
因此，如果我们在外头打棒球或玩耍时，一有蜻蜓飞近，大
家便四散飞奔找地方躲藏，同时挥手尖叫：“长脚针来了！
长脚针来了！”
　　有一天，我们在海滩上玩耍，一只长脚针飞过来，大家
都在尖叫乱跑，我却在那里不动如山。“不用怕！”我说，
“书上说长脚针不会叮人的！”
　　它飞到我脚上，每个人都拼命喊，现场一团糟，只因为
这只长脚针“站”在我的脚上。但我这个神奇的科学小子，
却固执地相信它不会叮我。
　　也许很多人以为，最后我被叮了——不！这次书上说对
了。但我可真的吓出一身冷汗。
　　那时候，我还有一个小小的玩具显微镜。我把里面的放
大镜拿下来，利用它来观察周围的事物。在普林斯顿当研究
生时，我还经常把这片放大镜放在口袋里。有一次无意中拿
出来，观看正在常春藤旁爬来爬去的蚂蚁，一看之下，不禁
兴奋得大叫起来。那里有一只蚂蚁和一只蚜虫。蚜虫是一种
害虫，可是蚂蚁都会来照顾它们。如果蚜虫寄生的植物开始
枯萎，蚂蚁便把蚜虫搬到别的植物上。在这个过程中，蚂蚁
也有好处，就是从蚜虫身上取得称为“蜜露水”的蚜虫汁。
这些我都知道，因为父亲告诉过我，但我从来没亲眼看过。
　　我看到的情形是，一只蚂蚁走到蚜虫旁边，用脚拍它—
—在蚜虫全身上下拍、拍、拍，真是有趣极了！接着，蜜汁
便从蚜虫背部分泌出来。在放大镜之下，蜜汁看起来像一个
很大、很漂亮、闪闪发光的七彩大汽球。之所以成为球状，
是因为表面张力作用的关系。至于它会发出各种光芒，却是
因为我那玩具显微镜并不很好，放大镜有色差——但总之，
那看来真是美极了！
　　小蚂蚁用它的两只前脚，将蜜汁球从蚜虫背上挪下、举
起来！在它们这样微小的世界里，连水都可以一颗一颗地举
起来！我猜蚂蚁脚上可能有些油腻的物质，因此当它把水球
举起来时，也不会把球弄破。然后，它用嘴巴把蜜汁球的表
面咬破，表面张力便崩溃，整滴汁就一股脑儿流到它的肚子
内。整个过程实在太有趣了！


蚂蚁如何认路？

　　我住的宿舍里有一个凸到外面的窗，窗槛是Ｕ字形的。
一天，有些蚂蚁爬到窗槛上逛来逛去。我突然好奇起来，
很想知道：它们是怎样找到东西的？到底它们怎样知道该
往哪里去呢？它们能不能互相通报食物在哪里，就像蜜蜂
那样？它们对事物的外表有没有任何知觉？
　　当然，这些都是外行人才会问的问题；大家都知道答
案，只有我不知道，因此我要做些实验。首先我把一条绳
子拉开绑在窗子的Ｕ字形上，把一张硬纸片折起来，在上
面沾满糖，然后挂在绳子的中央。这样做的用意，是要把
糖和蚂蚁分隔开，使蚂蚁不能碰巧地找到糖，我要好好控
制这个实验。
　　接下来我折了很多小纸片，这是用来运蚂蚁的。纸片
放在两个地方，一些挂在绳上，在糖的旁边；另一些放在
蚂蚁出没的地点，整个下午我就坐在那里，一边看书一边
监视，直到有蚂蚁跑到我的纸片上，我便把它搬到糖那儿。
搬了几只蚂蚁过去之后，其中一只偶然跑到旁边的纸片上，
我又把它搬回来。
　　我想看的是，要过多久其他蚂蚁才知道这个找食物的
通道。结果是一开始时很慢，后来却愈来愈快，我运蚂蚁
运得应接不暇，简直快发疯了。
　　当这一切正在热烈进行之际，我突然开始把蚂蚁从糖
那里送到别的地方去。现在的问题是，它们到底会爬回最
初的地方，还是会跑到它刚刚待过的地方？
　　过了一会儿，我放纸片等蚂蚁的地方清闲得很，一只
蚂蚁也没有（如果爬到这些纸片上，经由我的运送，它们
便可以再回到糖那里）；但在第二个地方，却有许多蚂蚁
徘徊找它们的糖。因此我结论：它们都跑回刚刚待过的地
方。
　　另一次，在通往窗槛的糖的通道上，我放了很多显微
镜玻璃片，让蚂蚁走在上面。然后，我改变玻璃片的排列
顺序，或者是用新的玻璃片把其中一些旧的替换掉。我证
明了蚂蚁对物件的外表，是没有知觉的，因为它们搞不清
楚东西在哪儿。如果它们循着一条路而找到糖，但同时有
更短的路可以回来，它们也永远找不到这条较短的路。
　　而重新排列玻璃片，也清楚显示了蚂蚁会留下一些痕
迹。接下来，我很容易便安排了许多简单的实验，看看这
些痕迹多久会干掉、是否容易被抹掉等。我也发现痕迹是
没有方向性的。如果我捡起一只蚂蚁，转几个圈，再把它
放回去，它往往不知道现在走的方向跟刚刚不一样，直到
它碰上另一只蚂蚁，它才晓得走错了方向。后来在巴西时，
我碰到一些樵蚁（leaf-cutting ant，能将叶片咬下来的
蚂蚁），于是做了同样的实验，发现它们在短距离内分得
出自己是向着食物走抑或走离食物。我猜它们留下的痕迹
藏有玄机，可能是一连串的气味系列：气味Ａ、气味Ｂ、
空档、气味Ａ……等等。
　　又有一次，我想让蚂蚁走圆圈，但我没足够耐心完成
这个实验；我想这应该不难做到。


嗅着同伴气味回家

　　这些实验的困难之一是，我的呼吸会吓到蚂蚁。这一定
是从远古时候，为了逃避某些喜欢吃它们或骚扰它们的天敌，
而遗留下来的本能反应。我不确定是由于呼吸的温暖、湿度
还是气味干扰了它们；总之在运送蚂蚁时，我得暂时停止呼
吸，偏过头去，以免把它们搞胡涂或吓坏了。
　　我很想弄明白的一件事是，为什么蚂蚁的痕迹都那么直、
那么好看。它们看来很清楚自己的目的，好像很有几何概念
似的；但从我的实验结果看来，它们谈不上有任何几何概念。
　　多年以后，我在加州理工学院教书，住在阿拉米达街上
的一幢小房子内。有一天，浴盆周围有一些蚂蚁在爬。我跟
自己说：“这个机会太难得了。”我在浴盆的另一头放了些
糖，坐在旁边看了一下午，终于等到有一只蚂蚁找到了糖。
这部分不难，有耐性就行了。
　　一旦蚂蚁发现到糖的所在，我就拿起准备已久的彩色笔
跟在它的后头画，这样便可知道它的痕迹是什么形状。根据
以前做过的实验，我早已知道，蚂蚁是不会受到铅笔痕迹影
响的，它们毫不停顿就走过去；因此我那样做不会影响到实
验的可靠度。不过，由于这只蚂蚁在回家途中好像有点迷路，
因此画出来的线有点曲曲折折，不像一般的蚂蚁痕迹。
　　当下一只蚂蚁找到糖，开始往回走时，我用另一种颜色
来描下它走过的路径。值得一提的是，第二只蚂蚁跟随第一
只蚂蚁的回路走，而不是沿着自己来的路回去。我的想法是，
当某只蚂蚁找到食物时，它所留下的痕迹要比平常闲逛时，
所留下的强烈得多。
　　这第二只蚂蚁走得很急，大致沿着原来的痕迹走。不过
由于痕迹歪歪曲曲，而它又走得太快了，因此经常“滑”出
痕迹之外。但当它到周围乱闯时，常常又找到正确的痕迹。
总之，第二只蚂蚁走回家的路线，比第一只蚂蚁走的路线直
得多。随着一只只匆忙又大意的蚂蚁走过这条通道之后，痕
迹得到了“改进”，愈来愈直了。
　　用铅笔跟踪了八到十只蚂蚁之后，痕迹已变成直直的一
条线了。这跟画画有点像：首先你随便画一条线；然后沿着
它再画几次，一会儿就画出一条直线了。
　　我记得小时候，父亲告诉过我，蚂蚁是多么奇妙、多么
合群的生物。我也常常仔细观察三四只蚂蚁，如何合力把一
小块巧克力搬回巢里。有趣的是，第一眼看来它们确实是效
率奇高、合作得很好的小家伙。但如果仔细看，你会发现完
全不是那么一回事。从它们的动作来看，巧克力好像是被什
么神奇力量举起来似的，它们各自从不同的方向乱拉，而在
搬运途中，其中一只蚂蚁可能还会爬到巧克力上。巧克力不
断摇摇晃晃、左右移动，没有共同方向——巧克力并不是平
顺快速地运抵蚁巢的。
　　巴西的樵蚁在某些方面很“优秀”，但它们也有些很有
趣的笨习性。事实上，我很惊讶在进化过程里，这些习性还
被保留下来。樵蚁要费很大力气，才在叶片上切割出一条圆
弧，拿下一小片树叶，可是当它辛苦切割完毕之后，却有50％
的可能性会拉错地方，使得叶片掉到地上，而不得不重新开
始割另一片叶、有趣的是，它们从来不会去捡那些已经被咬
下来的叶片。因此很明显，樵蚁在这方面并不怎么精明。


保卫食物柜

　　在普林斯顿时，蚂蚁还发现了我的食物柜，找到我的果
酱、面包及其他食品。食品柜离开窗户有一段距离，于是经
常有这么一长串的蚂蚁雄兵，在房间地板上横行，向我的食
物进攻。这正好发生在我进行各种蚂蚁实验的期间，因此我
想：有没有什么方法阻止它们侵袭我的食品柜？当然，我不
是指用毒药之类的方法，因为我们对蚂蚁也必须要人道点！
　　最后，我采用的方法是：首先，我在离它们进入室内入
口处８英寸左右的地方，放了一些糖，但它们并不晓得这些
糖的存在。然后，再度使用我的搬运技术——每当有带着食
物的蚂蚁跑到我的运送器上时，我就把它带到糖那里去。向
食物柜前进的蚂蚁，如果爬到运送器上，我也把它捡起来送
到有糖的地方。
　　慢慢地，蚂蚁找到了一条从放糖地方走回蚁穴的路，路
上的痕迹愈来愈强；而原先通到食物柜的通路，就愈来愈少
蚂蚁在用了。我很清楚，再过半小时左右，旧路上的痕迹就
会全部干掉；再过一个小时，它们便不会再碰我的食物了。
好玩的是，我连地板都不必擦。事实上，我只不过把蚂蚁运
来运去而已！


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