Physics 版 (精华区)
发信人: PeterWang (PW), 信区: Physics
标 题: 别闹了,费曼先生(20)
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年03月22日21:22:46 星期五), 站内信件
第三部 从军记
开锁英雄惜英雄(1)
最初教会我怎样开锁的,是一个名叫拉瓦提尼(Leo
Lavatelli)的家伙。我发现, 一般的弹簧锁——例如由
耶鲁(Yale)父子始创的耶鲁锁——很容易可以打得开。
你只要把小螺丝起子插进锁眼里,把锁转开便行。当然,
一开始它不会转,因为锁内有几根小针,你要把它们顶到
恰当的高度(钥匙就有此作用),锁才会被打开。而由于
这些锁大多造得不够完美,因此把锁拴紧的重大责任,往
往会落在其中一根锁针上。现在,如果你再将一根铁丝——
像回形针之类——从锁眼挤进去(你要把螺丝起子用力往
旁边挤,好让锁眼能空出来),前后挪动,早晚你会将最
吃力的那根锁针顶到恰当高度;这时,锁就可稍为转动一
点点,使得第一根针卡在边缘,停在上面;这时候,剩下
大部分的力转由第二根锁针承担,于是你重复刚刚的方法,
过不了几分钟,所有锁针都被顶起来了。
经常发生的是,螺丝起子一不小心滑动,你便听到踢
——踢——踢的声音,锁针全掉回去了。原来每根锁针之
上都装有一个小弹簧,当你把钥匙拉出来时,锁针全被推
下来,回到原位;把螺丝起子抽出来的话,也会听到它们
掉下来的声音——有些时候,还可以把起子抽出来,看看
是否有进展,也许你的铁丝推错了方向呢。整个过程有点
像希腊神话里的西西弗斯(Sisyphus):当你以为已把石
头推到了山顶之后,它却又滚回山下去,一切又得重来。
这方法很简单,多练习便熟能生巧,你很快便懂得如何拿
捏力道大小,能刚刚好把锁针顶起来而不让它掉回去。好
笑的是,很多人不晓得,当他们被锁在门外或门内时,其
实要撬开它并不会很困难。
开锁,轻而易举
我们在罗沙拉摩斯研制原子弹时,一开始由于事事急
就章,实际上很多东西都未准备好,计划的所有机密文件
——关于如何制造原子弹的资料——全都随便放在档案柜
内,部分柜子根本没有锁上,有的话也只不过用普通挂锁
来锁,它们可能只有三根锁针——要打开这种锁实在是轻
而易举。
为了加强安全,全工厂的机械工人替每个档案柜做了
一根长棒,穿过每个抽屉的把手,用挂锁锁上。
其他人跟我说:“看看这些新装的玩意儿,你还能把
它们打开吗?”
我看看档案柜的背后,发现抽屉的底部不是封死的,
那里有一条长长的缝,缝内有根铁棒,上面装了一块可以
移动的硬隔板,是帮忙固定文件用的。我从后面伸手进去,
推开隔板,从长缝中把文件一张一张地抽出来。“看!”
我说,“我连锁也不必开。”
罗沙拉摩斯是一个讲求合作精神的地方,而我们觉得
有责任指出所有应该改进之处。我不停地抱怨安全措施不
够,其他人却觉得加了钢棒和挂锁已经够安全,但其实这
些都是毫无作用的。为了示范那些锁多没用,每当我要跟
某些人借文件而他们刚巧不在时,我便跑进他们的办公室,
打开档案柜把东西拿出。用完之后,我就将文件还他,说:
“谢谢你借我这份报告。”
“你从哪儿拿来的?”
“从你档案柜拿的。”
“但我把它锁起来呀!”
“我知道你把它锁起来,但那些锁都不管用。”
终于,他们买了些装了数字组合锁的档案柜,都是由
一家叫摩士勒金库公司(Mosler Safe Company)制造的,
每个柜子有3个抽屉。把最上面抽屉拉开的同时,你会松
开原先扣牢下面两层抽屉的搭扣,让它们进入“无锁状态”。
要打开最顶层,则要依照密码将数字盘左转、右转,左转,
再右转到10,就可把里面的锁栓弄开。关闭时要先把中下
两个抽屉往上推,然后关最顶的一层,把数字锁从10随意
转到其他号码,这样就把锁栓关上了。
永远相信有答案
当然,这些新档案柜立刻成为我的新挑战。我最喜欢
玩益智游戏了:如果有人发明了一些东西把别人挡在外头,
那么就应该有办法破解它,闯进去!
首先,我必须了解数字锁的运作原理,因此我把自己
办公室里档案柜上的锁拆开,发觉里面有3个圆盘安装在
同一根轴上,一个挨着一个,在每个圆盘的不同位置上刻
有槽口。开锁原理是,想办法把3个槽口排成一线,形成
一道凹槽。最后当你把转盘转到10时,摩擦力会把锁栓带
到槽口里。
应该怎样转动圆盘呢?原来,在数字盘的背后有一根
突出来的钉子,而在第一个圆盘上也有一根锁钉伸出,两
根钉子离轴中心半径相同。因此只要转动数字盘,最多转
一圈就会带着第一个圆盘一起转了。
同样的,在第一个圆盘的背后以及在第二个圆盘的前
面,也各有一根锁钉,离轴中心的半径也是相同。因此当
第一个圆盘已被带着转动之后,再转第二圈时,你也一起
转了第二个圆盘。
再继续转下去,在第二号圆盘背后的钉子将会遇上第
三号圆盘上的钉子,三个圆盘都在同时转动了。现在你把
数字盘转到第一个密码上,然后将数字盘往相反方向转一
圈,从另一面带动二号圆盘,转到第二个密码上。
最后你再把数字盘往相反方向转,将第一号圆盘转到
正确位置上。现在三个圆盘的槽口成一直线,把数字盘转
到10,锁就打开了。
但我试了又试,还是没想出该如何下手。我买了两本
教人开锁的书,但它们说的都一样。书一开头都是些开锁
大王的惊人故事,例如有名妇人被反锁在冻肉冰库内,快
被冻死了,但开锁匠却以倒挂金钩的姿态,在两分钟内便
笸跚钡胶?
底去把箱子打开,取出宝物。
书的第二部分告诉你,怎样打开保险柜,却都是些愚
昧不堪的建议,像“你可试试某些日期的组合,因为很多
人都喜欢用日期当数字锁的密码”或者是“猜一猜保险柜
主人的心理,想一想他可能会用的组合。”还有“秘书小
姐经常害怕她会忘记数字组合,因此可能把组合写在下列
地方:办公桌的抽屉边上、混杂在人名地址表上……”等
等。
书中提到如何打开一般的保险库,倒有几分道理,很
容易明白。普通保险柜另外装有把手,当你握着把手往下
扳,同时转动数字盘时,把手的力量会将锁栓压向糟口上
(这时它们还未排成直线),而其中一个圆盘往往承受着
最多的力量。当这个圆盘的槽口碰上锁栓,会发出“卡沥”
的轻声,用听诊器可以听得到,又或者可以感觉到摩擦力
突然减弱,你便知道“找到一个号码了”!
尽管你还不知道这是第一、第二或第三个数字,但只
要你把数字盘往相反方向转,看看要转多少圈才再听到那
“卡沥”声,便可猜出端倪,如果一圈还不到,那么必定
是第一个圆盘;如果少于两圈,那就表示数字是属于第二
个圆盘的。不过,这个方法只适用于有把手的普通保险柜,
因此我又没辙了。
我试了很多其他手法,像能不能在不动顶层抽屉的情
况下,把中下两层抽屉扣紧的搭扣松开;我又试过把柜子
上面的螺丝旋开,将铁丝衣架弄直伸进去东探西探。另外,
我又试过把数字盘转得飞快,再转到10,希望突然加上去
的摩擦力会使某个圆盘停到正确位置上。但什么也没用,
我觉得很沮丧。
于是,我再有系统地深入研究。比方说,有很多档案
柜的组合都是69-32-21。那么最多可有多大差异而仍然
能把锁打开?号码是69时,68行不行?67呢,在我们的情
形,前两者真的都可以,66便不行了,因此,可容许的误
差是左右各两个刻度,换句话说,每 5个数字中只须试一
个便可以了,你可以试0、5、10、15等。于是盘上100 点
数字中就有20个这样的数字,就是说一共有8000种可能性
——这已经是一大进步,因为如果你一个一个数字去试,
你有100万种可能的组合。
问题是,我要花多少时间才能试完8000个组合?假定
我已找出前两个数字,例如它们是69-32,但我不知道确
实组合,我以为它们是70-30,那么我可以继续尝试从20
个可能性中找出第3个数字。 而假如我只知道第一个数字,
那么试完第3个圆盘上的20个数字后,我可以将第2个圆盘
的位置稍为改变,再试第3个圆盘上的20个数字。
我拼命用我的保险柜练习,直到可以一边飞快地找数
字,同时又不会忘掉我在找的那个号码,而把第一个号码
搞砸。跟练习变魔术的人一样,我熟练得可以在半小时内
试遍400个可能的号码。那样一来,我最多只需要8个小时
就可以打开一个保险柜——平均4小时便能打开一个!
开锁开出名气
在罗沙拉摩斯有一个叫史塔尼的人,对锁也很有兴趣;
我们不时地在一起讨论锁,但没谈出什么东西。当我想通
了这个平均4小时内打开保险柜的手法后,我想表演给史
塔尼看。我跑进计算机组某个办公室,跟那位同事说:“
我想让史塔尼看点东西。可不可以借用你的保险柜?”
计算机组其他人都来凑热闹了,说:“嘿,大家注意
了,费曼要教史塔尼怎样开保险柜,哈——哈!”事实上,
怎样很
快地找后面两个号码,同时又不会使步调错乱,必须重新
设定第一个号码。
我开始表演了。“让我们假定第1个号码是40,第2个
号码我们试15。我们往前、往后,转到10号;往前往后各
加5个刻度,10……一直试。 现在我们试过所有可能的第
3个号码了。再下来继续找第2个号码,让我们改试20;往
前、往后、10;加5个刻度往前、往后、10;再加5个刻度
往前、往后……”“卡沥!”我的下巴差点掉下来:头两
个号码居然恰好被我碰对!
由于我背对着他们,因此没有人看到我的表情。史塔
尼也极为讶异,但我们很快便知道发生了什么事。于是我
很得意地把顶层抽屉拉出来,说:“就这样便打开了!”
史塔尼说:“我看懂了,这的确是个好方法。”然后
我们赶快离开。所有人都呆住了,其实我全靠运气,但这
一下子,我却真的开锁开出名气来了。
前前后后我大约花了一年半的时间,才有那等能耐(
当然,我同时也在忙原子弹的事),但我觉得我已把保险
柜打败了。我的意思是说,万一出了情况——有人失踪或
死亡,没有人晓得他们档案柜的密码,但又急需取得里面
的东西的话——我有把握能够打开它。看过书中描述那些
开锁专家的“伟大事迹”后,我觉得自己的成就还真不赖
呢。
罗沙拉摩斯没什么娱乐可言,大家都要自己想办法。
所以拨弄档案柜上的摩士勒锁,就成为我的一项娱乐。有
一天我发现了一件有趣的事:当锁被打开,抽屉拉出来,
而且数字盘还停留在10的号码上时(一般人打开档案柜拿
东西时的状况正是如此),锁栓还是开的。这是什么意思
呢?这就是说,锁栓还留在3个圆盘的凹槽里呀!妙极了!
现在,如果我将数字盘从10的位置稍微转离开,锁栓
就跳上来了:但如果我立即转回10的位置,锁栓又掉回凹
槽中了,因为我还没有作太大的改变。好了,假如我继续
转离10,以5个刻度为一单位,早晚会碰到某个号码,是
我转回去10时锁栓再也不会掉回去的,因为凹槽的形状已
受到影响了。换句话说,刚刚那个号码——锁栓还会掉回
去的那个——就是密码的第3个数字!
我立刻意识到,可以用同样的方法来找第 2个数字:
一旦知道了第3个数字,我可以把数字盘往另一边转, 同
样以5个刻度为一单位,一点点地改变第2个圆盘的状态,
直到锁栓再也掉不回去,最后的号码就是第2个数字。
如果我很有耐性,那么3个数字都可以找出来了,但
是实际上,用这个方法来找第1个号码,反而比档案柜锁
上、但已知后两个密码时,单试20个号码的方法麻烦得多。
我练习又练习、直到我连数字盘都不用看,就可以得
出最后两个号码(档案柜还开着时);然后,当我在某些
人的办公室里讨论物理问题时,我就挨在他打开的档案柜
上,就像有些人一边谈话,一边无意识地玩弄钥匙一样,
我也伸手拨弄柜上的数字盘。偶尔我把手指放在栓上,那
样不用看即能知道它有没有上来。用这方法,我找出了很
多柜子的后两个号码。等我回到自己办公室后,便立刻把
号码写在一张纸上,又把这张纸藏在柜子的锁里。每次我
都要先把锁拆开,才能把这张纸拿出来——我觉得那是个
很安全的地方。
故布疑阵
不多久我的声名更响了,因为慢慢地会有人跑来找我
说:“嘿!费曼!克利斯蒂出城去了,但我们需要他档案
柜里的一份文件,你能不能打开它?”
如果我不知道这个柜子的后 2个号码,我会说:“对
不起,现在我没空,手头上正好有事在忙。”否则我会说:
“可以呀,但我要拿些工具。”其实我什么工具也不需要,
但我跑回办公室内,打开我的柜子,把小抄拿出来看:克
利斯蒂—35、60。然后随便拿一根螺丝起子,走到克利斯
蒂的办公室,把门关上,不是每个人都应该知道怎么开档
案柜的!
几分钟后,我就把柜子打开了,因为我只需要找第一
个号码,顶多试20次便找到。然后我就坐在那里,看看杂
志,消磨15、20分钟。我不能让其他人觉得这是件很容易
的事,否则他们会想到,其中一定有什么诀窍!最后我打
开门说:“开了。”
大家以为每次我都是从头开始试的,这是因为上一次
示范给史塔尼看的意外事件所造成的印象,我让大家继续
那样想。没有人想过,我平常就把他们保险柜后两个密码
摸清楚。不过也许因为我经常那样做,他们才没起疑;这
有点像赌棍经常有事没事拿着扑克牌一样。
我经常要出差到橡树岭,看看他们生产铀的工厂,有
没有安全问题,由于是战争期间,一切总是匆匆忙忙的。
有一个周末我又要到他们那里。星期天那天,包括一名将
军、某家公司的副总裁、另外两个大人物,还有我——坐
在某个家伙的办公室内,讨论一份报告。报告放在保险柜
内,但这家伙突然想到,他根本不知道保险柜的密码,只
有秘书才晓得。他打电话到她家,却发现她外出野餐旅行
去了。
他一边忙着找他秘书时,我问:“你不介意我看看你
的保险柜吧?”
“哈哈——不会介意啦!”我便走到他保险柜那里随
便弄弄。
他们继续讨论也许可以开车去找那位秘书;我们的主
人则愈来愈尴尬了,因为大家都卡在那里,而他却像个笨
瓜般不知道怎样打开保险柜。大家都对他很不满意,气氛
愈来愈紧张,忽然之间“卡沥!”——锁打开了。
在10分钟内,我就打开了装满机密的保险柜了。他
们全都瞠目结舌,很显然保险柜并不怎么保险!这个打击
太恐怖了。这些“可阅读、不可带走”的高度机密全锁在
这个美妙的柜子里,而这家伙只花10分钟就把它打开了!
当然,我之所以有办法把锁打开,事实上是因为我一
看到锁,就有把后两个号码摸出来的习惯。之前一个月,
我曾经来过橡树岭,在同一办公室内待过;那次保险柜刚
好打开,我则由于习惯成自然,毫无意识地就把密码的后
两个数字找出来了。事后我没有把它们记下来,不过我隐
隐约约还有印象,于是我首先试40-15,再试15-40,但
都不对。然后我试10-45,便把柜子打开了。
人人避而远之
差不多的情形还发生过一次。我写了一份报告,需要
橡树岭的一位上校核准。一个周末,我跑到橡树岭见他。
我的报告放在他的保险柜内。其它人用的档案柜,都跟我
们在罗沙拉摩斯用的是同一种类;可是他是上校,因此他
的档案柜高级多了——它有两层带有大把手的门,把手牵
动4只厚3/4英寸的不锈钢锁栓。上校拉开那两扇铜门,
把报告拿出来看。我很少有机会看到真正好的保险柜,于
是我说:“你读报告的时候,我能不能看看你的保险柜?”
“看吧,”他说,信心满满的,觉得我绝对没法奈它
何。我看了其中一扇门的背后,发现数字盘连接到一个小
锁上,而这个锁赫然跟我在罗沙拉摩斯档案柜的锁一模一
样!同一家公司,同样的小锁栓,不同的是当锁栓掉下去
之后,保险柜上的把手可以将一些棍子横移,再透过一堆
杠杆的作用,你便能将那些3/4英寸的不锈钢锁栓拉出
来。完全出于“专业完美主义”,也为了确定它们是同一
种锁,我用同一种手法,取下了密码的后两个数字。
这时候他还在看报告。等他读完后他说:“可以了,
报告写得很好。”把报告放在保险柜里,握着巨大的把手,
把那巨大的黄铜门关上。当它关上时,一切听起来都是那
么美好,但我知道这一切都只是心理作用,因为它用的还
是同一种见鬼的锁。
我忍不住刺他一下(我总喜欢跟那些穿着漂亮制服的
军人开玩笑),说:“看你关保险柜的模样,你好像觉得
东西放在里面都很安全。”
“当然。”
“你觉得很安全的唯一原因,是一般老百姓称它为‘
保险柜’(我特别用“老百姓”这个字眼,让这句话听起
来好像他被老百姓骗了一样)。”
他火了:“你这什么意思——这不保险吗?”
“好的锁匠在30分钟内,便可以把它打开。”
“你能在30分钟内能把它打开吗?”
“我刚刚说‘好的锁匠’。如果是我要45分钟。”
“那么嘛!”他说,“我太太在家等我吃晚饭,但我
要留下来看你表演,现在你给我坐下来,我要看着你弄这
鬼东西45分钟还打它不开!”他坐在他的大皮椅上,把腿
跷在办公桌上,看起书来。
我充满信心,拿了张椅子到保险柜前面坐下,然后装
模作样地随便乱转数字盘。
大约 5分钟后——如果你坐在那里干等的话,这已很
久了——他开始没耐性了:“怎么了,有什么进展吗?”
还有:“像这种柜子,打不开就是打不开啦。”
我估算再过一两分钟就差不多了,于是开始认真地试。
两分钟后,“卡沥!”门打开了。上校嘴巴张开,眼珠突
出。
“上校,”我很严肃地说:“让我告诉你这些锁的毛
病:如果任由保险柜的门或档案柜最顶层的抽屉打开,人
家很容易就可以找出密码。为了证明其中的危险,当你在
看报告时,我就把它找出来了。你应该下令大家在工作时,
要把他们的档案柜锁上。这些保险柜敞开时都十分好对付
的。”
“是的!我明白你的意思,那真有趣!”从此以后,
我们站在同一阵线上了。
下一次到橡树岭时,所有知道我是谁的人见到我,都
说:“别从这里过!不要走过来!”原来,上校发了一张
问卷,上面问:“上次费曼先生来访时,他有没有来过、
靠近过或经过你的办公室?”有人说有,其他说没有。说
有的人收到另一则通知:“请更改保险柜密码。”
这就是他解决问题的办法了:我就是危险的根源。他
们为了我便要把密码全部更改,而更改密码、背诵新密码
都是件苦不堪言的事,因此他们都很气我,不想我再靠近
他们,害怕等一下又得更改密码。当然,他们在工作时,
档案柜的抽屉一如既往,还是开着!
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