主頁 類別 科普學習 別鬧了,費曼先生

第26章 第四部堂堂大教授-5

在普林斯頓時,有一天我坐在休息室裡,聽到一些數學家在談論e的級數。把e展開時,你會得到1+x+(x2/2!)+(x3/3!)十……。式中每一項,來自將前一項乘以x,再除以下一個數字。例如,要得到(x4/4!)的下一項,你可把它乘以x和除以5。這是很簡單的。 很小的時候,我就很喜歡研究級數。我用這個級數方程式計算出e值, 親眼看到每一個新出現的項,如何很快地變得很小。 當時我喃喃自語,用這方程式來計算e的任何次方(或稱“冪次”)是多麼容易的事。 “咦,是嗎?”他們說:“那麼,e的3.3次方等於多少?”有個小鬼說——我想那是塔奇說的。 我說,“那很容易。答案是27.11。” 塔奇明白我不大可能單靠心算得到這答案的:“嘿!

你是怎麼算的? ” 另一個傢伙說:“你們都曉得費曼,他只不過在唬人罷了,這答案一定不對。” 他們跑去找e 值表,趁此空檔我又多算了幾個小數位: “27.1126,”我說。 他們在表中找到結果了:“他居然答對了!你是怎麼算出來的?” “我把級數一項一項計算,然後再加起來。” “沒有人能算得那樣快的。你一定是剛巧知道那個答案。e的3次方又等於多少?” “嘿,”我說:“這是辛苦工呢!一天只能算一題!” “哈!證明他是騙人的!”他們樂不可支。 “好吧,”我說,“答案是20.085。” 他們連忙查表,我同時又多加了幾個小數位。他們全部緊張起來了,因為我又答對了一題!

於是,眼前這些數學界的精英分子,全都想不通我是如何計算出e的某次方!有人說:“他不可能真的代入數字,一項一項地加起來的——這太困難了。其中一定有什麼訣竅。你不可能隨便就算出像e的1.4次方之類的數值。” 我說:“這確是很困難,但好吧,看在你的份上,答案是4.05。” 當他們在查e值表時,我又多給他們幾個小數位,說: “這是今天的最後一題啦!”便走出去了。 事情的真相是這樣的:我碰巧知道三個數字的值——以e為底的10的對數Loge10(用以將數字從10為底換到以e為底),這等於2.3026;又從輻射研究(放射性物質的半衰期等),我知道以e為底的2的對數(Loge2)等於0.69315。

因此,我也知道e的0.7次方差不多等於2。當然,我也知道e的一次方的值,那就是2.71828。 他們要考我的第一個數字是e的3.3次方,那等於e的2.3次方——即等於10——乘以e,即27.18。而當他們忙著找出我所用方法的同時,我在修正我的答案,計算出額外的0.0026,因為我原來的計算是用了較高的值,即2.3026。 我明白這種事情可一不可再,因為剛剛不過全憑運氣而已。但這時他又說e的3次方,那就是e的2.3次方乘以e的0.7次方,我知道那等於20再多一點點。而當他們在忙著擔心我到底是怎樣計算時,我又替那0.693作修正。 做了這兩題後,我確實覺得沒法再多算一題了,因為第2題也全靠運氣才算出來的,但他們再提出來的數是e的1.4次方,即e的0.7次方自乘一次,那就是4再多一點點而已!

他們一直搞不懂我是怎樣算出來的。 到了羅沙拉摩斯,我發現貝特才是這類計算的個中高手。例如,有一次我們正把數字代入方程式裡,需要計算48的平方。正當我伸手要搖瑪燦特計算機時,他說:“那是2300。”我開始操作計算機,他說:“如果你必須要很精確,答案是2304。” 計算機也是2304,“嘩!真厲害!”我說。 “你不知道怎樣計算接近50的數字的平方嗎?”他說: “你先算50的平方,即2500,再減去你要計算的數及50之間的數差(在這例子中是2)乘以一百,於是得到2300。如果你要更精確,取數差的平方再加上去,那就是2304了。” 幾分鐘之後,我們要取2.5的立方根。那時候,用計算機算任何數字的立方根之前,我們先要從一個表裡找出第一個近似值。我打開抽屜去拿表——這次時間較多——他說:“大約1.35。”

我在計算機上試算,錯不了! “你是怎樣把它算出來的?”我問:“你是否有什麼取立方根的秘訣?” “噢,”他說:“2.5的對數是……。對數的三分之一是1.3的對數,即……,以及1.4的對數,即多少多少之間,我就用內插法把它求出來。” 於是我發現:第一,他能背對數表;第二,如果我像他那樣用內插法的話,所花的時間絕對要比伸手拿表和按計算機的時間長得多。我佩服得五體投地。 從此以後,我也試著這樣做。我背熟了幾個數字的對數值,也開始注意很多事情。比方有人說,“28的平方是多少?”那麼注意2的平方根是1.4,而28是1.4的20倍,因此28的平方一定接近400的兩倍,即800上下。 如果有人要知道1.73除1是多少,你可以立刻告訴他答案是0.577,因為1.73差不多等於3的平方根,故此1/1.73就差不多等於3的平方根再除以3,而如果要計算1/1.75呢,它剛好是4/7,你知道1/7那有名的循環小數,於是得到0.571428……跟貝特一起應用各種訣竅做快速心算,真是好玩極了。

通常我想到的,他都想到,我很少能算得比他快。而如果我算出一題的話,他就開懷大笑起來。無論什麼題目,他總是能算出來,誤差差不多都在1%以內。對他而言,這簡直是輕而易舉——任何數字總是接近一些他早已熟悉的數字。 有一天我心情特別好,那時剛巧是午飯時間,我也不曉得是怎麼搞的,心血來潮地宣布:“任何人如果能在10秒鐘內把他的題目說完,我就能在60秒之內說出答案,誤差不超過10%!” 大家便開始把他們認為很困難的問題丟給我,例如計算1/(1+x4)的積分等。但是事實上,在他們給我的x 範圍內,答案的變化並不太大。他們提出最困難的一題,是找出(1+x)20中x10的二項式係數,我剛好在時間快到時答出。

他們全都在問我問題,我得意極了,這時奧倫剛巧從餐廳外的走廊經過。其實,來羅沙拉摩斯之前,我們早在普林斯頓共事過,他總是比我聰明。例如,有一天,我心不在焉地在玩一把測量用的鋼捲尺——當你按上面的一個鈕時,它會自動卷回來的那種;但捲尺的尾巴也往往會往上反彈,打到我的手。 “哇!”我叫起來,“我真呆,這東西每次都打著我,我卻還在玩這東西。” 他說:“你的握法不對,”把捲尺拿過去,尺拉出來,按鈕,卷回來,他不痛。 “哇!你怎麼弄的?”我大叫。 “自己想想吧!” 接下來的兩星期,我無論走到哪裡,都在按這捲尺,手背都被打得皮破血流了。終於我受不了。 “奧倫!我投降了!你究竟用什麼鬼方法來握,都不會痛?”

“誰說不痛?我也痛啊!” 我覺得自己真的有夠笨,竟讓他騙我拿著尺打自己打了兩個札拜! 而現在奧倫剛巧經過餐廳,這些人都興奮極了,“嘿,奧倫!”他們喊:“費曼真行啊!我們10秒鐘內說得完的題目他就能在1分鐘內給出答案,誤差10%。你也來出個題目吧!” 他差不多腳步也沒停下來,說:“10的一百次方的正切函數值。” 我被難倒了:我得用π去除一個有一百位的數字。我沒辦法了! 有一次我誇口:“其他人必須用圍道積分法來計算的積分,我保證能用不同方法找出答案。” 於是奧倫便提出一個精彩絕倫、該死的積分給我。他從一個他知道答案的複變函數開始,把實部拿掉,只留下虛部,結果成為一道非用圍道積分法不可的題目!他總是讓我洩氣得很,是個很聰明的人。

剛到巴西時,有一次我在某家餐廳裡吃午餐。我不知道那時是幾點鐘了,但那裡只有我一個顧客——我老是在奇怪的時間跑去餐廳。我吃的是我很喜愛的牛排配飯,4個服務生在旁邊閒站。 一個日本人走進來。以前我就見過他在附近流浪,以賣算盤為生。他跟服務生談話,並提出挑戰:他的加法可以比任何人都快。 服務生怕丟面子,因此他們說:“是嗎?你為什麼不去跟那邊那位先生挑戰?” 日本人向我走過來,我抗議:“我不大會講葡萄牙語!” 服務生全在笑:“葡萄牙文的數字很容易!” 他們替我找來紙筆。 那人請一個服務生出一些數字讓我們加。他贏太多了,因為當我還在把數目字寫下來時,他已經邊聽邊加。 我提議服務生寫下兩列相同的數字,同時交給我們。

這並沒有太大分別,他還是比我快很多。 他有點得意忘形,想更進一步證實他的能力。 “Multiplicao!” 他說,他要比乘法。 有人寫了個題目,他又贏了,但贏不多,因為我的乘法是相當好的。 然後他犯了個錯誤:他建議我們繼續比除法。他沒意識到,題目愈難,我贏的機會就愈大。 我們同時做了一題很長的除法題。這次我們平手。 這使得那日本人很懊惱,因為看來他曾經受過很好的算盤訓練,但現在他居然差一點就敗給餐廳裡的一個顧客。 “Raios cubicos!”他說,聲音充滿復仇氣息。立方根!他想用算術方法求立方根值!在基礎算術題目中,大概再找不出比這更難的題目了。而在他的算盤世界中,立方根也一定是他的拿手項目。 他在紙上寫了個數字——隨便寫的——我還記得那數字是1729.03。他立刻展開計算,口中念念有詞,動作不斷! 他已開始計算立方根了。 而我則只坐在那兒。 一個服務生說:“你在幹嘛?” 我指指頭,“我在想!”我說,在紙上寫下12。過了一會我已得出12.002。 日本人把額上的汗擦掉,“12!”他說。 “哦,不!” 我說。 “再多一些數字!再多一些數字!”我充分理解,用一般算術方法求立方根時,找後面的數字比前面的要難多了,這是苦工呢。 他重新埋頭苦幹,口中“啊咕嚕麼麼”的不停,其間我又多寫了兩個數字。最後他抬起頭來說:“12.0!” 那些服務生興奮極了,他們跟日本人說:“瞧,他光想想就行了,你卻要用算盤!而且他多算出些數字!” 他潰不成軍,垂頭喪氣地走了,服務生則大肆慶祝。 這個顧客是如何打贏算盤的?題目是1729.03。我剛巧知道一立方英尺有1728立方英寸,因此答案必定是12多一點點。多出來的1.03呢,大約是二千分之一, 而我在微積分課裡學過,就小分數而言,立方根超出的部分是數字超出部分的三分之一,因此我只需要算1/1728是多少,再乘以4(即除3再乘12)。這是為什麼我一下就能算出那麼多小數位。 幾星期後,那個日本人跑到我下榻的旅館會客廳裡。 他認得我,跑過來說:“告訴我,你怎麼能那麼快就把立方根算出來?” 我告訴他這是個求近似值的方法,跟誤差有關,“比方你說28。那麼,27的立方根是3……” 他拿起算盤:噠噠噠噠——“噢!是的。”他說。 我發現:他根本不懂得怎樣處理數字。有了算盤,你不必記誦一大堆的算術組合;你只需要知道怎樣把小珠子推上撥下。你根本不必知道9加7等於16,而只需要記住加9時,要推一顆十位數的珠子上去, 撥一顆個位數的下來便好了。也許我們算得較慢,但我們才真正懂得數字的奧妙。 此外,他根本無法理解求近似值方法所包含的道理,他不明白在很多情況下,任何方法都求不出完整的立方根,但可以求近似值。因此我永遠無法教會他我求立方根的方法,甚至讓他明白那天我有多幸運,因為他剛好挑了個像1729.03這樣的數字!
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