第三部从军记
我要报效国家
当二次大战已在欧洲爆发开来,美国仍未正式宣布参战时,大家开始谈论要做好战争准备,当个爱国者。报纸上大幅报导,许多生意人自愿到普勒斯堡(Plattsburg)及纽约等地,接受军事训练。
我开始想,我也应该有些贡献才对。这时,我在麻省理工学院兄弟会认识的一个朋友梅尔,已经加入陆军的信号队。
大学毕业之后,梅尔便带我去见信号队在纽约办公室的上校。
“上校,我想替国家做点事。我是技术思考型的人,也许有些事可以帮上忙。”我说。
“很好,但你先要去普勒斯堡的军营接受基本训练,然后我们才能用你。”上校说。
“难道没有其他更直接的方法,让我派上用场?”
“没有。军队就是这样规定的,按规矩办事吧。”
走到外面,我坐在公园里想这件事。我想了又想,觉得也许应该依他们的方式加入军队。但幸好我再多想了那么一下,最后决定:“管他呢!我要再等一下,也许出现什么转机,让我能更有贡献。”
圆了从军梦
于是我跑去普林斯顿念研究院,到了春季时我再去纽约,向贝尔实验室申请暑期工作。我很喜欢逛贝尔实验室。
发明半导体的萧克利带着我四处参观。我记得在一个房间内,有人在玻璃窗上做了许多记号。窗外,可以看到工人正在建造华盛顿大桥,而贝尔实验室的人一直在观看工程的进展。当工程人员把桥的主缆索架上时,他们就在窗上依缆索的形状描下曲线;而当桥梁陆续吊在缆索上、曲线慢慢变成抛物线时,他们记录下各种细微的差异。这正是我喜欢做的事情。我简直是崇拜这些家伙,希望有那么一天,能跟他们一块儿工作。
实验室的人带我去一家海鲜餐馆吃午饭。当他们发现,那天午餐可以吃到牡蛎时,都很高兴。住在海边的我,却连看也不想看海鲜类食物;我连鱼都不敢吃了,更不用说牡蛎。
但我又想:“我应该勇敢些,吃一个牡蛎看看。”
我吃了,那感觉真恐怖。但我又想:“那还不足以证明我是个男子汉大丈夫。吃第一个牡蛎之前,你还不知道感觉会有多恐怖,因为在一无所知的情况下吃,还算容易呢!”其他人不断谈论那些牡蛎的味道有多好,于是我再吃了一只,而这次的感觉,又比上一次恐怖。
这大概是我第四或第五次造访贝尔实验室吧?但这次他们接纳了我的申请,我高兴极了,在那个年代,要找到能跟其他科学家在一起的工作,并不容易。
另一方面,普林斯顿校园内突然风起云涌。来自陆军的楚拉彻将军跑来对我们大声疾呼:“我们一定要聘请物理学家!物理学家对我们军队太重要了!我们急需3名物理学家!”要知道在那些日子,一般人根本不知道物理学家是些什么东西。例如,连爱因斯坦也被归为数学家,很少听谁说需要聘请物理学家的。我想:“这是我报效国家的机会了。”随即报名替军队工作。
我问贝尔实验室,能不能让我在暑假时先替军队工作,他们说贝尔实验室也有很多跟战争相关的计划,我要的话可以加入。不过,当时我在发“爱国热”,因此而丧失了个大好机会。事实上,较为聪明的选择是留在贝尔实验室,但在那些年代,人很容易爱国爱昏了头。
第一件差事:研究“恐龙”
我被派到费城的法兰克福军火营,去研究一只“恐龙”
——一部用来引导炮火发射的机械式计算机。当敌机飞过时,炮手利用望远镜锁定它,而这部机械式计算机就靠它的齿轮、凸轮等来预测飞机的航线。这部计算机设计得很巧妙,建造也很精美。它运用的一项重要技巧,是“非圆形齿轮”——也就是说,不是传统的圆形齿轮;但它们互相咬合,运作良好。由于转动时,齿轮的半径会不停地改变,因此这个齿轮的转动,就成为另一个齿轮的函数了。
不过,当时这种机械已经日渐没落了,不久,电子计算机便堂皇登场。
至于军方呢,在说了这么多关于物理学家的好话后,他们分派给我的第一份差使,却是按着设计图查看齿轮造的对不对!这样做了一段时间之后,负责这部门的家伙逐渐发现我会的远不只这些,在很多事情也可派上用场;因此他花在跟我讨论问题上的时间,也愈来愈多。
法兰克福有个机械工程师,不停地设计新东西,却没有一件成功。有一次,他设计了个箱子,里面满满都是齿轮,其中有一个直径达8英寸,有6根轮辐伸出来——像只八爪章鱼般的大齿轮。那家伙很兴奋:“老板,你看这怎么样?这设计好不好?”
“很好!”我们的上司说,“现在你只要给每条轮辐加一个‘过轴器’,让齿轮能转就好了!”原来这位仁兄设计的轴正好卡在两根轮辐之间!
老板接着告诉我们,过轴器是真有其事的;原先我还以为他在开玩笑呢。他说那是德国人发明的玩意,用来防止英国扫雷艇扫走他们布置在海底的水雷。这些水雷被缆索固定,悬浮在海底某个深度;有了过轴器,德国水雷的缆索就可以让英国扫雷艇的缆索通过,就像通过转门一样。
因此,给所有的轮辐安上过轴器是可能的。但其实我们老板并没有真的要那位机械工程师这样做,而是要他重新设计轴的位置。
别让中尉乱说话
每隔一段时间,陆军会派一位中尉来查看我们的情况。
老板说由于我们属民间单位,中尉的地位就比我们任何人都高;因此,“什么也别告诉中尉,”他说,“一旦他认为,他知道我们在做什么,他就会乱发号施令,把所有事情都搞砸。”
那时,我也在设计一些东西,但当这位中尉跑来看时,我装出一副不知道自己在做什么的样子,让他以为我只不过是依令行事。
“你在这里干什么,费曼先生?”
“哦,他们要我沿着各个角度画一组直线,然后按照这个表,从中心点量出不同距离,再把它们……”
“这到底是什么东西?”
“我想这是个凸轮吧。”事实上,这个东西从头到尾都是我设计的,我却装出一副别人说什么,我就做什么的样子。
中尉从任何人口中都套不出什么来,我们就继续逍遥快活、相安无事地过下去,继续研究那具机械计算机,不受任何干扰。
有一天中尉跑来,问我们一个很简单的问题:“假如负责观察和追踪飞机的人,跟炮手不在同一位置,那会怎么样?”
大家都吓了一大跳,因为我们在设计这部东西时,想的都是极坐标——就是说,标示位置时,都是用角度及距离中心点有多远等。如果我们使用一般的X-Y坐标,中尉的问题便很好解决,计算机只须加加减减便好了。但是用极坐标来处理的话,便简直是一团糟了!因此,我们拼命防止这位中尉乱说话,要我们做这做那;可是到头来,他却说了很有用的话,提醒我们在设计这部机器时忽略的重点!后来我们费了很大的力气,才解决这个问题。
夏天快结束时,他们分派给我一件真正的设计工作。
那时英国发明了用来追踪飞机位置的仪器,就是“雷达”
了。每15秒,雷达会在画面上出现一点;我要设计的仪器,就是能根据这些点而画出连续的曲线。这是我头一次设计这种机器,多少有点胆怯。
我跑去请教一位同事:“你是机械工程师,我对机械工程一窍不通,但我刚接下这份工作……”“这没什么啦,”
他说,“来,让我教你。设计这些机器时,你只要记住两条规则便行了。首先,每个轴承的摩擦力是多少多少……齿轮咬合的摩擦力又是多少多少。根据这些,你便可以计算出需要多少力才能驱动它。第二,如果你知道齿轮比数,比方说2比1,而你在想是否应该采用10比5、24比12或是48比24,那么你怎么决定呢?你可以翻开‘波士顿齿轮目录’,选择列在表内中央部分、齿数不多也不少的齿轮便可以了。齿数太多的齿轮很难制造,齿数太少的又很容易断,中庸之道准没错。”
后来实际设计那部机器时,我觉得好玩极了——只要挑选列在表内中央部分的齿轮,再利用他给我的两个数据,我就可以当机械工程师了!
陆军方面并不希望我过完暑假就回去普林斯顿继续修学位,他们不断跟我灌输爱国思想,又说如果我愿意留下来的话,他们可以让我独力统筹计划,设计另一部称为“指挥家”的机器。不过,我觉得这个计划比较简单,因为在这个设计里,炮手同样坐在飞机里,跟敌机在同一高度飞行。炮手将飞行高度以及估计跟敌机之间的距离输进“指挥家”内,“指挥家”就自动将枪炮对准敌机,点燃引线。
作为计划主持人,我必须经常去另一个军营查阅发射资料;他们已有若干初步数据。而我注意到,在那些飞机经常巡行的高空中,却很少有发射纪录。当我追问原因时,才发现原来炮手使用的不是定时引线,而是火药条引线。
这种火药条引线在那种高度不能发挥作用——它们在稀薄空气中,“嘶”的一声就熄掉了。
原先,我以为只要依据不同高度的空气阻力,加以校正就行了;可是,后来我发现,我的任务是要设计一部让炮弹在正确时刻——换句话说,当引线熄灭时——爆炸的机器!
我觉得那太困难了,于是打道回普林斯顿。