当战争已在欧洲打响但美国尚未参战时,很多人都在谈论关于备战和爱国的事情。报纸对自愿去纽约普拉茨堡参加军事训练之类活动的商人大书特书。
我开始想,我也应该在某个方面做出贡献。我在兄弟会里有一个朋友莫里斯·迈耶,他在美军通信兵团工作,我从麻省理工学院毕业后,他带我去纽约通信兵团办事处见了一位上校。
“我愿意为国家出力,上校,我是技术出身,没准儿我能帮上忙。”
“你还是去普拉茨堡的新兵营接受基本训练吧。在这之后你就能派上用场了。”上校说。
“难道没有更直接地利用我才能的方法吗?”
“没有,这就是军队的组织方式。要走正常渠道。”
我出门后坐在公园里思考这件事。我想了又想:可能做出贡献的最好途径 就是 按照他们的方式来。幸好我又稍微多想了一下,对自己说:“管他呢,我再等一等。也许会出现能更好发挥我能力的机会呢。”
我去普林斯顿大学读研究生,到了春季,我再次前往纽约的贝尔实验室申请一份暑期工作。我喜欢在贝尔实验室到处转悠。比尔·肖克利,就是后来发明晶体管的那个人,会带我到处参观。我记得某个房间窗户上的标记:窗外乔治·华盛顿大桥正在建设中,实验室的人都在关注施工进展。他们标绘了主缆索刚刚架起时的初始曲线,在桥被吊起,主缆索变为抛物线的过程中,他们测量了每一点小变化。这正是我想去做的事。我羡慕那些人,一直希望有朝一日能和他们共事。
几个在实验室工作的人带我去一家海鲜餐厅吃午餐,他们都因为能吃到牡蛎而高兴。我就住在海边,但我连看都不想看这些海鲜。我不吃鱼,更别说牡蛎了。
我心想:“我要勇敢一点。我必须吃一只牡蛎。”
我拿起一只牡蛎,难吃极了。但我又对自己说:“这还不能证明你是个男人。你吃之前并不知道会这么难吃。当一切都不确定的时候,这不难做到。”
其他人都在说牡蛎有多好吃,于是我又吃了一只,而这一只比第一只更难下咽。
这大概是我第四次或第五次来贝尔实验室了,这一次他们接受了我的申请。我真的很高兴,那时候很难找到一份和其他科学家共事的工作。
但之后普林斯顿那边也来了个振奋人心的大新闻。军队的特里切尔将军过来宣布:“我们必须有物理学家!物理学家对我们军队至关重要!我们需要三位物理学家!”
你得理解,那时候几乎没人知道物理学家是干什么的。连爱因斯坦都被认为是一位数学家,当然没有人需要物理学家。我想,“这就是我出力的机会了”,然后我自愿申请为军队工作。
我询问贝尔实验室是否愿意让我在那个暑假为军队工作,他们回答如果我对此感兴趣的话,他们也有和战争相关的项目。但是我被爱国热情冲昏了头脑,错失了这个好机会。后来我意识到在贝尔实验室工作在当时是更明智的选择,但是在那种情况下,人总是容易犯傻。
我去了位于费城的法兰克福军工厂,工作对象是恐龙一样的庞然大物:一台负责引导炮弹发射的机械计算机。当飞机飞过时,机枪手会通过望远镜观察飞机,而这台带有各种齿轮和凸轮等装置的机械计算机会试图预测飞机接下来的飞行路线。这是一台设计精巧、做工精良的机器,其中最重要的设计理念之一就是非圆齿轮——齿轮不是圆形的,但总是可以啮合。因为齿轮半径在不断变化,所以一根轴会因为另一根轴而转动。然而,这台机器却是同类型中的最后一台。不久之后,电子计算机问世了。
虽然军方说了一大堆物理学家如何如何重要的话,但他们让我做的第一件事竟然是检查图纸,看看齿轮的数量是否正确。就这样过了很长一段时间。后来,部门负责人逐渐发现我在其他事情上也很有用,随着夏天一天天过去,他开始花更多时间和我一起讨论问题。
法兰克福军工厂有一个机械工程师,他一直想设计点儿什么东西出来,但总是缺这少那。一次,他设计了一个装满齿轮的箱子,其中有一个直径20厘米的大齿轮,上面有6根辐条。那家伙兴奋地说:“咋样?老大,咋样?”
“很好,”老大说,“你只要明确指出每根辐条的过轴器 ,齿轮就能转了!”那人设计了一根直接穿过辐条的轴!
老大继续对我们说, 确实 有这样一种叫作过轴器的东西——我以为他在开玩笑。这种装置是德国人在战时发明的,目的是让英国扫雷艇无法捕获德国人放在水下的缆索,这些缆索使德国的水雷悬浮在水下特定高度。有了这些过轴器,德国水雷的缆索就能让英国扫雷艇的缆索穿过去,就像穿过旋转门一样。也就是说,把过轴器放在所有辐条上 确实 是可能的,但是老大的意思并不是让机械师克服这些困难;那个家伙要做的只是重新设计一下,把轴放在其他地方。
每隔一段时间,军队就会派一位中尉检查我们的工作。老大告诉我们,因为我们是民用部门,所以中尉的级别比我们所有人都高。“什么都别告诉那个中尉,”他说,“一旦他觉得自己明白了我们在做什么,就会对我们胡乱发号施令,把一切弄得一团糟。”
中尉来的时候,我正在设计东西。当他走过来时,我假装不知道自己在做什么,只是在执行命令。
“你在干什么,费曼先生?”
“嗯,我按连续角度画一组线,然后应该根据这张表,从中心开始测量出不同距离,再把它们展开……”
“这是什么东西?”
“我觉得这是个凸轮。”实际上这东西是我设计的,但我假装有人刚刚告诉我应该怎么做。
中尉无法从任何人那里得到有用的信息,我们得以轻松过关,继续忙活那台机械计算机,不再受到打扰。
有一天,中尉来问了我们一个简单的问题:“假设观察者和机枪手不在同一位置——你们如何处理这种情况?”
大家吓了一大跳,因为我们是用极坐标、角度和极径设计的整套系统。用一般的X-Y坐标,很容易就能纠正观察者的移位,只是加加减减的问题;但是用极坐标,情况就是一团糟!
事实上,这位我们试图避而远之的中尉告诉了我们一件非常重要的事,一件我们在设计这台设备时没有想到的事:大炮和观察台不在同一个地方的可能性!我们费了很大力气才解决这个问题。
临近暑假结束时,我得到了第一份真正的设计工作:根据英国一项用来追踪飞机的新发明——“雷达”,设计一台可以通过一组点(雷达上每隔15秒出现一个新点)画出连续曲线的机器。这是我第一次做机械设计,所以我有点害怕。
我去请教另一位同事:“你是机械工程师,我不知道怎么做机械设计,我刚得到一个任务……”
“没什么大不了的,”他说,“我来教你。要设计这些机器,你需要知道两条原则。首先,每个轴承上的摩擦力是多少,每个齿轮连接上的摩擦力是多少。由此你就能推断出你需要多大的力才能驱动这个东西。其次,如果你知道齿轮比,比如2∶1,然后你想知道是否应该把它变成10∶5、24∶12或48∶24,就可以查一下‘波士顿齿轮’的产品目录再做决定,可以选择排在中间的齿轮。排在前面的齿轮齿数太多,所以很难制作。如果能做出齿更细的齿轮,他们早就把目录搞得更长了。排在后面的齿轮齿数太少,所以很容易坏。因此最好的设计都选用排在中间的齿轮。”
设计那台机器的过程很有趣。只要选择排在中间的齿轮,然后把小扭矩和他给我的两个数字相加就大功告成了,我也可以成为一位机械工程师!
暑假结束后,军队不想让我回普林斯顿继续读书。他们一直给我灌输爱国思想,又说如果我愿意留下来的话,他们可以让我负责整个项目。
这个项目要设计一台类似的机器,军队称其为“指挥器”,但这次我觉得问题更简单了,因为机枪手会在另一架飞机上,以同一高度跟在目标飞机的后面。机枪手在我的机器里输入高度,以及他估计的与另一架飞机的距离,我的机器会自动将机枪调整到正确的角度并点燃引信。
作为这个项目的负责人,我得去阿伯丁试验场拿射击数据表。他们已经有了一些初始数据,然而我注意到,关于飞机飞行的大多数较高高度还没有任何数据。我打电话询问为什么没有数据,结果发现他们打算用的引信并不是钟表引信,而是导火药引信,而导火药引信在这种高度根本没法使用,这种引信在稀薄的空气中会熄灭。
我以为我要做的只是修正不同高度的空气阻力。但事实上,我的工作是要发明出一种机器,在引信没点燃的情况下,让炮弹在正确的时刻爆炸!
我觉得这对我来说太难了,于是就回到了普林斯顿。