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年轻时向日本扔两颗原子弹,晚年再用一个橡皮圈吊打NASA

集荒诞与天才于一身的物理学家-理查德.费曼

· 科学趣闻

1986年1月28日,承载着无数美国人民希望的挑战者号航天飞机,从地面发射,升入万里无云的晴空。起飞后73秒,燃料槽突然爆炸,航天飞机瞬间化为一团火球。

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几秒钟后,机身碎片坠入大海,7名机组人员全部遇难。

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美国政府当即组建调查委员会,它的人员构成是这样的:前国务卿罗杰斯(主席)、国防部上将库提那、登月第一人阿姆斯特朗、登陆太空的首位女航天员赖德、数位NASA顾问、航天承包商老总……

从名单上不难看出,调查组成员全都是和NASA关系密切的业内人士。Excuse me!你们这是要“自查”?

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因此,人们迫切需要一位声望较高,但利益不相关人士加入调查组。NASA代理署长格雷厄姆思来想去,在最后关头叫来了一个人,量子电动力学理论建立者,诺贝尔物理学奖得主:理查德·费曼。

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Richard Phillips Feynman

1918.5.11~1988.2.15

费曼1939年从麻省理工毕业后,以数学、物理双满分的成绩,进入普林斯顿读研。1942年,加入著名的曼哈顿计划为美国研制原子弹。对,就是炸平了日本的那两颗原子弹。二战结束后,前往康奈尔任教,期间费曼率先采用图解法,将相对论量子力学这一极其复杂的物理过程,描述成简洁明了的图像。

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“费曼图”帮助整个物理学界,绕过了复杂的数学运算,完美展现了原子内部电磁场的形态,以及粒子的运动路径,为20世纪物理学革命做出了卓越贡献。

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可是……以上这些逆天技能,跟挑战者号航天事故有毛关系???格雷厄姆为什么坚持要一个理论物理学家加入调查组???

Anyway,他没有选错人。在接下来的故事中,费曼不仅还原了这场灾难的真相,还暴露了NASA长久以来

漏洞百出的决策机制。

刚接到白宫的电话时,费曼没有立刻答应加入调查组。因为费曼有一个行事原则,绝不接近政治中心华盛顿。并且他的身体状况不佳,在接受两次肿瘤切除手术后,费曼又被确诊患了一种非常罕见的癌症:维氏巨球蛋白血症。医生判断他最多只有十年时间。但这些都抑制不住他内心对真相的渴望,于是,理查德·藐视权威·真相挖掘者·费曼,正式上线。

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费曼一到华盛顿,就发现所谓的调查委员会,就是一个和稀泥的“纸老虎”。主席罗杰斯上来就说:我们委员会调查的方式不是要恶意给美国宇航局抹黑,因为我们相信——起码我衷心认为——他们已经做的很完美了,我相信美国人也这么想。多么熟悉的台词......

费曼朝一众官员翻了个白眼,然后开启了侦探模式。他飞遍全美,深入各大航天中心,和数家承包商总部约谈参与项目的工程师和管理者。然后,惊讶地发现,大部分被访者态度暧昧,明显在遮掩一些事情。

总之,有关部门(NASA)的态度是这样的:我发誓,我们真的没说谎!你要信息和数据?Sorry,我们不方便透露。对此,费曼的态度是这样的:Please,这招对我不管用。首先,我吸收和了解技术知识的速度

比你们想象的快多了,其次,我已经察觉出问题的所在了。费曼察觉到的问题是:挑战者号右侧助推火箭上的O形密封圈。

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助推火箭由N个部分组装而成,里面承载着450多吨固体燃料,和巨型炸弹没有分别。为了防止燃料外泄,火箭的各个部分必须紧密接合。因此,每个接口处都由两条37英尺长的O型橡皮垫圈连接。

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正常情况下,点火发射后,由于热胀冷缩,具有弹性的橡皮垫圈会随着火箭钢圈扩张,弥合各个结构间的缝隙。如果这两条橡皮垫圈没有及时“热胀”甚至“冷缩”了,后果如何?垫圈只要与钢圈脱离超过0.2秒,火箭的燃料就会发生泄漏,导致爆炸。费曼注意到,挑战者号发射的前一晚非常冷,最低温度达到-5℃,发射台上的设备都结冰了。

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按照规定,航天飞机在0℃以下是不能发射的。但是,在NASA高层看来,已经五次推迟发射的挑战者号,绝不能再耽搁了。所以,第二天气温上升至0℃后,挑战者号照常发射,结局大家都知道了。

虽然,费曼注意到橡皮垫圈的问题,但整个航天飞机有250万个零件,短时间内很难把精力集中到某一环节。这时候,调查组中的另一个成员,国防部上将库提那发挥了重要作用。

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Donald Joseph Kutyna

其实早在挑战者号发射前,NASA内部已经有专家指出,这种天气情况下,航天飞机上的某些部件很有可能因为不耐低温而产生故障。有工程师甚至直接表示,橡皮垫圈在低温状态下无法顺利恢复弹性,达不到密封效果,是个“定时炸弹”。

这个消息费曼是不知道的,但是库提那知道,调查组里唯一的女性成员,也是登陆太空的第一位女性:萨莉·赖德,悄悄透露给他的。

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Sally Ride

1951.5.26~2012.7.23

为什么不能正大光明地说出来?因为上面警告过了,不要给NASA抹黑!

库提那觉得,这样玩下去,要想查出真相只能靠为人正直、智商超群,并且没有政治包袱的费曼。于是他决定给费曼一点提示,但同时又要保护消息的来源,以免赖德受到NASA的报复。库提那有一个爱好:修车,并且特别喜欢在朋友面前炫耀自己的修车技术。有一天,库提那把费曼请到家里做客,晚饭过后他把费曼带到车库。费曼表示:“哥对你这个修理工完全不感兴趣,不过你的工作台还蛮好玩的,等等,这个是化油器吗?”

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库提那脑中灵光一闪:“对啊对啊,这可是汽车发动机的心脏部件呢。但是这玩意很讨厌,一到冷天就漏油,不知道是不是里面的橡皮垫圈热胀冷缩了?”

在库提那的暗示下,费曼重新把目光聚焦至橡皮垫圈,前途未卜的调查也因此峰回路转。在后来的听证会上,费曼不断质问事故发生当天冷空气对橡皮垫圈的影响。但得到的回应,依然是各种语焉不详的托词,费曼觉得这帮家伙需要被科学打一打脸才能清醒了。

在一次例行听证会上,大家正围着一个火箭衔接处的模型检查。费曼默默地从口袋里掏出一把工具,从模型上取下一段橡皮垫圈,又向助理要了一大壶冰水。当电视摄像机转向他的时候,高潮来了,费曼当着火箭制造计划主管的面,将那一小段橡皮垫圈用螺丝钳夹着,投进了冰水里。

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然后他说:“据你们提供的信息,发射当天的温度不会影响橡皮垫圈的正常运作,是吧?OK,我现在把它放进0℃的冰水里,并且给了它一个压力。See?它并没有反弹回去,这足以说明橡胶垫圈在气温接近0℃时,一定有几秒钟甚至更长时间,是完全失去弹性的。”

而这几秒钟的时间,足以导致燃料泄露、火箭爆炸。费曼此举成为了整个事故调查的转折点,面对这样一个简单粗糙,但是又无可辩驳的科学实验,NASA再也找不出理由回避问题了,只好公开了一系列橡胶垫圈的数据资料。

令人吃惊的是,公开的数据不仅为调查结果板上钉钉,还直接将这场事故的性质,由“天灾”变成了“人祸”。随着调查的进一步深入,费曼发现,NASA管理层对安全与可靠性的评估,极其粗糙且不切实际。

在挑战者号之前的飞航任务中,有7次出现了垫圈受损的痕迹,最严重的那次,也正是记录上温度最低的一次。只要把历次飞航任务中橡皮垫圈的受损程度和当时的温度进行比对,立刻就能看出温度对垫圈的致命影响。但是,急功近利的NASA选择忽略这种关键性问题,甚至都不想用统计学的方法,算一下事故发生的概率和个别风险的分量。官员们天真的以为,只要这次航天飞机能够顺利升空+返航,有瑕疵的零部件也没啥风险嘛。

后来,统计专家估算出橡胶垫圈在-0.56℃时,因无法恢复弹性而酿成事故的概率是时14%。面对这么严肃的航天任务,NASA的决策行为简直就像在玩俄罗斯轮盘赌。而这一次,他们输得一败涂地。更可怕的是,如果不是费曼的坚持,最终的调查结果,很可能就是一篇粉饰太平的八股文:“谁都没有错,这只是个意外”。费曼的努力让全美国意识到:“整个NASA系统都有责任,很多人都难辞其咎”。

1986年夏天,调查委员会的报告正式提交,除了设计和天气原因之外,调查委员会还将事故原因,部分归咎于NASA本身不完善的内控制度和决策机制。费曼的调查报告作为附录,被一并提交至总统里根的案前。

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结尾处,费曼这样说道:科学技术要成功,客观事实的地位必须优先于公共关系,因为大自然是不会被愚弄的。

两年后,身患癌症的费曼与世长辞。

【小编想说】费曼是个很特殊的人,他的“戏”实在太多了,很难在一篇文章中说完。他在曼哈顿计划中扮演了什么角色?是什么启发他创立了“费曼图”?他为什么说诺贝尔奖很烦人?他更喜欢画画还是敲手鼓?他和妻子阿琳的“生死恋”有多感人……除了他留下的一系列物理著作,费曼本身就是一本值得一读再读的书。

小编花了很长时间,才终于找到一个恰当又不落俗套的切入点,之所以写挑战者号这个部分,是因为故事就发生在他去世的前两年。“死神近在眼前,我选择为真理最后一战”。科学家身上的英雄主义,往往最是戳人心脏。这种英雄主义让我们看到,所谓科学的力量,不仅在于创造or毁灭,它能让你在这个复杂多变的世界里,保持简单纯粹。

我们惊叹于他们如此不守陈规,甚至不畏生死。其实,这不过是他们一以贯之的本心罢了。

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