費曼與螞蟻 好奇走出一條路 | 環境資訊中心
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費曼與螞蟻 好奇走出一條路

2003年10月27日
作者:王家玲

「別鬧了,費曼先生」(吳程遠  譯,天下文化  出版)生活中常遭遇一些不請自來的昆蟲朋友,除了令人花容失色的小強之外,那成群結隊而又形色匆匆的螞蟻們,也算是人類家中的常客。對於這些不怎麼怕你的小螞蟻們,你是如何看待牠呢?是捏死呢、裝作沒看到呢?還是像物理大師費曼一樣的觀察牠們?

理查.費曼,1918年生於美國,1988年與世長辭。曾參與二次世界大戰時美國的原子彈研究工作,於1965年得諾貝爾物理獎。這樣一位看似遙不可及的風光大人物,卻有著孩童般的好奇與天真。當他在普林斯頓當研究生時,他用放大鏡觀看在常春藤上的螞蟻,看到螞蟻用腳在蚜蟲身上拍啊拍的,蚜蟲便分泌出蜜露,然後螞蟻將一球蜜露舉起、咬破、「咕嘟」的喝了進去。此時的年輕費曼由於印證了父親曾告訴過他的知識,並親眼見證到這有趣的現象而興奮的大叫。

費曼先生與螞蟻的交手不僅於此。某日在宿舍中,他又看著逛來逛去的螞蟻好奇了起來。他想知道螞蟻如何找到食物、如何告知同伴。於是他用小紙片和玻片(這是兩次不同的實驗)搬運螞蟻,設計實驗、觀察,然後證明螞蟻會循著留下的「痕跡」得知去向。

在離開那間似乎經常有螞蟻光臨的宿舍後多年,他已在加州理工學院教書了。某日他又看到這些螞蟻朋友們出現在浴盆周圍,當下便做起了實驗。他用糖來引誘螞蟻、用彩色筆來跟蹤螞蟻,一隻又一隻……。從第一隻找到糖的螞蟻留下的曲折路線,第二隻找到糖的螞蟻也跟隨著先前那隻螞蟻的路線走回巢中,而不是沿著自己找到糖之前的路線往回走。於是費曼推論螞蟻在找到食物時會留下較為強烈的氣味來吸引同伴,即使牠是一隻路癡。

幸好,往後的螞蟻並不是每隻都一步一腳印的跟隨著原本那條歪區的原始路線回家。有的螞蟻急忙的搬著糖要回家,免不了常偏離原始路徑,但在一陣亂闖後又會接上原始路徑,而且比第一隻螞蟻走得直多了。如此一隻隻急性子的螞蟻,就會把路線走得愈來愈直。費曼在這次的實驗裡,總共用筆跟蹤了8到10隻螞蟻之後,所畫下的痕跡已變成直線。

費曼的實驗結果跟其他科學家的研究不謀而合。所謂的氣味,即為昆蟲自身分泌的一種化學物質「費洛蒙」;用氣味留下的行走痕跡可稱為「氣味走廊」。而另一種關於螞蟻會走直線的說法則是:在食物和巢穴這兩點間可以有各種路徑,但只有最近的那條路徑,因為可以很快到達,所以往返的次數多,留下的氣味也多,最後其他的螞蟻便被這氣味吸引而得出這條「捷徑」。

這一條「捷徑」的產生方式似乎迷倒了不少科學家,進而發明了「蟻行演算法」。時至今日,已有不少人將這一套演算法用在電信、資訊、水資源、運輸、工廠管理、甚至軍事戰略上,並且出現了「群體智慧」和「蟲群戰略swarming strategy」等名詞。其中受益良多的,不只是成功應用螞蟻智慧而改善效率的企業。當然,還有發明原理和發展這些技術的昆蟲學家和其他的科學家。例如埃里克.博納柏便由當初研究昆蟲行為,到現在成立諮詢公司,成為全球掌握「群體智慧技術」的兩大主要公司之一。這是否告訴我們,世間諸多事物就像動物行為一樣千古不變,卻隱含了萬般奧妙在其中,等著你去發掘、去應用?

也許發現螞蟻找路方法的人很多,費曼並非第一人,但他興致昂然地實驗、觀察、發現…科學精神在這位物理大師身上得到最好的見證。對於看到螞蟻只想除之而後快的筆者而言,只有說「慚愧」的份了。

【參考網站】
 ■「別鬧了,費曼先生」(吳程遠 譯,天下文化 出版)
 ■群居昆蟲發揮群體智慧 資訊技術專家受啟發