位于北美大陆中心、一望无际的密歇根湖畔的芝加哥,自19世纪起就是美国乃至全球最著名的文化中心之一。年芝加哥世博会建造了世界上第一座摩天轮,就是为了媲美巴黎的埃菲尔铁塔。从此,德莱塞、海明威、索尔?贝娄等等这些名字围绕着这座大都市升降沉浮,组成人类文化史上闪耀的群星。关于芝加哥,不得不提起著名的芝加哥大学,名声如雷贯耳的芝加哥经济学派诞生于此,美籍华裔物理学家李*道、杨振宁、崔琦的学术都从这里起步。年,这里诞生了世界上第一台核反应堆,人工控制的核裂变链式反应试验成功,拉开了人类原子能时代的序幕,其中的核心人物就是著名的美籍意大利裔物理学家恩里科?费米。费米是二十世纪罕见的理论、实验并臻顶级水平的物理学家,物理学中以费米命名的名词、概念可以列出长长的一串。尤其值得一提的是,年费米基于中微子假说和实验事实建立了β衰变理论,从此揭开了四种基本相互作用之一——弱相互作用的神秘面纱。有一次,费米问自己的学生,芝加哥有多少名钢琴调音师?不准作实地调查,也不准查阅资料,能否马上估算出来?本文就从这个有趣的估算谈起。
不妨就用今天的数据,芝加哥大约万人口;不妨假设平均一个家庭有4个人,那么,全市就是75万个家庭;再假设有1/5的家庭拥有钢琴,按1架钢琴算,芝加哥全市约有15万架钢琴。
通过估算得到这个基本的数据不难,比较容易想到,下面该钢琴调音师出场了。假设一位调音师每天能调试4架钢琴,乘以每年工作的天数,就能估算出一位调音师每年一共能调试多少架钢琴。不妨设一周工作5天,一年共52周里又有2周是休假,那么,调音师每年工作5×50=天。如前所述,每天调试4架钢琴,于是一位钢琴调音师一年能调试4×=架钢琴。
最后再假设每台钢琴一年只需要调音一次,结论就是,芝加哥一共约有/=名调音师。
这个有趣的估算令人眼前一亮,回味一下,关键在于把复杂的问题分解成许多环节,环环相扣,利用相互之间的制约。当然,每个环节的估算一定和真实值有偏差,但环节越多,随机的偏差越会相互抵消,估算就越接近真实值。有兴趣可以再来试着估算一下这样的问题:比如北京有多少个加油站?你所在的城市有多少名快递小哥?全国一个小时内有多少新生儿?……这样的问题处理方法有个专门的名称叫做“费米估算”,可以在已知条件很少、缺少甚至没有真实数据的情况下帮助我们解决很多问题。本