【人物專訪】一位天馬行空型的教授──陳義裕教授

■ 我們所想像的電子，並不像棒球一樣，可以利用簡單的古典力學定律就可以去描述它。電子有一些很奇特的量子的行為，我們都沒辦法去解釋；而對於量子的基本概念很多都還不是很清楚，但是它在我們生活上確實已經產生影響。

撰文│郭冠廷
攝影│甲芳

電子也有波動行為

臺大物理系的陳義裕教授，在4月20日的演講〈當電子碰見量子〉，將從如何理解物質外圍會有電子的概念出發；並從實驗方面切入，藉由研究物質的原子結構，發現說，我們想像的電子，並不像棒球一樣，可以用簡單的古典力學定律來描述。於是，我們引入「波爾的原子模型」，我們更進一步理解到，電子有一些奇特的量子行為，發展出「舊量子論」。在後來「量子力學」出現後，就式微了；雖說如此，「舊量子論」在義裕老師6月8日的演講中，將重新粉墨登場。

無人可解的密碼

你還在擔心信用卡的安全嗎？本期探索講座6月8日的最終場，〈二十一世紀的量子論：參不透重重玄機、擋不住層層應用〉。有些時候我們對一件事情不知道，不代表我們不能去做它。」事實上，我們對於量子的基本概念很多都還不是很清楚，但是它在我們生活上確實已經產生影響。我們現在的一些安全性密碼，如果利用量子論，就可以輕易破解。但反過來講，科學家也可以，創造出無人可解的密碼。

自學動畫製作

老師回想當年微軟的DOS（Disk Operating System），「在那種作業系統下面，我已經開始做動畫。那時候很辛苦。如果要做聲音或配音樂。我必須要學習寫程式，去控制顯示卡；或驅動音效卡，讓它發出音樂。」但現在方便許多。「我第一次見到電腦是APPLE II。一臺電腦就小小螢幕，大概這麼大（老師比了一個螢幕大小，大約十吋。）當時表弟自己賺錢買APPLE II，他自己在上面寫程式，算簡單的東西。」

計算過程的黑箱作業

我們詢問老師，物理時常需要大量計算，老師怎麼看待沒有計算機的年代。「早期是『計算器』，燈管的計算器，顯示幕是用燈管。紅色、綠色的燈管，顯示數字出來。一個鍵一個鍵按。按一個角度進去會產生一個光出來。」現在的計算機顯然比以前高級許多。

但是這對於物理研究方法和心態上，「各有利弊。我曾經看過1830、1840年代的論文，真的很佩服以前的科學家，當年什麼都沒有。他必須要計算很複雜的積分。發展出各式各樣的計算招式。」

「在現代，同學如果想要驗證或實驗一個理論或公式。只要把EXCEL叫出來。你可以把時間用在更好的方面。相對你也有失去，計算過程現在對你而言是個黑箱。你輸進錯的東西，你沒有感覺。輸出來以後錯的東西，你沒辦法驗證。」像是物理系的四大力學，因為有許多的計算。過去上課要教很多的計算技巧，可是現在都不需要了。「我們教學方式都不一樣了。」

鼓勵學生多用計算機

對於大學的普通物理學。「我不會不准你用（計算機）。相反我會希望你用。」義裕老師有參與國高中教科書編輯。「我們為了要達到那個標準制式的考試答案，也方便老師批改。因此，我們題目，只限制那些特別的數據。」就像是運動學當中的拋體運動，那顆小球上拋的角度。「只能夠用45度或30度丟出去。」畢竟，學生只有背這幾個特殊角度的sin和cos的數值。「因此我們（教育）最後都淪為公式推導。科學計算，你必須對實際數字有感覺。這就要用計算機。」

老師也說「沒有計算機則要會『估算』。要有『數量級』的概念。」老師和我們分享他從同事聽到的例子，有學生來討論研究計畫。「想法很好，但是數量級不對。」學生所呈現的計畫，與實際生活相差甚遠。「你有算出答案是一回事。可是算出來你要知道是不是合理。這部分我們還沒給學生足夠的訓練。」

以實證堅持己念

「我國中物理，有一次出了一題有關流體力學的考題，我認為的答案和老師預期的不一樣，我那一題也沒分數。我就回家做實驗看看是怎麼一回事。」於是，義裕老師在得到實驗結果後，就把實驗器材搬到學校，然後說：「老師，你和我到廁所來。」

「我做實驗給他看。做完以後是我對。老師也很有趣，笑一笑，不講話，就回教室去了。」但是，義裕老師也坦言，當時自己其實是矇對。雖然實驗結果證明考題答案有誤。不過當時所引用大學教科書上的公式，雖然能用來解釋，可是「數量級」完全不對。「我只是想和老師說，你也不對啊。我知道我的想法是錯的。我也想讓老師知道你的答案也不對。」

「他們給我很大的自由度。」義裕老師很感念這群求學路上的師長，「雖然不見得同意我的想法，但是都願意把時間拿出來聽我講想法。這種教學態度給我很大的啟發。」

調皮的動手做做看

「我的父母親認為：『只要你願意念書，好好去做事情，我們都會給你做。』我買這些器材，他們也都隨便讓我去買。雖然不知道我到底要做什麼。」「我小學的時候，我看課外書，會用什麼繞漆包線，弄電磁鐵，我就自己去買自己繞。我也做電鈴。」不過，熱愛動手做的背後，也發生過不少糗事。

「我做電鈴的時候，電都接好，看起來沒有問題。然後一按下去，就爆掉了。」「我本來接好以後，一按沒有聲音。我就想說難道我線接錯了嗎？雖然看起來是對的。」於是，老師改變接法。「簡單的說，就是插座那兩個洞，我這邊接過來直接接回去。」

「嚇壞我了，我想說失敗了。（爆炸後，改回原本的接法）第一次的接法是對的。但是我不敢暗，我叫媽媽來按。我很壞。自己怕就叫媽媽按。」這次對了，老師的媽媽一按下去，蜂鳴器響了起來。「我想法沒錯。很可能我當初（第一次）接線時是接觸不良才失敗（沒有響）。」

兩位指導教授

在義裕老師攻讀博士時，原本是研究「黑洞理論」，但是卻在博士學位近在眼前時，毅然決然轉向「混沌理論」，到底是發生了什麼事情呢？

「對於黑洞到現在我還是很有興趣。」老師如此形容自己的思考方式。「不過，我是天馬行空型。」「我第一位指導教授，他太好了。你很難想像，通常是指導教授沒有時間奉獻給同學。他是每個禮拜都有指定好的功課。老師會列點寫指示，一、二、三、四、五。老師很聰明，聽你講完就知道你下一步怎麼做是最有效率。」「這樣對有些同學，是很好的指導方式。但是對我自己，這不太恰當。」

回憶當時更換指導教授的情境，老師記得很清楚，那是個星期三的下午時分。「老師問我大學的時候念些什麼書，課外活動做些什麼什麼。暢聊一陣子後。抽屜又打開來，拿出一張紙條，一、二、三、四、五。他說：『這是我們系上五位物理教授的名子。我認為他們可能是適合你的。』你要逃開他，他卻幫你都設想好。」

「我的第二位指導教授，是完全放任我。那是我讀書最快樂的時光。我每個禮拜六都出去爬山。而且，以前唸書想不懂的東西，都在那一段時間想懂了。」老師有了充足的思考時間。「有些時候我就在家裡宿舍，躺在床上想我的東西。」

但是老師也坦言，「我現在就很後悔，我的第二位指導教授，他有一些功力很強。因為我和他沒有交互作用，沒有一步一步和他學。我現在只知道他的一點皮毛。」

第一位的指導教授，可說是「媽媽型」的教授。而這也和臺灣國高中的老師很像，「就像我自己有些時候也會怠惰。後面有人推你一下，會有一個進度。（媽媽型）老師會幫助你走得很穩。」

而老師自己當上教授後的教學模式，則是兼取過去兩位教授的特點。「對大學部的學生，我比較像是第一位指導教授。」老師出習題時，會有步驟引導學生解題。相反地，「我的研究生，我沒有逼他們要怎樣。也不會沒事就跑到他們研究室，看你弄得怎樣？」不過，「我沒有去盯他，進度相對來講就會緩慢。」

混沌理論

對於目前的研究領域，「我們這一行，很多同事笑我：你做這個不需要什麼門檻（背景知識）。」「開始查書、查論文。你就一邊撿，撿起來就一邊咬、一邊吃。」在當時相關知識還沒有被系統化整理以供學習，「比較辛苦。但是做研究就是這樣子。」不過現在，「學生來找我談，就說自己用什麼書、修過什麼課，和當年已經不同了。」

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與混沌理論相關的書籍

(1) James Gleick著、林和譯：《混沌：不測風雲的背後》，天下文化出版。
(2) John Briggs & F. David Peat著、王彥文譯：《渾沌魔鏡》，牛頓出版公司。
(3) 廖思善著：《動手玩碎形》，天下文化出版。

與量子力學有關的影片（雙狹縫干涉實驗）：Dr Quantum - Double Slit Experiment
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﹝本文作者據傳曾是不務正業的筆耕農夫，現就讀臺灣大學兼職文學寫作﹞

責任編輯：Nita Hsu