【人物特寫】大腦中的追「星」族──訪羅中泉教授

■到底是什麼樣的動機,讓一位「看遍坊間所有天文書籍」的天文迷,將一生奉獻給物理?又是什麼樣的動心轉念,讓一位物理學者,悄悄的在取得第一個物理博士後,又跨足神經科學的領域?在這一位學者的腦中,又是怎麼把宛若分散在宇宙四方的專業知識,全部跨領域的連結在一起?

「人生可以活得很平淡,也可以活得精采萬分。人活過必留下痕跡,個人修史,是對自己的肯定。」---羅中泉

採訪/撰文│郭冠廷

攝影│黃道佐

在這一期的人物專訪,將為大家介紹10月12日探索講師清華大學的羅中泉教授,老師將以豐厚的學養,將分散在各領域(高中學科分類)的知識──數學、物理、生物、地球科學──巧妙的結合在這場〈探索內心的小宇宙:談大腦的理論與模型〉。

充滿活力的經歷 替自己編寫編年史

人生可以活得很平淡,也可以活得精采萬分。人活過必留下痕跡,個人修史,是對自己的肯定。

羅中泉老師的桌上擺放著充滿想像力的帆船和飛船模型。

採訪小組進到清大生科院中泉老師的研究室,立刻一掃我對理工學者嚴肅與冰冷的印象。空間設計是暖色系的,書桌前方的牆上,貼滿老師美國求學與各地旅遊所拍攝的照片,桌上擺放著充滿想像力的帆船和飛船模型。老師座位的後面是整片落地窗,窗外是清華校園;暖黃色的樹木與葉片隨風飄逸,雖然因為隔音窗做得很好,聽不到颯颯的風聲,但這景緻與木質地板搭配確實有如沐春風的暢意。而門口的美利達登山車,更讓我隱約感受到一位年輕學者,在偌大的清華校園中,奮力踩著單車踏板,騎上白色的帆船模型,船身後拖曳著的是中泉老師國中時曾瘋狂「追星」過的哈雷彗星。這顆劃過銀河的流星,老師以此星軌為陸橋,就此串起天文學、物理學、神經科學三門專業領域。

老師早在1998年,電腦作業系統還停留在Windows 3.1的時代,全臺灣網頁總數不超過一百個的時候。老師就引領在時代尖端,將個人的編年史放到自己所架設的網站上面。老師以幽默輕鬆的筆調,從1972年呱呱墜地開始,用編年的方式簡單記載自己從小到大的歷程[1]

繁星點點的大腦

「天文背後的知識是物理;高中所學的天文知識則是地球科學的一部分。」老師在高三就開始規劃保送之路,以優異的資歷甄選進入臺大地球科學系,然後轉入與天文密切相關的臺大物理系。升大學那年,老師在「成功嶺」上初見《混沌》一書後,就對「複雜科學」有著相當的興趣,在臺大物理系的加持下,更是義無反顧投身物理研究。「複雜科學」是相對於牛頓力學、量子力學等有著非常清楚公式的學門,是屬於混沌不明的科學。它很重要的應用是在於生命科學。人的大腦就是一個例子,不論是什麼樣的奇思怪想,都是源自於我們這顆複雜的腦袋瓜兒。

老師意識到,也許他少年時追尋的繁星點點,其實就存在人的腦袋瓜兒當中。人的大腦是由神經元所組成,神經元的數目非常的龐大,有幾百億個。「幾百億」這數字,對於物理背景的老師而言,是個非常大的數字,老師立刻聯想到「這個尺度不就是天上星星的數目嗎?」神經元比星星更加來得有趣。星星與星星之間的交流根基於「引力」,而神經元之間訊息傳遞更加複雜,有「興奮性」也有「抑制性」。在這一場演講當中,老師也將本於神經科學的知識,援引一些天文知識作為點綴。

天文工作恐會是僧多粥少

我問老師:「假如在座的高中生,有學生也對天文有興趣,老師會怎麼給這些學生建議?」老師回答說:「現在的小孩幸運許多,至少臺灣已經有天文研究所,臺灣大學、中央大學都有提供相關的進修領域。而大學部仍然可以考慮物理系,畢竟天文相關的基礎知識都要在物理系奠定。」但是!老師在鼓勵之餘也點出一個臺灣天文研究的問題:「天文是小眾科學。」小眾科學沒有辦法在工作上支撐太多的研究者,將會面臨僧多粥少的問題。「不過,同學只要能力強,都還是可以找到好的工作。」如果自認沒能達到相當水平的同學,就務必得三思而後行。

不恥發問 同學不要怕問問題!

雖然老師開始對生命科學感興趣,可是畢竟大學和研究所歲月都奉獻給物理。直到於美國進修,因緣際會實驗室取得與腦科學相關的研究資料,遂著手進行與睡眠有關的研究分析,並醉迷不已。「睡眠就好像電腦關機、休眠。但是人腦不像電腦,電腦可能會關機或休眠後,就再也打不開。但是人腦不會永遠醒不來,頂多就賴個床。」老師從物理專業的角度來看,人腦是個非常穩定的系統。「在這麼複雜系統當中,卻完全不會出錯!」

老師鼓勵學生常思考、問問題。雖然我們最後會發現,「百分之九十九的問題,都是沒有意義。」羅老師以己身為例,他曾在美國做研究時設計了一份線路圖,是一個神經元同時「刺激」A神經又「抑制」B神經,然而,神經科學專業的同學就對他說:「神經要嘛是『興奮』,要嘛是『抑制』,不會同時『興奮』又『抑制。』就好比是一個人在正常情況,不會同時是男生又是女生」。老師當下自覺後覺得很蠢。

但是老師並不因此就停止發問。「臺灣的學生在教育訓練過程中,不是非常鼓勵問問題。學生之間都很怕問非常愚蠢的問題,或者擔心自己問的問題會很愚蠢。但是我覺得,你真正想要做科學家。就要不停的問。」而這也是現在科學教育的關鍵,臺灣科普資源已經相當充足,也相當生動吸引學子,但是有一點,是再多的硬體和軟體輔助也沒辦法補足的,「家長要鼓勵小孩子好奇心。」家長不要怕孩子問問題,「如果不知道,就和小孩子說不知道。但是我們可以一起去查資料。」話鋒一轉,老師有點無奈的提出臺灣科學教育的瓶頸:「只要升學壓力存在。科學教育再活潑生動也沒用。」就家長應有的科教態度而言:「只要鼓勵小孩子多接觸各種不同領域的知識,這樣子就夠了。」

跨領域不要只跨一半

 

而對於有志於跨領域學習的同學,老師務實的建議與苦口婆心的提醒:「起初的專業,是走物理、生物、工程都可以。基本功練好,再來跨領域。跨領域學習一定要非常扎實。不把兩個領域都學得清楚的話,會做出一些很愚蠢或不一定真正有用的東西。」

CASE基於服務求知若渴的讀者,我們請老師提供一些尋找坊間科普讀物的方針。「要慎選。要看是誰翻譯的?誰審定的?」老師提到,有一些坊間的書籍,存在有翻譯失當的問題。「如果學生對某個領域有興趣,要自己往外面搜尋,教科書是不夠的。」老師就提到自己「追星」時,就把坊間天文學的書都拿來看。而神經科學的研究也是如此,大腦中3D的概念是2D教科書所無法補足的,這時候就需要輔助的3D動畫模擬程式,或者是器官模型。

而就與腦科學相關的書籍,老師鼓勵多方涉略。如果神經科學領域是一條光譜線,那「大家比較感興趣的『心理學』和『認知科學』只是光譜的一端,另一端是生理、小尺度的細胞、生物化學等。」老師建議,如果要閱讀相關書籍,千萬不要偏食。

 

「電」,是「計算神經科學」的核心

二十世紀初,科學家發現人類的大腦是由一個個獨立的神經元所構成,而這些神經元彼此之間的訊號傳遞方式是「電」。透過物理原理,我們可以寫出這些「電」在腦中流轉的方程式,「計算神經科學」就此產生,物理學者和數學家就變成大腦中的閨中密友。但是腦中自成一個小宇宙,研究上處理的數據日益龐大,我們就必須藉助電腦來加以運算。

而電腦和神經科學的發展,乍看在銀河兩端的兩門知識,但卻是相輔相成。神經科學需要電腦輔助運算,而電腦科技的發展,更是常常向人腦取材。人腦和電腦迥異,但是也有相同之處。在本場講座中,老師表示會讓聽眾有動腦筋的機會。「我會帶領大家去思考大腦一些有趣的問題讓大家回答,並進一步介紹神經科學的現況,還有未來的發展。」

[1] 羅中泉教授編年史:http://2mice.org/cclo/yearbook.html
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責任編輯:Vita Chen

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