【人物專訪】Sketching the Universe——訪陳丕燊教授

●10/3 陳丕燊教授主講:「美是均衡中有錯愕-「完美的理論」100周年」點此報名

_MG_2712採訪|沈君宜
攝影|黃道佐

物理學,用數字和運算解構世界的學問,理性而均衡。宇宙學,深不可測而無邊無際的學問,神秘而飄渺。陳丕燊教授身為此二者之箇中翹楚,由炯炯有神的雙眼和有條不紊的談吐,或可窺知一二,彷彿生來就是物理學家的料。

由混沌而絢爛——邂逅物理學

物理卻稱不上陳教授的「初戀」。年幼時,彩筆和素描簿才是第一個吸引他的領域。基於對繪畫的熱愛,建築曾讓初中時代的他深深嚮往。升上高中,陳教授初次自學大學微積分,就此結下了他與物理、與相對論的不解之緣。當年,他十五歲,正是高能物理主導粒子研究的時代。吳大猷教授一本「相對論」,算是讓陳教授從此死心塌地的愛上物理學了。

一開始,陳丕燊教授乘著正在浪頭的潮流踏入高能物理的領域。就在快要取得UCLA博士學位時,指導教授櫻井純的驟逝卻為他帶來了第一個轉捩點。縱然已有數個博士後研究的機會等著他,指導教授的離去卻加深了前途茫茫之感。他毅然決定轉換跑道。

徬徨無措之際,Science雜誌一則聳動的標題啟發了他——〈高能物理的未來〉。對物理有了解的人都明白,高能物理即便有著嚴謹的理論依據,仍是極度仰賴實驗驗證的學門。這篇文章談及著名物理學家費米曾指出的一個問題:若只仰賴現有理論,有朝一日加速器必須得繞地球一周才得以應付實驗需求。於是,作者認為新的加速器理論,便是決定高能物理未來的關鍵。而1979年發展電漿加速的約翰道森(John Dawson)和田島俊樹(Toshiki Tajima)兩個名字,在這篇專文裡特別顯眼。

陳丕燊教授曾經上過道森的課,當下便決定向他討教幾句轉換跑道的建言。不想道森更是個爽快人,談了十分鐘便提出願意收陳教授當博士後研究員的想法。與其說受寵若驚,倒不如說著實嚇了一跳。他承認自己沒學過電漿,之前甚至一直躲避這種多體問題、複雜系統。但道森對他十分有信心,看準的是創造力,反而不苛求知識背景。於是,陳教授成了「完全不懂電漿物理」的電漿物理博士後。

結果證明道森並沒有看走眼。不到半年,他們提出了電漿加速的新機制;時至今日,「電漿尾隨場加速理論(Plasma Wakefield Acceleration)」依舊位列最重要的加速理論之一。

由跌宕而穩固——再見相對論

加入道森研究室數年後,陳教授經其推薦到史丹佛大學,最後拿到終身職。回首這一路走來,初入師門連研究生都不如的挫折感,陳丕燊教授歷歷在目之餘,也為往後種種挑戰奠定了基礎。與櫻井純嚴謹風格截然不同的道森,算式裡的近似符號取代了等號,直觀卻往往正確的思維給了陳教授完全不同的啟發。非但做學問的方式取兩家之長,多體與少體系統的均衡涉獵也讓他的物理訓練更加全面。到了史丹佛大學後,陳教授不再視轉換跑道為畏途,又轉而擁抱了研究者僅有寥寥數人的「軔致輻射」,更在第一次直線對撞器世界會議上發表了傑出的成果。1980年代末到1990年代初,陳丕燊教授以新秀之姿,與著作等身的專家們在國際會議上過招,結果有過之而無不及。

1992年,華盛頓D.C.的一場記者會,帶來了另一個小震撼。NASA宣布宇宙背景輻射的發現,而兩位主導科學家後來也一如預期拿到諾貝爾獎。陳教授意識到,相較於高能物理的研究似乎在實驗設備上屢遭瓶頸,宇宙學可由一架望遠鏡便探知其最初。與宇宙學之緣,便由此濫觴。

有意思的是,當年讓十五歲少年傾心的相對論,此時再度扮演了重要的角色。狹義相對論在科學上的應用已經無所不在,對量子力學和量子場論的發展均不可或缺;在陳教授研讀物理學的這些年,自然也是毫不疏離。但相較於狹義相對論可以解釋的馬克士威電磁學,物理學上發展更早的重量級理論——牛頓的重力場,卻無法與狹義相對論相容。廣義相對論最大的成功便在於此。而1992年決心鑽研宇宙學,也讓陳丕燊教授重新擁抱了廣義相對論。

「的確,繞了一圈以後,又回到愛因斯坦的路上。」

鑽研多年來,陳丕燊教授認為宇宙是最大的實驗室,也是人類存在的年代中,永遠讀不完的一本書。他期待宇宙學成為二十一世紀的顯學,持續它高潮迭起的篇章。

由平衡而多彩——藝術常相伴

陳教授和相對論的因緣發展至此,早就密不可分了;那兒時的最愛——藝術呢?

說起繪畫,教授再度雙眼發光。回想幼時從香港讀物「兒童樂園」半月刊上看到新聞:楊振寧和李振道獲得諾貝爾獎殊榮;不但刊物上科學界前輩的貢獻讓他印象深刻,精美的插圖更是他精神和美學的食糧。他憶起一件趣事:當時從刊物上學習畫馬,因為頭部一直沒能畫好,索性古靈精怪的畫上水桶,讓馬頭埋進去。

求學過程中,陳丕燊教授在壁報比賽中從未缺席,而直到現在手邊還留著十歲時畫的總統府。由美國返台時陳教授迅速買齊了美術用品,但之後工作忙碌,不容易抽空完成完整的大幅作品。熱愛藝術的他還是找到了替代方案——利用出國時進行速寫。他曾在法國南部的普羅旺斯梵谷橋作畫,一路到夕陽西下;海明威故居樓下改建的餐館,也給一隻黑筆記錄下來;東京大學旁的上野公園櫻花拂人的景象,他不惜站立數小時描繪。

「和做研究一樣,常常會忘記自己。」陳丕燊教授陶醉地說。

陳教授的藝術造詣並不只如此。音樂方面,他在史丹佛大學時曾擔任過樂團指揮;回國後,利用輪休的空檔,更跨足寫作——就在最後一週時忽然文心大發,目前已有數篇文章在報章上刊載。

無論是對相對論與宇宙學的研究和探討,或是對生活中所見萬物的觀察與感受,陳丕燊教授美學的慧眼與科學的腦袋,始終勾勒著這個均衡中有錯愕的世界。

●10/3 陳丕燊教授主講:「美是均衡中有錯愕-「完美的理論」100周年」點此報名

 

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