【人物專訪】跳出晶格的物理學家──伊林教授專訪

●5/21 伊林教授主講:「微粒電漿:複雜中的律動」點此報名

IMG_9637採訪|沈君宜
攝影|黃道佐

●科學,從田野中拾來
繁華的台北市曾經也是農田一片,伊林教授的童年回憶,得從在田野中玩耍說起。淘氣小孩對自然科學的興趣由此而生,似乎再合理也不過。回憶兒時,他很喜歡「動手做」;如今想來,似是默默為將來實驗生涯鋪路,只是年幼時仍未意識到。別人翻書,少年的伊林翻的是大自然。

高中時適逢蘇聯與美國的太空競爭,國內受此局勢影響之下,也更改了不少數理科的教材;新教材的物理課程,伊林教授學來游刃有餘也十分愉快。基於這樣的經驗,他在大學入學時選填的志願,皆是理工科系。物理系畢業之際,國內研究風氣尚未興盛,他便與眾多學子一樣,背起行囊遠赴他鄉。

至此,一切似乎理所當然也平順,但美國求學帶來的,是不一樣的挑戰。

過去,大學時期選修「專題」課程的機會不多,伊林教授甫進入研究所時,對「做學問」一知半解,是不折不扣的新手。說來有趣,當時的老闆剛巧轉換領域不久,也許在實驗方面,研究生伊林可能還技高一籌。新設立的實驗室設備也不頂齊全,更沒有眾多學長姐從旁提點,只有一位菲律賓籍、愛彈吉他的博士後研究員。美其名擁有高度自由,可以盡情摸索探究;但諸如器材損壞、儀器限制等問題,使這條路實在不易走得從容。

「幾年來,練就一身好本領!」伊林教授笑著談起當年的挑戰。可惜的是,仍舊有許多研究主題難有成果。更沒想到的是,研究所才過一半,指導教授因為沒有足夠的論文而必須離職;頓失「依靠」的伊林教授收拾心情,轉往圖書館閉關。結果,真給他找到了之前「卡關」的測量電漿訊號方式——其實只需要把電極插入電漿中,即可完成。博士後也肯定此方法的可行性,但是「我們之前嘗試的方法比較fancy(華麗)嘛。」

這滑稽的經驗,讓伊林教授體會到,做學問根本不在於「炫不炫」——能夠解決問題,才是當務之急啊!

●發現,由壓力得淬煉
博士後研究,彷彿是進入學術殿堂的必經之路;但通過研究所考驗的伊林教授偏偏反其道而行——他想著做一些更「實際」的事。適逢半導體產業興起,業界亟求研發人才;他所鑽研的電漿領域,正可應用在鍍薄膜的製程中。之前研究的電漿化學氣相沉積(chemical vapor deposition)和電漿蝕刻(plasma etching),搖身一變成了摸得著的產品,怎不教人興奮!有效率地完成任務後,一行人把酒言歡,也是淋漓酣暢。

在研發部門約莫兩年半,伊林教授看到了與學術界迥異的生態。公司講求效率、追求利潤,需要在短時間內有所產出。「經常在你還不知道要怎麼做之前,產品型錄就已經印出來了!」接著便是三到六個月的緊鑼密鼓。物理出身的伊林教授,對於製程背後的根基多一分瞭解,成果領先其他同業也是意料中事。他開發了許多重要的儀器,然而競爭激烈的業界並不在意「上游」原理的探究,研發過程中許多問題未有機會解答,伊林教授心裡未免有些遺憾。

美國之大,他深深感到自己的影響是如此有限。期間他回台灣休假,察覺國內的研究環境與大學畢業時相比,已不可同日而語。此時,順應國內推動科研之風,貢獻所學、影響年輕學子的想法油然而生。1983年,伊林教授回到了台灣,進入母校中央大學服務。

甫回國之際,伊林教授感到難得的自由——待在公司幾年間發現的問題,終於重新有了探索與解答的可能——這一鑽研,倏忽十年。到了1990年代初期,奈米粒子的研究蔚為風潮,伊林教授的腦筋轉得很快,想到自己多年來鍍膜時產生的粉塵,開始合成微粒。微米級的微小粒子可帶高達一萬個電荷,並因強大斥力而懸浮。隨後開啟了領先全球的塵埃等離子體(dusty plasma)、電漿晶格的探索。相對於原子,這些微米級的粒子「很大」,以顯微鏡觀察其行為並不困難。

雖然已開創了新領域,伊林教授仍致力尋找研究主題。他於是把焦點轉向「液體」——隨處可見卻比晶體更為神秘的狀態。表面上看來,液體的一大特色是不整齊的(disordered),但分子之間的作用力其實仍舊十分強烈,使同一種物質在液態與固態時,密度不至於有過大的變化。由液體衍生出來的問題包羅萬象,諸如萃冷後緩慢組織所產生的粒子行為等,均運用了多體系統、非線性系統的概念。

近年來,塵埃等離子體(dusty plasma)仍是伊林教授實驗室的一大重點。而對粒子的建模與觀察也迎頭改上,作用力與熱擾動的拉鋸與平衡,帶出許多有意思的問題。伊林教授舉了「瘋狗浪」的例子,說明表面看似無法掌握的混亂現象,由微觀粒子的觀點,其實可以建構出有效的預測模型。

回想在公司的經驗,「不自由」的感覺如影隨形,加以對管理面興趣缺缺,對基礎研究的偏愛促使他依然回到了學術界。但即便如此,他仍肯定這些經歷,是生涯中不可抹滅的一段。研究所時代的磕碰,進入業界的闖蕩,皆讓伊林教授對於轉換領域和跑道,平添一分信心。

●知識,因傳遞而完整
即便研究所及產業界階段,都難免不順遂,伊林教授印象深刻的「困難」,居然是學生給的!以前做研究探討各種議題,現在以「人」作為議題——自由度更高、複雜難以言喻。

一開始教書,他訝異學生為何無法思考他所傳達的知識;一陣子後才漸漸明白,學生們的背景環境和自己大相逕庭,溝通和教學上的困頓自是難免。他自嘲像很多男同學一樣,一開始也是「自我感覺良好」,載著心儀的女孩去淡水兜風,車到了淡水才發現後座空了——原來第一個轉彎就車速過快,把人家甩掉了。這時只好回過頭來慢慢找,開始運用各種方法,以幫助學生理解;否則學生只是天天看老師「表演」,距離融會貫通還有一段大落差。

「就像體育課,應該沒有人可以看老師示範就變成高手的;至少要發顆球給他們打一打吧?」伊林教授說著哈哈大笑。以往他相信物理是一種直覺,現在卻推翻了這個「理論」——他相信學生的物理能力是可以培養的,營造一個「空間」供他們盡情探索,更上層樓其實不是難事。

很多物理學家是這麼說這門科學的:它美在 simplicity(單純性)。由田野踏入科學殿堂,由競爭激烈的產業界走到追根究底的學術界,伊林教授相信這樣的體悟並非少數人所專屬——這單純之美,藉由簡單的方式,確實可以成為莘莘學子的感動。

●5/21 伊林教授主講:「微粒電漿:複雜中的律動」點此報名

 

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