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以真理為唯一的權威—加州理工學院 (Caltech) 葉乃裳教授

葉乃裳,現任美國加州理工學院物理教授與卡瓦利奈米科學研究所共同主任;專長為實驗凝態物理,專精於相應電子、拓樸物質、低微度材料、能源應用與超導體研究,同時她亦是加州理工學院最早取得終身職的女性教授。

2015年,她和研究團隊共同研發出將石墨烯製程溫度大幅降低的方法。石墨烯不但造就一座諾貝爾獎(2011年),同時也因為許多突出的特性(導電性、透光性、韌性等),被譽為21世紀重要材料之一。葉乃裳教授將大家分享石墨烯在未來社會扮演的重要角色,並用深入淺出的方式帶各位走向材料世界的新頁。

Q: 從事教職到現在,看過各國大學生,覺得美國和其他國家大學生在學習上的差異為何?

A: 首先,我得說 Caltech 是很特別的環境。畢竟你看這裡的高排名(QS World University Rankings® 2016-2017世界排名第五),加上一年大學部才900人,整體研究生只有1000人。來到這裡的學生都是非常主動、聰明的,也完全了解自己的志趣在科學、科技方面,並非為求文憑而念書,而是真正的熱愛。這裡(指 Caltech) 的樣貌也不能代表整個西方國家的教育。

一般而言,美國的教育方式是很靈活的。讓有天份、專長、志趣的學生,能夠很早就有發展的空間,將自己的創意以及思想獲得很好的釋放,或是提前去學有興趣的東西,這樣的學習很踏實。在這裡,發展的空間很大、自由度相對高,學生大多思想較開放,可以去想別人不敢想的,不會受限,也願意勇敢突破過去的想法與觀念,因為腦海中都有「求真」的精神,願意為此付出努力與冒險。

Photo credit: Kevin Stanchfield

台灣的學生,因為全面化通才教育的關係,平均素質是較高的。但不管在學校或家庭,都逼得很緊又很重,長大的孩子相對缺乏思考能力,也不太會、不敢創新。有些學生發現自己擁有一個很有興趣的領域時,因為教育強調什麼都要會、什麼都要學得好,而慢慢失去了原本的熱忱,或是根本沒有時間去鑽研它,這是比較可惜的。但台灣教育(或泛指東亞教育)的學生學習能力高,如果遇到好的學校與教授,好好的帶領,就能打開他們的想法泉源。

Caltech 比他校突出的一點是:「將研究與教學放在一起」。很多大學部的學生在大一下就進到實驗室,開始觸及自己很有興趣的小領域。我們讓學生理解現在學的東西未來可以做什麼?運用在哪裡?我自己則會提供過去科學家的背景和例子,告訴學生過去的人如何思考。成功的可以學習、失敗的可以作為借鏡。知識不是死的,教學不是死的,教學者要不斷的更新自己,才能夠教的活,學生也才能夠擁有學習的動力。

Q:面對台灣學生出國留學比例的降低,是否有什麼建議或評論?

A: 的確,在國外的我們都認同一點,就是在我這一輩之後,臺灣出國留學的學生比例很低。現在一流學府的學生、新任教職員,有很多都是中國人。不出國留學,對於個人而言可能事小,但在留學的過程中,同儕都是人際網路、你的人脈,透過好的人脈是能夠擁有更好的未來跟機會的。留學生人數下降,等於是臺灣在國外的人脈也斷了。這是一個世代的人才斷層。

這也是為何我們要推動很多短期交流、合作計畫的原因。無法在國外待個四、五年,那麼至少做訪問研究、合作研究,到美國來半年、九個月,這段時間的感受一定不一樣。像是「龍門計畫」,就是臺美雙邊的教授共同研擬計畫,再由科技部補助,讓臺灣的教授送學生「團隊」到國外當訪問研究人員,鼓勵Caltech或其他美國大學和臺灣的老師合作。

台灣的學生其實很優秀、很聰明,但創意就是有限。沒有出國真正體會外國的進度,人躲在臺灣,漸漸地缺乏世界觀,形成島國現象。當然現在的網路很發達,但這與親身經歷還是不一樣,世界觀不是英文很好的意思,也非單單看「結果」就看得到,很多內涵是要親自去體會的。

Q: 很多台灣學生會害怕高額經濟負擔,而難以下決心出國留學。對於這點教授有沒有想補充說明的?

A: 大部分理工方面的研究生都有獎學金的,只是有其對應的門檻。在Caltech,這個門檻的確很高、不容易進,但進來之後,生活費、學費、保險、稅金等等的,都是學校的教授幫學生付,學生可以不用擔心,只需認真學習就好。

在我的研究室,一年要給學生一人十萬美金的獎學金,這還不包含他們做實驗需要的儀器、耗材、交通費用。在美國做科學研究,每一份費用都是教授寫計畫申請,或透過學校募款、基金會,以及企業對大學的回饋來維持的。我們常笑說美國的教授是職業乞丐 ── 天天找錢 ── 只是穿得比較好看而已。此外,美國的傳統是有較高的私人捐款比例,這是一種「回饋」的風氣;另外因為科技創業盛行,工業界願意資助(好的學校),研究人員的資金才不至於饋斷。

Photo credit: Francisco Osorio

Q: 科學研究是一條辛苦的道路。要成為科學家,需要具備何種能力呢?理科(數學、物理、化學等)都要傑出才有機會嗎?

A: 要成為好的科學家,我認為要有一定的天分,同時也得有興趣。這不是每個人都做到。但最重要的,是培養自己學習「科學精神」。「科學精神」是一種態度,追求真理、有邏輯思考、實驗應證、找證據;不要用政客頭腦(投機心態)做研究、看事情。我常和學生說:「以真理為唯一的權威。」要盡自己最大的能力去尋找解答,有時候就連教授的話都不見得是對的。發現有誤之處,必須鍥而不捨地找出答案與真理,這樣才是科學精神的實踐。

除此之外,還要有「自由精神」,持續學習新事物。知識愈多,創意才可能愈多。很多人談創意、創新,但創意是建立在深厚的知識上。天下許多知識彼此相通,當人們的知識達到一定豐富度,才能觸類旁通,而觸類旁通正是創意的原理。Caltech 不大,也正是因為規模小,我們不時會去了解其他同事的研究、閱讀其學生所寫的期刊論文,藉此學習別人的研究方式、思考模式,透過別人的經驗來增加自己的見識。絕對不要閉門造車,侷限在一個小地方。不同領域的人聚在一起的環境,別人看得到你看不到的東西、別人有新的建議,這樣才會造就一個好的學術環境。

如果有了這樣的精神、思想與良好的態度,懂得不斷充實自己,即使不成為科學家,也是能夠使社會越來越好的。

Q: 很多年輕人是因為「工作收入 」的相對優渥,而選擇理工科系就讀,您認為這樣的現象是否需改變?

A: 嗯……我想,如果對於理工之事還是有興趣,這樣的選擇也無可厚非;若有在大學四年裡學習到「科學精神」,那也是好的。現在的世界有好多課題,例如:能源、環境、水資源、食物、醫學、AI……等,都在急速發展中,我們需要很多科學、科技人才,真的做能讓人類有貢獻的研究與發展。

但如果從始至終只是抱著一份「為了謀生」的心態,也不具有興趣,那這段學習生涯以及往後的職涯,將會很辛苦了。

Q: 學術生活之外,有沒有開車狀遊的經驗呢?最喜歡去哪裡旅行?

我喜歡親近大自然,爬山、看海。因此在攻讀博士時期,就會開車從波士頓到緬因州,看看海、去山明水秀的地方。秋天時,東岸的楓葉非常美,有空的時候,和朋友沿著95號公路開,總是驚艷大自然能夠如此美麗的上色。加州的話,沿著海岸線走 1號公路,也是非常漂亮。加州美酒非常有名,中部還有許多高山可以爬,欣賞壯麗的國家公園(例:優勝美地國家公園)。冬天時可以去沙漠地區看看,許多特殊的植物會開花,而且在沙漠開的花是特別的鮮豔。

Q: 不管到了哪裡,都逃不了生活本身。是否有那麼一些習慣或者價值,是您在不同的地方生活後,仍然保持不變的呢?

A: 現在大多的時間都必須處理事情,這時自我的調適就非常重要。我從以前到現在都是夜貓子,每天幾乎都只睡3~4小時,假日有機會睡久一點到6小時。

白天時間都被教課、公務、寫計畫佔用掉了,又經常要出國參與會議、洽談合作,也常常要替學生寫推薦信,所以只剩夜晚的時間可以做自己想做的事。我喜歡在安靜的夜晚思考困難或深刻的問題,可能就這樣到了白天還不自覺。當一名科學家,要不斷地了解、思考,才會有新的東西出來。就像中國人說的:「知止而後有定,定而後能靜,靜而後能安,安而後能慮,慮而後能得。」有時看到很難或令人納悶的問題,就會不斷地花很多時間去尋找解答,因為學無止盡,而也在這樣的過程之後更融會貫通,在思考中獲得新的想法與體驗,或是自己創造出新東西。這時就了解所謂的「頓悟」是什麼感覺。在這安靜、靜心時刻得到解答。這也就反應了現代人因為通訊太過發達,反而缺乏獨自思考的時間,心有旁騖的不斷被打擾,因此沒辦法去思考世界其中的奧妙。

Q: 當您退休後,您會想在哪裡過生活? 會想要過怎麼樣的生活?

A: 成為退而不休的隱士。對於科學的態度,並非建立在工作與責任上,而是以科學精神來過生活,透過科學來找尋生命的意義。我其實有非常多的興趣,科學只是其中一項而已,如果可以的話,還想成為音樂家、詩人、歷史學家等等。小時候對於中國古典文學、歷史很有興趣,幾個樂器也都會一點,當然科學也是。但科學就像是語言的一種,我認知到如果不去花時間學習這語言的話,就很難去了解其中的美了,所以必須要非常、非常專注地投入。

Caltech其實是沒有既定退休年齡的,如果你要做的話,可以一直做下去。我們許多前輩同事,就算退休後,還是天天到學校來帶學生做研究。長輩把位子讓出來給年輕人,也能專心做自己要做的事,延續科學的真理,讓這個人類社會前往更好的未來發展。

如果可以,我可能也會退而不休吧!那時候將會自由自在的生活,身邊沒那麼多的責任,但不變的是,在生活中還是會不斷地吸收新知識、繼續科學研究,以及持續其他的興趣。我也很嚮往當個「煙霞狀元、江湖醉仙」,到處旅遊、看看所謂的名山大海。當個隱士,率性而為、自由自在,我覺得這會是我想要的生活。


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