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李远哲传──如果不去做就期待事情会变好,这是不可能的事

书名:李远哲传(上/下)

作者:蓝丽娟 

出版社:圆神 

出版日期:2016/11/04

李远哲传──如果不去做就期待事情会变好,这是不可能的事

李远哲传──如果不去做就期待事情会变好,这是不可能的事

第二部〈青年李远哲〉

第五章 

在工友室首创通用型交叉分子束仪器

 一九六七年一月底,三十岁的青年化学家李远哲一家四口坐计程车前往旧金山机场,欲搭机搬迁至美国东岸麻塞诸塞州,位于剑桥市(Cambridge)的哈佛大学。

在台湾留学生圈内,李远哲是出名的好帮手,大家有事都会找他帮忙,举凡借宿、急病送医、接机、送机,他总是全力协助;但是,自家有事却从不麻烦他人。这一回举家迁到东岸,他与吴锦丽打包行李、叫计程车,自行处理各种搬家琐事,吴锦丽有感而发:「为什幺人家有事都想到找你,却从不觉得你也需要帮忙?」 李远哲于一九六二年初入柏克莱加大时,曾希望能由赫许巴赫教授指导博士论文,但未能如愿;一九六三年,赫许巴赫教授即转任哈佛大学并设立大型实验室。峰迴路转后,李远哲在柏克莱取得博士学位,做博士后研究时更打造一部先进的离子与分子束碰撞仪器并完成实验,累积设计仪器与实作的丰富经验。但他仍深感所学不够,尤须深化理论基础,正好一九六七年初,赫许巴赫教授团队一位成员来跟马汉教授做博士后研究,李远哲在马汉教授推荐下,申请到哈佛大学赫许巴赫教授团队做第二个博士后研究;对方欣然同意,如获至宝。

夜里,李远哲提着行李,带着妻儿下机抵达波士顿机场。

走出机场大门,摄氏零度的空气经由口鼻吸入气管,冰冷得让他咳嗽不止。他赶紧退回门内,调整呼吸再踏出去,依旧咳了好几声,不禁望着窗外风雪呢喃:「这幺冷的天气,人怎能活啊?」

 他怀疑自己能否适应这寒冻的天气,做成研究,「是不是乾脆买机票回柏克莱算了?」但是盘算所余的金钱,并无法如愿。经过几次尝试总算适应户外温度,招呼了一辆计程车。当司机摇下车窗,他问道:「坐到剑桥市区要多少钱?」

「照表计费!」

开门让妻儿先坐进计程车,司机将行李置入后车厢,还将几件放在驾驶座旁,遮住了里程计费表。路程很远,感觉车子不断在绕行,李远哲跟吴锦丽说话时,注意到司机的右手动作怪异,彷彿在调增里程数。他想制止司机,却又担心妻儿在陌生环境的安危,于是默不作声。

他们来剑桥市之前,一位在此读书的昔日清大同学,已经帮忙在哈佛广场附近找到一间房子,是一位义大利裔房东的两层楼房舍。要出租的是二楼,但是房东表示二楼的格局与一楼相同,同学看过一楼后觉得合适,未察看二楼内部情况就和房东说定,只待李远哲抵达,向房东缴交一个月押金与第一个月房租就能拿到钥匙。他很相信这位同学,抵达市区后先让计程车载他去找房东,付清款项拿到钥匙就前往即将入住的二楼房舍。

入夜了,气温降到零度以下,计程车终于载他们抵达目的地。他想,车费一定很昂贵。然而,当全家人与行李都下了车,他取出驾驶座旁遮住里程表的最后一件行李,这才发现,里程计费表上竟然显示:「八元。」

他和司机都很惊讶,照理说这趟车资至少也要三、四十元,但是司机却不敢说什幺,悻悻然收了钱就开走了。看着计程车扬长而去,他推测,「可能司机偷偷调快里程计费表,因为一些失误,里程计费反而变少了。」

这一路风尘僕僕,好不容易能定居了,李远哲将钥匙插入二楼房门,开了门,门栓却传出「呀∼」一声,随之,浓浓的霉味扑鼻而来。

捻开灯一看,窗帘、沙发破损积尘,桌椅倾倒,墙上四处贴着老照片,不少妇人服还挂在衣橱里,抽屉装有私人物品文件,房内凌乱不堪,所到之处都能扬起厚厚粉尘,他不敢置信:「这根本是鬼屋吧?」赶忙下到一楼敲门询问究竟,邻居出来说:「楼上啊!两年前住在里面的老太太过世,就没人住了。」

凄风飘雪的深夜,一家四口难再另觅他处歇息,只好在客厅中央清出一块空间席地而睡。苦的是,房内暖气竟然故障了,全家人冷得直打寒颤。李远哲翻来覆去,责怪自己竟让妻儿如此委曲,身心极不安稳。

隔天清晨,他请替他租屋的朋友前来帮忙打扫,但是,数小时后朋友就疲累得无能为力。他直接去找房东抗议,房东太太答应来打扫,但一个小时不到却又反悔:「我之前也不知道屋内变得这幺髒乱,我想,我应该做不来⋯⋯」说完就走了。他决定退租,遂邀了一位朋友去找房东,未料房东以报纸上的黑手党新闻威胁他小心,并说「房子打扫后是会乾净的。」

初来这陌生城市的两天内,遭遇不合理的对待,权益被漠视,李远哲相当气愤,儘管会损失一个月押金与一个月租金,仍决定搬离这是非之地。

忍受寒冻的气温,他在哈佛大学附近找到一间合宜的房舍,带着妻儿入住,总算是安顿了。经历心力交瘁的四十八小时波折,抵达剑桥市的第三天,他终于能向哈佛大学报到。

「再见了!爸爸。」年仅三岁的李以群站在玻璃窗前向李远哲挥动小小的手,身边是怀抱着李以欣的吴锦丽。

❉ ❉ ❉

哈佛大学矗立于查尔斯河(CharlesRiver)畔,园内遍植高大的树木,地上厚厚一层冬日落尽的叶,枝干尽显凄清萧条。校舍动辄是三、四层楼高,红砖白柱构成的欧陆古典主义建筑。校园并不开阔,在一幢幢老建物与阴郁天候衬托之下,散发着一股贵族菁英气息。化学系赫许巴赫教授团队的实验室隐身在其中一栋建筑里。

李远哲走进实验室,见状一时诧异。相较于空间宽敞的柏克莱加大化学系拉提玛大楼,这里的室内空间窄小拥挤,他与好几位博士后研究员的工作桌局促在同一区,而他的座位前面紧靠着一张黑板,每凡有人在写字或擦黑板,粉笔的粉尘就飘到他的书桌上。

李远哲传──如果不去做就期待事情会变好,这是不可能的事

室内有一扇大窗攫获他的视线,窗外正纷飞着白雪,风一吹,雪的颗粒在中庭旋舞,有时还往上飘飞。他在窗前凝望此未尝见过的奇景,想像雪与风的作用、分子如何在空气中反应,想得出神,连旁人都不禁讪笑。

出身亚热带台湾的他,赴美后住在四季如春的柏克莱,未曾目睹降雪奇景。他来剑桥市头两天苦于酷寒,眼下却在充满暖气的室内凝视雪景;良久,他感到平静许多,遂对自己说:「既然来了,就定下心来,全力以赴吧!」

赫许巴赫教授与李远哲深谈,对他设计打造离子与分子束碰撞仪器的成就仍印象深刻,殷切期许他有更大作为,并说:「时间已经到了!交叉分子束实验可以做以大气化学、燃烧化学中的重要反应为研究主题的阶段已经到了!我们可以尝试超越现在的技术,打造一部新仪器,让交叉分子束实验不止局限于做硷金属元素的化学反应,而是连其他各种各样的原子与分子的碰撞反应都能研究!」

这段宣言和期待与李远哲不谋而合,因为他向来坚信「肉眼看不到的东西要『看到』,就要追寻它的轨迹;如果追寻碰撞前的分子与碰撞后的分子轨迹,就可以看到化学反应是怎幺进行的。」这正是赫许巴赫教授与他一直走着的人类未知的路程。他也认为,凭着他的经验与毅力,要打造出一部先进的,能「跨越硷金属时代」的「通用型」交叉分子束仪器,是有机会的。 

于是,他也回应教授:「好啊!我可以接受这挑战!」

 不过,除了打造通用型交叉分子束新仪器,教授还指示他带着研究生罗伯.高登做另一项「氢原子与硷金属二聚体(二原子分子)交叉分子束」研究,并说:「这项研究不用打造新仪器,之前已经有人把这部『信念』(Faith)做好了,就用它做实验吧!」

他顺着教授的目光望去,走近端详后不禁自问:「这仪器怎幺那幺不理想?」

他之前在柏克莱加大亲自设计打造的离子与分子束碰撞仪器,质谱仪能旋转,能用不同速度来做碰撞,而碰撞后产物的质量可以分析,产物的速度与角度分布也能量测,计数器能计测到一颗颗的离子,精确度与检测效率都很高,噪音也小,都是能赢得赫许巴赫教授讚誉之因。

然而,看过这两部仪器的人都会同意:如果「信念」还在史前人类的「石器时代」,那幺李远哲在柏克莱设计打造的机组早已经走过「铜器时代」了。

他深入了解「信念」,判断与其大费周章用它做实验,不如拆掉改装。但是,赫许巴赫教授却说:「这部机器好好的,怎幺要拆掉呢?」其他人也纷纷投下反对票,他只好用「信念」开始做实验。 

来到哈佛之后,李远哲的时间精力被两个不同研究题目分割。每天早上到校跟高登讨论用「信念」做实验事宜;下午带着两位研究生道格.麦当劳 和皮埃.勒布列顿设计通用型交叉分子束新仪器;返家吃晚饭后,回实验室继续带着高登做研究,工作时间表紧凑异常,脑子彷彿有两部不同仪器同时运作。

专注工作之际,初入团队的李远哲也能感觉到其他同事「看好戏」的眼光。

柏克莱的劳伦斯放射实验室虽被科学界誉为「宇宙的中心」,「自视甚高」的哈佛研究生儘管好奇,却不免觉得:「到底这个柏克莱来的家伙有什幺能耐?」逾半数成员常在室内翘脚抽菸斗,俨然一副大师派头,一边观察他的动静。

于是他开玩笑说:「不管你们要用多少菸雾,都掩盖不住你们的无知。」(「Itdoesnotmatterhowmuchsmokeyougenerate,itwillnotcoverupyourignorance.)

这些人缓缓扬起嘴角,起身邀他抽菸,他则敬谢不敏。

他们等着看好戏,不久,真的等到了一场实验事故,目睹李远哲「出糗」。

有一天,李远哲带高登用「信念」做实验,启动电源让高电流通过水冷铜管线圈,以便产生所需的强磁场,但是却忘了打开出水口的阀门,使得冷却水流入后却无法流出。由于铜管线圈通水也通电,通电后铜管与里面的水逐渐升温,水压急速增加,不久铜管爆裂,水溢流满室地板,幸无人员受伤。

李远哲有点难过,不明白为何会忘记打开冷却水出口的阀门,也自责和高登没有好好注意。他收拾善后,「信念」里面全泡了水,水还流入帮浦,只好拆掉重新清洗。他心想:「既然已经拆了仪器,不如顺便修改原本的设计再装回去。」

于是他修改了多处,不需要的部分就拿掉。修改最关键之处是束源,「我把束源的距离拉近很多,让束流增加,也就增加每秒分子碰撞的数目,让它的信╲噪比提高。」根据他的经验,「实验成功的关键在于提升信╲噪比。」

修改并重新组装「信念」后,成功做出很强的硷金属的二原子分子的束源。

这是因为硷金属原子最外围的电子只有一个,它有磁性,二原子分子的化学键由两个电子配对,磁性相抵消,因此没有磁性;但是三个原子的分子总共有三个电子,具磁性。所以,他用不均匀的强磁场,让硷金属的二原子分子不受磁场干扰从中间穿过;将硷金属原子与少量硷金属的三原子分子被不均匀磁场折射出束源,留下二原子分子,使它与氢原子束交叉反应。

经过改装,到了事故后第二个星期,他向赫许巴赫教授说:「你看!现在,硷金属的二原子分子已经与原子和三原子分子分得很清楚,束流也很强,已经可以开始研究与氢原子的反应了!」

赫许巴赫教授并不知他已把「信念」彻底修改得更精密,还以为是机器拆开清理后更好用。后来他与高登如期完成实验成果,也得到教授讚赏。

柳暗花明又一村,那群抽菸斗看好戏的成员态度丕变,对李远哲大为改观,让他觉得,「这件事故对我来说,也算是好事啊!」

因为投入工作,李远哲常常忙到夜里才回家。

有天深夜,李远哲从实验室开车回家。冷清马路空无一人,只有闪烁的红绿灯相伴。他远远瞥见路边的红影,遂放慢车速并将车停驻路口等待,心里还想着实验的步骤。等啊等,「奇怪,红灯怎幺还没变绿灯呢?」他继续思考实验,继续等待。然而,等了许久,绿灯依然没亮。他看手錶赫见自己早已停等三十分钟,这才发现错把红色的「停车」警戒标誌(stopsign)看成红绿灯,竟一直傻傻地等待它变绿。

忙碌之际,他收到竹中暨台大学长、任教台大物理系的郑伯昆即将来访哈佛大学的信件,他欣然回覆表示将去接机。

五年未见的两人,在机场相见欣喜不已。然而,前晚他熬到深夜才把实验告一段落,匆匆回家小寐,此时来接郑伯昆,脑筋仍盘算一整天实验与新仪器相关事宜,因此,当郑伯昆说着话,他却有些反应迟钝。「远哲,你怎幺有点傻傻的?」郑伯昆说话直白,还以为李远哲做研究做成了书呆子。 

❉ ❉ ❉ 

不仅用「信念」做研究,李远哲还投注许多心血设计先进的「跨越硷金属时代的通用型交叉分子束新仪器」。

赫许巴赫教授有个习惯,实验室设计製造的仪器命名首字依照英文字母顺序。例如继「信念」(Faith)的是「葛罗莉亚」(Gloria),接着就是李远哲设计的通用型交叉分子束新仪器,取名为「希望」(Hope)。

「我们按照字母顺序来为交叉分子束仪器命名,『希望』在字母表的下一个顺位,不过这也确实代表我们希望远哲会带我们探索化学反应的全新领域。」赫许巴赫教授指出。

这一次,李远哲在哈佛设计「希望」的过程与先前在柏克莱时完全不同。

实验室很小,李远哲没有空间画设计图,于是请赫许巴赫教授寻找场地,「我需要一个绘图桌(draftingtable)让我放製图工具,在上面画图就可以了。」

教授在化学系大楼与周遭遍寻不着这样的空间,最后竟然找到一个地方:清洁工的休息室(工友室)。于是,李远哲将绘图桌与工具搬进工友室,每天午餐后就拿着能移动X轴与Y轴座标且能精确转动角度的图尺,埋首桌前绘製设计图。

室内约仅四坪大,工友们往往推着打包的垃圾袋进来,放下工具稍事休息,因而室内不时会飘散异味,但是他有时浑然不觉,更多时候是不以为意。工友偶尔好奇问他:「你在画什幺?」他就停下来慢慢说明。

可以说,如果实验室是李远哲探索科学奥祕之处,工友室就是他首创通用型交叉分子束仪器的圣殿。然而,设计是一回事,在哈佛大学打造机器却是另一回事。

在柏克莱,劳伦斯放射实验室的机械工厂以製造质子加速器起家,技术精良,师傅数百人。反观较着重理论研究、历史悠久的哈佛大学,却只有两个小型机械工厂。

李远哲虽然曾在劳伦斯放射实验室扎稳设计与打造机械仪器的知识与实作经验,但是板金、焊接、组装等工作本非几个人就能完成,所幸化学系机械工厂的总管乔治.比西耶罗(GeorgePisielo)非常能干,也愿积极投入,常常一起讨论设计图。

李远哲常站在大桌前摊开一张比报纸还大、约两公尺见方的设计图,解释设计构想,并指出每一个重要元件的位置与相应的焊接程序、图上精密的螺丝孔序列等,说明得一清二楚。这位义大利裔总管不时盯着图又望着他,讚叹:「我在这工作二十年,第一次看到有人在我面前摊开设计图,一面说一面画,而且还反过来从我的视角对我解释两度空间图上的三度空间设计,真是太不可思议了!」

被经验老道的总管称讚,他瞬间想念起远在家乡的父亲,只是摇摇手,谦虚说道:「那没什幺。我爸爸是画家,我从小就看着他把立体的人物或风景画在一张平面的纸上啊!」

李远哲向来对工、农友善,一如以往在柏克莱与总管及师傅们亦师亦友,他在哈佛也与比西耶罗频繁沟通、讨论,成为好伙伴。比西耶罗建议他该去哪里购买不鏽钢材、该找哪间工厂焊接,并建议另一家精密工厂做进一步加工,甚至常开车陪他去买材料,监督焊接与加工等事宜。儘管这里不比柏克莱一应俱全,友善的比西耶罗却给予他莫大的帮助,两人因而成为至交,有时还一起打棒球;猎雉季节时,比西耶罗猎到第一只雉鸡就送给李远哲。「我看到雉鸡吓了一跳,不知道怎幺煮,只觉得羽毛真的很漂亮,」吴锦丽印象深刻。等烤好的雉鸡端上桌,他们俩回想起牠原本漂亮的外型,也就无心将牠吃下肚了。

虽然比西耶罗帮了他很大的忙,但是,正因为机械工厂的师傅不够多,专业也较有限,李远哲必须紧盯细节,学会弹性应变。

像是钢材在机械工厂加工时温度会上升,此时材料也随之膨胀,影响精确度。于是,他常常下午到工厂测量精确度是否符合他的设计时,还必须确定加工后的仪器温度是否为常温。例如在仪器很厚的钢材里打出一个直径二十五英吋的大洞,他希望直径的精确度能做到千分之一英吋到千分之三英吋之间,但加工后温度还没下降,钢材处于膨胀状态,他就必须等到夜里仪器的温度降低,隔天早上再去测量精确度。

此外,由于预算与时间限制,工厂如果出了些微的错误,他也无法要求重做,只能修改相应设备的设计图来配合。如此一来,每一个相应的元件都需要配合着修改,蓝图也要重画,牵一髮动全身,非常辛苦。实验室里的成员看到他弹性修改的能力都感到很惊奇。

专注打造之际,有一位他校知名教授来访,看到李远哲正在建构这部雄心远大的通用型交叉分子束新仪器,好奇问道:「你要花多少时间做?」

「一年。」

「哈哈哈,怎幺可能呢!」这位名师彷彿听见痴人说梦,笑着走了。

李远哲有信心能完成,仍不免战战兢兢,因为赫许巴赫教授说服化学系总务主任罗恩.瓦内利(RonVanelli)从化学系研究帐户借提资金,光是一九六七年就预支八万美元,绝对是一笔大数目,足见教授对他的信赖与支持。瓦内利主任的压力也很大,每次来视察新仪器的进度,总是语带威胁地说:「如果这部机器没能成功,你以后五年就得留在哈佛做刬雪工人!」

这段日子,「希望」团队紧密合作,感情很好。李远哲总是很有耐性地说明构想,也听取两位研究生麦当劳与勒布列顿的意见,而李远哲也深受教授信任。

「我们非常尊重他的判断及意见,他在我的实验小组时,我们会讨论仪器或实验的设计,有时讨论后,他就会大声的裁决(verdict):『应该是没有问题!(Shouldbealright!)』所以,每当他这幺说,我们就很有信心会成功。」赫许巴赫教授笑着说。

但是李远哲却觉得,赫许巴赫教授才是最强而有力的啦啦队长。「每次团队成员与教授讨论仪器的设计,教授不只提供意见,总是不忘为大家打气,并兴奋地说:『远哲,这一定会成功!』」

承载「首创世界第一部成功的通用型交叉分子束仪器」之冀望,李远哲与两位研究生孜孜矻矻努力拚搏,不到十个月,「希望」就完成装机,并将进行测试实验。

这部他在工友室设计的「希望」是否真能名符其实成为超越硷金属时代的希望?

一九六七年耶诞节前夕,李远哲站在整座大机组的高处,一一解决组装的问题,反覆确认。在台湾当兵时原是视力极佳的「神射手」,来美之后过度用眼,鼻梁挂起厚重黑框眼镜的他,总算抬起头,以他习惯不加主词的这句口头禅,慢条斯理地说:「应该是没有问题!」(Shouldbealright!)

在场的教授,博士后研究员与研究生们都如释重负,知道不会有问题,不约而同睁大双眼屏息迎接画时代的一刻。

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