2016年10月12日 星期三

【李遠哲獲頒諾貝爾化學獎30週年】卓越化學家的特質,薪火相傳的化學之路


【李遠哲獲頒諾貝爾化學獎30週年】卓越化學家的特質,薪火相傳的化學之路

■本文為諾貝爾化學獎得主波拉尼,在2006化學動態學新趨勢國際研討會的演講稿全文。文中除了對李遠哲70歲生日表示祝賀之意,更期勉年輕學子用樂觀的態度、廣闊的格局,在科學之路上突破自我。
yuan_t-_lee演講|約翰.波拉尼(John C. Polanyi)
翻譯|黃愷、林挺斌
大約在1965年,當Bruce Mahan在美國加州大學柏克萊分校,將我引見給一位深具創新觀念的博士生時,我見到一對明眸,從離子束儀器後對我發出審視的目光。這雙眼睛正是李遠哲的,而這台他棲身其後的儀器,便是數年後李遠哲與赫巴契(Dudley Herschbach,當時已被公認為分子束化學的先驅)在哈佛大學建造的全能交叉分子束儀器的雛形。可惜當時我不夠敏銳,沒能覺察到這一點。
自從李遠哲進入哈佛大學赫巴契的實驗室以來,便展現了無庸置疑的實驗天賦。我訪問哈佛的期間,可以感受到赫巴契非常地欣慰,竟能和擁有如此高超實驗技巧的夥伴共事。李遠哲的天賦在於:他知道何時進行方法學的設計,何時進行思維上的跳躍。這樣的綜合能力,使一個人不僅止在實驗室的工作中處於領先的地位;其實,這是化學家所必須培養的特質。化學家每天面對難題的經驗,使他們具備理想的基礎來進行更高層次的管理。這些雖然是在李遠哲決定改變人生的軌道之前的事情,卻使得今晚成為一個歷史性的場合。
超越時代的視野
既然我們在歷史上注定要相聚在這裡,向諾貝爾獎得主李遠哲表示祝賀,我希望也在此回顧一下1903年諾貝爾化學獎得主阿瑞尼斯(Svante Arrhenius, 1859 - 1927)的故事。眾所周知,在阿瑞尼斯廣闊的視野所及,化學反應在他面前開展的風景:能量的屏障猶如山脈的綿延,將化學反應物和產物中分隔開來。而且正是這些能量屏障,在一定的程度上,減緩了原本是致命性的全球暖化作用。
然而鮮為人知的是,阿瑞尼斯一百多年前思索的,不僅僅是化學變化,還包括了氣候的變遷。他跨越了化學的研究範疇,對關於冰河時期的難題進行了思辨。過去,幾乎整個地球曾經被冰雪所覆蓋。阿瑞尼斯是第一個將史前時期與未來全球暖化的可能性連結起來的人,他敏銳地發現:大氣中一種含量極少的組成分子——二氧化碳,其濃度變化可能是連結兩者的線索。從這一點上看,阿瑞尼斯大大地超越了他所處的時代,為後世樹立起一個勇氣與想像的典範,值得我們用一生去追尋仿效。
阿瑞尼斯是根據演算而得到這個發現的,時值1986年。然而人類關係的化學反應也正在上演:同年,他的婚姻瓦解了。為了安慰自己,阿瑞尼斯每天花費14個小時進行計算,同年年底,阿瑞尼斯得出結論:占大氣組成僅千分之一的二氧化碳,其濃度的略微降低確實能夠造成冰河時期的到來。
但他的想像力沒有就此停駐。他自問:是否可以證明二氧化碳濃度的變化乃源於人類活動?是否我們已製造了足夠多的二氧化碳,使得全球顯著地變暖,從而不再受到下一次冰河時期的威脅?他繼續著近乎瘋狂的計算,他的妻子也就出走了好多年。最終他得出結論:19世紀時,煤炭的消耗確實造成大氣中二氧化碳濃度顯著倍增。
然而在這個時候,阿瑞尼斯提了一個錯誤的命題(我們可能也會傾向這樣思考),身處於斯德哥爾摩令人顫抖的嚴冬中,阿瑞尼斯開始計算,是否可能藉著加速全球二氧化碳的生成,來改善這裡的酷寒氣候?
接著他放棄了整個問題,以致於半個世紀以來,人們忽略了他這方面的努力。加速工業化的結果,正如阿瑞尼斯所想像的,帶來了氣候的變化;然而帶有二氧化碳的工業廢氣污染了大氣層,氣候改變更引發了包括饑荒與戰爭在內的種種社會劇變。現今只能靠著最有決心的國際合作,才能將我們從中拯救出來。
歷史與思想的巨變
歷史以極快的步調發生轉折,阿瑞尼斯僅在我出生前幾年辭世,而他在世的大部分時間裡,世界上的主要能源是由馬匹供給的,造成的污染相當小。記得父親曾向我描述他第一次看到出殯的靈車不是由馬匹拖行,而是被馬達驅動時的反應:他跌倒在地,無助地笑著。「所以呢,」他倒抽一口冷氣,思索生活節奏的加速,「現在死者可是更快地奔向他們的墳墓了呢!」要是我父親還在世,他或許會問生者是否亦是如此。
我們科學家容易忽略歷史,但20世紀科學思想的進展,則是歷史上一個重要且為我們熟知的部分。這是一個振奮人心,且深具啟發性的故事。在當時,人們對於物質、能量、時間、空間、生命的本質以及宇宙的起源等概念,發生了根本性的變化。這種思維上劇烈的革命性轉變也讓我們認識到:人類可以在相當短的時間內,平靜地接受且改變他們對世界最本質的認知。
人類是一種學習的動物,並且生命的尊嚴鼓舞著人們持續學習。除此之外,我們還為了什麼而擁有生命呢?為了希望。因為希望,我們可以著手處理面對一些重大的難題,諸如人口爆炸、資源的耗損與人們對生活與日俱增的種種需求。
那麼化學——這個我們正在研究的領域,又對20世紀科學思想的革命性轉變,做出了什麼重大貢獻?在我的學生時代,化學是出了名的有「味道」的科目,所有的學生都這麼認為。當然,化學也確實如此:在英國曼徹斯特大學,就算是矇著眼都能嗅出化學系在哪裡。
儘管如此,身為化學家,我們都是阿瑞尼斯的繼承者。我們的視野即為放眼整個物質的世界,我們的處世哲學便是樂觀主義的思想。赫巴契的一句口頭禪就透露出這種樂觀思想:「我們總是能夠很快地解決困難,而所謂不可能的難題,不過是需要多點時間罷了。」而這些不可能的難題往往正是亟待解決的。
「形隨機能」的美學
若要推動世界的改造,就需要富有時代的精神。當赫巴契與李遠哲等人開始他們在科學領域的探索時,極簡主義是當時思想趨勢的主流;這現象也讓當時的藝術與建築作品簡化到只剩下骨幹,裝飾被視為落伍且被捨棄。所謂「形隨機能」,即物體的形式需要與功能息息相關,才是設計的終極目標。在建築上,意味著建築物的外觀線條,應忠實反映其設計的目的;在化學上,意味著化學的定律應該反映分子的源頭,象徵了當時的新思想美學。我們今天齊聚在這裡,為的是慶祝一位藝術家之子的七十歲生日(李遠哲父親是位相當有成就的畫家)。這位藝術家之子在與他人的合作下,將化學反應的複雜,給予一簡明的交叉分子束之輪廓;將化學反應的過程,簡化成基本物質組成的碰撞。還有什麼比這更能顯現化學的單純之美?
那麼,我們在從化學家、建築師(包括社會上的建築物)接納這種思想的前提下,對領導者與政府又擁有什麼樣的期望?我們是否還能在社會的其他層面上實現「形隨機能」?
首先,世界各地的民眾運動,正使政府的運作方式與其職能更為相符,為的是保障並增進人民的利益。這種觀念上的轉變可算是革命性的,因為歷史上,政府傾向把自身的利益放在首位,因而忽略了管理國家時所應有的憐憫、寬容與法制。
嶄新的希望年代
用我本身的家族經歷可以更清楚地說明這一點:1930年代初期,我的父母先後被壓迫人民的匈牙利和德國政府驅除出境後,來到了富有自由傳統的英國。如同其他國家,這裡也有需要遵守的規章制度。當時英國有一項規定:需要執照才能使用收音機收聽廣播(現在這條規定已不復存在了),我母親去郵局繳付收音機執照的年費,那時的價錢是十先令,約相當於現在的兩塊錢。這筆錢的收入就用來補貼政府經營英國廣播電台(the British Broadcasting Company, the BBC)的運作費用。
排在我母親前面的是一位老太太(沒有我現在這麼大年紀,但大概和李遠哲相當),她正在努力地對當天值班的公務員解釋為什麼她拒絕繳付全額的年費。那時英國廣播電台有個節目,節目中有鸚鵡說話的表演,這位老太太覺得,為了大眾的娛樂而逼迫動物表演是殘酷的,並且違反她個人的原則。因此她極力反對這個節目,並以此為理由,拒絕繳付全額執照的年費。經過禮貌的交涉後,那位公務員讓這位老太太只繳付一元五角的執照年費,而不是全額的兩元。我的母親在隊伍中聽聞這整件事情的經過,眼裡噙滿了喜悅的淚水。
我們這個時代最具希望的象徵,便是對個體前所未有的尊重。這種尊重正如上述老太太的故事所呈現的,從一些看似微不足道但卻至關重要的瑣碎細節中累積而來。誠然,在世界上的某些角落,我們仍然面對著法西斯主義與褊狹盲目的宗教狂熱,但我相信對個人良知的尊重以及個人對社會的責任感,將會成為未來的主流。
李遠哲偉大的事業自開始後便從未終止。他不只將注意力集中在個體分子的作用上,他事業的高潮更在於他堅信包括海峽兩岸,乃至全世界人們所共有的博愛、仁慈的人性。倘若我可以作出評價,我認為李遠哲一生絕妙的樂章,並不是他在1986年獲頒諾貝爾化學獎,而是他心中那個回歸故里的決定。
李遠哲年輕時遠赴柏克萊與波士頓進行科學研究,對台灣的學子來說,已經是個耳熟能詳的故事。但我覺得以後大家更為津津樂道的,將會是成就斐然的李遠哲毅然選擇回到故鄉的事蹟。
為此,我們所有人齊聚一堂,在你生日的這個特別時刻,向你表示無限的祝賀之意。
(轉載自科學月刊,本文由波拉尼的研究生黃愷以及林挺斌翻譯;原文節錄登載於2006年12月13日《自由時報》之自由論壇)

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