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2008年7月2日 星期三
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物理教授 陳子亭 教你現代隱形術


http://paper.wenweipo.com   [2008-07-02]
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 ■陳子亭

文:黃納禧 攝:梁小島 部分圖片來自受訪者及網絡

 愛恩斯坦曾說「我終年累月的想,有九十九次,結論都是錯的;第一百次我對了。」不斷的空想,然後失敗,接著繼續嘗試,大概所有物理學家都有這樣的經歷。

 香港科技大學物理系講座教授陳子亭也不例外,走在同樣的路上,但他堅稱自己不是物理學家。

 「如楊振寧、李政道才算是物理學家,而我最多只能算是物理工作者。作為物理學家的先決條件必須是天才。」假若天才與白痴也不過一線之差,那物理學家與物理工作者的距離究竟在於什麼?

 兩星期前,報載西班牙科學家在陳子亭及研究人員於月前發表的研究的基礎上,發展出「遮音層」的藍圖。記者不懂得高科技當中的奧妙,只知道這原理是以新技術製造特殊材料,可以製造完全隔音,或聲納偵測不到的效果。

 哲學思考天才與白痴未免太深奧,最粗疏的分別,名動天下自然是物理學家,大眾不認識的可稱物理工作者。有關「遮音層」的新聞曝光後,起碼多了記者一個認識「陳子亭」大名。

豈止三個條件

 天才沒法強求,若要成為一個物理工作者,陳子亭教授提出了三個必要的條件:不太笨、勤力和刻苦耐勞的性格。光聽著並不覺得是什麼大不了的要求,實情卻是說易行難。陳教援隨即舉出一個失敗的例子,「有位同學頗聰明,亦懂得勤力,卻沒有恆心,面對問題一、兩天解決不了,便會放棄。」可是,還有一樣比刻苦耐勞更重要的,是興趣。

 陳教授回憶少時對物理的好奇心,喜歡尋根究底,就萬物運行的原因提出疑問。漸漸把好奇心培養成興趣,明白到要研究物理,或是研究其他基礎性科學學科,從自己興趣出發都是先決條件。「一般人能看到的只是研究成果,但在研究過程中有九成時間都是沒有進展的,這種狀態其實十分frustrated(沮喪),試想你工作時十居其九失敗,唯一能推動你繼續走下去的就只有興趣。」談及興趣,原來曾令他心動的不只物理,還有另一門重要的學科──化學。

 少時對物理、化學皆有著濃厚的興趣,讀大學時卻漸漸發現自己的不足。「化學是一門講求做實驗的學科,但我在香港大學讀書時,已經是以打破最多工具、引起最多爆炸見稱。就算是做物理實驗,我也曾經令實驗室水浸,所以最終還是選擇了理論方面的研究。」陳教授多次強調「我是做理論的」,明白自己的興趣和專長,使他以後從事物理工作得心應手。

理論建設之途

 1980年,陳教授離開香港到美國柏克萊大學攻讀博士學位,並在當地進行研究工作,一去便是15年,直至1995年才「回鄉歸故里」,留在香港發展事業。當時他有兩大研究取向:電子結構計算(electronic material)及光子晶體(photonic crystal),重點則同樣在於找尋控制光波的方法。要進行這類研究一點也不容易,「這個研究潮流在八十年代才得以開始,因為當時的實驗手段才足以讓理論實踐出來,在此之前做相關的研究,別人只會說你是crazy(瘋狂)的。」憑著好奇心,加上新科技的配合,陳教授的研究路途日漸明晰。

 「要做到在光波下隱形,必須要有相當精細的物料─只有數個納米單位的線,從前必定沒有可能,而納米技術把這些變為可能。」化不可能為可能,當中牽涉了更多的投入。「大概六、七年前,科技大學系內有同事研究納米碳管等技術,我就是當時加入了納米研究的行列。」話畢陳教援即給記者另一張名片,曾經一度擔任納米研究所所長的他,現在已退居為客席顧問。

 一路走來,雖然擔當很多項重要的工作,但陳教授承認香港的資源遠不及其他地方,不要說美國,就連內地及台灣都比不上。不過,理想的學術環境是另一個重要的考慮因素,「尤其是系主任沈平教授,他十分鼓勵同事間互相促進,造就了不少合作的機會。」他回憶在八十年代時期,香港政府可謂完全忽略科研發展。後來經濟起飛,由勞工導向工業轉為知識導向,政府才開始撥款資助。「不過資助依然稱不上足夠,亦正因如此,教授們必須合作,才能解決資金不足的問題。」曾經面臨資源及技術上的困難,但發展至今收穫亦相當豐碩,尤其經納米研究所開發的如感應器及除臭、除味產品,已開始在市場推銷,有助提高市民的生活質素。

向「隱形」前進

 2006年,陳教授開始了一項破天荒的研究─「遮音方程式」。單是名稱已令人有摸不著頭腦之感,陳教授即時開啟簡報,為記者講授了一堂艱深而有趣的物理進階課。「一般人對隱形方法有兩種理解─第一種想像往往來自電影情節,人喝下神奇藥水後能隱形,即使這種方法現存世上,也需要改變人體的整體結構,所以根本不值一試;第二種則是現行隱形戰機、潛艇所採取的方法,外殼以特殊物料建造,能夠把雷達、聲納等反射,卻稱不上是完全隱形。」因為雷達往往並非單向發射,所以在反射途中依然會露出破綻。「這次『遮音層』其實是以John Pendry的研究成果作為藍圖,他著意找出物體於光波下完全隱形的方法,而我有意研究的則是如何令物體不被聲納探測到。」配合圖片,很多抽象的觀念突然清晰起來。簡單來說人能通過聲波反射發現物體,陳教授的研究目的則在開發出能完全吸收聲波的材料,這裡便能夠真真正正達到完全的「隱形」。

 不過,這依然在理論建設的階段,應用上的阻礙還是可預計的,例如需要極厚的物料層才能做到完全隱形,但這樣就根本無法應用在戰機上。然而,這理論在現階段依然是無可取代的。「歐洲學者的研究仍在於兩維,而我們的理論則在三維(立體)上下功夫。」如此龐大的計劃,原來參與者還有一人,陳教授不忘提及這位來自上海交通大學的研究生陳煥陽,「他是一個非常聰明的學生,這份報告是由我們兩人一同完成的。」

 雖然要把理論實踐並非一朝一夕的事,但陳教授已計劃如何走得更遠,最希望的是進一步研究出控制光波與聲波的方法,假若能夠利用吸音這個概念去收集陽光或完全吸取聲波,將有助解決能源及嘈音問題。關注環境問題,所以在科技大學開設「能源與環境」課,「因為知道愈多,愈明白能源危機的嚴重性。」

 的確,能力愈大,責任愈大。自稱愛看金庸多於科幻小說的陳子亭教授,本著物理工作者的努力,以知識關懷社會大眾,顯露出的其實已是物理學家的風範。

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