【好書介紹】：我在MIT燃燒物理魂_綠翠園

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主題：【好書介紹】：我在MIT燃燒物理魂

發表：濁水溪畔的國中生	2012-06-18 01:00:43	閱覽數：20551	(IP: )	T 3552	引　用

回應：濁水溪準高中生	2012-06-18 01:09:04	(IP: )	T 3552_R 7	引　用

我在MIT燃燒物理魂
For the Love of Physics : From the End of the Rainbow to the Edge of Time—A Journey Through the Wonders of Physics

前言：最懂解說技巧的物理導遊

身高188 公分，身材瘦長，穿著一件看起來像是工作服的藍色棉質襯衫，袖子捲到手肘，下半身卡其褲搭配輕便的涼鞋與白襪，這位教授在演講廳的講台上大步地走過來、走過去，一面講課，一面比手畫腳。偶爾，他會突然在黑板及實驗桌之間停下腳步，好強調某個重點。他面前的四百張座椅以一定的坡度往上升高，座位上的學生們偶爾會移動身體，但目光都鎖定在這位教授身上。這畫面給人的感覺，就彷彿有股強烈的能量正通過這位教授的身體，再四處散發開來。他額頭很高，滿頭雜亂灰髮配上一副眼鏡，說話時帶著不知是哪個歐洲國家的口音，讓人忍不住想起電影《回到未來》裡的那位布朗博士（Doc Brown）——來自另一個世界、性格強烈、有點瘋狂的科學家兼發明家。

但這裡不是布朗博士的車庫—— 這裡是麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，簡稱MIT），是全美國、甚至全世界最卓越的理工科大學，而在黑板前面上課的則是華爾達．盧文（Walter H. G. Lewin）教授。他停下腳步，轉身面對學生。「各位，做測量時最重要、但卻總是被每一本大學物理課本忽略的事，」他伸出雙臂，十指張開，「就是測量的精確度。」他暫停片刻，往前走一步，讓學生們有時間做點思考，然後繼續說：「你所做的任何測量，如果你不知道它的精確度，那麼那個測量就沒有意義。」接著他的兩手迅速分開，劈砍空氣，以強調這點。另一次的暫停。

「我再重複一次。我要你們今晚凌晨三點醒來時重聽一次，」他用兩手食指抵著自己的太陽穴，同時扭轉手腕，彷彿要將這句話塞進他和大家的腦袋裡，「你所做的任何測量，如果你不知道它的精確度，那麼那次測量就完全沒有意義。」學生們全神貫注地盯著他看。

我們現在是在「物理8.01」——全世界最有名的普通物理課——的課堂上，這學期第一堂課才剛上了十一分鐘。

2007 年12 月，《紐約時報》在頭版報導了盧文的故事，將他譽為MIT 的「網路明星」，並介紹他在「MIT 開放式課程」（MIT OpenCourseWare）、YouTube、iTunes U 以及「學術地球」（Academic Earth）等網站上提供的物理課程。盧文所開的物理課是MIT 第一批放到網路上的免費課程，它們也沒有讓MIT 失望，點閱率非常高。九十四堂課（合計三門課，加上七個獨立單元）平均每天有三千人次閱覽，一年下來的點閱人次高達百萬。其中的許多次是比爾．蓋茲貢獻的，根據他寫給華爾達的信（透過郵局寄出的信而非電子郵件！），他已經看完編號8.01 的「古典力學」與8.02「電磁學」的所有課程，正打算繼續看8.03的「振動與波」。

盧文每天都收到來自世界各地、各年齡層的人寫給他的電子郵件，「您改變了我的人生」是其中一個常見的信件主題。加州聖地牙哥一家花店的老闆史帝夫這麼寫著：「我現在走路時，彷彿腳下裝了彈簧，也懂得用物理的新眼睛來看這世界和人生。」穆罕默德，突尼西亞的一位工程預科學生則寫道：「很不幸的，在我們國家這裡，教授們和您很不一樣，他們並沒有在物理中看見任何的美，我因此活受許多罪。他們只希望我們學會如何解那些『必考題』，以便在考試中考出好成績，他們的目光就是那麼短淺。」一個已經在美國拿了幾個碩士學位的伊朗人沙伊德也說：「我從來沒有真正享受過人生，直到我上了您的課。盧文教授，您真的改變了我的人生。您的課值得十倍的學費，而且它讓某些老師變成罪犯了——沒把書教好是重罪哪！」還有印度的席德哈：「現在我可以在那些方程式之外感受到物理之美。您的學生們一定和我一樣會永遠記得您——您是一位非常非常棒的老師，您讓人生和學習變得比我原先想像的有趣多了。」

穆罕默德十分贊同地引述盧文在物理8.01 最後一堂課所說的話：「或許上過我的課之後，你們會永遠記得物理也可以是非常有趣、非常美妙的，而且它就在我們身邊的每個地方，無時無刻都在——只要你真正學會去看它，懂得欣賞它的美。」盧文的另一位粉絲瑪喬蕾寫著：「我只要一有空就上您的課；有時候一週五次。我欣賞而且佩服您的性格、您的幽默感，以及最重要的，您將事情變簡單的功力。我在高中時很討厭物理，但現在您讓我愛上了它。」

盧文每個禮拜都會收到數十封這樣的信，而且一一回信。

盧文在介紹令人驚奇的物理現象時，就像是從平凡中創造出神奇。他的祕訣是什麼？「我把人們帶回他們自己的世界，」他說，「也就是他們居住並且熟悉的世界，只不過他們還未曾像物理學家那樣看這世界。如果我談到水面的波，我就會叫他們在自家的浴缸裡做些實驗，讓他們能親身體驗波動現象。他們也能親身體驗彩虹。這是我會愛上物理的原因之一：你可以解釋任何事物和現象。那是一種很棒的經驗——對他們來說，或對我來說，都是如此。我讓他們愛上物理！當學生們非常投入時，有時候上課就像是在進行即興表演。」

他的即興表演，可能是站到十六英尺高的梯子上，用一根以實驗室裡的管子接成、像蛇一樣彎來彎去的長吸管，來吸地板上燒杯裡的蔓越莓汁。或者，他可能冒著頭部被重擊的風險，讓自己的頭位於一顆極具破壞力的球形大鐵錘的擺盪路徑中，而那顆球只差幾公釐就會撞上他的下巴。他也可能是拿來褔槍朝著兩個裝滿水的油漆罐開槍，或是用一種稱作范德格拉夫起電機（Vande Graaff generator）的大玩意兒——就像是科幻電影裡，瘋狂科學家的實驗室會有的那種裝置，將自己充電到三十萬伏特，以至於他那原本就很亂的頭髮全都豎立起來。他把自己的身體當成實驗器材，就如同他常說的：「畢竟，科學需要有人做點犧牲。」在某次示範中（就如本書封面所示），他把一顆鐵球懸掛在從天花板垂下來的繩索末端（他稱之為「單擺之母」），然後以極不舒服的姿勢坐到鐵球上，隨著鐵球前後擺動，同時請學生們齊聲唸出擺動的次數，而這一切只是要證明，單擺在一定時間內擺動的次數與擺錘的重量無關。

他的兒子伊曼紐（查克）．盧文上過其中一些課，他如數家珍地說：「有一次他利用吸氦氣來改變自己的嗓音。為了得到正確的結果（最困難的地方就是在細節），他幾乎到了昏厥的地步。」盧文教授是位功力深厚的黑板藝術家，他可以狂放不羈地在黑板上畫出各種幾何圖樣、向量、圖形、天文現象。他畫虛線的方式讓許多學生印象深刻，甚至為他製作了一部有趣的影片，名叫《華爾達．盧文最美妙的線》（Some of Walter Lewin’s Best Lines），裡面全都是盧文上物理8.01 時，在各個黑板上畫出的那些著名的虛線。

能掌控整個課堂而且充滿群眾魅力的盧文，真的是非常古怪的人——舉止怪異，一心只有物理。他的皮夾裡隨時都帶著兩塊稱為「偏光鏡」的器材，所以他不需多做準備，就可以看出某些光（例如藍天、彩虹，或是窗戶的反光）是不是「偏振光」，而當時剛巧在他身邊的人也可以看到這現象。

而他那些藍色工作服是怎麼回事？原來那根本就不是工作服。那是盧文訂做的高級棉布衫，完全根據他的指示製作。他每隔幾年就會聯絡香港的一家裁縫店，一次訂購十多件。左側那個大口袋是設計用來裝他的行事曆。但口袋裡沒有保護筆袋。這位物理學家兼表演家兼老師是位很講究細節的人，因此這倒是讓人納悶。而他為什麼戴了一個不像任何大學教授會戴的怪異胸針：一個塑膠製的煎蛋？「有蛋在我的襯衫上，」他說，「總比在我臉上好吧！」

還有，他左手那個很大的粉紅色壓克力戒指是幹什麼的？那個夾在襯衫上的銀色東西又是什麼？（大約在肚臍眼的高度，他上課時經常會偷偷往那裡瞄。）

每天早上更衣時，盧文有四十個戒指及三十五個胸針可以選擇，還有幾十個手鐲和項鍊。他的品味特別，有許多五花八門的飾品（來自肯亞的串珠手鍊、由大塊琥珀串成的項鍊，以及各款塑膠製的水果胸針）、古董（一個很沉重的銀製土耳其手鐲），或由設計師與藝術家設計的首飾，還有一些荒唐古怪到極點的東西（例如由甘草糖串成的項鍊）。「學生們開始注意這些東西，」他說，「所以我每堂課都穿戴不同的配件，尤其是在我跟那些孩子上課時。他們很喜歡我這麼做。」

那麼，夾在襯衫上，看起來像特大號領帶夾的銀色東西到底是什麼？原來是一支特別設計的錶（一位藝術家朋友送他的禮物），錶面上下顛倒，這樣盧文就可以低頭偷看，以掌握時間。

有時候在別人看來，盧文似乎不知道在想什麼，或許可說是個完全心不在焉的教授。但其實，他通常是非常專心地在思考物理的某個面向。正如他太太蘇珊所回憶的：「我們去紐約的時候，通常是我開車。但最近我發現這張地圖，州界的空白處都寫滿方程式。那是他上次要去演講時寫的——因為在車上很無聊。事實上，他隨時都將物理掛在心上，一天二十四小時都和學生及學校在一起。」

根據他多年的好友，建築史專家南西．史蒂柏（Nancy Stieber）的說法，盧文最特別之處或許就是「他那和雷射一樣強的興趣。他似乎總是全心投入他要做的事，把世界的90％都從他心中消除掉。有這種雷射般的聚焦力，他可以把他認為不重要的東西都刪去，全神貫注在一件事上，這就產生一種非常獨特的『生活樂趣。』」

盧文是個完美主義者，他對細節的要求幾乎已到走火入魔的地步。他不只是世界頂級的物理老師，也是X 射線天文學的開拓者之一，他花了二十年的時間建造、測試並使用一些專門用來精確測量X 射線的超靈敏設備，來觀察次原子（指此原子更小的空間或粒子）及天文現象。他施放巨大但非常纖弱的氣球，讓它們沿著大氣層的最外圍移動，藉此發現許多奇特的天文現象，例如「X 射線爆源」（burster）。他和他的同行在這個領域所做的貢獻，幫助科學界解開在巨大超新星爆炸中，恆星逐步走向死亡的奧祕過程，也協助證實了黑洞真的存在。

他知道物理研究需要測試、測試，再測試。這不只解釋了他為什麼可以成為成功的天文物理學家，也說明了為什麼他一方面能把牛頓定律的偉大闡釋得那麼清楚，另方面也能讓你了解小提琴的弦為何會產生如此和諧的樂音，以及當你搭電梯時為何一下子感覺自己變重，一下子又變輕。

為了準備一堂課，他總是會到空教室至少練習三次，第三次是在授課當天的早上五點鐘。「他的課之所以成功，」天文物理學家大衛．普利（David Pooley），一位他從前教過，後來還和他一起授課的學生說，「關鍵在於他所投入的時間。」

當MIT 物理系在2002 年提名盧文角逐一項競爭激烈的教學獎項時，他的許多同事都不約而同地強調他的這些特質。關於跟盧文學物理的經驗，史帝分．立柏（Steven Leeb）給了一個相當令人玩味的描述（立柏現在是電機工程與資訊科學的教授，任職於MIT 電磁與電子系統實驗室）：「他充滿熱力地上到講台，抓住我們的大腦，讓我們馬上進入電磁學的雲霄飛車之旅。到現在我都還記得當初那種感覺！他是教室裡的天才，足智多謀，總是能找到辦法將物理概念解釋得簡單明瞭。」

盧文的物理系同事羅伯特．荷西瑟（Robert Hulsizer）嘗試把盧文在課堂上所做的一些示範實驗錄影下來，並剪輯精彩片段供其他大學參考。但他發現這項工作根本不可能完成。「這些示範實驗完全與物理觀念的開展交織在一起，包括準備工作及收場，所以示範實驗沒有明確的開始與結束。我的感覺是，華爾達的精彩表演，無法被切割成片段。」

盧文將物理之美介紹給學生的做法讓人感動，這是因為他讓我們也感受到他對這世界所有奇妙現象的熱愛。他兒子查克充滿感激地回憶，他父親一心想讓他和他姊姊及弟妹們也有這樣的熱情。「他能讓你看到一些東西，並且因為它們的美而大受震撼。他能把你心中的熱情、驚奇及振奮全挑起來。我所說的是他為你打開一扇扇不可思議的小窗，而他就在它們中間，你會很高興自己能活著，享受他的同在，享受他將要創造的事件。有一次我們到緬因州度假，那天天氣很好，我們小孩子都待在外面，而且就像小孩平常那樣開始覺得無聊。結果我父親拿出一個小球，並隨即發明一種奇怪的小遊戲。接著，一分鐘之內，隔壁家的小孩就過來加入我們，突然之間我們有四、五、六個小孩在拋球、接球而且笑聲不斷。我還記得當時我真的非常興奮、非常開心。如果我回顧過去，是什麼在我的人生中啟發我，讓我可以擁有那些全然開懷的時刻，讓我能預見一個美好的人生可以是多麼精彩，也讓我了解人生能夠裝載多少的豐富？答案就是：這些都是從我父親那裡得到的。」

盧文常會在冬天把他的小孩聚集起來玩一種遊戲——測試紙飛機的空氣動力學特性——把紙飛機射進客廳那個開放式大壁爐裡。「讓我母親花容失色的是，」查克回憶說，「我們還會從火裡把它們搶救出來..我們都還想在下一回合扳回一城呢！」

當客人來家裡吃晚飯時，盧文會帶領所有小孩玩「登陸月球」遊戲。查克記得：「我們把燈關掉，用拳頭敲打桌面並發出類似擂鼓的聲音，來模擬火箭發射時的那種噪音。有些小孩甚至會鑽到桌子底下敲打桌子。等我們升上太空，動作就停下來，然後到登陸月球後，又全都在客廳走來走去，假裝重力變得很小，並且跨著非常誇張的步伐。這時候客人們一定在想：『這些小鬼瘋了！』但對我們小孩子來說，那好玩極了！登陸月球呢！」

半個世紀之前，盧文第一次走進教室上課，從那時開始，他就一直帶著學生們到月球去。他一直被自然世界的奧祕與美麗所吸引，從彩虹到中子星（neutron star），從老鼠的大腿骨到音樂的聲音；他也著迷於科學家與藝術家闡釋、說明及呈現這個世界的方式，盧文可說是當今世上最有熱情、最有使命感、也最懂得解說技巧的科學導遊之一，他矢志為大家導覽這個世界。在接下來的各篇章裡，當他揭露他一生對物理的熱愛並且與你分享時，你一定能夠體會到他的那種熱情、使命感與技巧。

好好享受這趟旅程吧！

沃倫．高斯坦（Warren Goldstein）

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