李遠哲傳（上／下不分售）

第二部〈青年李遠哲〉

第五章 　在工友室首創通用型交叉分子束儀器 

一九六七年一月底，三十歲的青年化學家李遠哲一家四口坐計程車前往舊金山機場，欲搭機搬遷至美國東岸麻塞諸塞州，位於劍橋市（Cambridge）的哈佛大學。 

在臺灣留學生圈內，李遠哲是出名的好幫手，大家有事都會找他幫忙，舉凡借宿、急病送醫、接機、送機，他總是全力協助；但是，自家有事卻從不麻煩他人。這一回舉家遷到東岸，他與吳錦麗打包行李、叫計程車，自行處理各種搬家瑣事，吳錦麗有感而發：「為什麼人家有事都想到找你，卻從不覺得你也需要幫忙？」

李遠哲於一九六二年初入柏克萊加大時，曾希望能由赫許巴赫教授指導博士論文，但未能如願；一九六三年，赫許巴赫教授即轉任哈佛大學並設立大型實驗室。峰迴路轉後，李遠哲在柏克萊取得博士學位，做博士後研究時更打造一部先進的離子與分子束碰撞儀器並完成實驗，累積設計儀器與實作的豐富經驗。但他仍深感所學不夠，尤須深化理論基礎，正好一九六七年初，赫許巴赫教授團隊一位成員來跟馬漢教授做博士後研究，李遠哲在馬漢教授推薦下，申請到哈佛大學赫許巴赫教授團隊做第二個博士後研究；對方欣然同意，如獲至寶。

夜裡，李遠哲提著行李，帶著妻兒下機抵達波士頓機場。

走出機場大門，攝氏零度的空氣經由口鼻吸入氣管，冰冷得讓他咳嗽不止。他趕緊退回門內，調整呼吸再踏出去，依舊咳了好幾聲，不禁望著窗外風雪呢喃：「這麼冷的天氣，人怎能活啊？」

他懷疑自己能否適應這寒凍的天氣，做成研究，「是不是乾脆買機票回柏克萊算了？」但是盤算所餘的金錢，並無法如願。經過幾次嘗試總算適應戶外溫度，招呼了一輛計程車。當司機搖下車窗，他問道：「坐到劍橋市區要多少錢？」

「照表計費！」

開門讓妻兒先坐進計程車，司機將行李置入後車廂，還將幾件放在駕駛座旁，遮住了里程計費表。路程很遠，感覺車子不斷在繞行，李遠哲跟吳錦麗說話時，注意到司機的右手動作怪異，彷彿在調增里程數。他想制止司機，卻又擔心妻兒在陌生環境的安危，於是默不作聲。

他們來劍橋市之前，一位在此讀書的昔日清大同學，已經幫忙在哈佛廣場附近找到一間房子，是一位義大利裔房東的兩層樓房舍。要出租的是二樓，但是房東表示二樓的格局與一樓相同，同學看過一樓後覺得合適，未察看二樓內部情況就和房東說定，只待李遠哲抵達，向房東繳交一個月押金與第一個月房租就能拿到鑰匙。他很相信這位同學，抵達市區後先讓計程車載他去找房東，付清款項拿到鑰匙就前往即將入住的二樓房舍。

入夜了，氣溫降到零度以下，計程車終於載他們抵達目的地。他想，車費一定很昂貴。然而，當全家人與行李都下了車，他取出駕駛座旁遮住里程表的最後一件行李，這才發現，里程計費表上竟然顯示：「八元。」

他和司機都很驚訝，照理說這趟車資至少也要三、四十元，但是司機卻不敢說什麼，悻悻然收了錢就開走了。看著計程車揚長而去，他推測，「可能司機偷偷調快里程計費表，因為一些失誤，里程計費反而變少了。」

這一路風塵僕僕，好不容易能定居了，李遠哲將鑰匙插入二樓房門，開了門，門栓卻傳出「呀∼」一聲，隨之，濃濃的霉味撲鼻而來。

捻開燈一看，窗簾、沙發破損積塵，桌椅傾倒，牆上四處貼著老照片，不少婦人服還掛在衣櫥裡，抽屜裝有私人物品文件，房內凌亂不堪，所到之處都能揚起厚厚粉塵，他不敢置信：「這根本是鬼屋吧？」趕忙下到一樓敲門詢問究竟，鄰居出來說：「樓上啊！兩年前住在裡面的老太太過世，就沒人住了。」

淒風飄雪的深夜，一家四口難再另覓他處歇息，只好在客廳中央清出一塊空間席地而睡。苦的是，房內暖氣竟然故障了，全家人冷得直打寒顫。李遠哲翻來覆去，責怪自己竟讓妻兒如此委曲，身心極不安穩。

隔天清晨，他請替他租屋的朋友前來幫忙打掃，但是，數小時後朋友就疲累得無能為力。他直接去找房東抗議，房東太太答應來打掃，但一個小時不到卻又反悔：「我之前也不知道屋內變得這麼髒亂，我想，我應該做不來⋯⋯」說完就走了。他決定退租，遂邀了一位朋友去找房東，未料房東以報紙上的黑手黨新聞威脅他小心，並說「房子打掃後是會乾淨的。」

初來這陌生城市的兩天內，遭遇不合理的對待，權益被漠視，李遠哲相當氣憤，儘管會損失一個月押金與一個月租金，仍決定搬離這是非之地。

忍受寒凍的氣溫，他在哈佛大學附近找到一間合宜的房舍，帶著妻兒入住，總算是安頓了。經歷心力交瘁的四十八小時波折，抵達劍橋市的第三天，他終於能向哈佛大學報到。

「再見了！爸爸。」年僅三歲的李以群站在玻璃窗前向李遠哲揮動小小的手，身邊是懷抱著李以欣的吳錦麗。
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哈佛大學矗立於查爾斯河（Charles River）畔，園內遍植高大的樹木，地上厚厚一層冬日落盡的葉，枝幹盡顯淒清蕭條。校舍動輒是三、四層樓高，紅磚白柱構成的歐陸古典主義建築。校園並不開闊，在一幢幢老建物與陰鬱天候襯托之下，散發著一股貴族菁英氣息。化學系赫許巴赫教授團隊的實驗室隱身在其中一棟建築裡。

李遠哲走進實驗室，見狀一時詫異。相較於空間寬敞的柏克萊加大化學系拉提瑪大樓，這裡的室內空間窄小擁擠，他與好幾位博士後研究員的工作桌局促在同一區，而他的座位前面緊靠著一張黑板，每凡有人在寫字或擦黑板，粉筆的粉塵就飄到他的書桌上。

室內有一扇大窗攫獲他的視線，窗外正紛飛著白雪，風一吹，雪的顆粒在中庭旋舞，有時還往上飄飛。他在窗前凝望此未嘗見過的奇景，想像雪與風的作用、分子如何在空氣中反應，想得出神，連旁人都不禁訕笑。

出身亞熱帶臺灣的他，赴美後住在四季如春的柏克萊，未曾目睹降雪奇景。他來劍橋市頭兩天苦於酷寒，眼下卻在充滿暖氣的室內凝視雪景；良久，他感到平靜許多，遂對自己說：「既然來了，就定下心來，全力以赴吧！」

赫許巴赫教授與李遠哲深談，對他設計打造離子與分子束碰撞儀器的成就仍印象深刻，殷切期許他有更大作為，並說：「時間已經到了！交叉分子束實驗可以做以大氣化學、燃燒化學中的重要反應為研究主題的階段已經到了！我們可以嘗試超越現在的技術，打造一部新儀器，讓交叉分子束實驗不止局限於做鹼金屬元素的化學反應，而是連其他各種各樣的原子與分子的碰撞反應都能研究！」

這段宣言和期待與李遠哲不謀而合，因為他向來堅信「肉眼看不到的東西要『看到』，就要追尋它的軌跡；如果追尋碰撞前的分子與碰撞後的分子軌跡，就可以看到化學反應是怎麼進行的。」這正是赫許巴赫教授與他一直走著的人類未知的路程。他也認為，憑著他的經驗與毅力，要打造出一部先進的，能「跨越鹼金屬時代」的「通用型」交叉分子束儀器，是有機會的。

於是，他也回應教授：「好啊！我可以接受這挑戰！」

不過，除了打造通用型交叉分子束新儀器，教授還指示他帶著研究生羅伯．高登做另一項「氫原子與鹼金屬二聚體（二原子分子）交叉分子束」研究，並說：「這項研究不用打造新儀器，之前已經有人把這部『信念』（Faith）做好了，就用它做實驗吧！」

他順著教授的目光望去，走近端詳後不禁自問：「這儀器怎麼那麼不理想？」

他之前在柏克萊加大親自設計打造的離子與分子束碰撞儀器，質譜儀能旋轉，能用不同速度來做碰撞，而碰撞後產物的質量可以分析，產物的速度與角度分布也能量測，計數器能計測到一顆顆的離子，精確度與檢測效率都很高，噪音也小，都是能贏得赫許巴赫教授讚譽之因。

然而，看過這兩部儀器的人都會同意：如果「信念」還在史前人類的「石器時代」，那麼李遠哲在柏克萊設計打造的機組早已經走過「銅器時代」了。

他深入了解「信念」，判斷與其大費周章用它做實驗，不如拆掉改裝。但是，赫許巴赫教授卻說：「這部機器好好的，怎麼要拆掉呢？」其他人也紛紛投下反對票，他只好用「信念」開始做實驗。

來到哈佛之後，李遠哲的時間精力被兩個不同研究題目分割。每天早上到校跟高登討論用「信念」做實驗事宜；下午帶著兩位研究生道格．麥當勞 和皮埃．勒布列頓設計通用型交叉分子束新儀器；返家吃晚飯後，回實驗室繼續帶著高登做研究，工作時間表緊湊異常，腦子彷彿有兩部不同儀器同時運作。 

專注工作之際，初入團隊的李遠哲也能感覺到其他同事「看好戲」的眼光。

柏克萊的勞倫斯放射實驗室雖被科學界譽為「宇宙的中心」，「自視甚高」的哈佛研究生儘管好奇，卻不免覺得：「到底這個柏克萊來的傢伙有什麼能耐？」逾半數成員常在室內翹腳抽菸斗，儼然一副大師派頭，一邊觀察他的動靜。

於是他開玩笑說：「不管你們要用多少菸霧，都掩蓋不住你們的無知。」（「It does not matter how much smoke you generate, it will not cover up your ignorance.） 

這些人緩緩揚起嘴角，起身邀他抽菸，他則敬謝不敏。

他們等著看好戲，不久，真的等到了一場實驗事故，目睹李遠哲「出糗」。

有一天，李遠哲帶高登用「信念」做實驗，啟動電源讓高電流通過水冷銅管線圈，以便產生所需的強磁場，但是卻忘了打開出水口的閥門，使得冷卻水流入後卻無法流出。由於銅管線圈通水也通電，通電後銅管與裡面的水逐漸升溫，水壓急速增加，不久銅管爆裂，水溢流滿室地板，幸無人員受傷。

李遠哲有點難過，不明白為何會忘記打開冷卻水出口的閥門，也自責和高登沒有好好注意。他收拾善後，「信念」裡面全泡了水，水還流入幫浦，只好拆掉重新清洗。他心想：「既然已經拆了儀器，不如順便修改原本的設計再裝回去。」

於是他修改了多處，不需要的部分就拿掉。修改最關鍵之處是束源，「我把束源的距離拉近很多，讓束流增加，也就增加每秒分子碰撞的數目，讓它的信╲噪比提高。」根據他的經驗，「實驗成功的關鍵在於提升信╲噪比。」

修改並重新組裝「信念」後，成功做出很強的鹼金屬的二原子分子的束源。

這是因為鹼金屬原子最外圍的電子只有一個，它有磁性，二原子分子的化學鍵由兩個電子配對，磁性相抵消，因此沒有磁性；但是三個原子的分子總共有三個電子，具磁性。所以，他用不均勻的強磁場，讓鹼金屬的二原子分子不受磁場干擾從中間穿過；將鹼金屬原子與少量鹼金屬的三原子分子被不均勻磁場折射出束源，留下二原子分子，使它與氫原子束交叉反應。

經過改裝，到了事故後第二個星期，他向赫許巴赫教授說：「你看！現在，鹼金屬的二原子分子已經與原子和三原子分子分得很清楚，束流也很強，已經可以開始研究與氫原子的反應了！」

赫許巴赫教授並不知他已把「信念」徹底修改得更精密，還以為是機器拆開清理後更好用。後來他與高登如期完成實驗成果，也得到教授讚賞。

柳暗花明又一村，那群抽菸斗看好戲的成員態度丕變，對李遠哲大為改觀，讓他覺得，「這件事故對我來說，也算是好事啊！」

因為投入工作，李遠哲常常忙到夜裡才回家。

有天深夜，李遠哲從實驗室開車回家。冷清馬路空無一人，只有閃爍的紅綠燈相伴。他遠遠瞥見路邊的紅影，遂放慢車速並將車停駐路口等待，心裡還想著實驗的步驟。等啊等，「奇怪，紅燈怎麼還沒變綠燈呢？」他繼續思考實驗，繼續等待。然而，等了許久，綠燈依然沒亮。他看手錶赫見自己早已停等三十分鐘，這才發現錯把紅色的「停車」警戒標誌（stop sign）看成紅綠燈，竟一直傻傻地等待它變綠。 

忙碌之際，他收到竹中暨臺大學長、任教臺大物理系的鄭伯昆即將來訪哈佛大學的信件，他欣然回覆表示將去接機。

五年未見的兩人，在機場相見欣喜不已。然而，前晚他熬到深夜才把實驗告一段落，匆匆回家小寐，此時來接鄭伯昆，腦筋仍盤算一整天實驗與新儀器相關事宜，因此，當鄭伯昆說著話，他卻有些反應遲鈍。「遠哲，你怎麼有點傻傻的？」鄭伯昆說話直白，還以為李遠哲做研究做成了書呆子。 

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不僅用「信念」做研究，李遠哲還投注許多心血設計先進的「跨越鹼金屬時代的通用型交叉分子束新儀器」。

赫許巴赫教授有個習慣，實驗室設計製造的儀器命名首字依照英文字母順序。例如繼「信念」（Faith）的是「葛羅莉亞」（Gloria），接著就是李遠哲設計的通用型交叉分子束新儀器，取名為「希望」（Hope）。

「我們按照字母順序來為交叉分子束儀器命名，『希望』在字母表的下一個順位，不過這也確實代表我們希望遠哲會帶我們探索化學反應的全新領域。」赫許巴赫教授指出。

這一次，李遠哲在哈佛設計「希望」的過程與先前在柏克萊時完全不同。

實驗室很小，李遠哲沒有空間畫設計圖，於是請赫許巴赫教授尋找場地，「我需要一個繪圖桌（drafting table）讓我放製圖工具，在上面畫圖就可以了。」

教授在化學系大樓與周遭遍尋不著這樣的空間，最後竟然找到一個地方：清潔工的休息室（工友室）。於是，李遠哲將繪圖桌與工具搬進工友室，每天午餐後就拿著能移動X軸與Y軸座標且能精確轉動角度的圖尺，埋首桌前繪製設計圖。

室內約僅四坪大，工友們往往推著打包的垃圾袋進來，放下工具稍事休息，因而室內不時會飄散異味，但是他有時渾然不覺，更多時候是不以為意。工友偶爾好奇問他：「你在畫什麼？」他就停下來慢慢說明。

可以說，如果實驗室是李遠哲探索科學奧祕之處，工友室就是他首創通用型交叉分子束儀器的聖殿。然而，設計是一回事，在哈佛大學打造機器卻是另一回事。

在柏克萊，勞倫斯放射實驗室的機械工廠以製造質子加速器起家，技術精良，師傅數百人。反觀較著重理論研究、歷史悠久的哈佛大學，卻只有兩個小型機械工廠。 

李遠哲雖然曾在勞倫斯放射實驗室扎穩設計與打造機械儀器的知識與實作經驗，但是板金、焊接、組裝等工作本非幾個人就能完成，所幸化學系機械工廠的總管喬治．比西耶羅（George Pisielo）非常能幹，也願積極投入，常常一起討論設計圖。

李遠哲常站在大桌前攤開一張比報紙還大、約兩公尺見方的設計圖，解釋設計構想，並指出每一個重要元件的位置與相應的焊接程序、圖上精密的螺絲孔序列等，說明得一清二楚。這位義大利裔總管不時盯著圖又望著他，讚嘆：「我在這工作二十年，第一次看到有人在我面前攤開設計圖，一面說一面畫，而且還反過來從我的視角對我解釋兩度空間圖上的三度空間設計，真是太不可思議了！」 

被經驗老道的總管稱讚，他瞬間想念起遠在家鄉的父親，只是搖搖手，謙虛說道：「那沒什麼。我爸爸是畫家，我從小就看著他把立體的人物或風景畫在一張平面的紙上啊！」

李遠哲向來對工、農友善，一如以往在柏克萊與總管及師傅們亦師亦友，他在哈佛也與比西耶羅頻繁溝通、討論，成為好夥伴。比西耶羅建議他該去哪裡購買不鏽鋼材、該找哪間工廠焊接，並建議另一家精密工廠做進一步加工，甚至常開車陪他去買材料，監督焊接與加工等事宜。儘管這裡不比柏克萊一應俱全，友善的比西耶羅卻給予他莫大的幫助，兩人因而成為至交，有時還一起打棒球；獵雉季節時，比西耶羅獵到第一隻雉雞就送給李遠哲。「我看到雉雞嚇了一跳，不知道怎麼煮，只覺得羽毛真的很漂亮，」吳錦麗印象深刻。等烤好的雉雞端上桌，他們倆回想起牠原本漂亮的外型，也就無心將牠吃下肚了。 

雖然比西耶羅幫了他很大的忙，但是，正因為機械工廠的師傅不夠多，專業也較有限，李遠哲必須緊盯細節，學會彈性應變。

像是鋼材在機械工廠加工時溫度會上升，此時材料也隨之膨脹，影響精確度。於是，他常常下午到工廠測量精確度是否符合他的設計時，還必須確定加工後的儀器溫度是否為常溫。例如在儀器很厚的鋼材裡打出一個直徑二十五英吋的大洞，他希望直徑的精確度能做到千分之一英吋到千分之三英吋之間，但加工後溫度還沒下降，鋼材處於膨脹狀態，他就必須等到夜裡儀器的溫度降低，隔天早上再去測量精確度。 

此外，由於預算與時間限制，工廠如果出了些微的錯誤，他也無法要求重做，只能修改相應設備的設計圖來配合。如此一來，每一個相應的元件都需要配合著修改，藍圖也要重畫，牽一髮動全身，非常辛苦。實驗室裡的成員看到他彈性修改的能力都感到很驚奇。

專注打造之際，有一位他校知名教授來訪，看到李遠哲正在建構這部雄心遠大的通用型交叉分子束新儀器，好奇問道：「你要花多少時間做？」 

「一年。」 

「一年，哈哈哈，怎麼可能呢！」這位名師彷彿聽見痴人說夢，笑著走了。 

李遠哲有信心能完成，仍不免戰戰兢兢，因為赫許巴赫教授說服化學系總務主任羅恩．瓦內利（Ron Vanelli）從化學系研究帳戶借提資金，光是一九六七年就預支八萬美元，絕對是一筆大數目，足見教授對他的信賴與支持。瓦內利主任的壓力也很大，每次來視察新儀器的進度，總是語帶威脅地說：「如果這部機器沒能成功，你以後五年就得留在哈佛做剷雪工人！」

這段日子，「希望」團隊緊密合作，感情很好。李遠哲總是很有耐性地說明構想，也聽取兩位研究生麥當勞與勒布列頓的意見，而李遠哲也深受教授信任。 

「我們非常尊重他的判斷及意見，他在我的實驗小組時，我們會討論儀器或實驗的設計，有時討論後，他就會大聲的裁決（verdict）：『應該是沒有問題！（Should be alright!）』所以，每當他這麼說，我們就很有信心會成功。」赫許巴赫教授笑著說。 

但是李遠哲卻覺得，赫許巴赫教授才是最強而有力的啦啦隊長。「每次團隊成員與教授討論儀器的設計，教授不只提供意見，總是不忘為大家打氣，並興奮地說：『遠哲，這一定會成功！』」

承載「首創世界第一部成功的通用型交叉分子束儀器」之冀望，李遠哲與兩位研究生孜孜矻矻努力拚搏，不到十個月，「希望」就完成裝機，並將進行測試實驗。 

這部他在工友室設計的「希望」是否真能名符其實成為超越鹼金屬時代的希望？

一九六七年耶誕節前夕，李遠哲站在整座大機組的高處，一一解決組裝的問題，反覆確認。在臺灣當兵時原是視力極佳的「神射手」，來美之後過度用眼，鼻梁掛起厚重黑框眼鏡的他，總算抬起頭，以他習慣不加主詞的這句口頭禪，慢條斯理地說：「應該是沒有問題！」（Should be alright!）

在場的教授，博士後研究員與研究生們都如釋重負，知道不會有問題，不約而同睜大雙眼屏息迎接畫時代的一刻。