VIP 專屬文章 重磅專訪》當頂大生都湧入半導體業？諾貝爾物理獎得主揭基礎科學2困境：決策者眼光要放遠

台灣要發展成為AI科技島，每年最優秀的大學畢業生都進了台積電，還有人重視基礎科學嗎？諾貝爾物理獎得主哈羅契（Serge Haroche）近日首度訪台，接受《風傳媒》獨家專訪時指出，「基礎科學非常重要，這是一切應用的基礎，沒有基礎科學，不可能有健康的研發。政府決策者應明瞭，基礎科學與政治活動的時間尺度不同，政治人物與科學的視野也存在落差。」

今年為量子物理發展100周年，哈羅契（Serge Haroche）應「台灣橋梁計畫」首次訪台，1月16日於中央研究院以「雷射與量子物理」為題，發表專題演講，闡述量子物理百年發展史與重要突破。「台灣橋梁計畫」由中研院攜手台灣大學等11所學研機構，與世界和平基金會（International Peace Foundation）共同推動。

現年81歲的哈羅契，為法國巴黎法蘭西公學院量子物理學系主任，他以突破性實驗方法使得人類首次能夠測量與操控單一量子系統，促進了雷射光譜學的發展，於2012年與David J. Wineland共同獲得諾貝爾物理獎。

中研院副院長周美吟指出，哈羅契在量子光學與腔量子電動力學（Cavity QED）領域有開創性貢獻，解決量子力學單一系統難以被隔離觀測的百年難題，為當代量子科學與精密測量的發展奠定基石。

哈羅契出生於摩洛哥第一大城卡薩布蘭卡的猶太家庭，父親是律師，母親家族是俄羅斯移民。哈羅契12歲時，全家移民法國巴黎。蘇聯在1957年發射第一顆人造衛星，美蘇展開太空競賽。哈羅契在中學時期對天文學與數學非常感興趣，希望自己未來成為天體物理學家。當時他很興奮自己有能力計算出人造衛星的速度，火箭飛向月球的速度。

就讀法國師範學院（Ecole Normale Supérieure，ENS）期間，哈羅契受到量子世界的神秘與美麗所吸引，決定轉向量子物理。

當初為何選擇投入量子物理？哈羅契說，「部分是機緣巧合。」他遇到人生中影響最大的老師Claude Cohen-Tannoudji（1997年諾貝爾物理獎得主），這位充滿魅力與熱忱的老師教授相對論與量子物理，引導他走向量子物理領域，成為他的博士論文指導教授。

對於當年獲得諾貝爾物理獎的秘訣，哈羅契謙虛地說，「沒有秘訣！我不建議年輕人以諾貝爾獎為目標，因為這只是機運，這取決於你在做什麼，以及你的競爭對手在做什麼。」

哈羅契認為，「許多人在科學，如物理、化學、生物學等領域做得很好，但沒有得獎。最重要的是，你真正喜歡你所做的研究，不是為了得獎。最重要的是對自己所做的事有熱情，有目標，當運氣來了，你抓住機會。」

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哈羅契說自己很幸運。首先，他進入有高度魅力與熱忱的老師們所帶領的團隊，自己受到很大啟發。當時雷射剛剛出現，正等待被廣泛應用。當時，他深深感覺，「雷射對基礎科學將會非常重要。」他說，「雷射是奇妙的光源，事後來看，雷射的發展遠遠超過我們的預期。」

哈羅契於2012年獲選為法蘭西公學院（Collège de France）院長，目前擔任該學院量子物理學系主任。法蘭西公學院成立於1530年，為法國歷史最悠久的學術機構之一，標榜自由開放精神，不須註冊，不發文憑，向社會大眾開放，迄今培育逾10位諾貝爾獎得主。

哈羅契投入一輩子的精力探索量子世界。他說，「科學探究沒有止境。當你以為解決了一個問題，馬上又會碰到另一個問題。每次有新儀器、新裝置探索世界，你會持續探索，這是一個沒有止境的過程。這也是世代傳承，看到年輕人做研究，我很開心，也很想參與，但現在比較困難了。」

許多人以為量子物理很抽象，哈羅契解釋，「量子物理很實在，不抽象，量子世界是微觀的世界，讓我們可以製造日常生活中許多裝置，只是一般人不知道這是量子物理，不知道原子、光子與分子的運作，但這是真實的，不抽象。」

量子物理是研究有關物質最基本層次的行為，例如原子、光子，以及比原子更小的亞原子粒子。哈羅契指出，當你了解量子物理，你可以發明新裝置，改變人們的生活。日常生活中常用的全球定位系統（GPS）、醫療檢查方面的磁振造影（MRI），以及雷射等，都是運用量子物理的發明。

奧地利理論物理學家薛丁格（Erwin Schrödinger）於1926年1月寫出知名方程式，探討量子世界，為量子力學奠下基礎，於1933年獲諾貝爾物理獎。哈羅契指出，「薛丁格寫出知名方程式，迄今剛好100周年，百年來許多科學家們開創量子物理領域知識，他們的創造力宛如文藝復興時代藝術家達文西、米開朗基羅和拉菲爾等人，雖是不同的創造力，但這些重大發現不僅有用，且幫助我們更加了解世界，具有重要的時代意義。」

逾半世紀研究生涯中，是否曾感受靈光一現的特殊時刻？哈羅契指出，取得博士學位後，開始以雷射做實驗，用雷射來處理特殊態原子，里德堡原子（Rydberg）是一種大原子，對環境敏感，就像天線，把這些原子放進一個由鏡子組成的腔體中，發現它們與腔體場耦合得非常緊密，可以透過這種方式研究單一原子與單一光子、單一光粒互動時的反應。

哈羅契說，「當我們看到這個可能性，這時候我們知道有新方向了。這一天剛好發生了，我們就往這個方向前進。」那是一連串實驗的開始，這些實驗最終實現了對腔體中單一光子的完全控制，最後哈羅契獲得了諾貝爾獎。

哈羅契回答中研院研究員提問時，談起對科學的熱情，自己最重要的動機是好奇心。可能嗎？如果有可能，為何不試一試？他想要挑戰理論物理學家薛丁格所說的「不可能」。

​自1965年以來，雷射的發展與應用已超乎許多人的想像，諾貝爾物理與化學獎有43位得主運用雷射進行新發現。哈羅契相信，未來會有更多科學家繼續發揚光大。​ （相關報導： 重磅專訪》每年拯救百萬人視力的發明者！諾貝爾物理獎女性得主揭科學職涯的性別歧視 ｜ 更多文章 ）

身為量子物理學家，哈羅契點出當前基礎科學面臨內外的挑戰。「首先，科學家必須深入了解物理定律，舉例來說，我們缺乏廣義相對論的量子理論，廣義相對論與量子物理之間沒有關聯，這是一個重要的議題，特別是在宇宙學，了解宇宙的起源，了解黑洞的物理，這一塊是欠缺的。」

在外部挑戰方面，哈羅契說，「目前有一股強烈的反科學風潮，許多假新聞、陰謀論，許多政府採取反科學的態度，這對基礎科學與應用科學都是一大挑戰。因為你很難把基礎科學與應用科學分開來，所有應用科學都來自基礎科學，所以，對科學的攻擊不僅傷害科學本身，同時也傷害社會，因為所有你想維持地球健康的一切都受到攻擊。很明顯地，否認氣候變遷，否認對環境的危害，這些都對人們的健康與整個社會都有害。這是當今科學與科學家所遭遇的一大挑戰。」

「基礎科學非常重要，這是一切應用的基礎。如果沒有基礎科學，不會有健康的研究與發展。」哈羅契希望政府決策者明瞭，「要發展基礎科學，很重要的是吸引聰穎的年輕人投入，首先要有好奇心，這是兒童最基本的特質。孩子們對很多事物很好奇，喜歡問問題，如果能夠激發孩子們的好奇心，他們會被科學點子和科學問題所吸引。」

從基礎科學發展到應用科學，哈羅契說，「從許多案例來看，平均大約要花30到40年時間，所以大家要有耐心。」

哈羅契指出，「發展基礎科學需要較長的時間，政府決策者應該了解，發展基礎科學需要較長的時間尺度，這和政治活動的時間尺度不同。而政治人物的視野與科學的視野也存在落差。」

回顧半世紀來科學的發展，哈羅契指出，我們這一代科學人留給世界正面的傳承，同時也給下一代留下許多問題。拜量子物理的進步，以及生物學方面DNA的發現，科學家們在物理、生物、醫學和天文學等方面取得重大進展，並累積深厚的知識。

與此同時，科學的進步也為下一代帶來許多問題。哈羅契分析，「例如核武的擴散，根源來自核子反應的發現；而使用化石燃料源自於工業革命，這曾是人類歷史的一大進步，但也成為問題的根源。我們使用化石燃料，飛機、船舶等交通運輸速度比以往更快，但同時也引發許多新問題，有待解決。然而總是可以找出理性的方法來解決，這是下一代將面對的挑戰。」

針對AI的未來發展，哈羅契抱持較樂觀的態度。他回答民眾提問時指出，「AI與量子資訊都有被炒作的現象，科學研究總是充滿驚奇，我也不知道未來確切如何發展。不過，我認為，AI是一個處理大量資料的工具，最終需要人類的創造力去了解AI在做什麼。AI是改善世界的工具，就好像雷射是一項工具。半世紀以前，我就感覺雷射會成為新發現的重要工具，如同今日許多科學家使用AI做研究。我不認為人類未來將被AI主宰。」

科學研究充滿挑戰，經常要面對失敗的結果。哈羅契回答台大學生提問時指出，科學家必須從失敗中學習，科學的本質是不穩定，因為你不知道會發現什麼，你會有意想不到的發現。要能夠分辨，這只是人為處裡痕跡或是重要發現，必須深入研究，因為這可能引導你發現更重要且意想不到的結果。總結來說，科學最迷人之處，就在於那些意想不到的驚喜。

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