我的物理老師們(四)

國立臺灣大學物理學系教授高涌泉2025年2月25日417
分享:

古典電動力學課本處處可見複雜的公式,沒有任何一頁可以輕易翻過去。

 

1974 年, 黃暉理教授擔任台灣大學物理系大學一年級的普通物理課老師,破例地使用了「柏克萊物理課程」,讓我開了眼界,看到物理學結構之巧妙遠超過我之前的想像。但是黃老師此舉對我的影響不僅於此,更重要的是,若非如此,我的人生可能會走上另一條軌道。

 

我在高中時期,早就決定未來要研讀物理學,因只有這門學問會對一切現象追根究柢,也才能滿足我的好奇心。不過到了高三下學期,我忽然有了頓悟:思索物理是自私的行為,我腦中的世界與我的親人毫無關係,他們對於我這方面所作所為一無了解,我若是從事物理研究,將無益於我身旁的親人,而且當時我看到政治、社會上有太多不公義的事,所以一時熱血湧起,轉念要攻讀法律。

 

我告訴了我的班導師林昌煜老師這個想法,我預期他會勸阻我,我也準備好要說服他。沒想到他根本沒有反對,而是對我說,聯考快到了,你一定來不及重頭讀好歷史、地理科(記憶中當時的理組學生在高二以後除了三民主義就不再上文史課),也考不上法律系,不如上了大學之後,再設法轉系。這個實際的考量確實有道理,我聽進去了,所以就決定還是以物理系為聯考第一志願,但是在享受了一年的物理之後,就要轉到法律系。沒想到黃老師的「柏克萊物理課程」終究還是讓我再次轉念決定留在物理系了!我後來回想,林昌煜老師實在高明,他一定知道如果出言勸阻,只會令我對於冒險轉組的念頭更加執著。

 

除了大一的必修普物課,我還在大四時選修了黃暉理老師開的「古典電動力學」( 簡稱古電)課。對於全球各地的物理系研究生來說,這門課與量子力學是最核心的兩門必修課,但是也有很多大學部學生會在畢業前就選修。黃老師所選用的課本是傑克森( John David Jackson )所著的《古典電動力學》( Classical Electrodynamics ),這本書是全世界絕大多數古電課所用的教科書,所以「傑克森」也成了古電課的代名詞。

 

物理系學生一般會在大二修習「電磁學」( electricity and magnetism ),學到描述電磁現象的馬克士威方程式,我之前提到的「柏克萊物理課程」第二冊⸺珀塞爾的《電學與磁學》,也非常適合充當大二的電磁學課本。但是馬克士威方程式精深博大,大二電磁學課只能讓學生有初步認識,很多內容例如輻射現象只有留待古電課做深入的分析。大致講,古電課所涉及的數學演算和電磁學碰到的相比,難度要高上一級。所以傑克森課本處處可見複雜的公式,沒有任何一頁是可以輕易翻過去的,它的習題更是讓學生心生畏懼。

 

黃老師的古電課留給我的印象就是,他很努力推導課本中每一道困難的式子,一行又一行,寫滿整個黑板,就像壓路機,不停緩慢往前。我就納悶,古電課一定要這樣教、這樣學嗎?有比較不那麼沉重的方式嗎?所以當我到了美國加州大學柏克萊分校,就決定要重修一遍古電課( 至於量子力學課,我就跟任課老師康明斯教授說,我在台灣修過了,不想再修,他當下簽名同意)。「古電先生」傑克森教授其實長年就在柏克萊任教,但是他當時正擔任系主任,不開授任何課程,否則聽傑克森親自講解他的名著,必定是一生難得的體驗。不過我聽說他自己上古電課,其實也會凸槌。

 

當年( 1980 )在柏克萊開授古電課的是克斯( Leroy Kerth )教授,我以前從未聽說過他,但是他的課真讓我有見識到高手之感。克斯當然也是選用傑克森的書做為課本,可是他並沒有按照課本順序一頁頁前進,而是只說明關鍵點,數學推導也局限於最困難處,因而能讓內容呈現層次感,學生比較可以掌握要旨。柏克萊每門課上課時數比台大少,但是克斯卻能舉重若輕,處理了更多的題材,太厲害了。由於古電課有濃厚數學氣味,這門課一般都是分派給理論學家,然而克斯並不是理論學者,他是一位實驗粒子物理學家。我猜想他之所以能夠教好古電課,是因為他對於電磁現象的體認比理論學者更敏銳。