我當時的英雄是南部陽一郎與肯尼斯.威爾森。
我開始寫這一系列文章,回憶我的物理老師們,動機起自想為少數幾位在大學時代意外影響了我、但現在幾乎已經全然被遺忘的老師留下一些記錄。為了解說他們的影響,我講到了在美國加州大學柏克萊分校攻讀博士時期的一些經驗做為參照。既然提及在美國留學的
收穫,我當然也應該繼續說明我的論文指導教授鈴木真彥(Mahiko Suzuki)對我的啟發。
我在1980 年夏天成為加州大學柏克萊分校物理系的研究生。我記得那年柏克萊收了55 位研究生,其中五位是外籍生(兩位來自台灣、兩位來自香港、一位來自盧森堡)。我特別記得前面提過的康明斯教授在新生講習場合對我們說:「現在你們當中有九成想要鑽研相對論或理論粒子物理,只有一成要做別的。但是一年後,這個比例會顛倒過來。」我完全理解他的意思:學生在大學階段所學的都是最重要、最漂亮的理論,所以難免誤以為只有尋找美麗的理論才是值得從事的物理研究。不過只要我們理解了真實世界的一流物理學家到底如何推進物理前沿,我們就會醒悟過來。
但是我卻是那少數沒有醒悟的學生之一。我當時的英雄是南部陽一郎與肯尼斯. 威爾森( Kenneth G. Wilson,參見2013年9月號與2015年8月號專欄「形上集」),因為他們兩人都能夠在極有意思的凝態現象(南部陽一郎是於超導現象,而威爾森則是於臨界現象)中看出巧妙的原理,而將之應用於高能理論,我覺得這種跨領域的研究太了不起了,是我想效法的。
由於我有這種定見,一入學就以從事高能理論物理研究為目標,所以在柏克萊的第一年就跳選了「相對論性量子力學與基本粒子理論」、「量子場論」與先前提過的「古典電動力學」等三門課,對於我的目標來說這些課是必跨門檻。當年鈴木教授正好是這三門課中第一門的老師。他這門課是我所上過最緊湊、扎實的課:他的每節課都提前十分鐘上;每個星期都得交一份作業;第一學季結束就講完一般正規的相對論性量子力學,第二、三學季則解說了基本粒子理論( 包括標準模型),真是強度很高的一門課。為了免去學生因上課抄筆記而分心,鈴木教授還會印發他手寫的講義給學生,我至今仍保存著,有時也拿出來參考。
我在第一學年結束之際,通過了所謂的「預備考試」,便詢問鈴木教授是否願意指導我的博士論文,他說可以,但是要我再想想。首先他告訴我理論粒子物理這條路不好走,其次他以為我希望跟隨開授量子場論的曼德爾斯坦教授做研究,我回說就我所知曼德爾斯坦教授的一位研究生尚未畢業,好像無法再收學生。( 理論粒子物理領域在1970年代很不景氣,導致柏克萊高能理論組對於收學生採保守態度,每位老師至多有一、兩位博士生。鈴木教授前一位學生剛畢業,有空額可以收學生。)
鈴木教授在同意收我為學生之後,對我說學生遲早要能夠獨立做研究,越早可以自己找題目越好,何況老師的見解未必就比學生更正確。( 關於我們的對話請參見我的書《另一種鼓聲》中〈漸進自由〉。)我感激他看出我的性子,也給了我摸索方向的自由。
1970 年代前半葉,粒子理論學者確立了「標準模型」,到了後半葉,他們把注意力轉向「大統一理論」。可惜這套理論未能獲得實驗支持,所以到了1980 年代初,大家又把眼光轉向「超對稱理論」。鈴木教授給我的第一個題目是研究超對稱模型中的某種衰變現象,也指點我如何進行。超對稱原本是美妙的點子,但是具體的模型涉及太多可調變數,讓我提不起勁。
如果我想仿效南部陽一郎與威爾森,在凝態物理中找靈感,有無機會呢?當時的確有個重要的新現象出現,那就是「量子霍爾效應」,所以我花了不少時間閱讀相關文獻,也因而認知當時量子場論中開始為人探究的「拓撲質量」( 數學上稱為「陳( 省身)-西蒙斯形式」Chern-Simons Form )也可應用於凝態物理上。我與鈴木教授在這個跨領域方向獲得了一、兩個小成果,至今仍未完全過時。