日本諾貝爾獎得主江崎玲於奈博士演講─科學的心─

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日本諾貝爾獎得主江崎玲於奈博士演講─科學的心─
作者：黃惠敏　現職：留日學人
文章來源：取材自NIMS NOW 2008.VOL.8No.8八月號
發佈時間：97.10.27
【江崎玲於奈博士生平介紹】
江崎玲於奈博士自米國IBM華生(Watson)研究中心退休後，返回日本接任筑波大學校長。目前擔任茨城縣科學技術振興財團的理事長之外，還兼任筑波科技學院院長。江崎博士最偉大的貢獻就是 應用量子「穿隧效應(tunneling)」發明江崎二極體(Esaki diode)，而榮獲1973年度諾貝爾物理獎。江崎博士是半導體人造量子結構的發明人，是開創奈米科技的巨擘。日前，博士在NIMS發表演說，給研究人員很大的啟示和鼓勵，並呼籲研究人員應負起新時代科技的重責大任。以下是，博士的演講內容。

【何謂「科學的心」】
我成長於戰亂時期的昭和時代，一直到進入東京大學理工學院物理系的第二年，二次大戰終於結束了。在逃難的戰亂時期，對追求知識產生強烈的渴望，這是促成我決定選讀自然哲學(natural-philosohy)的物理系之緣故。記得在1994年3月9日發生10萬人罹難的東京大空襲事件，本鄉宿舍燒燬。次日，田中務教授卻佯裝若無其事地講授了「物理實驗第一章」的課程，我就是在那時候領悟到「科學的心」和「學習的重要性」。

今天我所要講述之「科學的心」，不是指heart而是mind，引述東北大學沢田康次教授的定義，所謂「心」就是做好最佳的動態適應性因應變動的環境，在環境改變前，做好自我調適的應變能力，如此「自我」由衷而生，「心」從中蘊釀而生。人類愈走向高度文明的社會愈加追求普遍性和客觀性。這就是科學的心。科學研究人員一定要具備促進科學發展的創造力。要具備找出問題、切入問題核心之「科學的心」。這就是創造。一般人通常是隨著年齡增長而升高辨别能力，相對地卻逐漸地喪失創造力。假設20歲的年輕人之創造力是百分之一百、辨別能力是零，70歲的老年人之創造力是零而辨別能力是百分之一百的話，那人生的分歧點肯定是45歲，是人生面臨最大危機的階段。而我發明人造量子結構剛好屆齡44歲。若分析諾貝爾獎得主獲獎的事由和年齡分佈之關聯性，會發現得獎人的年齡都集中於35歲至39歲之間。而創造力要創造出成果之必要環境，有三：第一、要有挑戰知識極限之自由風氣的環境。第二、要有知識交流媒介的環境。第三、要有公平競爭的環境。

【量子力學應用於製造業界之重要性】
我個人認為20世紀的產業界之最大發明，莫過於1947年巴定（J.Bardeen）、布萊坦（W.H. Brattain）、蕭克立（W.Schokley）三位科學家的雙極性電晶體（Bipolar transistor）。而最大發現則是華生與克里克兩位科學家合作解開之DNA結構。「溫故知新」是引導科學邁進未來的指標。

我個人是基於想發揮量子力學的新知識、想創造出新的量子有機科技之意識下，大學畢業後隨即進入產業界服務。一直深信量子力學必定成為產業界的寵兒。終於在轉業到甫成立不久的日立集團時，發明了「穿隧效應」的江崎二極體，此項發明經寫成「量子力學的穿隧效應二極體」之博士論文後，獲得了諾貝爾獎。在美國取得博士學位而投身於產業界者，佔40%，日本僅佔20%。產業要升級，應擴大聘用有博士學位者。產業界的文化和大學的文化確實是截然不同，但我在美國IBM任職時，工作之餘還在伊利諾等大學擔任客座教授。這種模式凸顯美國產業界與大學間的交流極為盛行。

在從事新研究實驗時，總是會出現「創造性失敗(creative failure)」，一直無法解開的答案往往隱藏在「創造性失敗」的背後。透納的「隧道效應」就是最具代表性之案例。正因為這項「創造性失敗」的研究成果，方才讓我研製出狹窄p-n結，發現「穿隧效應」。時值50年前西元1958年，我在Physical Review發表此項永生難忘的論文。

【提議研發人造量子結構】
在現實研究工作中，晶體是高難度的課題。為解決此一問題而激起研發人造量子結構的想法。晶體的電子能量狀態是以Bloch函數表示，晶體如外加電場就會產生離散的能階。e為一個電子的電荷、F為電子介面的強度、d為量子常數，則電子能量間隙就是eFd。而量子化的條件則是
eFd＞ℎ／τ　 ℎ為普朗克常數(plank constant)τ量子的生命期(quantum lifetime)。
人造量子結構日後成為開創奈米科技的先驅，造就了量子力學的蓬勃發展。

【極需個人主義掛帥的社會】
日本是崇尚集體性思考、注重團隊的融恰與穩定之國家，個人必須為團體鞠躬盡瘁的社會。然而，西方國家卻是個人主義掛帥的社會，重視個人發揮創造力，團體則是提供和贊助個人展開活動的場所。未來日本也應轉型為個人主義掛帥的社會，不這樣的話，日本很難在亞洲地區發揮應有的領導地位。

我個人認為務必要實現「知識立國」策略。大學和研究單位在創造知識、傳授知識、活用知識的責任與日俱增。未來更蓬勃發展的科技時代來臨之際，要跨越各種文化差異門檻是越來越困難，但是能從達爾文的淘汰論浪潮中生存下的新產業、從創投公司中誕生的新富豪，卻大有人在。發展新產業的關鍵就在技術革新。

【成為諾貝爾獎得主之五大要件】
要成為諾貝爾獎得主，必須力行以下的五大要件：
第一、不被過去的經驗套牢。
第二、崇拜大師無可厚非，但不要被大師的氣勢所震懾。
第三、要精挑細選善於取拾，不要被大量的資訊絆住而遲疑不前。
第四、為貫徹自己的主張而抗爭，不退縮。
第五、永保青春感性和孜孜不倦的「好奇心」。

【Chance favors the prepared mind】
提倡原子概念的德漠克利特(Demokritos)不就曾提出「在這個世界上不是偶然就是必然」的說法嗎? 能成為諾貝爾獎得主究竟是偶然? 還是必然呢? 以我個人的經驗來說，如果沒有將p-n結的寬度設定在0.01微米以下的話，如果沒有摻雜其他元素將寬度縮小的話，就不會發現「穿隧效應」，這是必然的研究結果。但是，卻沒預測到應用p-n結，會產生何種效應，這是偶然的發現，也是研究過程中最有趣部分。不過，當偶然的機會來臨時卻沒有能力掌握，那就只能望而心嘆。常言道：「機會偏愛有備之心Chance favors the prepared mind」。

當今日本社會一致認同科學研究的重要性，在如此地得天獨厚的研究環境中預祝各位能立下豐功偉業的成就。