【李家同】科技專欄(79)科技的創意建築在學問之上

張貼日期:2021/08/25

這篇文章中提到的創意,不包含人文方面,因為像李白、杜甫、白居易、貝多芬、柴可夫斯基等等的創意,實在是無法了解的。誰也不知道”與爾同銷萬古仇”、”還睡 還睡 解道醒來無味”等等的名句是如何寫出來的,更沒有人知道為何貝多芬可以寫出”第九號交響曲”。柴可夫斯基將炮聲和鐘聲融合到音樂中當然是創意,但他恐怕也無法解釋自己是如何有這種創意的。

我念電機的時候,很多長輩問我,收音機是怎麼回事,為什麼看不到任何訊號,但是可以聽到聲音?我永遠說,等我到了四年級,大概可以回答。其實我到了四年級,還是一知半解,直到現在,我也無法向一般人解釋收音機的原理。

收音機屬於無線通訊,我今天要和各位談無線通訊是怎麼被發現的。我們可以說,無線通訊是根據電磁波的,電磁波的發明和應用有三部曲:(1)麥斯威爾用理論推導出宇宙有電磁波、(2)赫茲用實驗證明電磁波的存在、(3)馬可尼從英國將電磁波打到了美國。我要強調的是,這三位科學家都是非常有學問的。

麥斯威爾是英國物理學家,他寫了一本有關電磁學的書,叫做”The Treatise of Electromagnetics”。在書的結尾,他輕鬆地寫出一個方程式,對很多電機學生來說,這個方程式所表示的就是電磁波。可是這個方程式來之不易,麥斯威爾在他的書中引用了上百位物理學家的研究結果,包含論文和實驗的經過。書中還有很多實驗的設備圖,當時做電磁學的科學家,只要有實驗結果,麥斯威爾就會將它收錄在書中。他的勤學實在是令人敬佩的,也是一般人很難做到的。他之所以能預測電磁波的存在,完全是因為他極有學問,而且也沒有說這是他的功勞。

麥斯威爾在書中說,光也是電磁波,所以電磁波傳播的速度就是光速。在當時,人類不知道光速是多少,麥斯威爾沒能用實驗證明他的理論。他的理論是由赫茲證明的。

赫茲是德國科學家,他利用火花放電產生電磁波,自製了一個接收電磁波的天線,利用波的反射,證明電磁波是存在的。當時他的實驗設備是相當簡陋的,他之所以能夠產生電磁波,其實是利用了法國數學家傅葉爾的傅葉爾轉換。他能夠用很簡單的實驗設備證明電磁波的存在,當然是因為他極有學問。世人為了紀念他的貢獻,將波的頻率大小單位命名為赫茲。在1秒鐘內振動1次,叫做1赫茲。

馬可尼是義大利人,他年輕的時候就熱衷於電磁波,也知道赫茲的實驗。他曾經要他的哥哥在家附近發射一個電磁波,他在家中吊了一個玻璃瓶,瓶中有一種特別的液體,這種液體一旦感受到電,就會變顏色,他從此知道自己可以利用電磁波來傳遞訊息了。他最大的成就是,從英國將一個電磁波發射到美國去,而且美國那邊的確是接收到了。

電機系的同學認為馬可尼是一位電機工程師,可是他根本就是物理學家,1909年得到諾貝爾物理獎。當然他的學問不僅在物理,和電機也是有關係的。

從以上的三部曲,我可以說,沒有學問,在科技方面是不可能有什麼創見的。我也要強調,學問不是完全只有理論,經驗也是一種學問。經驗豐富的人應該被認為是有學問的。

我們也不妨現實一點,我們不可能要求每個人都是極有創意的,但是我們應該告訴青年學子,在科技界工作,總要有相當不錯的學問。就以這篇文章談到的通訊來說,通訊和數學有密切的關係,我們現在常常聽到調頻和解調頻,這都牽涉到數學。我們常常提到數位化,數位調頻牽涉到的數學就更加多。

我希望同學們了解,創意建築在學問之上,同學們還是應該好好地念書,將學問搞好,不要以為自己會在沒有學問的情況下忽然頓悟的。我建議全國有科技系的大學都在圖書館中珍藏麥斯威爾的巨著,讓同學知道麥斯威爾是如何的用功,才能預測電磁波的存在。

我也希望教育界的大老們能夠鼓勵青年學子好好用功,這種話當然不是青年學子喜歡聽的,但是我們不能為了怕得罪他們而不說這些話。鼓勵青年學子用功,他們總有一天會感謝的。因為這個時代的科技變化極快,學問不好的人不要談有無創意,就連在科技界存活都會有問題。