
全球知名的实验物理学者之一,加州理工学院物理教授叶乃裳专攻量子材料、量子组件、纳米科技与纳米科学领域,长年致力于基础与应用研究的融合,成为物理圈中少数亚裔女性开拓者与领导者。
12岁立志成为物理学家
叶乃裳自幼在台湾接受教育,展现多元兴趣与才华。她表示:「兴趣非常广泛,文学、音乐、哲学、历史样样涉猎,数学表现更是优异。」尽管对科学抱持浓厚兴趣,她也曾因性别刻板印象而对未来方向感到迟疑。「我虽然觉得科学很好玩,而且成绩也都很好,但那时候总觉得应该是男孩子的学科。」
12岁就读台北市立复兴中学,首次接触物理课程,即被自然奥秘深深吸引。她回忆:「我那时候觉得很奇妙,你可以用物理的观念去解释从最大的宇宙到最小的粒子。我那时候还不知道什么是量子力学、相对论,就自己去看很多书,虽然看不太懂,但非常有兴趣。」
叶乃裳对古典音乐与文学也深感兴趣,丰富了她的文化与艺术修养。她原以为会走上文学之路,然而一堂物理课改变了她的人生方向,激发她对从微观粒子到宇宙理论的热情。她在大学联考中选择台湾大学物理系,21岁毕业后赴美深造,25岁自麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)取得物理博士学位,成为当时台湾最年轻的女博士。
她形容物理「像是一种特殊的语言,若不学会便无法欣赏它的美」。她认为台湾严格的教育制度为她奠定坚实基础。「在台湾,我算是受到最好的教育。那时候要考试才能进好学校,所以一直都有很好的老师。」
家庭环境对叶乃裳的学术发展亦发挥关键影响力。她回忆:「我特别要提到父母对我求学路的影响。」母亲颜一清是当时寥寥无几的女性数学教授,父亲则从事银行业主修经济。她说:「爸妈向来支持我们发展自己的兴趣,喜欢什么就好好去发展。」虽然家境不宽裕,但只要有余钱,便会用于购买书籍与古典音乐唱片。
她提到:「我们家有四个孩子,书很多,唱片也不少,爸妈总是鼓励我们追求自己喜欢的事物。」她自小常听古典音乐,也学习钢琴,喜爱书法与诗词,阅读更是她主要的休闲方式。「家里书非常多,我的消遣就是看书,不出去玩。」
叶乃裳自幼热爱文学,曾担任高中编辑社社长,作文经常被老师传阅。她特别喜爱中国古典诗词,能背诵大量诗词曲赋,尤钟情李白、陶渊明与苏东坡。她曾引用苏东坡的「定风波」:「莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行……」来形容自己的人生观,认为其中展现的豁达与内省正是她面对困境的态度。
东西文化差异大 用实力应对挑战
叶乃裳21岁赴美深造,东西文化差异对她冲击很大。「刚开始觉得西方人很强势,太重视自我,但后来发现,如果能取一个好的平衡,就能应付这个环境,这叫中庸之道。」她指出,东方教育重视基础与勤奋,西方教育则鼓励创新与独立思考,两者兼容并蓄,拓展她的学术视野。
她回忆当年申请MIT时,因未有互联网,需提前一年邮寄申请,并等待半年才能收到学校海运过来一厚本数据。「你必须仔细阅读那本厚厚的数据,才能了解学校和教授的情况。」当时正值台湾戒严时期,出国留学实属不易。「我第一次搭飞机就是前往美国留学,只带着两个行李箱,前往一个完全陌生的国度。」博士毕业后,她曾任麻省理工学院及IBM博士后研究员,一年后便获哈佛大学与加州理工学院等顶尖学府聘任。
然而,身为亚裔女性,她也曾遭遇偏见与挑战。「很多人从我名字无法判断性别,会误以为我是男性。或是我与白人男性合作者站在一起,常被误认为是学生或博士后,而非教授」
她回忆,有人甚至质疑她的研究成果「太好」,怀疑其造假,并启动调查程序。当时压力巨大,她花三个月时间面对调查,最终由其他科学家重复实验并证实其结果。「最后是我做出来的成果还我清白,我的研究成果是有目共睹的。」
她也鼓励年轻学者勇敢表达正确观点。「首先你自己心态要健康,要有自信,自己没有做错事情。」她强调,东方人需培养自信,即使面对权威或异议,只要相信自己是对的,就应该清楚且坚定地表达意见,不必过度谦让。
叶乃裳33岁时成为加州理工学院首位亚裔终身女教授,更曾登上「时代」杂志封面。她的研究成果为人工智能与量子运算的硬件技术提供重要支撑。
在众多研究中,她最自豪的是关于高温超导体配对对称性的实验,为理解其超导机制提供关键证据。她亦带领团队发展出能于室温生长石墨烯的新技术,使用等离子体增强化学气相沉积法,将甲烷等温室气体转化为高价值材料,兼顾科技与环保。
目前她聚焦于二维材料与半导体研究,探讨突破原子尺度限制的创新方法,致力解决芯片微型化的物理极限。她指出:「半导体组件越做越小,这样运算才会快,但你不能把组件做小于某个程度,因为已走到物理极限。」
她的研究涵盖材料设计、实验技术与理论模型,推动科学与技术的集成创新。她指出:「我们用纳米技术去设计新的东西,也可以用光去控制一些性质。」
从研究中学习 五字诀栽培学子
叶乃裳亦投入教育工作,提倡「从研究中学习」的方式。她强调,大学生应从早期便进入实验室参与研究,在实作中学习,并与教授、同侪交流,以更深刻理解课堂知识。她曾将此模式引进台湾与中国大陆,于清华大学、交通大学等校担任资优课程顾问。
在MIT求学期间,叶乃裳遇到了对她影响深远的指导教授Mildred Dresselhaus。这位导师早早发现了叶乃裳喜欢独立研究,给予她很大自主空间,让她能够发挥创新思维;更重视学生全面发展,训练学生写论文与科学演讲。叶乃裳回忆,教授耐心地帮她修改论文,教导如何写出高质量的科学论文,并训练她在学术会议上演讲,培养口才。对外公开场合中,Dresselhaus教授更展现其宽容与谦逊,倾听学生想法,并大方承认学生的贡献。叶乃裳感激地回忆,教授在介绍她的研究成果时,总是将功劳归于叶乃裳,令她深受感动。这段师生关系对叶乃裳影响深远,她不仅学会如何做研究,更学会如何成为优秀科学家与教育者。
她认为教学应重视概念理解与统整能力,避免学生陷入细节却忽略整体结构。「常常很多聪明的学生,每个步骤都搞清楚,但学完后不知道大纲是什么,迷失在细节里。」她说,「我很重视把观念搞清楚,怎么去思考,怎么知道重点在哪里。学东西不能是学死的,而是要能够灵活运用。」
她也观察东西方学生在课堂表现上的差异,认为东方学生通常较为内敛,需要主动引导才会发问;而西方学生则较具自信,敢于提出问题。她认为,提问是理解的起点。
针对当代学生注意力易受干扰的现象,叶乃裳引用「大学」开篇的「静、定、安、虑、得」五字诀,「要先静下来,不要浮躁;然后定下来,才能专注;再来是安,要放轻松;然后才能虑,去思考辩证,把东西搞清楚;最后才能得,有新想法、新领悟。」她忧心现代年轻人过度依赖短影音与社群平台,缺乏耐性深入阅读与思考。「现在很多年轻人变得很难专注,消息看得很多,但每一样都非常肤浅。」她认为,学问应如大海般深广,需花时间累积与沉淀,方能有所突破。她认为,科学研究回应社会需求,为人类福祉服务,尤其在气候变迁与能源危机等全球挑战中,更需仰赖科技创新解决。
身为亚裔学者,她致力推动文化交流,期盼让世界看见亚洲文化的深度与贡献。她指出,美国社会对亚洲了解有限,通过书法、茶道等传统艺术,可打破刻板印象,促进理解与尊重。
她多次参与国际会议介绍中华文化,她强调,亚裔更应以自身作为文化桥梁,推动交流与教育。她坚信,亚裔身份是参与国际对话的重要资产,在多元互联的时代更显其价值。