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| Caltech logo |
- 在南加州杉磯的北邊，Mount Wilson 的山腳下有一個美麗的小城，帕薩迪納市（Pasadena)。這裡有一個舉世聞名的學校，加州理工學院(California Institutte of Technology, Caltech)。它就坐落在市中心附近的住宅區內，面積不大，學生很少，但在各個領域都是世界頂尖。我在這裡渡過了難忘的五年時間。它與我們家有不解之緣，家裡的四個成員包括我太太，我妹妹，我女兒和我，都畢業於此。它在一般人眼中或許就是一所著名的學校，對我們而言它像一個家，一個小而溫馨的地方。在這裡我開始了我的學術生涯，還在這裡學到做學問的態度和對真理的熱愛。
加州理工學院最著名的是他的自然科學及航太工程。除了校本部外，附近還有幾個舉世聞名的附屬機構，包括噴射推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory, JPL), 地震實驗室（Seismo Lab), Mount Palomar Observatory. JPL 是美國太空研究中心，所有星際探測衛星計畫都是由它主導。它的經費主要來自美國太空總署，它的規模比學校本身還大。Mount Palomar Observatory 擁有世界最大的光學望遠鏡，在學校北邊的 Mount Wilson Observatory 是近代天文觀測最重要的基地。至於地震實驗室，是美國地震研究中心，地震的Richter scale 就是加州理工學院教授 Richter 發明的。
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| 大學部及研究所男女生比例 |
加州理工學院是一個小學校，學生人數只有麻省理工學院的五分之一，哈佛大學的十分之一。它雖然以理工為主，但女生人數頗高。目前在大學部有44.7%是女生，在研究所也有三分之一是女生。不過早期它是一個以男生為主的學校，一直到1971年才有第一個女生從大學部畢業。它也是這些名校當中最年輕的一個。但在學術成就上郤不輸給他們。自從加州理工學院正式成立以來已有一百年，在這一個世紀裡，它在學術界的領先地位一直屹立不搖。在最新的美國大學排名裡，物理排名第三，化學及化工第一，地球科學第一，生物科學第四，航空及航太第一。
我讀大學的時候就對天文很有興趣，當兵的時候受室友劉康克（清華大學畢業，中央大學教授，已於數年前過世）影響，對地球物理產生興趣，於是就想將來深造時進入這個領域，在選擇要出國留學的地方時，就特別注意到加州理工學院的行星科學系（planetary science)。那時候太空探測正是最火熱的時候，Caltech 正是這方面的研究重鎮，於是我就選擇了這裡攻讀博士。
我是1973年出國的，與我同時進 Caltech 的還有大學同班同學，葉伯琦和許裕柏，另外還有低一屆的廖榮隆和清華畢業的潘迪生。我和葉、許和潘住同一棟宿舍，Braun house. 這棟宿舍大概住了二三十人，都是單人房，會有人定時打掃，每週可以換床單毛巾等等。地下室有廚房，洗衣機。我們四人的 initial 裡都有 P，號稱 4P. 我們合買了一個老爺車，一起搭伙吃飯，同一宿舍還有其他中國同學，大家都相處得非常愉快。
我進 Caltech 的時候校長是 Harold Brown. 他是一個少年得志的天才， 17歲大學畢業， 21歲物理博士， 32歲做到 Livermore National Lab Director, 38歲做美國空軍部長，42歲當上加州理工學院校長。在我畢業前一年，他又被卡特總統任命為國防部長。他這種資歷，很少人能比得上。我剛進學校的時候，他請所有新進的研究生到他家(院子)吃飯。學校小就有這種好處，像個大家庭一樣，大家都可齊聚一堂。
我一進學校，系裡面就為我安排了一位 指導教授(Advisor), Prof. Peter Goldreich. 我做他的研究助理，他負責指導及協助我的研究及生活。Goldreich 很年輕但在天文和行星科學領域已經鼎鼎大名，他做理論天文學的研究，我就和他一同研究，每星期聚會討論一次，我們研究的題目是太陽系中小游星群(asteroid belt) 的結構及運動。這是一個多體運動的問題，我們用到旋臂銀河系(spiral galaxy)的模型來建構我們的理論。我把所知道的所有力學及數學的技巧都用上了，我和老師一起計算，每星期再一起核對計算的結果並討論下一步該怎麼做，這其實跟我心中所想像的天文不太一樣，我以為天文應該到天文台用望遠鏡看星星，結果整天在紙上做計算，雖然我做得還不錯，但逐漸失去了熱情。於是我就想轉換跑道，選一個比較實際的領域。我對 Goldreich 講了我的想法，他非常理解就說，你可以轉到應用物理系，可是我根本不知道怎麼轉，他說沒問題，我來幫你，他當着我的面就打了個電話給應用物理系主任，在電話裡說了一堆我的好話，就這樣幾分鐘，我就轉到了應用物理系。Prof. Goldreich 絲毫沒有因為我想離開而不高興，不僅如此，還幫了我一個大忙。
1970年代是太空探測的黃金時代，1969年人類第一次登上月球， 1971年水手9號太空船(Marina 9)成為有史以來第一個繞行其他星球，火星，的人造衛星。1973年 Pioneer 10 第一次近距離飛行經過木星。Caltech 及 JPL 在這些計劃中均扮演舉足輕重的角色。1973年第一次國際火星大會就在 Caltech 舉行，我們每一個Planetary science的學生都要幫忙，這是我第一次參加大型國際會議，而且是有史以來第一次火星大會，看到一大推的火星照片，讓我大開眼界。我記得著名的 Carl Sagan 教授坐在會場的第一排，不管誰演講，他都要做一些comment, 及問一些問題。真的是大牌中的大牌。
我在轉入應用物理系後，Amnon Yariv 成了我的指導教授，他和Goldreich 一樣都是猶太人，不過 Yariv 不僅是猶太人還是以色列人。他曾參加過以色列獨立戰爭，非常愛國，他有很多以色列學生，及以色列的訪問學者。他的中國學生也多，至於美國學生，也是猶太人，有一位頭戴小帽，爸爸是猶太教的拉比。Yariv 教授給學生很大自由，他不太過問你的研究，也不會與學生定期開會，通常都是我們研究有了成果，再去向他報告。其實我覺得這種帶學生的方式非常好，他為我們提供了一個很好的研究環境，有一流的學者與學生。我們在這裡可以充份發揮我們的潛力。 Yariv 的名氣很大，他的研究領域在雷射物理與應用，我做的是半導體雷射，那時候這方面才剛起步不久，所以我親身參與並見証到半導體雷射的發展。現在半導體雷射的應用已經無所不在， Yariv 研究群在這方面所做的供獻非常大。
我們實驗室以光學研究為主，半導體方面的設備較缺乏，不過窮則變變則通，我們會自己想辦法克服困難。比方說我們沒有微影曝光機，我們就改裝了一個顯微鏡作為曝光機，我沒光罩，我就用紅膠帶貼在顯微鏡的載玻片上作為光罩，即使如此克難，我仍然做出世界上最好的半導體雷射。我做實驗非常認真，天不怕地不怕，什麼都敢做。我穿的褲子經常被所用的化學藥品燒了好多洞。我的研究做得很好，我做出了世界上第一個積體光學元件，並申請了專利。在學期間共發表了12篇論文，在我將畢業那年參加了一個半導體雷射方面的國際會議，我被邀請做一個 panel discussion 的與談人，整個 panel 大概有七八個人，每個都是知名的學者，只有我還是學生。在擠滿聽眾的演講廳裡，我在台上侃侃而談，著實出了不少風頭。
在加州理工學院的五年時間裡，除了學業外最大的收穫是認識了我的太太，吳秀錦。她清華物理系畢業，比我晚一年進 Caltech, 學的是原子核物理。我們同時於1978年畢業。她的實驗室有加速器，比我的實驗室大多了。她的實驗有輻射，每次做實驗都要堆鉛磚，我常去幫她堆，非常的重。實驗所需的時間很長，有時候要幾天幾夜。我們在1976年暑假回台灣結婚。婚後我們就搬出了學校的單人宿舍，住進專為結婚學生所預備的宿舍。秀錦後來回國成為清華大學物理系教授，已於十多年前過世，她的故事在我另外一篇文章，永不凋謝的玫瑰，中有仔細描述。(註) 1978年我與秀錦同時博士畢業，那年我29歲，秀錦才25歲。
Caltech 學校很小，同學之間，甚至與教職員都很容易建立起很好的感情。要辦什麼事情，沒有官僚，很有人情味。學校給學生很多自由，培養學生的責任心與榮譽感。我們去圖書館借書，不必經過圖書館員，拿了書填了單子就走，沒人管你。學校有榮譽制度，大部分考試是拿回家考，老師發下考卷，告訴你考多久，可不可以看書，你就回去自己考，他不怕你作弊，久而久之，學生自然養成不作弊的榮譽感。我們學生都有學校的Master key. 半個校園建築物我們都可以隨時進出，學校信任我們，我們就培養出責任感。
學校裡有許多演講，常常會碰到大師，比方說我聽過 Linus Pauling, Murray Gelmann. Hans Bethe,
Steve Hawking, Julian Schwinger 等的演講，每個月有一次在大禮堂是對外公開的演講，有很多學校以外的聽眾來參加，很多人衣著正式，好像來參加晚會一樣。
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| 密立根圖書館 |
學校裡面有2棟標誌性的建築物，圖書館和大禮堂。密立根圖書館，是學校最高的建築物，在學校正中央，密立根 1923年因測量電子的基本電荷獲諾貝爾獎，是 Caltech 第一位諾貝爾獎得主。他是 Caltech 第一任也是在位最久的校長。他將 Caltech 從一個不起眼的學校轉型為一個世界第一流的大學。不過最近學校董事會通過把他的名字從學校所有建築物中除去，原因是他曾經參與過人類優生學運動，這個運動是在1930年代對一些下層階級人士的歧視，在今天的角度來看是反人權的。其實這已經是幾十年前的舊事，不過在今天這種人權高漲的政治氛圍下，許多人就被搬出來算舊帳。我個人認為學校大可不必為歷史上的一個污l點而抹煞密立根對學校的貢獻。
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| Beckman auditorium |
另外一個知名的建築物是 Beckman auditorium. 這是學校的大禮堂， 白色圓形，蓋的美輪美奐。Beckman 畢業於 Caltech, 在 1930年代是化學系的教授，他發明了許多化學實驗儀器，包括最著名的 PH meter. 後來開公司成為很成功的企業家。這棟建築物就是他捐錢蓋的。每個月一次舉辦的對外公開演講就在這裡舉行，每年的畢業典禮就在它前面的大草坪上舉行。
學校裡面的著名學者隨處可見，Feynman 是物理界最有名的教授，Gellman 是 Quark Model 的發明人，他的車牌就印著 QUARK 幾個字，Fowler 是星球核融合反應研究的奠基者，他們都是諾貝爾獎得主，常在校園裡看到。生物系有一個老教授 Max Delbrucj, 他是1969年諾貝爾醫學獎得主，有一陣子常到我們實驗室來做實驗，那時他已名滿天下而且年過70，一個人晚上到我們實驗室用雷射做實驗，這種熱衷於研究孜孜不倦的精神實在令人欽佩，在研究告一段落後，他為我們做了一個演講，完全用物理來解釋他所觀察到的生物現象。他其實早年在歐洲學理論物理，是 Max Born 的學生。在 1930年代轉而研究生物，是現代分子生物學的鼻祖。在我畢業時他受邀演講，有一句話我終身難忘，他說從事科學研究最重要的就是“誠實“，如果不誠實你就不夠資格做一個科學家。
我在 Caltech 上過課的老師都教的很好，我的指導教授 Yariv 上課時就用他自己寫的書 Quantum Electronics. 這本書在台灣那時有盜版，有個台灣來的學長送了他一本，他上課時就拿著這本來上課。他說這本比較小比較輕，攜帶方便，他根本不在意這是盜版的。教我們量子力學的是 Jon Mathews. 他曾與另一位教授 Robert Walker 和寫過一本非常著名的 Mathematical Methods of Physics. Mathews 是一位名師，教得好而且認真負責。他平常喜歡帆船運動，常邀學生週末和他一起去開船，很不幸的在我畢業後第二年，他和太太在做環球帆船冒險時在南非外海遇風浪而葬身海底。
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| 1978年博士畢業照 |
我畢業的時候，有五個地方都想聘我，分別是Bell labs, IBM, Lincoln labs, Hughes, Rockwell. 其實那時候美國不太景氣，但我研究做得不錯，所以這些頂尖的研究機構都想找我去。最後我選擇了 Bell labs. 不過過了半年，我們又搬回 Pasadena. 我去 Rockwell science center 工作，秀錦則又回到 Caltech 做博士後。
畢業後的第二年，我妹妹進了Caltech. 她畢業於台大電機系，念的是 Computer science. 她在學校旁邊租房子，我常去他家。我是基督徒，參加的教會，培城國語浸信會，就在學校旁邊。那裡有一些Caltech 的學生，我與他們都熟。所以我繞了一圈又回到 Caltech 的勢力範圍，常常就在學校及附近活動。
Caltech 的校園不大，四圍都是住宅區，沒有像一般大學附近的商業區。學生人數很少，我在1973年入學的時候，大學部跟研究所大約各有750人，總共1500人，即使在將近五十年後的今天，學生總人數也不過才大約 2400人。它具有全國最低的 生師比（Student to faculty ratio）3:1. 相比於台大的15:1 要好太多了。它曾出過 46 個諾貝爾獎得主。這個數字雖然不是最多，但從學校的規模來看，它絕對是密度最高的。我的兩個指導教授，Peter Goldreich 及 Amnon Yariv, 都是美國最高科學獎章 National Medal of Science 或總統奬的得主。 Caltech 的研究生都是讀博士的，沒有人只去讀碩士，根本沒有碩士的 Program。那裡很少學生的社團活動，學術氣氛濃厚，是讀書研究的理想場所。那時候除了實驗室，我最常去的地方就是圖書館，一坐就是半天，和我研究有關的學術論文，我幾乎全都看過。
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| 1985年小妹畢業照, 前面右邊是我女兒, 她十幾年後也畢業於此 |
1985年我妹妹博士畢業，我們一家去參加畢業典禮。在典禮中碰到一個墨西哥婦人，他向我打招呼，問我以前是不是住在 Braun house. 原來她以前是打掃研究生宿舍的清潔工。那時候我已搬離那種宿舍10年，她居然記得我，真是不可思議。由此可見，Caltech 就像個家一樣，大家都像家人彼此熟識彼此關心。典禮上我們家與妹妹和她兒子合照，女兒才三歲，站在最前面，沒想到十幾年後她也同樣畢業於此。
1986年底我回國到交大任教，從此搬離住了13年的 Pasadena. 我在這裡完成學業， 成了家，兩個小孩也在這裡出生，對這裡充滿感情。我們再一次與 Caltech 結緣就要到1999年了。女兒高中畢業，申請到 Caltech。這時候我們已經住到北加州，不過好在妹妹一直住在 Caltech 附近，可以就近照顧。
大學部的學生宿舍與研究生宿舍很不一樣，裡面亂的不得了。我第一眼看到時l吃了一驚，每個房間都被學生弄得亂七八糟，不過女兒住進去後非常喜歡，一住四年都是同一棟宿舍。大學剛開始不分科系，大家修的課都一樣，他們的基礎課程非常紮實，每個人都必須唸兩年物理和數學，到二年級女兒選擇應用物理為她的 Major，和我當年的 major 一樣。他們課業非常繁重，常常念書寫作業要到半夜兩三點。這裡的學生個個都是來自各高中頂尖的學生，他們畢業後絕大部分都選擇繼續攻讀研究所。
女兒喜歡運動，是學校的籃球校隊隊長。不過 Caltech 的運動並不強，沒有因有運動天賦而入學的學生。他們比賽的對手都是一些二三流的小學校。比賽的結果也是輸多贏少，每年最重要的比賽是遠征 MIT. 不過也絕大部分以輸球告終。
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| 女兒的畢業照, 我們四個都是 Caltech 畢業生 |
女兒在 2003年畢業，我們一家去參加畢業典禮。在典禮的前一天校長請所有畢業生和家長晚餐。這就是小學校的好處，所有家長都可以齊聚一堂，那一天我們家四個 Caltech 畢業生全都出席。那天晚上我對校長說起我們有四個 Caltech 校友，他聽了也很訝異。這一次是我第三次參加 Caltech 畢業典禮了。 第一次女兒還沒出生，第二次她三歲，這次輪到她畢業了，女兒畢業後到康乃爾大學繼續深造，數年後獲物理博士學位。
我妹妹畢業後在 JPL 工作，仍然算 Caltech 的一員，後來她女婿也曾在 Caltech 做過 postdoc. 我算了一下我們家在 Caltech 做學生及 postdoc 總共長達25年。我不知道這有沒有破加州理工學院的紀錄。
Caltech 出了很多由台灣去的傑出的校友，我就舉兩個與我同時且認識的例子，李羅權，高我三屆，太空物理專家，曾任國科會主委與中央大學校長。李立，建中畢業，於 Caltech 獲理論物理博士，畢業後改習金融，成為非常成功的企業家及投資者。他曾多年擔任 Caltech 董事會主席。他曾捐款五百萬美金給交大成立“李立台陽基金會“，從事通訊方面的研發。Caltech 校友回台灣工作的也有不少。與我同在交大電子工程系任教的王毓駒是年輕輩的佼佼者。他在交大教了幾年後創業，從事相陣列雷達的研發及製造，他技術先進，台灣獨步，現在已經很具規模。
我從加州理工學院畢業已經有40多年，那麼多年過去了，學校沒有太多的改變，他仍是那麼小小的，仍是以理工為主的學校。這一點與台灣許多學校不同，我是台大畢業的，在清華住了20多年，在交大教了三十年，這三所大學的變化就遠比加州理工學院來得大。台灣的學校都想擴充，增加科系，增加學生人數，蓋新房子，擴大校區規模，甚至與他校合併。做什麼規劃都以大為前提，好像大就是好。台灣的學校非常在意自己的排名及發表論文的數量。加州理工學院從來不會強調這些東西，但它卻是世界上最頂尖的學校。加州理工學院的校訓是，The truth shall make you free. (真理必叫你得以自由）他不會講治國平天下這種大道理，他強調的是追求真理。他小而美，他不只是教你成為一個有用的人，更重要的是教你成為一個熱愛真理的科學家。
註: 請參閱本部落格中, 永不凋謝的玫瑰https://cplee2020.blogspot.com/search/label/%E6%B0%B8%E4%B8%8D%E5%87%8B%E8%AC%9D%E7%9A%84%E7%8E%AB%E7%91%B0
加州理工學院成立的故事https://cplee2020.blogspot.com/search/label/%E5%8A%A0%E5%B7%9E%E7%90%86%E5%B7%A5%E5%AD%B8%E9%99%A2%E6%88%90%E7%AB%8B%E7%9A%84%E6%95%85%E4%BA%8B