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抓緊時間掌握速度喜歡向問題挑戰–李羅權院長

95/01/05 8662

張志玲｜《科學發展》特約文字編輯（文字整理）

李羅權院長，彰化田尾鄉人，1947年4月20日生。他的童年，像許多鄉下孩子一樣，有時候要起得很早到田裡幫忙，然後在仍看得見星星月亮的時候趕著到學校上課。當他晚上坐在院子裡時，總喜歡抬頭看星星，或以月亮外形研判當天是幾月幾號。有時候父親興致來了，還會用火柴棒教他韓信點兵的技巧。童年生活的點點滴滴，令他對大自然充滿了好奇心，更對高懸的星空產生幻想─是不是另有一些我們還不知道的事情正在發生呢？

小時候的他並沒有太多想法，只是很專注地把書念好。個性大而化之的他，在中學時雖然成績名列前茅，但仍不知道將來要念大學，對於未來要學些什麼，也是懵懵懂懂要求的不多。這樣的人格特質一直延續到現在，幾乎他的每一位朋友，包括同事在內，都異口同聲地說他是一個大而化之的人；但當他在做很重要的事情時，卻是巨細靡遺，專心投入，即使身邊的人嘰嘰喳喳，他也渾然不覺。

促使他完成許多重大科學成就的，另有一個很特別的個性，就是他閒不下來，一閒下來就要找事情作。所有同事都知道，只要拿出問題供他思考，他們就能換取一些時間處理手邊的事。因為李羅權有一個很絕對的想法：「做一位科學家就是要找問題解決問題。」他說：「把問題找出來是天經地義的事，不能把事情想清楚，事情就做不好。」而且在尋找問題的時候，要找最重要的來解決，或是找最棘手的議題做研究。這個想法促使他在太空領域中不斷地尋找問題，思索問題，進而創造出許多新理論。

決定去做就要爭取第一

在李羅權所完成的大事中，有很多第一，就連結婚這件事也不例外。大四那一年，他跑去對老師說，自己無法前來參加期末考試，老師見他期中考成績很好，就好奇地問原因，他說：「因為我要結婚。」這位老師也很開明仍給他不錯的分數。他成為全班第一位結婚的人。

李院長在1975年取得加州理工學院物理博士學位後，隨即進入美國太空總署工作，上班後他向同事請教，在太空界中有哪些很重要但是仍不很了解的問題，同事說：「自然界中經常發生強烈無線電波，這些現象的產生機制是太空和天文界不很清楚的謎。」從此他開始思考這個問題，之後與一位對電漿物理很熟悉的馬利蘭大學吳京生教授合作，並在1979年提出電子迴旋輻射理論。這個創新理論解釋了強烈無線電波的產生機制，可以應用到地球千米波輻射、木星十米波輻射，以及土星、天王星電波輻射上，而且得到許多實驗的證實和學者的認同。

解開太空之謎

能在阿拉斯加大學擔任物理系教授17年，也與李羅權很喜歡親近大自然有關，他說：「別以為阿拉斯加冰天雪地，其實不然，那裡的夏天非常綠；冬天時松樹還在，只是有雪。」阿拉斯加有北極光，有地磁擾動，有太空火箭基地，有各種觀測儀器，是世界上最早研究太空物理的地方，也是研究太空物理的大本營。阿拉斯加大學也是全球唯一有火箭發射基地的大學，在太空方面的人才也非常多。當然，他在那裡的學術研究也相當出色。

例如：他在1985年提出「多重Ｘ線磁場重聯理論」，這是太空物理領域中很重要的發現，也是他在溪裡網魚時領悟的。1978年國際日地探測衛星（International Sun-Earth Explorer, ISEE）在地球磁層頂（magnetopause）觀測到的「磁通量傳輸事件」（flux transfer events），對於磁場重聯研究具有關鍵性影響。有一次他到野外溪流網魚時，腦中不時浮現這些問題，突然靈光一閃，過去苦思不得的磁場重聯模型問題竟然有了解答。當時的李羅權正領導著一個磁場研究群，他所提出的「多重Ｘ線磁場重聯理論」成功解釋了「磁通量傳輸事件」發生的原因和各種觀測特性。

另一個有趣理論–太陽日珥（solar prominences）形成理論，也是他在阿拉斯加時發表的。很多人看過日食，日食發生的時候，外圈紅紅的，非常鮮艷。但是日珥和日食不同，日珥是長條且稀薄的結構，懸在極高溫的太陽大氣中。從理論上來說，日珥的重量較大氣重，密度較高，應該比較容易掉下去才對，可是它沒有，這是因為磁場的力量把它撐住了，但是，是誰把它放上去的呢？1992年，李羅權和他的研究生成功地模擬了日珥的動態形成過程，還解釋日珥形成的原因，由此揭開了百年來令人不解的日珥形成之謎。

研究成果與榮耀歸屬臺灣

在理論天文和太空物理領域中經常有一些仍無法解釋的觀測現象，和一些尚未解決的重大問題。李羅權最喜歡研究的，就是去挑戰這些問題。1995年成功大學吳京校長邀他回國接任成大理學院院長，朋友們問他：「為什麼放棄美國的優渥工作願意回來？」他說：「在美國的研究成果屬於美國的，回臺灣做研究，研究成果與榮耀屬於臺灣，這種感覺比較踏實。」他更把他的挑戰精神帶回來，果然，成大研究團隊在2000年所發表的日冕加熱理論，受到國際天文物理界的矚目。

科學上已經知道，太陽溫度由核心向外遞減，表面溫度只有6千度（K），一直到色球層時溫度才會回升，在色球層上面的就是稀薄的太陽大氣，當日食出現的時候，我們可以看到這一圈如皇冠冠冕的物質，所以又稱它為日冕，日冕的溫度約有3百萬度（K）。然而太陽大氣和地球大氣不同：地球大氣會受重力束縛，越高就越稀薄；可是太陽重力無法束縛大氣，太陽大氣主要由質子及少數氦離子、氧離子組成，這些高能量氣體粒子會以8倍音速的高速向外連續噴射。四十多年來，科學界一直無法解釋：太陽大氣和表面溫度為何相差這麼大？日冕是如何加熱的？

成大研究團隊根據太陽觀測衛星（Solar and Heliospheric Observatory, SOHO）觀測數據分析研究後發現，震波加熱效應可以應用在日冕加熱機制上。李羅權說：「當微日燄（microflare）發生時，磁場重聯所產生的快震波，會對日冕大氣中的質子及其他少數離子產生加熱作用。」這個說法完全可以解釋SOHO人造衛星觀測出的3個新結果，而這也是截至目前為止解釋日冕加熱的最佳理論。另在日冕物質拋射與日珥爆發的形成機制上，李羅權也有系統地分析了太陽磁場拱形結構的成長、不穩定性的產生、最後的爆發，以及在無電碰撞電漿中「磁場重聯的有效電阻機制」，解決了磁場重聯中的一個基本問題。

後來他所推動組成的成大高空大氣閃電研究團隊，竟又成為全世界第一個觀測到「巨大噴流」的團隊。一般人看到的閃電是由雲層向地表放電；巨大噴流是由雲層向高空放電。《洛杉磯時報》形容這個發現有如「生物學家宣布在人類身體裡面發現一個新器官」那樣地令人興奮。

推動國家科學計畫

把自己的研究理論落實在實務上，又能見到成果，是科學家夢寐以求的心願。李羅權在太空學術上的成就，讓他完成這個願望。1997年，國科會聘請他擔任國家太空中心（原國家太空計畫室）首席科學家，負責推動福爾摩沙一號衛星的相關工作，同時規劃福爾摩沙二號、三號計畫的科學任務。2001年，再聘他擔任國家太空中心主任，負責推動我國的衛星計畫。2002年他當選中研院數理組院士。2003年再受聘擔任國家實驗研究院院長，帶領包括奈米元件實驗室、晶片系統設計中心、國家高速網路與計算中心、實驗動物中心、地震工程研究中心、太空中心……等9個國家實驗室朝向世界級實驗室邁進。

福爾摩沙一號衛星於1999年發射升空，2004年結束任務，我國至此跨入太空時代。一號衛星所完成的重要貢獻計有：完成海洋水色照相任務，發現太空中電離層「離子洞」。緊接著，福爾摩沙二號衛星於2004年5月21日發射升空，這是國人自行操作規劃的第二枚人造衛星，也是臺灣完全自主擁有的第一顆高解析度遙測衛星。

未來5年，二號衛星將在高度891公里的軌道上繞行，主要任務是遙測作業和大氣觀測。在遙測上，可對臺灣及全球進行近即時的陸地遙測作業。在大氣觀測上，由於衛星上裝置了「高空大氣閃電影像儀」，可以藉此研究各種高空短暫發光現象，這是全世界的創舉，目前二號衛星已觀測到的高空閃電現象計有「藍色噴流」、「巨大噴流」、「紅色精靈」、「淘氣精靈」等。三號衛星預計2006年初發射升空，在設計上是由一組6 枚微衛星所組成的星系，主要任務是收集即時的天氣預報大氣資料，同時進行氣候、電離層及地球重力分布研究。

成功是：掌握時間抓緊速度

雖然肩上工作繁重，李院長依然是成大博士生指導教授，也仍擔任國際太空物理雜誌《地球物理研究》（Journal of Geophysical Research）編輯，一年約需審閱一百多篇文稿。所以他在時間掌控上相當緊湊，可說是分秒必爭，有時候還會令周遭同事感覺吃不消。惟他頗能體諒同事們的心情，還很大氣度地承認自己的急性是個缺點，不過，他又認為那也是一個優點，他說：「每個人都有優點和缺點，優點就像一把很利的劍，非常好用，但是有時候會把自己割傷。」他希望把優點的特色儘量發揮出來，把會造成影響的缺點儘量降低。其實他的急，有時候是為了掌握時間、抓緊速度，這和他遇到的一些親身經歷有關。

較早期的科學界只知道地面有閃電，1989年時有人在無意中看到雲層上好像有光。那時李羅權正在阿拉斯加大學教書，正好學校有位新進同事正在尋找研究主題，眾人就鼓勵他以尋找這個光來申請研究經費，後來還向太空總署要求派出2架飛機去尋找，以便定出光的位置和相關資料。這位新同事果真以這個題目獲得研究經費，而且真的找到這些光，它們就是現在我們所知的藍色噴流及紅色精靈。

而現在已在福爾摩沙衛星二號上執行任務的「觀測向上閃電計畫」，就是一個走在世界前端的研究，該項計畫是在1998年決定執行的；其實在同一時間裡，有不少學校如史丹福大學、柏克萊加州大學等，也正打算以類似計畫向美國太空總署爭取研究經費，因為我們的動作快，才使我們成為全世界第一個研究這項計畫的團隊。這次經驗讓李羅權明白，一旦研判它是正確目標以後，要儘快行動，不要猶豫，因為掌握時間、抓緊速度，正是成功的重要因素。他說：「很多研究機會來來去去，要抓得快，要勇於挑戰別人還沒有做的，不敢挑戰的人，成功機會比較少。」

2005年總統科學獎得獎人之一的李羅權院長，就是這麼一個人。

附錄：名詞解釋

藍色噴流：發生閃電時，雲層頂端以每秒100公里速度向上噴出帶電粒子流，進而激發氮分子發出藍色噴流，時間約0.3秒。
巨大噴流：最大長度約75公里，最大寬度約40公里，時間可達0.8秒。發生巨大噴流時，大量氣體分子被游離，大量電荷會轉移，可能損害附近飛行的物體，所發的無線電波也會干擾潛水艇通訊。
紅色精靈：發生閃電後的千分之幾秒內，雲層頂端與電離層之間，離地面30～90公里高空所引起的放電發光現象。主要顏色是紅色，出現時間不到1／30秒，有如鬼魅般難以捉摸。
淘氣精靈：雲對地閃電後，其所產生的電磁脈衝波向上傳播，加熱了電離層中的帶電粒子，因此產生的短暫發光現象稱為淘氣精靈，發生高度約在離地面75～105公里處。

【2005年總統科學獎得獎人專訪】

資料來源

《科學發展》2006年1月，397期，60 ~ 67頁

抓緊時間掌握速度喜歡向問題挑戰–李羅權院長

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