不停駛的驛馬– 埋首同步輻射應用的胡宇光

 
2017/12/12 江欣怡 | 特約文字編輯
林茂榮 | 攝影
胡宇光建議年輕的學者,要不斷開發自己的熱情,而熱情也會因為這樣而生生不息,源源不絕。
  • 胡宇光建議年輕的學者,要不斷開發自己的熱情,而熱情也會因為這樣而生生不息,源源不絕。
 

在訪問前的聯繫,中央研究院物理研究所研究員胡宇光帶著歉意表明:因為要做同步輻射研究,須經常在台灣、韓國、日本、美國等地跑來跑去,故一年中有很長的時間不在台灣。

 

「同步輻射是什麼?」依約專訪時,記者一開場便切入重點發問,「同步輻射是個體積很大的加速器,週長約為一公里,可視之為是個高亮度的光源,發出的電磁波光束(從紅外線到X光)品質很高。一個同步輻射光源可以裝上數十個光束線,同時提供不同的研究單位進行不同的實驗。因為同步輻射加速器設備極為昂貴,本之資源共享的精神,一般擁有的單位都會對國際開放,研究者可藉由申請合作研究計畫到各地的同步輻射光源實驗室進行無償研究。我自己就常前往美國阿貢國家實驗室(Argonne)與南韓浦項加速器實驗室進行研究,甚至每年還會造訪日本Spring8加速器三次左右。不過,這大概也是我血液裡的過動因子在作祟吧!」解釋完同步輻射後,胡宇光順便調侃自己一番。

 

在全世界不停歇的研究者

 

提及過動傾向,胡宇光笑稱常被周遭朋友說是過動兒,因為他一刻不停地跑來跑去,「做同步輻射的人其實沒有boundary(界線),想去哪裡做研究就可申請過去,但1996、1997年時,台灣對於使用國際大型研究設施的必要性還沒有太多經驗,所以每次出國的預算都編列不足,那時若到南韓就得靠住首爾的岳父金援,還有我那住在美國的妹妹,看我不時地往美國跑,也懷疑我是不是在作情報工作!」胡宇光笑說。

 

為了做研究而四處奔走,胡宇光爽朗地笑說自己雖然是個「過動兒」,無法老實地待在同一個地方太久,但只要埋首工作了,胡宇光絕對能安靜且專注地完成必要的工作,過動傾向似乎只表現在他那驛馬般喜歡奔走各地做實驗以及對跨領域的躍躍欲試。

 

雖然跨領域的研究有其執行的困難度,但藉由這些挑戰,胡宇光認識了許多傑出的科學家,也享受到不同領域給他的衝擊,大家一起組成具有全面科技能力的研究網路,也共同挑戰重要科學的問題,那種追尋夢想與願景的過程成就了他在研究路上最大的滿足。

 

「雖然我是掛在物理學門中,但朋友都認為我是在做生物,其實這說法也不全對,因為我並不懂生物,連高中程度也沒有,我只是將同步輻射的技術應用在生物領域罷了。」提到自己的專業,胡宇光又開心地笑了,過去雖然也曾做過材料的研究,但作更多的是和生物相關的物理成像技術。

 

胡宇光的實驗室是首次可完整定位描繪出螢火蟲發光器支氣管三維立體結構的研究團隊,這個成果釐清了多年來對螢火蟲閃耀機制的爭議,甚且他更以奈米粒子加強了微血管組織的成像對比,以體內動態探討及電腦三度空間方式追蹤腫瘤血管新生的微血管三維立體結構。而其自行研發的奈米製造技術,更成功地製作出線寬20nm,深寬比超過20之高能X光波帶片,並以此核心X光光學元件成功地將X光顯微技術推進到奈米層次,並從2006年後連續創造了60奈米至16奈米等階段的世界紀錄。

 

他所開發的X光項對比技術由於顯像效果比現有的技術更準確,故目前正研發其更廣泛的醫療應用,像是乳癌攝影、心血管攝影、腫瘤攝影等等,但同步輻射設備太龐大了,限制了這些技術實際應用於醫療檢測的可能,於是胡宇光又將研發的目標轉向開發小型化的同步輻射光源。

 

邁入實驗物理的初衷

 

會以物理為一生職志,是胡宇光骨子裡不服輸精神所致,「因為大家都說物理很難,所以讀物理的人都會有著以念物理來對自己挑戰的心態。」他說,「雖然年紀稍長後發現人對「聰明」的執著實在是一種虛榮,但有趣的是,許多念物理的人即使鬍子都一大把了,仍不時地提醒別人自己的「想當年」,不過我自己從大學到博士都念物理而沒有轉行,並非自命聰明而是生性懶散之故,從沒想到生涯規劃的問題!」講完胡宇光又哈哈地笑了。

 

「進入高手如雲的台大物理系後,發現自己和同學的數理基礎差得很遠,有些同學因此而轉到電機資訊等工程領域,而我雖然自我評估程度不足,但因為個性懶散,所以只決定出國後改走實驗物理,而不走理論路線。」他謙虛的說著。

 

那時國內物理系的學生都以諾貝爾物理學獎得主李政道、楊振寧等大師為榜樣,希望能走理論物理或高能物理,但胡宇光發現人外有人天外有天,且數學還差人一大截,所以轉念:「我只要手巧一點、勤快一點,不做理論物理或許還有機會待在物理領域。沒想到這一做就產生興趣,也發覺自己還不錯,就這樣三十年一晃,不但沒有換領域,連單位都沒有換過,而且還體會到物理根本就是一種基本訓練,像很多企業大老闆都是念物理出身的,我也勸說自己的孩子若一時找不到自己的興趣,不妨去念物理,因為物理是最基礎的訓練。」

 

在研究所時期,胡宇光就開始做同步輻射的研究。在一個大型實驗設施做研究,不僅可以和許多不同行的人互動討論,還可以廣泛了解其他人正在從事的研究及其問題的癥結,對自己日後跨領域的研究埋下了種子。

1992年,胡宇光拿到美國威斯康辛大學物理學博士後,就被找回中研院物理所工作,「回台灣只是因為台灣有同步輻射的設施,對未來的生涯規劃倒是沒有多想,而且我很幸運,沒有自己找過工作,減少了這部分時間與精力的浪費,只是剛回台灣時,我的個性常被許多前輩提醒研究不宜過於分散。」所以,胡宇光的研究領域也漸趨專注,從廣泛的同步輻射應用研究到致力於X光能普及散射,再到X光成像研究,而1997年他首度跨入X光生醫成像領域。

 

想當年,第一次看到葉片中單一細胞可以在X光成像中清楚的分辨時的那種興奮至今猶新,到現在,他所專注的就是使用X光成像來進行腦神經圖譜的繪製。

 

解密腦神經解是下個跨領域目標

 

腦神經圖譜是由清華大學腦科學研究中心主任江安世院士所進行的計畫,他已完成大部分果蠅的腦神經圖譜,接下來須借助X光三維顯微成像進行小鼠的腦神經的建構,最終目標則是希望能解開包含八百六十億個神經的人類大腦的完整神經圖譜。在經過十年的策畫及無數的先期實驗後,兩年前,胡宇光與江安世皆認為時機已成熟,所有的技術工具皆已完備,於是開始緊密合作,希望能成為世界上第一個利用成像技術完成腦神經圖譜的研究團隊。

 

被視為人類科學終極目標的人類腦神經解密,吸引了諸多先進國家競相投入。歐盟和美國都已撥出大筆預算,而日本、中國也摩拳擦掌企圖在特定動物的腦神經網路及功能研究上能拔得頭籌。但胡宇光信心滿滿地說:「我們的X光成像技術除了解析度較高外,與江安世院士所發展出來的腦神經標定染色技術,及李定國教授正在進行的創新影像計算演算法,都具有極高的獨特性。目前我們不只可用極快的三維顯微成像全腦的神經還可以看到神經觸突,這是其他團隊還做不到的。我們打算在一兩年內完成小鼠的全腦神經圖譜,而人腦雖是小鼠的兩千五百倍,但以我們的技術有信心在十年內可完成人類腦神經圖譜,所以目前團隊也積極尋找私人資金贊助及政府部門的支持,這絕對會是我們在退休前所進行最重要的計畫。」

 

不論這個腦神經圖譜是否會得到期待的支援,但我們確實感受到了科學家在面臨創新歷史的時刻前那般無以言喻的興奮,還有對跨領域研究的熱情,令我們頗為感動。他繼續說著「做研究最大的樂趣就在於當你發現一樣新東西,心跳會加快、腎上腺素會開始分泌,這種興奮感比吃任何藥劑都要更令人亢奮,感覺自己有若站上世界高峰,傲視群寰,雖然興奮可能只維持五分鐘,但你就是會不斷想再複製這種神奇的經驗,它是會讓人上癮的!」。

 

同時,胡宇光也常和年輕的團隊成員分享,研究的熱情還得來自於持續地探索,因為人不是天生就對研究有興趣,興趣是需要後天培養的,只要把任何研究做到最好,自然就會讓你上癮地持續做下去,自然也會變成專家。也因此,胡宇光的研究其實不會有盡頭,就如同他好動的個性一樣,總是不斷開發自己的熱情,而熱情也會因為這樣而生生不息,源源不絕。

 
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