撰文: 張甡源同學
- 前言:參訪背景與柏校區的學術生態
回想起來,真的很感恩能有這樣一個機會。因為修習了彭隆瀚教授的光電實驗課程,讓我有幸能踏上日本東京大學物性研究所Institute for Solid State Physics(ISSP)進行短期參訪的旅程。這次的經歷不只是開拓了我的學術視野,更讓我親眼見證了日本頂尖實驗室是如何運作的──那種震撼,至今仍記憶猶新!
遠離東京市中心的喧囂繁華,座落在千葉縣的東大柏校區(Kashiwa Campus)就像是學術界的一方淨土。這裡的氛圍寧靜而祥和,井然有序的環境讓人的心自然而然地沈澱下來。特別是ISSP主建築那種帶著工業風格的莊嚴感,以及內部寬敞明亮、一塵不染的空間設計,竟讓我想起了熟悉的台大社科院──那種既現代又親切的感覺,讓身在異鄉的我們多了幾分歸屬感。
參訪期間,我們入住在校內的Kashiwa Guest House。說實話,原本對學校宿舍真的沒抱太大期待,但這裡的條件實在讓我們驚喜不已—單人房裡設備一應俱全,甚至連浴缸都貼心地準備好了。這份超乎預期的舒適,不僅僅是照顧了我們的生活起居,更讓我深刻感受到東京大學對每一位來訪學生與學者的那份重視與真誠。
在這趟參訪中,最讓我覺得充實且珍貴的,莫過於能親身走進一間間不同類型的實驗室,透過教授們精彩的簡報,真正深入了解他們多年來投注心血的研究成果。這裡的學術光譜之廣令人驚嘆:有的教授在理論計算的抽象世界裡細細推敲,有的專注於解決實際的工程難題,更有的致力於探索極端條件下物理世界的奧秘。這些在參訪過程中激盪出的火花與感悟,我想透過這份心得好好地與大家分享!
- 行前準備:一段從猶豫到堅定的旅程
還記得大三下學期,為了選第二門十選二實驗,我思考了好久。翻看著之前修過的課程清單,發現只有光電導論和實驗課──光電實驗課比較相近。而且上完光電導論後,我發現自己學到了很多從高中物理延伸出來的光學與電學概念,課程中也提到了許多教新的技術應用,像是矽光子學(silicon photonics)和光纖感測(optical fiber sensing)等等,整體下來收穫滿滿,也對這個領域產生了濃厚的興趣。
但當時有個小困擾,身邊比較熟的幾位同學對這一塊其實興趣不大,找不到隊友的我只好硬著頭皮一個人選了這門課。第一堂課聽到幾乎每週都有作業報告,還要完成一份頗具難度的期末報告時,老實說我心裡真的有點想打退堂鼓。幸好,在其他同學的鼓勵下,我還是堅持了下來。現在回想起來,修彭教授的光電實驗真的讓我學到好多實作的知識,教授和助教們對每一次實驗的設計都非常用心,而最終也讓我有了這次來東京大學參訪的寶貴機會。可以說,修習這門課絕對是我大學期間做過最正確的選擇之一!
上學期我的組員是廖宇軒同學,而他在上學期就有機會來東京大學參訪了。當時的我真的非常羨慕,心裡默默期待著自己也能有這樣的機會。依稀記得老師說過本學期還會有東大研習的機會,我便在心裡暗暗下定決心,一定要認真做好每一次實驗,努力爭取前往東大的機會。
非常幸運的是,在大三升大四的暑假,彭老師問我要不要去東大時,我二話不說就馬上答應了!這份機會得來不易,我也真心感謝系上對這個活動的全力支持。
雖然出發前因為我外籍生的身分需要辦理簽證,過程有些波折,但好在最後還是順利解決,成功踏上旅程。出發前,彭隆瀚教授也很貼心地為我們介紹了東京大學各位教授的研究領域,讓我們能先對他們的研究方向和成果有個初步的認識。就這樣,帶著既緊張又興奮的心情,我們出發前往東京大學,展開這趟充滿期待的學術之旅。
- 第一天:從所長致詞到四大實驗室巡禮
參訪由ISSP所長廣井善二教授(Prof. Zenji Hiroi)揭開序幕。所長親切地介紹了物性研究所的歷史與各組研究方向,讓我對接下來的行程充滿期待。
緊接著是四位教授的研究分享:三輪真嗣教授(Prof. Shinji Miwa)專注於自旋電子學與分子束磊晶(MBE);井手上敏也教授(Prof. Toshiya Ideue)深耕二維材料;井上圭一教授(Prof. Keiichi Inoue)和林久美子教授(Prof. Kumiko Hayashi)則聚焦生物物理領域。
三輪教授的實驗室研究電子自旋、材料手性(chirality)與磁性材料。最吸引我注意的是一台製造金屬薄膜的大型設備,結合了真空製造與電漿射擊功能,占地約兩坪,造價高達兩千萬台幣!設備表面包覆鋁箔紙以利溫度均勻傳導,因為製造真空時需加熱蒸乾水氣。這些細節讓我看見實驗背後的巧思。
林教授透過螢光標記觀測活體組織中的動力蛋白等小分子。我們親眼在顯微鏡下看到仍在活動的生物胞器,那種感覺很奇妙!林教授很有趣,研究室裡有一整面漫畫書牆─據學長說這些是老師家裡堆不下搬來的。這樣的生活氣息為學術空間增添了溫度。
教授們也詳細解說如何用螢光技術觀察肌動蛋白、肌凝蛋白的移動,以及粒線體在細胞骨架上的穿梭。原來可以用物理方式理解身體內每刻發生的微觀現象!
值得一提的是,林教授團隊有位中國研究生全程用中文為我們講解,讓我倍感親切。後來發現ISSP會講中文的人不少,接下來幾天也常有中文母語者導覽,讓參訪更加順暢。
井上教授研究光學與生物分子觀測,特別是視紫質(rhodopsin)。實驗室有三個房間,滿是鏡片組件與精密儀器。除了觀測,他們也運用機器學習分析數據。負責講解的加藤義孝助教謙遜有禮,讓參訪氛圍很愉快。
井手上教授研究二維材料與量子相關課題。雖然我對此領域理解有限,但實驗室裡那些為特定目標自製的設備─如加長型探測器─展現了研究者因地制宜的創新精神。
當天的學術課程內容紮實。三輪教授介紹自旋電子學研究,包括利用分子束磊晶成長磁性材料與自旋軌道交互作用。井手上教授分享二維材料中的奇異傳輸現象,如非線性霍爾效應與磁振子介導的熱響應。最令我印象深刻的是他講解如何透過施加應變控制超導二極體效應,展示此效應由材料本質決定並依賴晶體對稱性。林教授團隊則介紹如何用先進成像技術與統計物理分析細胞內馬達蛋白動態。
老實說,當時光是跟上節奏就很吃力,許多專業術語都是新挑戰。但一個早上下來仍覺收穫滿滿。教授們用平易近人的方式介紹,只要有比普物稍深的基礎就能理解核心概念。這感覺像站在巨人肩膀上,雖還看不清全貌,但已能感受那片學術天地的遼闊。
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- 第二天:量子傳輸與雷射光學
第二天由橋本昌征教授(Prof. Masayuki Hashisaka)帶領我們進入分數量子霍爾效應與量子傳輸的世界。先由助教和研究生帶領參觀,再由教授親自解說,這樣層層遞進的方式讓我逐步吸收了量子物理的概念。
隨後參訪了秋山英文教授的半導體雷射、松永隆佑教授(Prof. Ryusuke Matsunaga)的太赫茲光譜學,以及板谷治郎教授(Prof. Jiro Itatani)和小林洋平教授(Prof. Yohei Kobayashi)各自在雷射領域的研究成果。
秋山教授的實驗室分為多個區塊,有的與東大其他教授合作,有的與NASA共同開發太空材料,展現了ISSP的開放格局。
最震撼我的是教授們改造儀器的能力。秋山教授說他們會購入設備後依研究需求大幅改裝,有台機器經多次修改後原廠零件已面目全非,教授笑稱廠商來了也修不了。這打破了我過往「按手冊操作」的思維─頂尖學者會將工具改造成最適合的形式,這份創造力讓人折服。
秋山教授研究半導體光子特性與p-n接面雷射,甚至探究螢火蟲的發光原理。他珍惜每件設備,還分享了與一台老機器的故事,讓人感受到研究者與工具間的情感連結。
松永教授鑽研太赫茲光學與物質電磁響應。實驗室雖然不大,但處處可見精心搭建的鏡片觀測平台,展現研究的精緻與嚴謹。
板谷教授專攻阿秒雷射,研究相位控制與材料在強電磁場中的表現。助教水野智也先生領我們看了三個房間,每間都塞滿精密儀器與支架,視覺上極具震撼力。他說半年就能上手這些設備──聽起來有些不可思議!
板谷團隊用超短脈衝捕捉阿秒時間尺度的電子行為,揭開過去無法觀測的量子現象,這份對基礎物理的突破深深吸引著我。
小林教授善於闡述研究願景。他針對未來勞動力變化,發展雷射加工自動化技術,運用數位孿生與深度學習預測加工結果。團隊建立了材料資料庫結合AI,能推算最佳雷射參數,成功連結理論與產業應用。
實驗室有條三十公尺長的共振管,雖已閒置多年仍氣勢非凡。工具線材滿室,充滿研究活力。小林教授坦言:「雷射切割用了幾十年,但為何能切其實沒人說得清,我也不例外。」這份實在讓人會心一笑。
下午在ISSP雷射實驗室,我發現許多設備都是團隊自製。秋山教授展示他手工組裝的複雜儀器,強調科學家應親手建造研究工具。光看就能感受其精密度,背後需要多紮實的功底!
板谷實驗室裡建構雷射系統所需的零組件數量更是驚人,整個空間被實驗平台占據。看著這些複雜系統,我深刻體會到背後需要的專業深度與耐心。
這一天讓我領悟:卓越研究需要的不只是理論素養,更要有動手能力、改造勇氣與持續探索的熱情。
在結束第二天充實的行程之前,秋山英文教授特別邀請所有參與研習的師生,在學生餐廳內舉辦了一場溫馨的感謝晚宴。晚宴氣氛輕鬆愉快,餐點豐盛精緻,展現了日本人待客的用心與細膩。席間,台大電機系的陳奕君教授代表團隊起身致詞,誠摯表達了對東京大學物性研究所這幾天來細心安排與周到照顧的深切感謝。秋山教授也親切回應,再次熱情歡迎台大電機系的同學們未來有機會能到東京大學進行更長期的研習或交流,期待雙方能建立更深厚的學術合作關係。
我和幾位同學一邊享用著精心準備的美食,一邊把握難得的機會與三輪真嗣教授進行了深入而有趣的對話。我們聊到許多關於日本高等教育體制以及與台灣之間的顯著差異。透過交流,我發現一個很特別的現象─日本學生絕大多數傾向於在本國完成學士和碩士學位,選擇出國深造的比例相對較低,這與台灣近年來鼓勵學生海外求學的風氣形成鮮明對比。
對於這個現象,三輪教授提供了深刻的文化解讀。他解釋道,這與日本社會長久以來極為重視「忠誠」的文化傳統有著密不可分的關係。在日本企業文化中,一個人通常會在同一家公司工作直到退休,這種「終身雇用」的觀念已深深植根於社會價值體系中。這種對組織忠誠的期待,也自然而然地延伸並影響到教育領域─學生被期望在本國的大學體系內完成學業,因為這樣在未來求職時會更容易被日本企業接受和認可。許多日本公司在招募時,仍然偏好從國內知名大學畢業的學生,認為他們更能融入既有的企業文化與工作模式。
不過,三輪教授也坦言,近年來這種狀況已經逐漸在改善之中。隨著全球化趨勢加速,越來越多日本學者和教育工作者開始意識到,將視野侷限在本國並非長遠之計。三輪教授本人就相當認同「讀萬卷書不如行萬里路」的理念,他認為年輕學子應該多多走出國門,到不同的國家體驗不同的學術環境和文化氛圍,這對於開拓個人眼界、培養國際視野以及提升研究創新能力都有著無可取代的價值。他也特別鼓勵有能力、有抱負的同學們勇敢踏出舒適圈,把握機會前往海外深造,接觸最前沿的研究資源和多元的思維方式。
那一晚,除了餐點美味可口令人回味,與三輪教授之間關於文化差異、教育理念、社會價值觀的深度對話更是讓我收穫滿滿。我們討論了東西方教育哲學的異同,分享了各自對學術生涯規劃的想法,也交流了對未來科研發展趨勢的觀察。這些跨文化的思想碰撞與交流,讓我更深刻理解到不同社會背景如何塑造人們的選擇與價值判斷,也讓我重新思考自己未來的學術道路該如何規劃。這場晚宴不僅是對幾天研習活動的完美收尾,更在我心中留下了深刻而美好的印象,成為這趟東京之行中最溫暖、最有意義的回憶之一。
- 第三天:從奈米觀測到超級電腦
第三天重心轉向理論研究與尖端實驗設施。谷內敏之教授(Prof. Toshiyuki Taniuchi)詳細介紹了他在雷射光電子顯微鏡領域的突破性研究─這項技術不僅能在奈米尺度精確觀察材料的磁區分布、化學成分變化及電子結構特徵,更難能可貴的是具備時間解析功能,能夠捕捉並記錄物質在極短時間內發生的超快速動態變化過程,為材料科學研究開啟了全新視野。
隨後,加藤岳生教授(Prof. Takeo Kato)與三澤貴宏教授(Prof. Takahiro Misawa)分別分享了各自在理論物理領域的深入研究。老實說,他們講述的理論內容對我而言相當艱深,許多部分我還無法完全理解。儘管如此,兩位教授在講課時所展現的學術熱忱與對研究的投入令人印象深刻。對於有志朝理論物理方向發展的同學來說,ISSP無疑提供了絕佳的研究環境與學術氛圍。
接著,我們參觀了ISSP引以為傲的超級電腦─Ohtaka。這台機器的硬體配置相當驚人:擁有1680個標準CPU節點,另外配備8個配置大容量記憶體的「胖節點」,每個節點搭載128核心處理器。雖然節點數量相對有限,但這樣的架構設計仍足以執行大規模的平行運算任務,支撐複雜的理論模擬與數據分析工作。
還沒踏進機房,遠遠就能聽見機器持續運轉的低沉聲響。當厚重的機房門緩緩開啟那一刻,震耳欲聾的噪音瞬間撲面而來,彷彿進入了另一個世界。隨著我們逐步靠近電腦主機,聲音變得更加尖銳刺耳,甚至讓耳朵感到隱隱作痛。機房內部,數十台風扇與空調系統全天候不間斷運轉,而水冷系統更是持續循環,帶走這些高速運算所產生的龐大熱能。站在一排排機櫃旁邊,我能清楚感受到從設備中散發出的逼人熱氣,那種熱度讓人真實體會到「算力」這個抽象概念的具體存在。
最令我驚訝且印象深刻的是,這台超級電腦完全開放給ISSP所有師生使用。無論是教授或學生,都能自由申請使用資源進行大量理論計算與模擬實驗,這充分彰顯了東京大學願意投入大量資源支持學術研究的決心與魄力。這樣等級的基礎建設與開放政策,正是頂尖研究得以持續開展並保持競爭力的重要根基。
參觀完令人震撼的超級電腦後,這次為期數日的物性研究所研習之旅也正式畫下句點。由於隔天下午才搭機返回台灣,我們把握這段寶貴的自由時間,決定深入探索東京這座城市。
第一站我來到了熱鬧非凡的澀谷,親眼見證那個在無數影視作品中出現的澀谷十字路口─當綠燈亮起時,成百上千的行人從四面八方同時穿越馬路,場面確實壯觀。我也特地去看了那座著名的忠犬八公銅像,感受那份跨越時空的忠誠與感動。隨後,我沿著熱鬧的街道一路漫步到充滿年輕活力的原宿區,感受東京不同街區的獨特氛圍。
不過讓我頗感意外的是,東京的許多商店幾乎都在晚上7、8點左右就關門了,這與台灣夜生活豐富的習慣大相徑庭。所幸我們有提早開始逛街行程,雖然時間有限沒能逛完所有想去的店,但我還是成功入手了心儀已久的牛仔褲和鞋子,算是滿載而歸。
隔天早晨,收拾好行李後,我前往東京著名的精神地標─明治神宮參拜。當天天氣格外舒爽宜人,陽光溫柔地灑在翠綠的樹林間。更幸運的是,我恰巧遇見一對新婚夫妻正在神宮內舉辦傳統日式婚禮,新人身著華美的和服,親友隆重相隨,整個場面莊嚴而盛大,讓我有機會親身體驗日本傳統文化的深厚底蘊。我也虔誠地購買了御守,祈求來年一切平安順利,學業研究都能有所突破。
中午過後,我終於來到此行最後一站─東京大學本鄉校區。校園內種植著大量楓樹,此時正值秋季,滿眼盡是層層疊疊、色彩斑斕的楓葉,從金黃到火紅交織成一幅絕美畫卷,真的美得令人屏息。漫步在東大校園中,我感受到一種與台大相似的既視感─建築風格同樣散發著歷史韻味與學術氣息,都有著那種頂尖學府特有的沉穩與厚重。唯一明顯的差別在於,東大位於較為偏僻的丘陵地區,從校園到最近的地鐵站仍有一段不算短的距離。或許這正是日本人的獨特哲學─刻意將學術殿堂與都市喧囂分隔開來,讓研究者能在相對寧靜的環境中專注投入學問,不受外界過多干擾。
然而有趣的是,雖然東大校園位置相對偏遠,但東京這座城市本身卻擁有數不盡的購物街區和令人垂涎的美食,生活機能其實非常便利且豐富。如果在東大求學,你會發現這裡完美實現了「Work Life Balance」的理想狀態─平日可以在安靜的校園裡專心做研究,週末或閒暇時刻又能輕鬆前往市區享受都會生活,逛街、品嚐美食、體驗文化,工作與生活各得其所,互不干擾卻又相得益彰。這樣的環境配置,對追求學術卓越同時又希望保有生活品質的研究者而言,確實是相當理想的選擇。
- 後記:一場跨越國界的雙向交流
結束東大參訪後的隔週,東大的秋山英文教授、小林洋平教授、三輪真嗣教授、谷內敏之教授等幾位老師,專程來到台大電機系參觀我們光電實驗課的教學設備。這一次角色互換,換成我們向教授們介紹系上的實驗器材。
雖然我們的設備無論在規格還是規模上,確實都遠不及教授們實驗室裡的頂尖儀器,但讓我感動的是,教授們依然非常認真地聆聽我們的每一個介紹。那一刻我深深感受到學術交流的溫度─不在於設備的高低,而在於彼此對知識的熱忱與對後輩的關懷。
這次的經歷也讓我心中升起一個願望:希望有朝一日台大電機系也能發展到像東大物性所那樣的規模,擁有更完善的研究環境,啟發更多學弟妹踏入光電領域。我想,這或許也是我們前往東大參訪的最大意義──不只是去看、去學,更是為了帶回那份對卓越的嚮往,在自己的土地上播下希望的種子!
參訪過程中,秋山教授也再次熱情洋溢地向在場同學詳細介紹了東京大學提供的各種國際交流機會,包括暑期短期實習計畫、研究生交換項目、以及長期攻讀學位的各種獎學金方案等。他誠摯歡迎台大同學們積極申請,表示東大非常樂意接待來自台灣的優秀學子,並願意提供必要的研究資源與生活協助。聽完這些詳盡的介紹後,我心裡已經悄悄開始盤算著未來的可能性──如果能找到真正讓我感興趣且願意深入探索的研究主題,我非常希望能在2026年暑假期間再次前往東京大學,進行為期更長、更深入的研究實習,在那裡繼續學習成長。
在這篇心得的尾聲,我也想藉此機會誠摯地鼓勵所有台大電機系以及其他科系的學弟妹們:如果未來有任何海外交流、參訪學習的機會出現在你們面前,請千萬不要因為擔心語言能力、害怕陌生環境、或是覺得自己準備不足而猶豫退縮。勇敢地去爭取、去把握這些珍貴難得的交流機會!最後,我要衷心感謝台大電機系彭隆瀚教授慷慨給予我們這個寶貴的機會,讓我們能夠親身前往東京大學進行深度學習與交流。也要感謝系上行政團隊在籌備過程中的全力支持與協助,讓整個行程得以順利成行。更要特別感謝東京大學物性研究所秋山英文教授、小林洋平教授、三輪真嗣教授、谷內敏之教授以及所有參與接待的師生們的熱情款待與悉心安排,讓我們在異國他鄉感受到如家般的溫暖!這次的經歷將成為我學術生涯中一段珍貴而美好的回憶,也將持續激勵著我在未來的研究道路上不斷前行!











