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重力探測是不精確的科學?我們怎麼看待它?——《重力的幽靈》推薦序(下)

重力波偵測究竟是什麼樣的科學?

目前《重力的幽靈》這本書,是柯林斯「重力」三部曲的中段。

在 2009 到 2010 左右,柯林斯深切感到,偵測社群對秋分事件花了十八個月仔細分析與打造結論,是受到三種力量的形塑:第一是過去韋伯等被認為是犯錯的歷史,讓目前的偵測重力波社群格外地謹慎與保守;第二是未來,因為再過幾年,當時的 LIGO 將會被敏感度升級的 AdLIGO 所取代,預料大概可以收到更多的真實信號,故不急於一時,所以更加強了目前對秋分事件進行保守分析趨勢;第三則是目前的力量,它往往來自物理學大社群對目前 LIGO 的運作(但尚未發現重力波)所發表的論文,表示懷疑其價值,甚至,一般的科學家也可能對雷射干涉儀本身的運作理論懷疑,例如當重力波通過干涉儀時,不只是它兩條垂直長臂的長度會受到影響(這是干涉儀本身理論的相對論基礎),其實所有其他零件也都會受到影響。

這是柯林斯對偵測社群在面對秋分事件時的細節社會分析。但是,除了這些歷史與社會分析,《重力的幽靈》所重現的這一整個偵測社群努力的過程與實作,有沒有其他更一般性的意義,可以提供給 STS 學界,乃至一般科學界?

人類經常透過反思來修改對於過程的定義。圖/keesler

其實柯林斯在書中前後都提了一些,讀者可以仔細閱讀,但筆者在這篇文章中,就先提兩點,並略加評論,供讀者參考。

首先,關於重力波偵測的科學,究竟是個什麼性質的科學?一些偵測社群中的物理學家,常以高能物理的標準為標竿。但柯林斯對此有意見。他認為重力波偵測的科學,不是如牛頓、量子力學、相對論般的精確物理科學,偵測科學的性質,反而更類似於氣象學研究、全球暖化趨勢研究,甚至社會科學研究等,那些都是比較混沌、不精確,但又對人類社會十分重要的科學。

重力波的偵測數據,具體而言,其實都是數字,甚至沒有天文學上常見的圖像可言。如何從一群群充滿各種雜訊與意外事件的繁複數字中,推論出偵測到重力波的結果?那就需要非常多的統計與詮釋,這中間,其實可議的地方頗多。柯林斯在本書花了許多功夫說明,其實偵測社群中有許多對於統計工具的爭議,而即使比較沒有爭議的統計實作,其中也有許多主觀的假設。

所謂科學的不精確性

那個萬年不變的問題:「明天的天氣如何呢?」。圖/pixabay

所以,重力波天文物理學雖然是物理學的一支,但我們其實不該把牛頓與愛因斯坦的精確科學當作是它的標竿。後者其實只是科學的一部分而已,在精確科學之外,科學的天地仍然很大,也更與我們人類社會的價值與命運相關。雖然就理論的蘊含而言,重力波天文學最後可能和相對論關係密切,但就目前偵測社群的實作與歷史社會性質而言,它是不精確的科學。

柯林斯覺得,這樣其實很好,這樣的科學社群,反而更適合做 STS 分析、做社會學分析,因為其中的社會學因素更多。當然,STS 過去曾花了很多的功夫,強調即使是最精確的科學與數學,仍然有相當社會力的伏流起伏其中,並沒有像想像中的精確或無關社會人為因素。但柯林斯這裡很機敏地說,精確科學中的不確定性,比較是在評估明天太陽是否仍會升起的確定性問題(此為傳統的歸納法問題),但偵測重力波的科學,更像在評估「明天的天氣是否會和今天類似」的這種確定性問題(此為氣象學的問題)。

科學民主化的發展

柯林斯在《重力的幽靈》中反省到的第二個具 STS 一般性意義的,就是透過了他對重力波偵測社群的參與及理解,他更確認了科學本身的價值,也呼應了他近年來常強調 STS 的「第三波」取向與「專業」(expertise)概念的重要性。

通常,STS 給人的印象是深入描述科學知識乃至實作的細節,並對科學的神聖身分提出質疑,甚至企圖去「解構」科學,要讓科學的身分回歸到一般人類社會活動的平常性。柯林斯在 2007 年與伊凡斯(Robert Evans)合作出版的《重新思考專業》(Rethinking Expertise)一書,稱這種 STS 的「解構」取向,是 STS 發展上的第二波,柯林斯過去也深於此道(第一波則是尊崇與分析這個具最優秀知識論身分的科學)。

關於民主,每個人皆有不同的定義。圖/pixabay

但是到了 20 世紀末,柯林斯等人對於因為解構科學,而讓許多人無邊無際地要求徹底的科學民主化的這種社會潮流感到不安。

任何公民都可以參與任何的科技爭議及其決定,是否就完全否定了科技專業呢?

固然,第二波的成果展示,科學知識的獨特知識論身分已經不再,所以柯林斯等的努力是另闢蹊徑,從語言與社會文化的角度來重新理解什麼是專業、並劃分各種高低強弱不同程度的專業性,進而肯定,當涉及到當代許多關於科技爭議的技術面時(但非爭議的政治面,最後的決定仍須公民投票),今天的科技專家,包括確認後的常民專家,仍然是最好的解答者。他同時也肯定了當代科學的重要社會價值。

而柯林斯多年來沉浸於重力波科學社群的經驗,也讓他體驗到這些努力不懈的科學家們所信仰的科學價值。特別是《重力的幽靈》中六、七百名物理學家為了分析 2007 年的秋分事件所進行長期的各種分析、辯論、集會與反覆思考,讓柯林斯感到這種精神與價值的可貴,並以一身參與其中為傲。

一切都不難,最難的是價值

他想強調第三波所看重的專業與科學價值,而企圖遠離今天一些 STS 研究只侷限在分析與描述科學內部無止盡的競爭、謀略,甚至彼此開戰的格局。在觀察與反思了重力波偵測社群十八月來的努力後,柯林斯有個略帶反諷的感想(因為與第二波的取向相當不同,但彼此又可互補),認為科學家對尋求真理的高標準,無論在理論或生活中,都勝過學院裡的現實政治(realpolitik)。

這個感想,的確對柯林斯過去所強調的核心科學家們以「協商」的方式來解決彼此的科學爭議,重點有所不同。就如他在討論專業時肯定當代科學的價值,這裡他也肯定以高標準來尋求真理的價值,STS 學者柯林斯雖然崛起於 STS 興起的 1970 年代,但在 21 世紀,他開始逐漸回到過去被一些 STS 學者批評的科學「價值」論述,這讓人回想起二戰後在美國崛起的科學社會學(以莫頓﹝Robert Merton﹞為首,與 SSK 頗不同)所常強調的科學價值與規範(norms)論點。

每個科學家所看重的規範,雖有重疊,但常有所不同。圖/pixabay

過去 STS 學者常批評這些功能主義意味濃厚的規範論,認為許多科學家其實根本就不遵守這些規範,但是柯林斯在本書的「跋」中認為,過去的規範論是本質論式的規範觀點,但他自己所觀察到科學家們的規範,則更類似於維根斯坦所說的「家族相似性」(family resemblance)群組,這些規範彼此有家族性的類似,卻沒有本質性的元素可以定義全部的科學家規範,同時每個科學家所看重的規範,雖有重疊,但常有所不同。

從不同的角度說故事

總之,從 STS 的角度而言,這是一本十分有趣而精彩的書,它緊跟著重力波物理學的一些最新發展,並繁複地討論重力波偵測的特別儀器,還有仔細分析儀器所得到大量數據的方法爭議與論辯,並提出一些與一般 STS 論點頗不同的重要想法。但同時,本書也是一本別出心裁的科普好書,裡面大量提到對重力波物理學、巨大干涉儀的運作,如何以各種統計策略來分析大量的數據等,柯林斯不疾不徐,娓娓道來。

但與一般科普書不同,柯林斯並非一位重力波物理學家,而是 STS 中著名的社會學家,從 1972 到 2010 年代,前後近四、五十年的歲月,他起起伏伏地對重力波物理社群進行深入觀察,並參與了許多相關的會議及訪談科學家們,然後再來說一個重力幽靈的故事,這會是一本很不同的科普書,裡面雖然充滿著深入淺出的物理學細節,但也處處可見STS 所強調的科學史及科學社群內部的社會性格。

這本書的台譯本,由清華大學的名物理學家劉怡維、STS 與科技史學者秦先玉二人合譯,可說是個上上之選的翻譯組合,我也略為瀏覽過他們的翻譯片段,自然比英文的原書好讀。我也肯定左岸出版社的見識,願意出版這本十分重要又特別的科普書,但同時又是 STS 的專著,在字裡行間處處散發著 STS 科技史與社會學的意涵。我強力推薦這本書給台灣乃至廣泛華語界的科學家,特別是物理學家,還有物理系同學,以及當然與我最接近的 STS 與科技史的學界及同學們。

 

 

 

 

本文為《重力的幽靈:關於實驗室、觀測,以及統計數據在21世紀的科學探險》推薦序,2018 年 10 月,左岸文化出版。


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