為時空立憲章－英國格林威治天文台

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎？還是 AI 會成為個人專屬的超級助理？

隨著人工智慧技術的快速發展，AI 與人類之間的關係，成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一，究竟，AI 會成為人類的取代者或是協作者？決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力，唯有人們清楚了解如何使用 AI，才能化 AI 為助力，提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此，目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」，特別將展覽主題定調為奇異點（Singularity），透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

C-LAB 策展人吳達坤進一步說明，本次展覽規劃了 4 大章節，共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品，帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始，到欣賞各種結合科技的藝術創作，再到與藝術一同探索 AI 未來發展，希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式，進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來：AI 技術發展的 3 個高峰

其中，展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖，從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線，平行梳理 AI 技術發展過程。

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究，觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧（Artificial Intelligence））」一詞，並明確定出 AI 的任務，例如：自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等，就開啟了全球 AI 研究浪潮，至今將近 70 年的過程間，共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制，科學家將任務文字化、建立推理規則，再換成機器語言讓機器執行，然而受到演算法及硬體資源限制，使得 AI 只能解決小問題，也因此進入了第一次發展寒冬。

之後隨著專家系統的興起，讓 AI 突破技術瓶頸，進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成，由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的，因此只要搭載不同資料庫，就能解決各種問題，克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外，機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生，雖然是 AI 技術上的一大創新突破，但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響，導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於，IBM 超級電腦深藍（Deep Blue）戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov，加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法，並使用 GPU 進行模型訓練，不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位， 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上，不斷的追求創新和突破。

從現在看未來：AI 不僅是工具，也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進，如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中，更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用，而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」，便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

例如，超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》，乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家，運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區，就像走進一間新科技的實驗室，」吳達坤形容，觀眾在此不僅是被動的觀察者，更是主動的參與者，可以親身感受創作方式的轉移，以及 AI 如何幫助藝術家創作。

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》，將 AI 人物化，採用與 AI 對話記錄的方法，探討網路發展的歷史和哲學，並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻，無所不在》，則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論，使其更清楚在面對網路資訊時，該如何識別何者為真何者為假，更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡，第一章回顧 AI 發展史的內容設計，可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去，這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點，很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容，但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現，讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化，及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態，才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

「畢竟展區空間有限，而科技發展史的資訊量又很龐大，在評估哪些事件適合放入展區時，我們常常在心中上演拉鋸戰，」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件，還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則，「不過，歷史事件與展覽主題的關聯性，還是最主要的決定因素，」蔡侑霖補充指出。

舉例來說，Google 旗下人工智慧實驗室（DeepMind）開發出的 AI 軟體「AlphaFold」，可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構，解決科學家長達 50 年都無法突破的難題，雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破，但因為與本次展覽主題的關聯性較低，故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外，在呈現方式上，2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容，蔡侑霖舉例說明，像某些比較艱深的 AI 概念，便改以視覺化的方式來呈現，為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容，從中找尋靈感，最後製作成簡單易懂的動畫，希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出，「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作，也跟上國際展會發展趨勢，於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動，包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽，例如：由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座，希望透過帶狀活動創造更多話題，也讓展覽效益不斷發酵，讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界，展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊：「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00，週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

• 文／玄冥
  曾經做過 Radio Astronomy，現在叛逃去 Structure Formation 了，但也許有天會再回去。喜歡的動物是樹懶。

1946 年 2 月的某個清晨，澳洲東海岸的一群無線電科學家嚴陣以待，將電波接收器對向海的彼岸。如果是幾年前，他們會膽顫心驚地觀察日軍戰機的動向，但是今天不一樣，他們滿懷期待地等著日出。因為科學家們知道，他們正將原本用於國家間內鬥的利器 —— 電波干涉術（Radio Interferometry），用於人類探索太空的共同嚮往。

電波干涉術原先是二戰時用來提高電波觀測準確度的技術，如果說大家對電波干涉術不熟悉的話，那麼對人類拍攝的第一張黑洞影像應該記憶猶新（圖一）。這張黑洞影像的成像原理便是電波干涉術，拍攝這張照片的電波干涉儀則是遍佈全球的「事件視界望遠鏡（EHT）」（圖二）。

大家聽到「電波干涉儀」時，腦海中浮出的想像，可能都是如圖二中的碟狀接收器。然而實際上，電波干涉儀最初的樣貌是非常簡單的（圖三），以下這篇文章會分別介紹電波和干涉術，再介紹兩者結合的原理，一步步帶大家了解電波干涉儀的原型機是如何被設計出來的。

什麼是無線電波？

無線電波（Radio wave，簡稱電波）是一種電磁波，它充斥於我們現代生活的各個角落。例如手機產生的信號、衛星轉播，以及藍牙、WIFI 等等。電波與可見光是唯二能在地球大氣中自由穿行的電磁波波段，因此大多數地面望遠鏡都以觀測可見光跟電波為主。重要的是，相對於可見光波，電波波長更長（約 1 mm 以上），較容易穿過障礙物，讓它更便於觀測藏在宇宙塵埃後的物體（如原恆星）。然而，能穿透障礙物的代價是，在相同的望遠鏡口徑下，電波望遠鏡的「角解析度（Angular resolution）」比較低。

角解析度（或稱角分辨率）是探知物體細微移動或分辨兩個鄰近物體的能力，白話的說就是它能看得多「清楚」。角解析度正比於望遠鏡的直徑，但反比於所觀測的電磁波波長。做一個誇張的比喻，如果我們的眼睛能看到的是波長較長的電波而不是可見光的話，我們需要有一顆直徑約一棟樓高的眼睛，才能看得跟現實中一樣清楚。有限的角解析度，是電波天文台在 1930 年代剛出現時所面臨的主要困境之一。這個問題一直到二戰時期才得到解方 —— 干涉技術。

光的干涉，相信大家在高中的物理實驗中都見過。在實驗中，我們將光源對準布幕，並將切有兩條平行狹縫的一塊紙板隔在光源與布幕之間。此時通過兩條狹縫的光，便會在布幕上產生黑白相間的干涉條紋。這些條紋，源自光通過不同狹縫抵達布幕所需的距離不同，因此不同狹縫發出的光波到達布幕時的震動方向會有所不同。如果兩道光波震動方向相反，會造成相消干涉而形成暗紋；若抵達布幕時震動方向相同，則造成相長干涉而形成亮紋。

利用動畫可能更好理解一些（見圖四、五）。從實驗設備的上方俯視，藍色的點代表光源，紅色的點則是紙板上的狹縫位置，圖片底端是布幕，白色與黑色的部分即為光波的亮紋和暗紋。從圖四我們發現，當狹縫間距越遠，布幕上亮紋就越細緻，而從圖五則可以看見，當光源橫向移動時，布幕上的亮紋及暗紋亦會大幅移動。結合這兩張圖可以看出，越細緻的亮紋對光源的移動就越敏感，電波作為一種波亦有相同的特性。

軍隊如何利用電波干涉偵測敵軍？

讓我們將焦點拉回二戰時期。當時的英國軍隊為了能預警敵機，通常會將電波接收器對準海平面，隨時觀察敵機的位置。圖六和圖七是電波接收器（紅點）跟敵機（藍點）以及海面（黑色區域）的相對位置圖，此時敵機發出的電波會從兩條不同路徑抵達電波接收器，其中較短的電波是從敵機直達接收器，而較長的則是經海面反射後抵達接收器，這兩條路徑的電波會互相干涉並形成明暗相間的條紋。

這些干涉條紋如同雙狹縫干涉所產生的條紋一樣，對波源的移動非常敏感（圖六），因此可以非常準確的判斷出敵機的位置；而如圖七所示，當電波接收器與海平面之間的高度差愈大，干涉條紋愈細緻，這表示電波接收器的海拔高度正比於其角解析度。實際上，如果將電波接收器放在濱海的峭壁上，其影像的清晰度約為一台口徑為兩倍峭壁高度的電波接收器，這便是「電波干涉儀」最初的樣子——也就是圖三那一台在峭壁上的電波接收器。

隨著二戰結束，許多軍事科技被轉為民用或科研用途，電波干涉儀也不例外。對於研究太陽黑子的天文學家們來說，電波干涉儀在這一年轉為民用更是生逢其時，因為隔年恰好迎來了百年內規模最大的太陽極大期。

太陽活動通常以 9~14 年為週期。在太陽活動最旺盛的時候，往往會伴隨著許多太陽黑子的出現、以及被磁場束縛住的日冕物質所迸發的強電波。然而過去受限於電波觀測的低角解析度，人們只知道電波的強度與太陽黑子數量呈正相關，卻並不知道電波具體源自太陽的何處。隨著電波干涉儀的出現，天文學家得以精確地觀測出電波強度的分佈，其範圍比太陽小、且位置與太陽黑子高度重疊，這為此後的太陽黑子研究以及電波通訊應用提供了不少幫助。^(1)(2)(3)

使用電波干涉儀探索宇宙吧！

銀河系和太陽，是天空中兩個最亮的電波源，因此是天文學家最先望向的目標。但天文學家們也注意到，較弱的電波源其實散佈於天空各個角落。這些電波源在沒有干涉儀的時代，因低角解析度以及來自銀河系的電波干擾而遲遲無法精確定位，而這一情況在電波干涉儀出現後得到改善。

二戰後，澳洲海軍負責雷達設備的軍官 John Bolton 以及他的助手，在澳洲沿海各處搭建了電波干涉儀，以觀測來自天鵝座的電波。他們將該電波源的位置精確度，由先前透過一般電波望遠鏡量測的五度推進至七角分（約 1/10 度），也得知這個天體的大小在八角分以下。

然而弔詭的是，如果量測到的電波源自於這八角分不到的天體，這個天體所蘊含的能量密度將遠超出任何已知的天體！更令人驚訝的是，該天體並沒有對應到任何可見光影像中的恆星，於是他們將這個只出現在電波影像的天體稱為天鵝座 A⁽⁴⁾ 。隨後他們用電波干涉儀掃瞄了南方的天空，陸續發現了許多類似天鵝座 A 的天體。

在後續技術發展下，天文學家終於找出這些電波天體在可見光的真身 —— 電波星系⁽⁵⁾（圖八、九）。電波星系在可見光波段的影像如同一般星系，然而在電波望遠鏡下，時常能看見噴流從電波星系中心噴湧而出，噴流的痕跡可達星系本體的數倍。現在我們知道，噴流是在星系中心大質量黑洞進食（吸積）時所噴出的強烈電漿流，其中的帶電粒子在噴流磁場的加速下會發出強電波，從而被電波干涉儀接收。

這些噴流能夠改變星系的氣體與能量分佈，因此對星系演化有著至關重要的影響，今日人們也在透過更先進的電波望遠鏡了解這些星系。

時過境遷，如今的電波干涉儀，已經能夠將遍布全球各地多個電波接收器收到的電波進行干涉，不再是依託於大海的孤立接收器；干涉儀技術的改良，立基於全世界探索宇宙深空的好奇與嚮往，而非國家間互相對抗的戰火。

回首過往，人們在戰爭中其實並未忘記對宇宙的嚮往，因此當硝煙散去，人們便互相合作，將戰時的科技化作探索太空的利器，揭開宇宙奧秘、滿足人類的好奇。如今，我們擁有更強大的科技，希望人們能夠繼承這份嚮往，一同探索更多宇宙的未知。

延伸閱讀

1. 毀滅與新生：超大質量黑洞觸發的恆星形成- PanSci 泛科學
2. 黑洞甜甜圈之後：宇宙噴火槍3C 279 黑洞噴流影像現蹤跡！——《科學月刊》 – PanSci 泛科學
3. 黑洞攝影怎麼拍？七個問答來解謎——《黑洞捕手》 – PanSci 泛科學
4. 仰望宇宙的好據點，大國爭相來插旗：「白山」毛納基亞——《黑洞捕手》
5. 太陽升起前，把握最後的永夜！與時間賽跑的組裝任務——《黑洞捕手》 – PanSci 泛科學
6. 人類史上首張黑洞近照：這張動員全球、沖洗兩年的照片是怎麼來的？ – PanSci 泛科學

參考資料

1. Some Highlights of Interferometry in early Radio Astronomy, Woodruff T. Sullivan III (2016)
2. Pawsey, J. L., Payne-Soott, R., & McCready, L. L. (1946). Radio-frequency energy from the Sun. Nature, 157(3980), 158-159.
3. McCready, L. L., Pawsey, J. L., & Payne-Scott, R. (1947). Solar radiation at radio frequencies and its relation to sunspots. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 190(1022), 357-375.
4. Bolton, J. G., & Stanley, G. J. (1948). Variable source of radio frequency radiation in the constellation of Cygnus. Nature, 161(4087), 312-313.
5. Bolton, J. G., Stanley, G. J., & Slee, O. B. (1949). Positions of three discrete sources of galactic radio-frequency radiation. In Classics in Radio Astronomy (pp. 239-241). Springer, Dordrecht.

格林威治天文台的故事是人類追尋科學知識的縮影。從為了促進航海事業而建立的簡單觀測設施，發展成頂尖的天文學研究機構，並因制定經線而揚名全球。

黃相輔

引言的這首詩不是什麼謎語，你也不是正在閱讀《達文西密碼》。但這首詩的確生動地反映了一道三四百年前難解的科學謎題，以及當時的有識之士相信解答終將水落石出的樂觀遠景。

今日當人們把玩地球儀時，很容易將球上那縱橫交錯的格線視為理所當然的事物──經緯度，中學地理課本裡就有教的東西，不是天經地義的嗎？或者，當使用GPS導航系統輔助開車時，諸如「東經121度13分26秒、北緯24度57分23秒」等標定得如此細的座標數字也常被視而不見了。以前聽廣播時，常會聽到「中原標準時間」的報時，你一定也知道「格林威治標準時間」（Greenwich Mean Time,GMT）；但不知你有沒有想過，這些時間、空間的「標準」究竟是源自哪裡？

意想不到的是，這一切度量大地的偉業，竟跟海洋與天文息息相關。就讓我們話說從頭，帶讀者走訪一趟時光隧道，看看故事舞臺的滄桑──格林威治皇家天文台（Royal Observatory,Greenwich）的興衰及重生。

立足穹蒼望大海

天文學看似一門虛無縹緲的學問，實際上與日常生活息息相關。人們藉由日月星辰規律的昇落來制定曆法，得以度量時間、明季節更替，並因此有了依據發展農業及其他生產活動。綜觀古往今來的文明史，除了宗教及占卜等心靈層面的效益之外，天文學的興盛常基於曆法及農業等實用目的。

格林威治天文台的建立也是源於同樣實用的理由——為了支持英國航海事業的發展。在茫茫大海中要弄清楚船隻的位置及方向可不是一件容易的事。在沒有GPS定位的古早年代，水手們能依靠的除了羅盤外，便是頭頂上熟悉的日月星辰了。藉由測量日月星辰位置的變化，航海者可以計算並推估船隻航行的資訊，不至於迷失在汪洋中。若缺乏對天文知識的掌握，船隻在大海中根本就寸步難行，更別奢談遠渡重洋從事貿易及殖民。因此，自十五世紀以降欲發展海權的西歐各國，無不重視與天文觀測相關的基礎建設。

當時航海者關切的課題還有經度的測定。我們今日熟悉的經緯度是一種人為的地理座標系統。藉由經緯度，人們可定義地球表面的空間，以方便辨識球面上的位置。然而相較於緯度，經度的定義困難許多：它不像緯度有自然的起點 （即赤道）、也不易藉由天體在天空中的角度差異看出明顯的變化。「如何準確地測定經度？」這個難題無論對製圖或導航都十分重要，卻困惑了好幾代的人們；各國亦競相投入資源在天文觀測上，希望能捷足先登搶到解答。讀者若想知道人類追尋經度的詳細故事，可參考科普作家戴瓦．梭貝爾（Dava Sobel, 1947~）《尋找地球刻度的人》一書。

格林威治天文台便是在這樣的時代背景下誕生。西元1675年，英國國王查理二世以「精進航海技術」之名義，下旨在格林威治建立觀測設施，同時設立皇家天文學家（Astronomer Royal）一職，專責長駐於此進行天文觀測、記錄及繪製星圖，並思索經度問題的解決之道。當時的林威治還是離倫敦市區有段距離的寧靜鄉村，所以適合夜間觀測；另一個選址在此的理由，則是因為英國王室在此擁有大片地產，在國王私有的土地上大興土木比較省事。天文台第一棟興建起來的建築物就是給皇家天文學家的住宅，由當時知名的建築師雷恩（Christopher Wren, 1632~1723）設計。翌年住宅落成，首任皇家天文學家佛蘭斯蒂德（John Flamsteed, 1646~1719）立即搬入，此後兩三百年在格林威治的天文觀測大業於是開張。

天文台初建之時篳路藍縷，除了這棟宅邸外別無其他建物，連觀測工作都得在院子裡進行。雖然皇家天文學家有王室每年固定支付的薪餉，但薪資微薄，佛蘭斯蒂德與友人的信函甚至提及他得趁觀測之餘忙著寫稿、講學以貼補家用。天文台在後繼的幾位皇家天文學家手中逐漸擴建，也總算有較正式的場所容納儀器進行觀測。但天文台最初「精進航海技術」的任務，直到1767年首本附詳細星表的航海曆（The Nautical Almanac）出版方大功告成；此時在位的已是第五任皇家天文學家馬斯克林（Nevil Maskelyne,1732~1811），距查理二世創建天文台也已將近百年。

經天緯地震寰宇

進入十九世紀後，位置天文學（positional astronomy）依然是格林威治天文台的工作重心。天文學家持續量測天體的精確位置以編修星表及航海曆。在此要介紹一種特別的天文儀器「子午儀」（transit circle，或稱meridian circle）的設置，因為它與格林威治天文台的聲名鵲起息息相關。

想像地球是一顆被渾圓蛋殼包裹的蛋黃──這概念一點都不陌生，就是天文學上所謂的天球。天空中的所有物體，例如日月星辰，都可視作在天球上的投影。在天球上劃一道通過地平面

正北方、天球北極、天頂的大圓，這個假想的大圓即是子午圈（astronomical meridian），其意義就等同於地理上的經線（子午線）。天體每日規律地東昇西落，途中都會通過子午圈，即稱為中天（transit）；此時是天體在天球中距地平面的「最高點」，即與地平面夾角最大之時。

子午儀就是用來量測天體通過子午圈的時間及當時仰角角度的儀器，其原型在十七世紀末起即開始被使用。藉由得知天體的中天時間、中天仰角兩個數據，天文學家可計算出天體在天球上的詳細座標；另一個方面，若已知天體的座標，從它通過子午圈的時刻，也能夠逆推回觀測者所在位置的當地時間及經度。在原子鐘被廣為應用之前，子午儀對恆星中天的觀測是最準確的對時方法，天文台校正時間總少不了子午儀。

格林威治天文台最有名的子午儀是1851年落成啟用的艾瑞子午儀（Airy’s Transit Circle），其名稱源自當時的皇家天文學家艾瑞（George Biddell Airy, 1801~1892）。這座子午儀由艾瑞一手設計、監造，並一直持續使用至1938年才退役（圖一）。子午儀的基本結構包括兩組固定的基座，望遠鏡架設在基座之間，好像烤乳豬架一樣可以翻轉。由於望遠鏡的方向是沿所在地的南北軸線配置，正好可對準子午圈觀測。當天文學家使用子午儀時，需先將觀測室的屋頂打開，擇定欲觀測的目標星後，便靜待地球自轉使目標移動至中天，便可記錄數據。這樣的觀測場景就日復一日在天文台上演（圖二），不斷貢獻出詳盡的星表、航海曆，及以此為準標定經緯線的地圖。

當時還沒有全世界統一的經緯度系統，各國處於各自為政的狀態。比方說，法國人也有自己的一套子午線：通過巴黎天文台的巴黎子午線（méridien de Paris），也就是在小說《達文西密碼》中所謂的「玫瑰線」。但這樣各自表述的情況在國際場合常產生混亂。1884年，二十五國的代表在美國首都華盛頓開會討論制定本初子午線（Prime Meridian），最終表決時以二十二票贊成、一票反對、兩票棄權的結果，由格林威治壓倒性獲勝。依會議結論，規定本初子午線正通過「艾瑞子午儀的望遠鏡目鏡十字中心」──於是這座儀器成為標定全球經緯線以及時區的依據，格林威治天文台也因此揚名四海。

廉頗老矣圖轉型

以物理及化學方法研究天體本質的天文物理在十九世紀後期興起，很快地蓬勃發展成為天文研究的熱門顯學。歐陸國家，尤其是德國，在這方面突飛猛進；而在大西洋另一端的新大陸，美國也迅速建立起天文物理事業的堅實基礎。一時之間有著光榮科學傳統的英國，在這場競爭上面臨了挑戰，不論是儀器科技或數學理論計算都落後，似乎顯得老態龍鍾。

在艾瑞及後繼的克里斯提（William Christie, 1845~1922）手中，格林威治天文台也增加了一些新設施，試圖在這場「軍備競賽」中力挽狂瀾。包括口徑12.8吋（32.5 公分）及28吋（71公分）的折射式赤道儀望遠鏡，以進行天文攝影及光譜學研究。克里斯提並在原本的主建築之外興建物理天文台，作為給天文計算人員的大本營。此外，自艾瑞任內起亦開始進行定期的地磁及氣象測量，以了解這些外在因素對儀器本身及觀測活動的影響。

然而格林威治的觀測條件卻在二十世紀初急遽惡化。由於倫敦市區的擴張，原本在郊區鄉間的格林威治如今卻被都會的光害及煙霧包圍了，天文台的地位也就江河日下。1946年，皇家天文台機構決定遷出格林威治，科學家也陸續離開，格林威治天文台從此自天文學前沿研究的前線上退役。隨後，天文台原本的管轄單位海軍部將原址移交給鄰近的國家海事博物館（National Maritime Museum）。這個移交的決定同時代表了天文台走上轉型之路──從第一線的科學研究機構轉變成開放給大眾的教育機構。雖然格林威治天文台已失去擔負尖端天文研究的條件，但三百多年來的歷史沉澱卻令她擁有無可比擬的文化價值。接收天文台原址後，博物館當局立即對老建築展開修繕及復原工作。這項浩大工程的原則是：盡可能將天文台建築恢復到當初天文學家使用的狀態，包括把老儀器盡量照原位陳設，但也非無條件地一味復古。部分較無史蹟價值的房舍例如馬廄就被拆除；為了教育展示的新角色，一些新建築也陸續興建。自1953年起，天文台陸續將整修完成的部分開放給大眾參觀。

寓教於樂古今合

今日當遊客走在天文台園區內，很容易就能體驗到穿梭古今的感受。

現在的格林威治天文台以本初子午線為中心，整個園區的動線設計被劃分為兩大部分： 「子午線路徑」（Meridian route）及「天文路徑」（Astronomy route）；前者是通往過去的時光隧道，後者是通往浩瀚宇宙的橋梁。

子午線路徑通往天文台在二十世紀前所興建的幾座老建築，例如最古老的佛蘭斯蒂德屋（Flamsteed House，圖三）是過去皇家天文學家的官邸，歷任許多皇家天文學家及他們的家眷在此居住過，包括大名鼎鼎的哈雷彗星發現者艾德蒙‧ 哈雷（Edmond Halley, 1656~1742）。屋內的裝潢復原至十七世紀的樣式，也就是這座天文台的草創時期。你可以看到佛蘭斯蒂德的臥房、餐廳、書房及起居室，以及置放在房間各處的手稿和衣物，彷彿闖入了天文學家的生活。在屋內也規劃了以時間為主題的展示廳，陳列許多珍貴的航海鐘及測時儀器，介紹人類如何克服在茫茫大海導航的難題。

在佛蘭斯蒂德屋旁的是子午線樓（Meridian Building，圖四），艾瑞子午儀便原封不動地坐鎮在此，地上的標線提醒遊客這裡是東、西半球的分界及起點。穿越屋子及牆壁，本初子午。

線一路延伸到牆外的廣場，成為觀光客熱門的拍照地。若是你在大排長龍等著攝影留念的隊伍中感到不耐煩，別心急！在背後還有好東西。回頭看看佛蘭斯蒂德屋，在屋頂聳立的長柱上，是不是有個顯目的紅色大球？那是報時球（time ball）。在無線電通訊被發明前，它擔負著向港口的船隻報時的任務。每日下午一點，報時球就會從頂端降下，在碼頭瞭望的水手就能依此信號來替船上的航海鐘對時。報時球在今日已是過時的古董，在世界上許多地方已被拆除了，但格林威治天文台仍保存並照常運作。報時球還有個「不務正業」卻滿受歡迎的的古怪後代──紐約時代廣場新年倒數計時的墜球儀式，即源自報時球的概念。

天文路徑則通往克里斯提當初興建的物理天文台，今日她被稱為南館 （South Building），雖然外表仍保留二十世紀初剛落成的古典風貌，內部已被改建成嶄新的展示空間，就像世界上其他地方的天文教育館，以各種互動式設計帶觀眾認識宇宙的奧秘。在南館前方，遊客可以看到一棟奇異的建築──好像是一個拔地而起、歪斜矮胖的圓錐。這是園區內最年輕的小老弟，於2007年落成的彼得‧哈理森星象館（Peter Harrison Planetarium），目前是倫敦唯一的星象館設施。

下回若是你漫步在格林威治天文台，請放鬆心情，悠閒地呼吸瀰漫在空氣中的歷史塵埃。一想到人類為了瞭解宇宙和自身居住的世界，在一代代的追尋過程中不停累積知識及經驗，也許更會萌發你的思古幽情。有幸的話，說不定你可以找到藏身在天文台園區內某個角落的天文女神，她深邃的眼眸不知透露了多少歲月的故事！

參考資料

1. 戴瓦．梭貝爾，范昱峰、劉鐵虎譯，《尋找地球刻度的人》（Longitude），台北，時報版， 2005 。

2. Clifton, G., The Royal Observatory,Greenwich, London: Presenting a Small Observatory Site to the Public.In Cultural Heritage of Astronomical Observatories (Proceedings of the International ICOMOS Symposium     in Hamburg, October 14-17, 2008),edited by Gudrun Wolfschmidt,2008.

3. O’Connor, J. J. and Robertson, E. F.,English attack on the Longitude Problem.

4. Royal Observatory, Greenwich,official website.

黃相輔：畢業於中央大學天文研究所

原文發表於科學月刊第四十三卷第七期