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路易．雅克．馬克．達蓋爾（Louis-Jacques-Mandé Daguerre），1787 年 11 月 18 日−1851 年 7 月 1 日。

記錄下真實的影像，將彼時的美好場景長久留存——攝影技術，載著人類幾千年來如夢幻般的希冀越走越遠，一步步幫我們達成所願。

　　　　

達蓋爾出生於法國，學過建築、戲劇設計和全景繪畫，在舞台幻境製作領域聲譽卓著。 1839 年，他宣布達蓋爾攝影法獲得了圓滿成功，從此，作為攝影術的最後一個發明人，他便以銀版攝影法發明者的身份為後人所知。

「我抓住了光，我捕捉到了它的飛行」

一九四五年八月十四日傍晚，日本無條件投降的消息傳到美國，整個美國都沸騰了，紐約的人們紛紛湧向時代廣場慶賀戰爭的結束。一位海軍士兵難以抑制自己喜悅的心情，摟住路過的一位護士小姐就親吻起來。

這個場景被當時在場的兩位記者捕捉到了，他們用手邊的徠卡相機記錄下這一令人難忘的歷史性時刻。一張照片的表達力勝過千言萬語。在人類付出了近一億人的生命代價之後，和平終於再次回到了這個世界上，這種發自內心的喜悅是難以用文字形容的。

時過境遷，今天我們大多數人雖然沒有經歷過那場戰爭，但依然能從這些精彩的照片中深刻地體會到當時人們狂喜的心情。

世界上的任何事情，只要發生過，就會留下或多或少的痕跡。對於這些痕跡的記錄，以前只有筆。雖然也有繪畫，但是繪畫無法在瞬間完成，因此很多描繪歷史性大事件的名畫，都是畫家後來參考文字記載，然後憑藉著想像而創作的。那些畫作再現了當時人們所能夠看到的一些視覺資訊，畫家也難免會按照自我意願對資訊內容進行添加或者刪改。

比如，反映美國獨立戰爭最著名的油畫《華盛頓橫渡特拉華河》，就有多處和歷史事實不一致。比如，華盛頓身邊的門羅（美國第五任總統）當時根本就不在船上，甚至畫作中還出現了當時並不存在的星條旗。這些都是畫家在半個多世紀後憑自己的想像加進去的，這種人為因素，讓繪畫很難做到真實地記錄歷史事實。

延伸閱讀：從此有了攝影：達蓋爾誕辰｜科學史上的今天：11/18

要做到對真實畫面的記錄，就需要發明一種儀器來自動進行記錄，而不是人們主觀地進行繪製，這種儀器就是我們今天所說的照相機。當然，要想得到照片，光有照相機是遠遠不夠的，還需要一整套工藝將照片處理沖洗出來。這一整套的工藝流程，被稱為攝影術（照相術）。

今天，法國科學院確認的攝影術發明人是法國藝術家路易．雅克．馬克．達蓋爾（Louis-Jacques-Mandé Daguerre）。和很多重大發明的榮譽給予了最後一個發明人一樣，達蓋爾是攝影術的最後一個發明人，而非第一個。在他之前另一名法國人涅普斯（Joseph Nicéphore Nièpce）已經在一八二六年拍攝出一張永久性的照片，但是涅普斯使用的裝置與後續處理技術和後來大家普遍使用的攝影術，沒有什麼關係。

再往前，針孔成像的原理在中國古代的《墨子》中就有了相關記載，但是我們顯然無法把發明攝影術的功勞給予墨子。達蓋爾和前人不同的是，他不是設法得到一張照片，而是發明了一整套設備和一系列工藝流程，這就使得我們能夠通過攝影術記錄下真實的場景資訊，並且能夠以照片的形式完美地呈現出來。

達蓋爾發明攝影術，並不僅僅為了記錄資訊，而是為了能夠取代當時十分流行的肖像油畫。達蓋爾本人是一位非常著名的建築設計師和全景畫家，他發明了建築繪圖的全景透視法，也就是從兩個（或多個）視角來觀察一個三維的物件（比如一棟大樓），然後將它畫在同一個畫面中。

這和布魯內萊斯基所發明的單點透視法不同。當時畫一幅油畫要花很長時間，如果要在戶外繪畫，更是一件十分困難和艱苦的事情，因為人們還沒有發明出牙膏管裝的油畫顏料，一罐罐的顏料既不好攜帶，也不便於保存。

因此，達蓋爾想，如果能夠發明一種方法自動將所看到的圖像「畫」下來，這樣可以省去一筆一筆畫油畫的麻煩。

當得知涅普斯用很複雜的方法得到了一張可以永久保存的照片後，達蓋爾就找到他決定一起合作研製攝影術。涅普斯則看中了達蓋爾在繪畫界的巨大影響力，作為出版商的他希望能夠借此賣出更多的畫冊，於是十分爽快地答應了。雖然一開始兩個人是各取所需，目的不同，但是因為目標一致，合作也算順暢。

然而不幸的是，當時已經六十四歲高齡的涅普斯沒幾年就去世了，而他們在攝影術方面的研究才剛剛開始。接下來，達蓋爾只好自己一個人繼續摸索研究。

涅普斯最早是用瀝青作為感光材料。因為瀝青在強光的照耀下會逐漸變硬，這樣就能夠把攝影物件的輪廓迅速地描下來，但這樣照相至少要在陽光下曝光幾個小時甚至長達幾天。

一個偶然的機會，達蓋爾瞭解到一百多年前化學家所發現的銀鹽具有感光的特點，將銀鍍在銅版上，然後在碘蒸氣中形成一層碘化銀，碘化銀在感光後就會在銅版上留下影像。這和後來膠捲上塗溴化銀的原理是一樣的。達蓋爾用這種方法將原來涅普斯需要幾個小時才能完成的曝光過程縮短到了幾十分鐘，後來又縮短到幾分鐘。

一八三八年末（或者一八三九年初），達蓋爾將他的照相機擺在自己家的視窗，拍了一張街景照片——《坦普爾大街街景》。

這張照片拍攝得非常清晰。達蓋爾在處理完照片後，極其興奮地對人們說：「我抓住了光，我捕捉到了它的飛行！」他的這個說法非常形象化，這是人類第一次發明實用的、以圖片方式記錄現實景象的技術。

在這張照片中，這條大道顯得非常寂靜，實際上達蓋爾拍照時，大道上車水馬龍，人來人往，熙熙攘攘，非常繁華。照片之所以沒有能夠記錄下這些人和車輛是因為曝光的時間長達十分鐘之久，移動的人和車輛只能留下淡淡的陰影。當時摩斯看到照片中的巴黎街頭居然沒有人，感到非常吃驚。

今天的攝影家依然採用這種長時間曝光的手法來濾除鬧市中過多的閒人。不過如果你仔細觀察這張照片，就會在左下角發現一個擦皮鞋的人，由於他一直站在那裡不動，因此被拍了進去。這個人成為被攝影術記錄下來的第一個人。

從一七一七年德國人舒爾策（Johann Heinrich Schulze）發現銀鹽的感光效果，到達蓋爾用這種原理記錄下影像，中間經過了一個多世紀的時間。為什麼在這麼長的時間裡沒有人想到用銀鹽感光的性質來記錄影像？

因為這項技術雖然原理並不複雜，但是要變成一個可以記錄影像的工藝過程卻不是那麼簡單。銀鹽感光背後的原因是它們在光照下會分解，其中的銀會以細微的粉末狀出現，這就是人們在感光銅版上看到的黑色部分。但是這些銀粉一碰就掉，不可能形成一張能永久保存的照片。而且由於被感光部分是黑色的，未被感光的部分是白色的，和我們眼睛所看到的景物亮度正好相反（它們也被稱為負片），所以我們難以直接欣賞，還需要想辦法把它還原成我們肉眼所習慣看到的照片。

這個記錄和還原圖像的過程有很多環節而且非常複雜。

達蓋爾最為了不起的地方，就在於他不只簡單發現了一種記錄圖像的現象，或者一個照相機，而是發明了一整套記錄圖像資訊的工藝過程。特別是在成像之後需要用水銀和食鹽在銅版底片上進行顯影和定影。這個過程有很多複雜的技術難題，都被達蓋爾成功地解決了。

今天「銀版攝影術」（又稱為達蓋爾銀版法）一詞，就是以他的名字命名的。

延伸閱讀：第四種元素：銀 —《改變世界的七種元素》

——本文摘自《資訊大歷史：人類如何消除對未知的不確定》，2022 年 6 月，漫遊者文化，未經同意請勿轉載。

• 作者／陳明堂

在加入《黑洞捕手》這場宇宙大冒險之前，你可能會對黑洞攝影這個主題有許多疑問。這個篇章，可以滿足你的好奇。

Q1. 為什麼這次黑洞照片曝光，各界這麼轟動？黑洞不是早就被證實了嗎？我還看過很多照片呢！

很多人模擬出黑洞的照片和動畫，讓許多人認為「黑洞的存在不是理所當然嗎？」。

然而，雖然有許多間接證據（比如重力波）讓科學家普遍認為黑洞存在，但直到 2019 年的 4 月 10 日，才出現了第一個證實黑洞存在的視覺證據。

Q2. 如果說，黑洞會把光吸進去，那黑洞照片中怎麼會有光環？

黑洞照片中的一圈光環，並不是黑洞，而是黑洞周遭物質發出的電波。

黑洞是質量極大的天體，光線靠近黑洞就會被吸進去，也因此黑洞本身不發出任何的光線。不過，我們觀測的是黑洞鄰近的區域，四周的氣體因為受黑洞吸引，繞著黑洞打轉；氣體愈靠近黑洞，運動速度加快。氣體之間互相撞擊、摩擦，會產生高熱放出能量。

這些釋放出來的能量，一部分會被黑洞吸收，但也有一部分得以逃脫黑洞的引力。跑出來的能量中包含有電波的成分，天文學家可以觀測到逃逸出來的電波，得知黑洞的形狀結構。

Q3. 這麼多黑洞，要選哪一個來觀察？

宇宙裡到處都有黑洞。但是那些從地球上看到的黑洞目標，必須夠大，而且不能離我們太遠。南天的人馬座 A*，以及北天的 M87* 是現在可觀察的兩個目標。

Q4. 為什麼新聞都說，你們建造了「地球一樣大」的望遠鏡？

如果要觀察愈遠的事物，就需要愈大孔徑的望遠鏡。我們這次拍攝到的黑洞 M87，距離地球 5,500 萬光年，根據推算，需要直徑 8,000 公里的望遠鏡，才能看清楚這個黑洞的模樣。

口徑 8,000 公里的望遠鏡！怎麼可能建造呢！

其實，不用真的蓋這麼大的望遠鏡。科學家使用「特長基線干涉技術」，讓世界各地的望遠鏡同時觀測黑洞，並把各自觀測的數據加以整理，就可以達到跟建造「地球一樣大」的望遠鏡相同效果了。

Q5. 為什麼望遠鏡可以看到很遠的東西？

人眼想要看清楚一樣事物，有兩個必要條件：光要夠強、光進入眼睛的角度要大。

比方說，你眼前有一個甜甜圈，就很容易看清楚甜甜圈的模樣。如果把燈關了，就會看不到。這就是光的必要。再來，把甜甜圈移得離你愈來愈遠，你會發現它愈來愈小，小到變成一個點，再也無法辨識中間的洞洞了。

甜甜圈兩端反射出來的光進入眼睛時，彼此的夾角稱為「視角」。當某個事物太遠，就會導致視角太小，人眼就無法辨識該物體。望遠鏡靠著凹凸透鏡的組合，達到放大、聚光功能，來加強上述兩個條件，讓人眼可以辨識遠方的物體。

Q6. 為什麼需要這麼多種望遠鏡來觀察宇宙？

宇宙中物質會放出各式各樣的電磁波，例如可見光（人眼可見的紅橙黃綠藍靛紫）、紫外線、紅外線、X 光……。

宇宙中的電磁波很容易被地球的大氣層吸收、散射；再加上人類眼睛非常局限，能看見的只有波段很窄的可見光。所以，人類若是只靠著可見光來判斷宇宙長什麼模樣，就太瞎子摸象了。有兩個做法可以改善上述情況。

• 第一，不要只靠可見光望遠鏡，多採用不同類型望遠鏡來獲取宇宙各種類型的訊號。
• 第二，想辦法讓把望遠鏡發射到大氣層之外，避免大氣層干擾，以接收更清楚的訊號。

先來討論第一個方法。除了最常見的可見光望遠鏡之外，還有多種不同波段的望遠鏡可以觀察宇宙（如右圖）。科學家發現，工作波段介於紅外線與微波之間的「次毫米波望遠鏡」，最擅長觀測星際氣體、恆星演化，是黑洞觀測的最佳利器，也是這次黑洞攝影的最大功臣。

只是，毫米波、次毫米波這類的波，很容易被大氣中的水氣吸收，所以這樣的望遠鏡，就必須建造在乾燥與高海拔的地方。像是智利北部的阿爾瑪陣列，就是蓋在海拔 5,000 公尺高的阿塔卡瑪沙漠中。

第二點，就是想辦法發射望遠鏡到外太空，這樣就可以避免大氣層干擾。像是哈伯望遠鏡就是在太空中工作的望遠鏡。

Q7. 事件視界望遠鏡是什麼？

EHT（Event Horizon Telescope） 是「事件視界望遠鏡」，指的是一個國際天文計畫，目的在獲得史上第一張黑洞照片。「事件視界」指的就是黑洞的邊界。

2012 年，來自世界的天文學家開會並成立「事件視界望遠鏡」計畫，號召全球的電波望遠鏡，連線拍攝黑洞照片。

截至 2020 年 3 月，加入EHT 的望遠鏡共有 11 座。台灣參與其中 4 座的製作、運轉。（圖中有台灣圖示者）但是 2019 年 4 月曝光的黑洞照片， 是根據 2017 年底的觀測數據洗出來的照片。當時，只有 8 座望遠鏡加入 EHT 並參與拍攝。

這些分散在各地的望遠鏡，合作之後就等於超大口徑的望遠鏡。圖中望遠鏡之間的白色弧線，代表的是基線。基線愈多，代表可觀測的資料量就愈大，拍攝出來的照片就會愈清晰。

——本書摘自 2020 年 4 月選書《黑洞捕手：台灣參與史上第一張黑洞照片的故事》，2020 年 3 月，天下文化。

本文接續上一篇：從太空往下看！我們生活的地球究竟長怎樣呢？——《俯視藍色星球》中

漫長而奇妙的旅程

南太平洋通常很平靜，北太平洋則是完全相反。阿留申群島是個超過 1500 公里的島鏈，分屬阿拉斯加和俄羅斯，以惡劣天氣聞名，我從太空看到的景象也確實是如此。

最令我印象深刻的是奇怪的氣旋天氣型態。這些暴風不像典型的颶風那樣充滿了連續雲帶，而是由幾組涵蓋了數百公里的薄螺旋狀雲帶組成。我常在想，這些看起來很像螺旋星系的暴風最後是不是會來到美國西岸。

在北太平洋也經常可以看到一種不這麼暴烈的雲，只是一整片的小點──那是分散在地表上的蓬鬆積雲。太陽在特定角度照上去時，這些細小的雲層會呈現非常有趣的型態與反光。

沿著太平洋一路往下來到南美洲的尖端，則是地球上十分有趣的一個角落：火地島和麥哲倫海峽。這些地方幾乎總是被雲層覆蓋，我在太空站的 200 天裡，只有真的看到陸地兩三次。頭一次看到這些島嶼時是南半球的夏天，我想到了當時的海象是多麼危險，而費迪南.麥哲倫和法蘭西斯．德雷克爵士等人居然早在 16 世紀就能架著帆船通過這片暴風肆虐的水域。而將近 500 年後，我身為一個人類，竟然可以航行在太空中，俯看這個星球。不知道當年那些探險家可曾想過，人類終有一天會登上太空？

再往南則是環繞南極洲的水域：南冰洋。地球上再也沒有比這裡看起來更危險、更詭異的地方了。這片海域在我們繞地軌道的南邊，總是覆蓋在厚厚的雲層底下，我很少看到它露臉，不過偶爾會看到幾座冰山。如果說北太平洋出現螺旋形風暴是不尋常的，那麼南冰洋出現螺旋形風暴可以說是特異現象了。它的螺旋結構看起來比較像一個星系，而不是典型的天氣型態，我從來沒有看過地球上有類似的東西。

震撼人心的風暴

我曾經讀到 1917 年沙克爾頓爵士和堅忍號（Endur-ance）船員冒著這種詭異的風暴，划小船從南極洲逃到南喬治亞島的驚險故事。我現在從外太空這個視野絕佳的位置上看，更能體會當年他們九死一生、奇蹟似生還的境遇。

假如你可以在太空中待上 24 小時，不需要工作，所有時間都在看窗外，你一定會被不斷上演的難忘景象震驚得說不出話來。其中有一種會讓你終生難忘，我保證你不可能在地球上見到類似的東西：那就是夜晚出現的驚人雷暴。我的第一場閃電秀是 STS-130 任務期間在南美洲上方看到的，當時我簡直不敢相信自己的眼睛。

在這麼大片的區域上方，我每秒鐘見到的閃光多到像國慶日的煙火一樣。我 21 歲在美國空軍接受少尉飛行員訓練時，被教導說「承平時期的任務是不會要求你在雷暴中飛行的」。假如飛行員決定要飛，那麼雷暴中的亂流、冰雹、豪雨和閃電一定會讓他很有得受。從太空實際看過雷暴的樣貌後，我只能說「好家在」我們不用在那裡面飛！無論我在太空待多久，雷暴總是讓我著迷不已。

難忘的雨林雷暴與日夜分際的晨昏線

返回地球前一個月，我來到穹頂艙，讓自己自由漂浮，不去碰任何牆壁，在飛過非洲上空時，播放歌手恩雅的〈非洲風暴〉（Storms in Africa），看著底下叢林中難以想像的精采表演。這真是絕頂的體驗。晚上看得到閃電，雲卻是幾乎看不到的。白天則可以看到暴風雲，但看不見一道道的閃電。但有時候各種條件會剛好到位，就有機會看到大自然的完整演出。

在 STS-130 任務的最後，我們得將奮進號從太空梭改裝成飛機，準備返回地球。我和組員史蒂夫．羅賓森（Steve Robinson）正在裝卸區把太空梭機器手臂放回它的載具中。這工作大部分是史蒂夫做的，我都在拍照。我們在黃昏時分飛越南美洲上方，剛剛好趕上亞馬遜盆地每天的雷暴，巨大的雷雨雲中打出一道道強烈的灰藍色閃電，我們完全沒有預料到會看見這樣的景象。

對大多數人來說，《魔鬼終結者》（Terminator）是一系列由阿諾．史瓦辛格主演的電影。在太空中，所謂的 terminator 是指地球表面上日夜分際的那條線，稱為晨昏線，從白色過渡成藍色再到黑色。我在傍晚駕駛噴射戰鬥機時看到很多次晨昏線。

這讓我想到小學六年級的一堂天文課，老師拿著手電筒照向在教室另一端的籃球，一條長長的黑暗通道從太陽通過大氣層，延伸到黑暗的空間中，就像白天和黑夜之間的物理界線。從我在太空中的有利位置，可以清楚地看到太陽照亮了一半的地球，另一半則是漆黑一片。我們學過這個概念，卻無法在地球上看到。

我第一次看到晨昏線時不禁倒抽了一口氣。地球鮮明的藍白色在黎明中褪為柔和的色彩，然後變成我所見過最黑暗的夜晚。對我而言，這是令人難忘的太空景象。

用攝影記錄下母星地球

在太空中的任務一天天過去，我對地球也開始有了新的看法。我對攝影愈來愈感興趣，漸漸把注意力放到攝影上，想要用它來和更多人分享我的經歷。在地球上我大多是拍我的小孩，有機會的話也會拍日落、山景或海景。

我從小就喜歡拍照，不過老實說，我大部分只是用相機的自動模式，偶爾在拍室內籃球賽時才會調整快門和感光度。不過在太空中我學會了很多新的技巧。在繞地軌道拍照是攝影者的夢想，我很興奮能拿著相機，進行這場畢生難得的冒險。

經過了這一整趟的長期太空任務，我才開始能夠吸納太空飛行的所有景致、聲音和經驗。我是一直到得以連續好幾個月觀察地球，才真正懂得欣賞這些事情。這是眾多意料之外的驚喜之一：親眼看到水這麼大範圍地覆蓋了我們的星球，驅動了幾乎每個層面的事。我很驚訝這個星球上有這麼多地方是白色和藍色的，並且充滿了我無法想像的圖案。那一年冬天，我對我的母星的認知發生了根本上的改變。

──本文摘自《俯視藍色星球：一位 NASA 太空人的 400 公里高空攝影紀實》，2019 年 4 月，大石國際文化出版。