1970年代初期的某天，一輛黃色計程車徐行在紐約市公園大道上。從各方面看來，這不過是一件尋常的偶然事件，古往今來終日重複數千次。然而，這趟車其實很特別，因為它和人類史上最偉大的條約之一，所謂 《公園大道條約》（Park Avenue Treaty）有關。條約的簽署人是共乘計程車的艾薩克‧阿西莫夫（Isaac Asimov）與亞瑟‧克拉克（Arthur C. Clarke）兩位。阿西莫夫在條約中堅稱克拉克是世上最優秀的科幻小說作家（他個人謙居第二），而克拉克則堅稱阿西莫夫為世上最優秀的科學作家（他個人也謙居第二）。克拉克並在自己的小說《三號星球報告》（Report on Planet Three）獻詞頁上加以引用：「根據克拉克-阿西莫夫條款，世上次優的科學作家，謹將此書獻給世上次優的科學小說作家」。
亞瑟‧克拉克（左）和艾薩克‧阿西莫夫（右），《公園大道條約》的簽署者。
該條約代表了逝去時光裡眾所遺忘的真相之一：阿西莫夫廣被視為最傑出的科學傳播工作者之一，雖然後人最常想起的是他的科幻小說（如果你還沒有讀過《基地三部曲》原著，別上網了吧，快去找小說來讀；這篇文章會一直在這）。蘇聯發射名為史普尼克（Sputnik）的人造衛星幾年後，大眾普遍關注的是美國與他國家間的「科學鴻溝」（可說是當今美國落差日漸明顯的先例），當時的阿西莫夫已是一位造詣高且受歡迎的科普作家。阿西莫夫的作品豐富，接受度高，極受喜愛。庫爾特‧馮內果（Kurt Vonnegut）曾問阿西莫夫，無所不知是什麼感覺。阿西莫夫答，他自己肩負全知之聲望，感到提心吊膽。
儘管態度謙虛，阿西莫夫的盛名實則當之無愧。從各方面看來，他都是一個博學者，擁有出眾的才智與專業，能跨足人類各領域的浩瀚知識。縱觀歷史，我們還能找到更多像這樣的通才，在流行文化中已眾所周知。也許最有名的就屬李奧納多‧達文西（Leonardo da Vinci），他被視為史上最卓越的機械天才和藝術家。年輕時的達文西師從翡冷翠（Firenze）藝術家韋羅基奧（Verrocchio），終日沉浸在藝術與技能培訓裡：畫草圖、製作金屬、素描、雕刻，與繪畫。達文西的精湛技巧在早年便顯露出來，才會有些傳聞軼事，提到達文西在韋羅基奧的指導下學畫，因其繪畫技巧高超，以至韋羅基奧發誓再也不提畫筆。達文西的一生中創作出許多令人驚嘆的藝術作品，至今仍備受崇敬的像是〈蒙娜麗莎〉（Mona Lisa）、〈最後的晚餐〉（The Last Supper），和〈維特魯威人〉（Vitruvian Man）等。我最喜歡的達文西真跡之一，就是他在西元1473年以阿諾河谷為景的首張畫作草圖。他只用了簡單的線條，但不知怎麼卻能捕捉遠方生氣蓬勃的義大利鄉村景致，雖然實際上我本人從沒去過那。
〈托斯卡尼的景觀〉。阿諾河谷的草圖是現下所知最早期、出自李奧納多‧達文西之手的藝術作品。
在我的腦海裡，我想像年輕的達文西在一片綠草如茵的山坡上席地而坐，有紙筆在手，用快速的線條與色調描繪著他的家鄉景致。隨著阿諾河谷的輪廓，蒙特盧普城堡的城牆在畫紙上浮現，他的心思想必徘徊在想像力的沃土上，盡情探索那些受陽光與美景照拂的創想種籽。達文西是不會輕忽這些種籽的。他的天才和創意無人不曉，不僅創作出幾幅西方文化裡最著名的藝術作品，也開創了許多前衛的奇想，像是對飛行與直升機的構思、使用太陽聚焦的能量、以及地殼表面移動的可能等（即今日地質學家所說的板塊構造）。達文西對任何議題皆感興趣，好奇心從不倦勤。他是真正不折不扣的博學者。
人性中很有趣的一個事實是，我們不贊同的行為，卻經常又是我們看重的。史上最受崇敬的科學家們幾乎個個是博學多聞的人：達文西、伽利略（Galileo）、牛頓（Newton）、惠更斯（Huygens）、費曼（Feynman）、和戴森（Dyson）等。但在學術界，我們並不鼓勵博學多聞。我們鼓勵的，是大學教授們心胸狹窄，把全副注意力與努力都投注於狹隘的科學領域裡故步自封，這樣他們就能在定義嚴格而刻板的知識框架中，繼續當世上首屈一指的專家。然而奇特的是，人類在科學上所運用的非凡想像力，卻是仰賴高度跨學科的專業貢獻，需要五花八門的領域中，數以百計個科學家的前仆後繼。
比薩（Pisa）市郊、離文西城（Vinci）西邊約一小時路程之處，有一當今最偉大的科學奇蹟正在成形。天文學家、物理學家，還有計算機科學家與工程學家、雷射技術專家等人，正在合作建造一個長達好幾公里的巨型雷射干涉儀，名為Virgo （http://goo.gl/maps/CYzrE）。在德國漢諾威（Hannover, Germany）外圍的農田，亦建置完成了一個相似於此、但規模較小的天文台，稱為Geo （http://goo.gl/maps/Ozlco）。日本也正在西部著名的神岡天文台（Kamioka Observatory）底下，建造名為Karga的設施。美國兩個大型天文台，LIGO（全名為雷射干涉重力波天文台），至今亦興建完畢了，一座位在華盛頓州高地沙漠東部，靠近漢福德保護區（Hanford Reservation）（http://goo.gl/maps/C1QEj），另一座則在路易斯安那州翠綠的絲柏樹林裡，靠近利文斯頓（Livingston）（http://goo.gl/maps/pifQn）。
干涉儀已在物理實驗室裡服役了一個世紀，而，上述這些更為龐大的科學儀器則是干涉儀的同輩，只是增強了4000倍，它們配上全國最先進的雷射裝置、隔震系統、世上最大的真空系統、3萬個環境感測器，並連結了一個最強大的電腦網路好作科學分析。這些天文台的目標，是檢測物理學界裡的終極使命：重力波（Gravitational waves）。
重力波可說是人類觀看宇宙的全新方式，它不是透過光，而是透過重力。事實上，你所知的宇宙，包含你曾被教導的一切、在教科書或電視新聞上所學到的種種，本都是由望遠鏡循光發現的。
哈伯太空望遠鏡（左）深入宇宙、拓展了我們的視野，為我們呈現像這樣的船底座星雲（右）的奇景，及一個秘密的恆星誕生地。
這項悠久傳統，是由另一位偉大的博學者伽利略‧伽利萊（Galileo Galilei）為人類流傳下來的。伽利略在1609年成功製作了一台望遠鏡，並於次年把這個經驗寫進他的知名著作《星際信使》（Sidereus Nuncius）裡。那台大小適中的望遠鏡，正是今日尋常人家在後院使用的望遠鏡前身，也是哈伯太空望遠鏡的濫觴。望遠鏡告訴我們人類在宇宙中的位置；然而隨著觀點的改變，宇宙裡仍有大片新疆界等待探索。對重力波的探測，將徹底改變我們對小型天體物理系統的理解。我們將能直接探測中子星的內部結構（目前所知密度最高的物體），看它們在巨大碰撞間爆炸；我們將能觀賞黑洞的誕生與衰亡，觀察它們的尺寸和旋轉方式；我們將能看見行星墜入混亂的螺旋式軌道，在黑洞周圍揭示其重力場範圍、結構、與形狀。如果我們幸運的話，甚至可以檢測到大爆炸（Big Bang）所引發的重力波回聲，此微弱聲響跨越了漫長的40萬年，遠早在任何望遠鏡發明之前。
愛因斯坦在1916年發想出重力波的概念，但他自己幾乎即刻拋棄這個想法，因為據他預料，當時我們並無能力檢測這種物理效應。然而，時空快轉到近代，我們能憑靠的不僅是單一技術，而是眾多改良的技術。今日我們用來探測重力波的這些儀器，是匯集眾人之智與各學科人才之大成，才鑄造出來的。
這些干涉儀是由我們最好的建築承包商籌備興建；它們的巨臂長度驚人，連地球的曲率都有影響。整整4公里的儀器臂，是由直徑1公尺的真空管以螺旋方式焊接製成，管壁不得有任何漏洞或縫隙。熱傳工程師必須在射線管上設計更大型的緩衝設備，讓受日升日落照射下的長臂能自然地收縮和膨脹。地震學家、氣象學家、和電機工程師必須做出約3萬個環境感測器組合而成的網絡，用來監測及報告天文台的狀態與環境。隔震工程師必須謹慎地搭建懸架系統，過濾周遭所有震動噪音，包含廊上走過的人聲、地球另一端地面運動造成的回聲震動、以及十英里外的公路上車輪的轟隆聲。
計算機科學家和網絡工程師已設計了一個計算與資料探測系統，用來處理成千上萬個連結，將數據儲存起來且處理，再將處理過的數據發送到世界各地近1000位合作的科學家手中。專業的光學工程師和雷射物理學家亦建造了一個雷射射入控制系統，這個系統在輸入一道紅外雷射線後，會使其在真空射線管裡上下來回400次，循環總計超過1600公里，然後再將雷射光反射回來，最後統一測量其極微小的距離變化；這些變化代表了宇宙遙遠一角傳遞過來的重力波信號。
看看這條達4公里長的機械臂（左），或瞧瞧計算機系統內部的精密儀器如何與錯綜複雜的感測網絡連結，就會知道LIGO是一台了不起的探測器。
從這壯觀的儀器頂點往下瞭望，視線隨它的手臂延伸至4公里外的探測站，我們很容易為這些科學家與工程師的創造力驚嘆不已。這個大型團隊裡的人持續會面、討論、設計、測試，最終成功地建造出一台人類史上最靈敏的科學儀器。這一池人才一路上殫精竭慮模擬每個可能的問題，並設計解決方案。他們碰過無法預料的困難，查出障礙的原因然後找到了答案；有了這些，才讓我們得以持續在發明這條漫漫長路上邁步向前。這些偉大的機器，以及它們為我們所帶來的發現，是這群人奉獻與毅力的證明，也好比是牛頓，惠更斯，和達文西等輩留給人類後代的餽贈。受惠於這般科學儀器，我們成了另一種博學，這並非單憑一己之智力，而是仰賴一個龐大團隊的能力，將好幾十年的研究成果串連在一起。由於這些努力，我們才能安然地站在巨人的肩膀上，屏氣凝神的期待，理所當然地以我們的科學成就為傲。
從空俯瞰位在漢福德的LIGO干涉儀。
置身LIGO的頂點，不得不因兩件事情而讚嘆不已。第一，眼前這個令人敬畏又鼓舞人心的畫面，是全然經由人類的智慧與毅力所構築而成。像LIGO這樣的儀器，根本上改變了我們看待宇宙的方式，促使人類突破生理感官所強加的偏見與限制，開始聆聽宇宙之中，從未聽聞過的宏偉交響樂。第二，這台機器不僅是天體物理學等學問的開端，新的技術和新的見解更會回流至社會中，以意想不到的方式激勵年輕的一代前進。阿波羅天文探測計畫如此，很多人相信LIGO也是如此。LIGO採用的雷射技術已開啟了碳纖維複合材料的應用大門，可用來測試飛機零件。
Einstein@Home （如它的手足，Seti@Home）是首次集結家用電腦做科學集體計算之用，能將所有因週一足球之夜而閒置的電腦，化為一台世界級超大計算機。LIGO先進的雷射控制系統，展示了當今雷射運用方法的精確，舉凡從雷射焊接、精密的雷射切割技術，到先進的雷射武器系統皆是。事實上，這些都是無心插柳；創意的種籽萌芽於精緻與粗糙並存的環境裡，在兼容並蓄的沃土中成長。是數大之美，造就了今日的博學。
（註：Einstein@Home「愛因斯坦回你家」計畫由美國LIGO與德國GEO600兩重力波天文台合作，收集宇宙中的數據，以證明愛因斯坦廣義相對論中重力波的確存在。Seti@Home是和Einstein@Home同樣作法的分散式運算計畫，目的是尋找外星智慧。）
駐足在LIGO的頂點凝視機械長臂，成就的喜悅卻讓我們更篤定：我們應當做得更多才是。這世上需要更多的博學通才，無論規模大小。我們應當解放那些受到束縛的年輕科學家，允其心靈流浪至美妙瘋狂的奇想裡，縱情想像未來的模樣。有時很難知道這種自由無拘能帶來什麼好處，尤其是在這經濟災難與政治衝突不斷的艱困時刻。要那些身為先鋒的科學領導者（「灰鬍子」，我如此稱呼他們）鼓勵青年科學家擁有廣闊的思維，更是難上加難，畢竟任何偉大的新發現，都能輕易地掩蓋前者知識看似微薄的貢獻；科學家的自我（儘管外表虛張聲勢）是很脆弱的。但這仍不能改變我們需要更多博學者的事實，這不只是為了要激勵人類去開拓與探索更多疆界，也是為了用更創新的思維、而非狹隘的觀點，來處理具挑戰性的議題。世上問題如此多，唯有創造性思考才能有所作為。
駐足在LIGO的頂點凝視機械長臂，我不知道若達文西此時也在這，他會怎麼想？我能想像他坐在我身側，有羊皮紙與筆在手，正用有力的線條速寫著LIGO的雙臂、華盛頓東部的灌木沙漠林景、與響尾蛇山的遙遠疊影。我任由思緒遊盪，想像著世界上還未發生的所有可能。
作者：Shane L. Larson
譯者：Angela M.H. （現為自由譯者，歡迎聯繫 angela.mh19@gmail.com）
本文原發表於Write Science[2012-11-4]
徐 正群
boogiepopa02柯喃=宇宙物理學之父
