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《4=71》的星際效應,從科幻找到對科學的大愛

oeo
・2016/06/04 ・6831字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

「從死寂黑暗的太空回看地球,恐怕會連上面的紛紛擾擾,吵吵鬧鬧都顯得可愛了!」——電影《罪愛》

華文科幻推手葉李華博士宛如科幻情節般,親贈藏書中的一本短薄科幻小說《4 = 71》,不論原作和譯本都算是有點年歲的作品。日前,讓我重拾久違的一種「愛不釋手,津津有味」,而且是「科幻原初」讀想之趣,也馬上聯想到近年科幻界一些前輩如黃海老師擲地有聲地評判:科幻興衰將從文字閱讀走向圖像聲光?!

但如同科技、科學發展,總有一些「異數」與「經典」提醒我們:文明不是單一線性代換演進的關係,許多宇宙現象問題的核心也不是「是否存亡」,而是「如何流變」?!不但文字科幻,連「口語」科幻,甚至默示科幻、意念科幻(例如冥想),都將有再現、興盛的一天。

找回科學的初衷與感動

《4 = 71》的原作英名 Time for the Stars(另一中譯:《探星時代》),是二十世紀三大科幻小說家之一,有「科幻先生」之稱的羅伯特.海萊因(Robert A. Heinlein)於 1956 年所成。(另兩位科幻小說家是艾西莫夫與克拉克)

這是以星際探險、太空旅行與心靈感應為主題的經典之作,故事圍繞一個巨型「生存空間計畫」:他們派出十二艘太空船出去,以太陽為中心,順著十二面體的十二個軸向外飛去——但這只是大概的方向,因為太空船的任務並非搜索一大片太空,而是要在最短的時間內,盡可能多造訪幾顆太陽型恆星。

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4=71
《4=71》書籍封面。圖/作者攝影。

會說「重拾久違」之趣,是這部短薄灑脫的作品,有著輕簡卻豐富、通俗卻深刻、幽默卻縝密的文風與筆力,讓人開始抱著「輕鬆看看」的心態卻在不知不覺的情境中欲罷不能,到最後感慨萬千更沉思良久。對照近年聽聞閱歷的相關現實中,以「人」為觀察主體、參與運作、表現載體的科學、科技發展的環境與重大事件,在對現象、真相、事理的探究與叩問上,我常常在經典科幻作品更容易找到科學的原旨、科技的初衷。(但凱文.凱利、尼爾.波斯曼這一派科技思想家恐怕未必認同這點,因為在他們看來;科技史早於人類史……)

若簡單來說,科學上的現實發展當然牽涉到人情世故、結黨營派、明爭暗鬥甚至爾虞我詐的運作,科學教育上,也許為了同仇敵愾的內部激勵,我們常常在回顧科學發展的時候把「當年」「新科學」、「新科技」、「新理論」的受挫與磨難大都歸罪於迷信與宗教勢力。實際上,若能更宏觀詳盡的審視,打壓、排斥新科學、新探究的一股重大力量往往(也)來自另一群科學同儕與支持者,虎克與牛頓對「光」的解析、第谷對伽利略的地球運行主張、拉馬克學派與達爾文學派的演化論、愛迪生與特斯拉的用電之爭、重於空氣的飛機與輕於空氣的飛船的飛行科技之爭,凡特團隊和柯林斯團隊的基因解密……不勝枚舉。雖說競爭、角逐、對立原本是科學、科技非常根本甚至明智的形態,但現實中,這些競爭、角逐與對立往往演變成你死我活、贏者全拿式的打壓與傷害,甚至是對人不對事的私人恩怨。

而在更久遠「後期」回顧時,其實往往是「大部有理」、「另有蹊翹」(例如我們現在應該都可以同時接受光的粒子說與波動說、許多科學家也開始宣稱遺傳演化機制遠比推論的複雜,「拉馬克學說」部分有其適用之處……),但對人類文明的進程與某幾世代的世界福祉,其實都已造成負面的影響與衝擊。現今當世,也許資訊發達,我們見聞更多尤有甚者,每況愈下的攻訐、競逐與內耗,科學家們與科技社群爭鬥的層次甚至原本、主要就不再是理念與路線,而是權勢、名聲、錢財與私慾……。

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在電力的發展史中,我們往往只想到愛迪生,卻忘記交流電的最大推手,尼古拉.特斯拉。圖/wikipedia

那麼,很多當初真正吸引或激發一個小孩或一位大科學家的科學樂趣和科學精神的到底是什麼?整個科學演進對人類甚至世界帶來的核心價值又是什麼?是名利、功效、形式,還是解答與提問本身?汲汲營營於萬貫家財、征服現世的功成名就,在原初科學和科幻的眼中,不都是「宇宙星塵」般的微渺嗎?

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在《4 = 71》一作中,並不是沒有涉及政治、商業模式、生態、人際社會、個人心理、地方文化這些議題,相反的,相對於坦白說有些讓我失望同樣取材自海萊因所作小說的電影《星艦戰將》,「科幻先生」在此作透過這麼淺少的篇幅,卻常常在各議題上都精要地觸發人們無限馳想甚至省思。

但正如日本近代著名詩人高村光太郎就曾讚賞《銀河鐵道之夜》作者,也就是有日本國民作家美譽之稱的宮澤賢治時說過:「胸懷宇宙者,無論身處多麼偏遠處,總是能超越地方性而存在。內心沒有宇宙者,無論身處多麼核心的文化之地,也只是一個地方性的存在。」。《4 = 71》中沒有一個角色是偉人、聖者,甚至絕大多數都是世俗社經、道德上平庸凡常或是個性怪異之人,但它的背景是浩瀚宇宙,探討的起點、關懷的基準是「整體人類文明命運」!

這裡談的是科學底蘊與胸懷,並不是探究的對象與形式,像是現實科學史中,孟德爾研究碗豆遺傳、法布爾觀察昆蟲天地,他們探索的事物本身都很小,但卻仍是胸懷宇宙,心繫真理。而在《4 = 71》好幾處情節中(例如小我與大我的取捨、求真與私情的面對),看到可敬又可愛的科學人原型與科學精神,這樣的表現絕非偶然,近年科幻佳作像是《地心引力》、《星際效應》、《火星任務(絕地救援)》都有異曲同工之妙,當然,也就彰顯科幻的「超越性」、「特殊性」與「真實性」(這是我對科學與科幻的內涵過於浪漫嗎?這一點讓我想起科幻名家倪匡喜歡問人:「你能否在腦海中,想像一種從未見過的顏色,或是一種從未聽過的聲音?」)。

4 = 71

透過語言、符號溝通,我常常半開玩笑地說:「1 + 1 = 2這種顯而易見的道理其實只在數學的世界中成立!」透徹地了解每一棵樹甚至每一樣生物的性質、現象,不代表就掌握了整座森林!有時我們會忽略,語言、符號甚至數字、單位其實也都是一種化約主義的表現,即便任何在探討問題上使用的正當性與有效性,還是有保留開放性與否證性的必要。

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葉李華博士當初採用這樣的中文譯名,有他的匠心巧思存在!因為此作之所以「淺出深入」、「軟硬兼施(許多人習慣將科幻分為軟科幻、硬科幻)」,其實它主要引用、取材的是就算在物理學界都算高深、上位的理論與概念,包括狹義相對論、攣生子悖論、同時性,尤其當中不算複雜(卻深奧)的時間膨脹效應(公式)貫穿全文太空旅行的物理理解:

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也就是「兩個參考座標的相對速度為 v,那麼『第一個參考座標的時間間隔』等於『第二個參考座標的時間間隔』乘以『根號一減相對速度的平方除以光速的平方』。當然,這只是個特例,要在恆速之下才會成立;有加速度時就更複雜了。」此作,雙胞胎的弟弟參與星際探險行動,哥哥(及其後代)留守地球,兩人並作為整個計畫最關鍵的「通訊工具」,故事於焉開展……。

而有人說,近年一些反應熱烈的科幻電影例如《星際效應》,就是受到這部早在電腦科技都還未成熟,更別說普及的1956 年成作的小說所啟發。不論是否屬實,如此在今日看來仍屬科學前沿、毫無遜色的視野與洞見,是讓人對它倍加讚嘆的原因之一。若這類深奧的科學理論與學說,在傳達、交流上的對象是一般大眾或至少是同好小眾,且目標是至少「略懂與概知」,而非極少數專門領域的學者專家或事責相關的官僚精英,若沒有科幻的故事構成與文章鋪陳,將少了非常多的樂趣甚至理解。科幻在此發揮一種「譬喻」、「溝通」之法,也近於佛學中「應身說法」之效,對於科學上「弘法利生」的重要性可見一般。

學習本身就是目的

在目前國內外「教育政策」吵得沸沸揚揚的當世,不論是提升學歷等同提升競爭力與社經地位的舊調,或是適「好」揚才(目前社會上所謂的適「性」揚才的定義與做法其實還非常粗糙、空泛)、銜接經濟(供給產業勞力要素,例如美國的教育數十年前就必須面對這樣嚴厲的批判),在社會上做個有用的人……卻很少有政治人物或社會精英能像《4 = 71》中的人物如此宏觀、大膽地說出教育的本質(之一)。

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作品中,一位叫阿福的大叔說:「阿湯,我第一次上太空的時候就發現,想要忍受太空旅途,唯一的方法就是找點東西學,而且認真去學。」「學習不見得要有目的,學習本身就是目的。看看阿福大叔吧,他快樂得像個拿到新玩具的小男孩。」其實不單是這樣看似消極的目的,若我們以結構主義的角度分析地球,將其視為一艘在宇宙漫行的特殊太空船,絕頂巨大的人類命運與整體文明發展的可能性,也取決於其上成員的學習過程、品質與成效,而非其他!小從細胞個體,大至芸芸眾生、頂尖天才,學習本身就有目的!在浩瀚造化中,科學、科技的突破與躍昇也可能存乎眾志成城甚或一念之間?!也很少現實中的人物可以像小說中的人物那樣直白坦言或是領悟:「我開始明白,太空船上的許多安排,目的只是讓我們保持健康和快樂。」綜觀整個造化(cosmos)尺度中,比人類小的遠多於比我們大的。(已知宇宙中的最大:1030厘米,人類的大小:100厘米,已知宇宙中的最小:10-33厘米),所以說,人在宇宙中的渺小與巨大是相對性的,生命與世界的關係恐怕也是得透過「學習」而「逼近」的永恆之謎!

大膽假設,小心求證

《星際效應》中,女孩墨菲:「爸,你說過科學是承認未知的事物……」

其實精彩的科幻例如《4 = 71》,未必是要機關設計、華麗無比,但它很可能除了提出一個巨大的問題,更啟迪了一個探究甚至解決方向。書中提問的是,人類就算能夠執行星際探險,但要在緊迫性殖民外星的任務時,如何做到有效的動輒以光年計超長距離通訊,而且「距離地球一百光年內的恆星,只有一千五百多顆,而其中與太陽在光譜類型上大致相同的,就只有一百六十顆左右。」

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面對浩瀚無垠的宇宙,人類真有移居其他星球的可能?圖/pixabay

這樣要探查可能適合人類居住的星球並有外星殖民的急迫性時,就必須突破「任何物質速度不能超越光速」的物理限制,海萊因巧妙地採用了「心靈感應」這種科學邊緣的事務作為科幻敘事中解決方案。即便在二十一世紀的今天,它仍不是被普遍接受的主流科學,甚至正統科學都不算,但也因為這樣,對於科學無法充分解釋與尚未完全否證的事理,以科幻的形式呈現,這樣佈局與構思的前瞻性又顯出其精妙之能事了。因為關於人或生命的探討,恐怕科學掌握的都還在幼兒園階段。近期又再次翻閱國內李嗣涔教授在他的「難以置信」系列書籍中,紀載了許多他以最嚴謹而且長期的科學方法探究人身、心、靈功能的實驗,「手指識字」、「超維次訊息場」都是被證實存在的,因此,科學是一種驗證錯誤、逼近真理的歷程與方法,不是用來鞏固學說、宣揚真理的,也因此,在探究或解答方向上一定要採取開放的態度,過程、方法上當然就要嚴謹而全面。

兵學家克勞塞維茲說過:「再多戰術上的成功,也無法彌補戰略上的失敗!」不論是從「無用之用」還是「科以載道」的立場出發,科學、科技發展的取向、定位與協調是至關重要的,而科幻作品時時提醒我們:越大越高層次(例如物質、能量、有序無序熵、心靈)的科學取向、定位、協調,越是重要。

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突破既有的印象

「邏輯怎麼勝得過情感因素呢?你應該看看所羅門王分嬰兒的故事。」

我們在推動科學事業,進行科學工作時,常常會掉進「理所當然」的迷思中,各方都認為自己是正義、正確的一方,最後卻造成了最混亂慘烈的結果。就像我們冷靜時都知道在面對一個數學題目時,有時快速、拼命的解題並不該是優先著手的方向,而是該看懂題目、釐清題目,甚至決定要不要解題,但在講求效能的物質文化時代,實踐上卻常常難逃捨本逐末的窠臼。

看到《4 = 71》書中一些描述行動決策分歧、意見相左的情節語句,像是:「也許大姊夫真的是好意,但有時我會認為『好意』應該當成死罪來辦。」雖然筆調調皮、諷刺,但卻讓人感觸良多。其實很多時候,它就是在講述:「通往地獄的道路,常常是用善意所鋪成的!」這樣的亙古道理,而我們也可以將前後兩句關鍵詞,地獄改成野蠻混亂,善意改成科學科技。像現今攸關人類文明、地球生態也繫於科學發展的能源政策、教育政策,很多時候就該注意事理的成敗、對錯、優劣不單是科學科技、專業理論本身的效力、正誤問題,而是推動與實踐結構、時機、場域、方式、溝通協調、文化情感尤其推動者、主事者心中的藍圖與動機至關重要。

物理學大師戴森,也是科幻的愛好者,就曾經提出一種符合科學精神的「輸得起的發展」概念,他舉過經典的案例來說明:飛行史是一個很好的範例,可以查看科技與人類事物互動的詳細內涵,因為那恰好是兩項完全不同的科技在競爭求存―剛開始,這兩種科技稱為「重於空氣」以及「輕於空氣」。飛機和飛船不只在物理構造上有差別,在社會學也不相同。飛機衍生自個人冒險的夢想;飛船則起源自帝國的夢想。在飛機製造者心目中,原始的形象是一隻鳥。但是,在飛船製造者心目中,所供奉的形象卻是一艘大洋輪。因為一樁 R101 號飛船(計畫)必須不計一切代價,趕在 1930 年 10 月的某個日子飛航印度而墜毀燃燒的慘案後(即便同期有另一艘大致成功的 R100 案例),再也沒有乘客自願進行另一趟飛船飛行。大英帝國的飛船紀元也正式畫上句點,人類飛行交通發展從此改觀,我們也有了不一樣的天空。

R101
飛船 R101。圖/wikipedia

推動很多相關科學科技的重大政策其實本身並沒有什麼不對甚至是相對明智、優秀的方案,但是,遊戲規則一定得公平,這樣做才可以讓各種方案良性競爭,而且如果這個政策表現不佳,也應該輸得起。一旦輸得起,失誤與落敗就不會造成重大傷害。然而,由意識型態推動的科技,典型特徵就在於「輸不起」。相信愛因斯坦曾言的:「想像力比知識重要!」必定包含這一層謀定而後動、三思而後行的科幻意義。

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成為偉大的一部份

「譬如三蘆,立於空地,展轉相依而得豎立。若去其一,二亦不立;若去其二,一亦不立,展轉相依而得豎立。」——雜阿含經

最後,《4 = 71》這類科幻經典提醒也勉慰我們:科學探究、科學事業與科學社群的成與敗畢竟是一種因緣和合,集力而成之事,甚至按照物理學家薛丁格的說法,科學的發現與成就有助於宗教信仰與觀念的釐清(正信,他舉了一個西方傳統信仰天堂、煉獄、地獄空間位置分布在地球科學、物理學發達後的改觀與修訂)!現實世俗上偏好差別對待、談功論過、偶像崇拜,但事實上,偉大的科學發現與成就通常關聯的因素、機遇更複雜,真正「貢獻者」其實不計其數,用「不可替代性」來評論個人的功績與表現,我想多少也是一種很便宜行事、不夠精準的做法。在《4 = 71》的探星時代遨遊星際的拓荒英雄號太空船,參與任務的船長、大廚、醫生、科學家、普通通訊員(以電磁波通訊)、怪咖通訊員(以心靈感應通訊)、工程師、軍人……甚至在地球上的夥伴與工作成員,不論最後犧牲與存活,都是這項科學偉業的貢獻者。

就像「你可以說,『小獵犬號』(包括船長費茲洛伊及其名不見經傳的船員)因為載運了達爾文這位意外的乘客而名垂不朽,連帶這趟旅行也成了科學史上最著名的旅行;但你也可以說,因為達爾文上了『小獵犬號』,這趟旅行改變了他和他的思想,進而使他改變了全世界。」縱使在時間上,小說尾聲的設定是「但是時代變了。一艘零場太空船(假設已經可以利用物理「同時性」移動的太空船)在一年內能造訪的恆星,比一艘火炬太空船在一世紀裡能碰到的還要多。」但科學是兼容創新與傳承的重要性的,如同「雖然今天橫越海洋有如跳過泥坑,我們也不能否定哥倫布的成就。」

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究竟是達爾文榮耀了小獵犬號,還是小獵犬號榮耀了達爾文?圖為小獵犬號的航海路線圖。圖/wikipedia

在現實的科學環境中,當我們看到題材選評的門戶之見、偏狹升等標準的沉重壓力、科學同儕的勾心鬥角、競爭型計畫的明爭暗奪、淪為娛樂事業的競賽活動、權勢派系的機關算盡、理盲潮流的攻訐撻伐、反智文化的無情打壓、產學利益糾葛的雜亂無章、名聞利養的私慾橫流、世智辨聰的驕矜張狂、鞏固學閥的殘酷排擠……這般的荒腔走板、烏煙瘴氣,總會記得也相信,還有人、事、物像《4 = 71》這科幻小品當中一樣在發生、在延續,選擇、參與胸懷人類生命、探索宇宙未來的科學壯舉,渺小的生命就已經是「在歡喜中」,踏上身心靈的冒險旅程,也成為「偉大的一部分」,1=∞!

 

延伸閱讀

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  • 《4 = 71》
  • 《生命的尋路人:古老智慧對現代生命困境的回應》
  • 《我們都是食人族》
  • 《宇宙從我心中生起:羅伯.蘭薩的生命宇宙論》
  • 《活宇宙:我們身在何處?我們是誰?我們往哪裡去?》
  • 《難以置信 II 尋訪諸神的網站》
  • 《無用之用:醞釀之必要,徒然之必要,歡迎來到無用時代》
  • 《想像的未來:戴森再掀宇宙波瀾》
  • 《生命是什麼?薛丁格生命物理學講義》
  • 《科技恩仇錄:科技史上的十大爭端》
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森林學研究所畢業 曾任台大創發社幹部(臉書社團 "創發社CAIV" 召集人 ) 某屆倪匡科幻獎得主 從事教育工作 科學科幻 自然生態 文藝創意 一切"豐富生命"的愛好者...

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圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

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  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

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即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

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典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

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GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

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(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
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賴昭正_96
43 篇文章 ・ 56 位粉絲
成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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這些太空垃圾會不會阻礙我們太空旅行?太空垃圾怎麼清? 
PanSci_96
・2024/05/29 ・5682字 ・閱讀時間約 11 分鐘

人類上太空的夢想會被我們親自摧毀嗎?

隨著火箭成本降低,人人都能把衛星丟上太空,現在,當你晚上抬頭看天空,你看到的星星可能不是星星,而是人造衛星。你看到一閃而過的的流星,可能只是墜入大氣的太空垃圾。

這些多到不行的太空垃圾已經成為隱憂,更可怕的是,這些以超音速飛行的太空垃圾可能摧毀其他衛星,在衛星軌道上製造更多不可預期的致命飛彈。有人擔心,人類終有一天會無法穿過這片垃圾雲,天空永遠被自己封閉。 終於,有人提出清理太空垃圾的方法了,但這些方法真的可行嗎?

現在的太空垃圾有多少?

最大的太空垃圾可能是整節火箭!

所有在繞行地球的軌道上失去功能的東西,都會成為太空垃圾,最大的包含壞掉的衛星、和大量運送衛星上太空的第二節推進火箭,例如 1960 年代太空競賽時大量發射的火箭,有許多至今還在宇宙遊蕩,每一個都像公車一樣大。而小東西,則包含太空人在太空漫步時遺忘的東西,或是太空垃圾互相碰撞後產生的碎片,最小可能只有數毫米,小的像隻蚊子。但不論太空垃圾來自哪裡,只要缺乏妥善的管理和追蹤,就可能成為其他運作中設施和儀器的致命血滴子。

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所有在繞行地球的軌道上失去功能的東西,都會成為太空垃圾,最大的包含壞掉的衛星、和大量運送衛星上太空的第二節推進火箭。
圖|PanSci YouTube

為什麼說太空垃圾真的很危險?

為了不被地心引力拉入大氣,墜向地球,在軌道上繞行地球的物體大多都以非常快的速度在移動,包括現在還在運作的衛星與各種設施。舉例來說國際太空站位於距離地球表面四百公里高的近地軌道(Low Earth Orbit),以大約每秒 7 ~ 8 公里的速度高速移動,是地表音速的 20 倍。也就是說,太空上的車禍可嚴重多了,來自不同方向或不同傾角的物體,可能會以超過每秒 10 公里的相對速度發生碰撞。別說公車大小的太空垃圾了,只要直徑超過 1 公分的碎片就足以對太陽能板或玻璃造成損害。更麻煩的是,大小在 10 公分以下的物體,大多還因為尺寸過小難以追蹤。

那麼,我們的頭上有多少太空垃圾呢?

根據歐洲太空總署 ESA 的資料,目前軌道上有 6800 個運作中的衛星,相對的有超過 3 萬 2千個可追蹤的太空垃圾。但如果估計所有無法追蹤的物體,大於 10 公分的物體可能有超過 3 萬 6 千個,介於 1 公分到 10 公分的則高達一百萬個。

根據歐洲太空總署 ESA 的資料,目前軌道上有 6800 個運作中的衛星,相對的有超過 3 萬 2 千個可追蹤的太空垃圾。但如果估計所有無法追蹤的物體,大於 10 公分的物體可能有超過 3 萬 6 千個,介於 1公分到 10 公分的則高達一百萬個。
圖|PanSci YouTube

在這些太空垃圾中,大多數大型太空垃圾就是來自發射衛星後,一起留在太空的第二節推進火箭,小型太空垃圾則來自火箭爆炸或各種大大小小碰撞所產生的碎片。

太空上曾發生過嚴重的太空垃圾碰撞事件?

歷史上比較嚴重的一次撞擊事件發生在 2009 年,銥衛星公司運作中的通訊衛星,重量 700 公斤的 iridium 33,和失效、重 900 公斤的蘇聯軍用衛星 kosmos 2251,在 789 公里的高空,兩台衛星以每秒 11.7 公里的相對速度直接撞上,化成了兩團在軌道上繞行的碎片團。

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NASA 估計,這單一次的碰撞產生了超過 2000 片可追蹤的碎片,雖然許多碎片受地球引力慢慢墜入大氣燒毀,但直到到 2023 年 2 月的統計,大約還有一半,也就是 1000 片碎片留在軌道上。過往也曾經觀察到碎片從距離國際太空站僅 100 多公尺的位置驚險掠過。

如何解決太空垃圾的問題?

太空垃圾又多又危險,真的有辦法清除嗎?

2023 年三月,NASA 發表一篇研究,整理了關於各種清理太空垃圾的方法與成本,包含從地面或太空發射雷射推動垃圾改變軌道,或是直接物理性撞擊改變軌道,還有透過捕捉垃圾,直接在太空將垃圾循環利用,作為燃料或其他用途的再利用等方法。

透過捕捉垃圾,直接在太空將垃圾循環利用,作為燃料或其他用途的再利用。
圖|PanSci YouTube

清理不同大小的物體,要用的方法跟產生的效益也不同,因此他們評估了針對兩種策略。第一種策略將會優先處理目前最大、最具威脅性的 50 個太空垃圾,例如完整的第二節火箭或是失去功能的完整衛星。第二種策略則是優先移除 1 到 10 公分的十萬個小型垃圾。NASA 分別評估處理這兩種目標帶來的效益,恩,所謂的效益,就是預估能減少多少因為太空垃圾碰撞而產生的損失。

要如何移除太空垃圾呢?

移除大型垃圾主要的方法主要是再入大氣層(re-entry),簡單來說就是讓垃圾落入大氣層燒毀。這個方法預計讓運送任務完成的火箭載具,透過剩餘的推進燃料,順手將其他大型垃圾帶下來。移除這 50 個大型垃圾預計總共會花費 10 億美金,但在移除 30 年後所帶來的效益,將會超過花費的成本,非常划算。

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至於小型太空垃圾,主要使用的方法將會是成本較低的雷射。藉由雷射產生的微弱動能來改變垃圾的軌道,將它們送入大氣層或推離常用的軌道。發射雷射的裝置可以設置在地面或是太空中,單純以使用效率來說,設置在太空所需要的能量較低,但是設置在地面維護和管理比較方便。然而這也衍伸了許多爭議,主要圍繞在這個清除垃圾的雷射也可以作為武器使用,例如在戰爭爆發時用雷射攻擊敵國的衛星。不過如果順利設置的話,清除十萬個小型垃圾後大約只要十年就可以達到等同於成本的效益,比移除大型垃圾能更快回收成本。

至於小型太空垃圾,主要使用的方法將會是成本較低的雷射。藉由雷射產生的微弱動能來改變垃圾的軌道,將它們送入大氣層或推離常用的軌道。
圖|PanSci YouTube

方法有了,但我們真的能讓太空再次乾淨嗎?

太空垃圾問題有解嗎?

現在的太空有多擁擠?

如果把歷史發射資料整理出來,會發現近五年人類的衛星發射數量幾乎是直線攀升,2012 年一整年全世界也只發射了 200 多顆衛星,到了 2022 年已經成長到一年 2000 多顆衛星。而且絕大部分都是來自於美國的衛星,想當然很大一部份都來自於 SpaceX 的星鏈計畫。而受益於獵鷹九號的高成功率和可回收造就的低廉成本,也能夠發射更多的中小型衛星,像是我們臺灣也發射了不少自主研發的立方衛星上太空,例如 2021 的「飛鼠」和「玉山」以及最近才剛發射的珍珠號立方衛星。

如果所有的衛星與火箭都會變成太空垃圾,我們清理垃圾的速度又不夠快,還有可能發生凱斯勒現象(Kessler syndrome),也就是碰撞產生的碎片引發連鎖反應,造成更多撞擊和更多碎片,讓不可控的太空垃圾快速增加,直到新的火箭與衛星都難以穿越,我們將無法前往太空,被自己的創造出的人造物封鎖在地球。

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如果所有的衛星與火箭都會變成太空垃圾,我們清理垃圾的速度又不夠快,還有可能發生凱斯勒現象(Kessler syndrome),也就是碰撞產生的碎片引發連鎖反應,造成更多撞擊和更多碎片,讓不可控的太空垃圾快速增加,直到新的火箭與衛星都難以穿越,我們將無法前往太空,被自己的創造出的人造物封鎖在地球。
圖|PanSci YouTube

治標也要治本,我們對於即將發射進太空的人造物能有套管理辦法嗎?

1967 年在聯合國通過並簽署的《關於各國探索和利用包括月球和其他天體的外太空活動所應遵守原則的條約》,簡稱為《外太空條約》。這個條約制定了各國在外太空活動所應該遵守的原則,其中和人造衛星有關的原則主要有三個:

  1. 國家責任原則:各國應對其航太活動承擔國際責任,不管這種活動是由政府部門還是由非政府部門進行的
  2. 對空間物體的管轄權和控制權原則:射入外空的空間物體登記國對其在外空的物體仍保持管轄權和控制權
  3. 外空物體登記原則:凡進行航太活動的國家同意在最大可能和實際可行的範圍內將活動的狀況、地點及結果通知聯合國秘書長

也就是說,雖然各國需要將太空活動回報給聯合國統計,但實際上在制定規範和進行管制的還是各國本身。以美國來說,分別需要和 FAA 聯邦航空總署申報火箭發射和再入大氣層的計畫,以及向 FCC 聯邦通訊委員會申報衛星的通訊規格,至於要如何避免在太空發生碰撞,是發射單位要自己負起責任,公部門只提供有追蹤的物體軌道資料。

如何避免在太空發生碰撞,是發射單位要自己負起責任,公部門只提供有追蹤的物體軌道資料。
圖|PanSci YouTube

不過對於衛星任務結束後的處置,FCC 倒是有相關的規定和罰鍰。因為如果衛星有動力系統,可以在任務結束時就控制墜入大氣層或飛離常用軌道,進到所謂的死亡軌道(Graveyard Orbit),而通常在申請發射衛星時,也需一併提供任務結束後的處置方式。

去年,衛星電視業者 Dish Network 沒有按照它在 2012 年所制定的衛星處置計畫,將衛星從離地 36000 公里的地球同步軌道再往外推 300 公里。這顆衛星在移動的半途中就燃料耗盡失去了動力,只離開原本的軌道 120 公里,FCC 因此對衛星電視業者開罰了 15 萬美元。這起首次針對太空垃圾的開罰,對於太空垃圾的管制具有重大的意義,代表著對太空垃圾危害性的重視,也代表著清理太空垃圾的商機正在逐漸成長。

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清除太空垃圾能有商業價值?

隨著商業化的太空活動逐漸熱絡,如何讓清理太空垃圾不只是空談也成了一個重要的問題。如果軌道上的垃圾減少,受益的會是所有使用軌道的衛星。就與現存的回收與垃圾處理方式一樣,我們可以規定所有衛星的生產者都必須繳交「太空垃圾處理費」,如果在發射的過程中產生額外的太空垃圾,則必須提高費率。相對的,如果一家公司提供清理太空垃圾的服務,則可以獲得這些「太空垃圾權」並換成對應的金額。

我們可以規定所有衛星的生產者都必須繳交「太空垃圾處理費」,如果在發射的過程中產生額外的太空垃圾,則必須提高費率。相對的,如果一家公司提供清理太空垃圾的服務,則可以獲得這些「太空垃圾權」並換成對應的金額。
圖|PanSci YouTube

另外,雖然目前對於在軌道上進行捕捉再回收的直接經濟效益並不突出,但如果未來在太空可以建立起專門的處理設施,或許可以作為一個長期的太空垃圾處理機制,沒想到吧,人類要成為跨行星文明的第一步,竟然是得先成立太空垃圾清潔隊。

不過話說回來,要讓各國政府願意砸大錢在太空垃圾回收產業可能還需要一點時間。畢竟相較於直接影響到生活的全球暖化,太空垃圾的危害並不那麼可怕,大型垃圾的撞擊也可以預測並提前避開,因此短時間內也還不會有明顯的感受,但如果你是需要觀測的天文學家,可能就覺得垃圾好礙眼了。

最後想問問大家,你覺得處理太空垃圾最好的辦法會是什麼呢?

  1. 向所有太空公司徵收處理費,培育回收業者,資本的事情資本解決。
  2. 從技術研發著手,火箭能回收,想必衛星回收技術很快也能做出來。
  3. 都別處理了,就等人類把自己鎖死在地球,宇宙垃圾就不會再增加了!

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「科學」能有價值觀嗎?堅持「客觀」反而讓民眾失去信任?——《為何信任科學》
貓頭鷹出版社_96
・2024/05/26 ・3357字 ・閱讀時間約 6 分鐘

科學這門事業並非價值中立,個別科學家也不是。沒有任何人可以真正做到價值中立,當科學家這樣講自己,人們會覺得他們虛偽,因為那是不可能的。除非他們是白痴學者或超級天真,不然就是不誠實。然而誠實、開放和透明又被認為是科學研究的核心價值。科學家怎麼可能同時做到誠實,又說他們沒有自己的價值觀?如果科學家要堅守誠信,同時卻讓大眾誤解他們的角色(就算不是故意的),這會讓他們的事業出現根本的矛盾。

可能有人會反駁,科學家並不是說他們沒有自己的價值觀,只是不會允許這些價值觀影響到科學工作。這種論述不可能證明對或錯,但社會科學研究和一般常識都顯示這不太可能。這就把我們帶到下一個問題,不知為何長久以來都沒有人認真討論一件事,但它卻是許多美國人不信任科學的核心因素:要說科學是價值中立的,多少是在說它沒有價值,至少除了創造知識以外沒有其他價值,而這很容易就變成在說科學家沒有價值信念。當然不是這樣,但如果科學家不願意討論他們的價值觀,就會給人一種印象,認為他們的價值觀有問題,所以才需要遮遮掩掩,或認為他們根本就沒有價值信念。你會相信一個沒有價值信念的人嗎?

我在第二章提出了一個問題:忽視科學主張但最終發現它是對的,風險是什麼?相比之下,相信一個錯誤的科學主張,風險又是什麼?回答這個問題必須仰賴價值。我和康威合著的《販賣懷疑的人》提到,氣候科學所引起的爭辯,幾乎都是價值上的爭辯。很多有影響力的人物在一九八○和一九九○年代相信,政府干預市場的政治風險是如此之大,超越了氣候變遷的風險,因此他們懷疑、蔑視,甚至否認後者的科學證據。這些立場由自由主義智庫繼承,得到共和黨支持,演變成共和黨支持者很多都否認氣候變遷,只是有些積極、有些消極;然後再演變成很多質疑「大政府」的人都懷疑氣候變遷,包括商人、長者、福音派基督徒、住在美國鄉下的人。

即使氣候變遷的證據不斷累積,懷疑論者還是堅稱,就算氣候真的有在變遷,情況也不會太嚴重,或者不是「我們造成的」。因為如果事情真的很嚴重而且是我們造成的,那我們就應該採取行動,可能需要政府以某種方式管制。如此一來,否認氣候變遷逐漸變成美式生活的常態,先是否認證據,最終否認事實。這個問題非常嚴重,但是對於氣候變遷否認者秉持的價值,不能一網打盡說是錯的。

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共和黨支持者很多都否認氣候變遷。圖/giphy

我們可以討論大政府和小政府的優缺、市場管制不足或過度管制的風險,但任何這類討論都(至少在某種程度上)是從價值出發。如果要開誠布公討論這個話題,就必須討論我們的價值觀。不同的人面對同樣的風險,可能有不同的想法,不代表他們就是愚笨或腐敗。人為氣候變遷的科學證據很清楚,疫苗不會導致自閉症很清楚,使用牙線有益健康也很清楚。但價值觀導致許多人拒絕接受證據指出的事情。

回到剛才的問題:你會相信一個沒有價值信念的人嗎?答案當然是不會,這種人是反社會人格。你也不會相信那些擁抱你所厭惡的價值的人。但如果你認為,某個人的價值觀起碼部分與你相似,就算不盡相同,你可能就比較願意聽聽他的想法,接受他說法的一部分。因此,無論價值中立是否能讓一個主張在知識論上比較站得住腳,可以確定的是它在現實中沒有用,不能以此確保溝通、建立信任的連結

科學寫作的主流寫法不只試圖隱藏作者的價值觀,也把他們的人性一同抹煞了。價值觀隱藏、情緒不得伸張、避免使用形容詞,甚至連「我」這個字都無形中禁止了,即便論文只有單一作者也一樣。理想的科學論文寫得好像作者沒有價值觀或感覺,甚至好像作者根本不是人,這都是為了表現出客觀。

圖/envato

科學家可能覺得根本沒辦法讓否認氣候變遷和相信地球年紀是 6000 年的人相信他們。或許這是真的。我曾經公開表示對於要如何跟千禧世代交流感到非常絕望,他們之中有些人聽信末世論,認為世界就要毀滅了,幹麻還擔心氣候變遷?但當我陷入絕望,隔天幾位記者就告訴我怎樣才能透過基督教價值和教導打動這些人。他們建議我從價值觀下手,社會科學研究也支持這種想法。

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結論

科學家壓抑自己的價值觀,堅持科學是價值中立的,這是一條歧路。他們認為人們如果相信科學沒有價值觀,就會相信他們,但這是錯的。

墨頓顯然這樣想,但他可能是錯的,或許反過來才是對的。原因如下:

政治與社會觀念保守的基督徒、自由主義者、共和黨人拒絕相信演化論和人為氣候變遷,大部分分析都聚焦在科學家與這些人之間的價值衝突。但我相信,驅動大多數科學家的價值觀,還是和大多數美國人的價值觀有重疊之處,包括多數的保守派和宗教信徒。近來有一些科學家開始公開聲明他們的價值觀,我認為部分原因是,他們深信這些價值觀確實得到廣泛接納,可以作為信任連結的基礎。 我認為他們是對的。

我認識的大部分科學家都想要預防疾病、促進人類健康、透過創新和發現來強化經濟、保護美國與全世界美麗的大自然。前共和黨議員殷格利斯講得很有說服力,他談到他和海洋生物學家一同造訪大堡礁,他們肩並肩站著,欣賞珊瑚礁周邊生物撼人的美麗。殷格利斯了解到一件事:他看到「創造」,科學家看到「生物多樣性」,但他們實際上看到的、在意的、珍惜的,是同一件事。

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我好喜歡這個故事,因為多數人至少都在某方面珍愛自然。不同背景的美國人都曾造訪國家公園和森林,去健行、釣魚、露營、開車、攝影、漫遊、抱怨,雖然從事不同活動,但美景與體驗帶來了共同的喜悅。儘管如此,我們對人類與自然世界的關係,確實有不一樣的想法。有些人想要在冬日的黃石公園騎雪上摩托車,有些人想要安靜休養。幾乎所有美國人都說他們相信自由,然而我們對這個詞的理解卻嚴重分歧,也很難同意該把哪一類自由看得最重要。柏林有句名言:狼的自由可能代表羊的死亡。同意「自由」這個詞意義並不大。

宗教歷史學家普羅特勞指出,猶太人、天主教徒和新教教徒都相信十誡,但是版本差距之大,令人吃驚。例如天主教放棄了不可崇拜偶像,而猶太教與新教徒堅守此道。天主教因此少了一條戒律,只剩九條很奇怪,於是他們把最後一條一分為二,變成第九條是不可貪圖鄰人之妻,第十條是不可貪圖其他東西。儘管如此,美國人中超過 70% 都信奉這三個宗教,他們都還是認同不可殺人、偷竊、通姦或做偽證,也相信我們應該崇拜唯一真神、不可妄稱神的名、守安息日、孝敬父母。伊斯蘭教也同意這些,只是比這三個宗教更加強調慈善:課(zakat),也就是施捨,是五大支柱之一。不過,看看 zakat 這個字和希伯來文中的 tzedakah 多麼相似,tzedakah 代表慈善施予,是猶太生活的道德義務。慈善也是基督教的核心價值,虔誠的摩門教徒會繳納什一奉獻。

在很多政治議題上我們意見相左,但我們的核心價值大部分都重疊。釐清這些我們都同意的部分,並解釋它們和科學研究的關聯,我們就有機會克服盛行的懷疑論與對科學的不信任,尤其是因價值受到衝擊而產生的不信任。

We have been authorized by Princeton University Press to use this conten. 該內容由普林斯頓大學出版社授權使用

——本文摘自《為何信任科學:科學的歷史、哲學、政治與社會學觀點》,2024 年 04 月,貓頭鷹出版,未經同意請勿轉載。

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貓頭鷹出版社_96
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