非常大陣仗:

另一種超時空接觸

余創豪

茱迪科士打可以「聽到」來自外星文明的信息嗎?

幾個月前,一些天文學家推舉出對天文學發展最有貢獻的十大望遠鏡,讀者可以想像到直徑闊大的望遠鏡一定可以躋身十大之內,例如座落於加州威爾遜山(Mt. Wilson)與帕洛瑪(Palomar)的巨型望遠鏡。但其中一種所謂「望遠鏡」,卻連鏡片也沒有,那就是射電天文學(radio astronomy)所採用的碟形天線。

相信許多讀者對碟形天線不會感到陌生,一來現在很多屋宇都安裝了碟形天線去接受電視節目的信號,二來不少科幻電影都展示過巨大的天文學碟形天線。記得茱蒂科士打(Jodie Foster)在一九九七年主演的【超時空接觸】(Contact)嗎?在電影中茱迪科士打飾演一名尋找外星文明的科學家,她在新墨西哥州「非常大陣列」(Very Large Array 簡稱 VLA,又可以譯作「非常大陣仗」)的碟形天線群下,戴著耳筒專心地聆聽來自外太空的訊號。

不消說,這是大話西遊的科幻電影,首先,雖然美國的確有一個「追尋外星智慧」的計劃(Search for Extra-Terrestrial Intelligence 簡稱 SETI),但 SETI 並沒有採用 VLA 的碟形天線群。還有,射電天文學是基於無線電波,無線電波與光線一樣,同屬於電磁波,這些浮游在外太空的訊號穿過真空而到達地球,相反,聲音卻需要通過空氣震盪而傳播,VLA接收的是無線電波,而不是聲音,茱迪科士打沒有可能戴著耳筒而聽見外太空的聲音。無論如何,筆者十分喜歡【超時空接觸】這部電影,在電影的結局,幾乎沒有人相信科士打真的遇上了外星人,但她卻堅持:真實的東西是超越科學。

筆者先後參觀過威爾遜山與帕洛瑪,最近又有機緣瀏覽非常大陣仗,在出發之前,雖然筆者興奮不已,但心中卻不斷地重複這個問題:科學能帶領我們走多遠呢?世界上最真實的東西,是否超越了科學的範疇呢?

沒有鏡片的望遠鏡

經過五個半小時車程之後,平原上突然浮現了一群巨大的碟形天線。下車之後,我以讚嘆的目光細心欣賞這一組沒有鏡片的「望遠鏡」,我不禁佩服那些能夠突破視覺限制的科學家。伽利略採用望遠鏡觀察天象至今已有四百年,相對於光學望遠鏡,射電「望遠鏡」的歷史很短,而且完全是一個意外的發現。一九三一年,兩位貝爾電話實驗室的工程師嘗試找出干擾大西洋無線電通信的噪音,他們發現了一個干擾訊號的源頭,那就是外太空。一九三七年,另一位無線電工程師在工餘時在後花園做實驗,他裝嵌了最早的碟形天線,並且發現到太陽會釋放出電波。這些本來跟天文學完全無關的活動,卻對天文學產生了深遠的意義,若果外太空物體會發出電波,那麼天文學家並不一定需要直接「觀看」外太空,只要接收到電波,也可以將電波的訊息轉化成影像。為什麼間接「觀看」是那麼重要呢?這是因為外太空的塵埃會妨礙光線到達地球,但電波卻何以穿透塵埃。


上左圖: VLA
的碟形天線高達九十四呎,重二百三十五噸,圓碟的直徑是八十二呎。
上右圖: VLA 二十七個巨型天線分成三組,每組有九個。
下圖
: 建造VLA 時巨型天線在這個裝配房組嵌起來,現在裝配房用作維修天線。

二次大戰之後,倚賴電波的射電天文學蓬勃地發展,一九六零年代美國展開了規模宏大的非常大陣仗計劃,畢竟,一個碟形天線能夠接收的訊號相當有限,但如果將二十七個天線排成一個陣列,然後將所有天線的訊號拼合起來,那真是非同小可。VLA 花了十年去計劃,又用了三年多時間去游說美國國會撥款,跟著用了六年去建造。眼前的 VLA,可說是無數人二十年的心血結晶。

VLA 落成之後,有許多重要的天文學發現相繼在這婼洏矷A筆者只簡略提出兩件:上面提過,塵埃會妨礙視線,銀河系中心正是瀰漫著塵埃,但通過 VLA,科學家可以觀察到銀河系中心的黑洞。此外,外太空不時發生一種極為強烈的爆炸,名叫「伽瑪射線爆發」(Gamma Ray Burst),從前科學家並不知道伽瑪射線爆發距離我們多遠,也不知道其成因,但現在 VLA 蒐集了寶貴的資料,可以幫助科學家解開謎團。現在一般科學家認為伽瑪射線爆發是某些快速旋轉的星體瀕臨死亡的訊號。

進化論之爭由生物學進入天文學

在筆者參觀VLA 的過程中,發生了一段有趣的小插曲。除了支援專業天文學研究,VLA也是一個普及科學教育中心,遊客可以在那堹薇介紹天文學的傳單、講義。筆者拿取了一份由美國天文學會派發的講義,這份講義的引言和結論引起了我的注意,它寫著:「科學不能夠回答這類問題:為什麼會出現一個宇宙?這個宇宙是否懷有目的?科學擅長於尋找描述宇宙中質量和能量的行為法則 …… 一小撮高姿態的宗教人士卻要求改變美國學校怎樣去教導進化論,基於他們的個人信仰,他們不單只在生物進化論上找尋錯處,而且也批評現代天文學關於宇宙的年歲、膨脹、進化的主張 …… 學生不需要放棄信仰也可以成為科學家、或者以科學角度去欣賞宇宙 …… 我們需要避免在科學與宗教的關係這問題上提供簡單答案。這問題十分複雜,擁抱不同信仰的人會發掘出不同的答案。」在講義堶情A作者詳細地描述了宇宙星體怎樣經歷誕生、發展、死亡,從而指出「進化」是宇宙運作的原理。

這是 VLA 接收到無線電波之後轉化成的外太空影像。

Courtesy of Very Large Array and National Radio Astronomy Association

過去十多年,美國教育界一直為了進化論與「智慧設計論」而困擾不已,但事前筆者沒有想過關於天文學的VLA 也是一個「戰場」,不過,平心而論,美國天文學會的講義尚算持平公正。正如美國天文學會所說,擁抱不同信仰的人會發掘出不同的答案,我認為天文學對信仰有許多正面的啟迪,對我來說,參觀VLA 的經歷有點像朱迪科士打在【超時空接觸】的感受。

凡夫俗子會認為:通過感官而認知的東西才是真實,古今中外的哲人卻不斷地提醒我們:在視像、聲音、語言之外,還有一個更真實的世界。現代科學萌芽之後,科學家通過種種精密的儀器,一層又一層地揭開了大自然界的神祕面紗,諾貝爾物理學獎得主溫伯格( Steven Weinberg )甚至乎夢想終有一天人類發掘出最終極、能夠解釋一切的物理學理論。然而,請不要忘記,發現星體放射電波發生在一九三七年,至今還未滿一百年,VLA 亦只有短短幾十年歷史,若果宇宙是一個汪洋大海,人類只是在岸邊觀海幾十秒。在某個意義來說,射電天文學印証了古聖先賢的洞見,更加遙遠的影像,不是通過光學鏡片而得到的,但是,將來科學家會否在無線電波以外發現了新的外太空訊號呢?是否有些訊號永遠游離於科學範疇的外面呢?

在【超時空接觸】中,科士打拍攝跟外星人接觸的攝錄磁帶完全變成空白,幾乎沒有人相信她的說話,但她知道人類科學儀器的限制,她相信自己的直覺和經驗。

2009/9/10

 


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