【讀書會】Carl Sagan, Cosmos

薩根與科普教育

講座開首,余博士展示了一幅《宇宙・宇宙》內的插。帶狀與區層的雲流交錯,持續擾動的大紅班風暴,飄浮空中水母似的生物——這是美國畫家沙勒(Adolf Schaller)所想像的木星生態系列畫作  “Hunters, Floaters, and Sinkers”。 

余博士憶述,當年初讀《宇宙・宇宙》時還是剛剛畢業的中學生,站在書局捧着中文版看了半天,印象最深刻的正是這幅木星壁畫。「那時連八大行星都不太清楚,但竟然有一本書告訴我:原來行星上方可能有生物,原來宇宙如此浩大;原來看似沒有任何生命跡象的天空外頭,存在着與地球接連的可能性⋯⋯這本書我已經看過好多遍,每次重讀仍會覺得很感動,真的會讀到哭。」

1980年,《宇宙・宇宙》一書出版。同年,其被改拍成十三集由薩根主持的科學紀錄片《宇宙:個人遊記》(Cosmos: A Personal Voyage)。由於節目廣受歡迎,因此即便1996年薩根過世,電視台繼續推出續集,2014年的《宇宙:時空之旅》(Cosmos: A Spacetime Odyssey)便由深受薩根啟發的天文學家尼爾(Neil DeGrasse Tyson) 接任主持。

余博士指,放諸八十年代,科普教育是一件極為震撼的事。「當時其他同事都勸阻薩根,認為大學教授應專注學術研究,不應降級淪作電視明星。但薩根堅持,研究基金出自納稅人,他們有權利知道科學到底是怎麼一回事。」除了科學知識,薩根的科普教育範疇廣涉相關民生、政治議題,比如核武使用等,「置身冷戰時期,薩根留意到軍備競賽潛藏的危機,因此希望透過科普,減低科技被濫用的機會,令世界變得更美好。」

Adolf Schaller “Hunters, Floaters, and Sinkers”

(圖片來源:The Planetary Society)

 

超時空接觸》:尋找外星文明

薩根畢生致力推動科普教育,他書寫的科幻小說亦聞名於世。1997年的電影《超時空接觸》(Contact),即據薩根1985年的同名小說改編。「薩根認為,當人類知道宇宙存在其他外星文明時,會不那麼自大而學懂謙卑。所以,整本書着力探討的其實非蟲洞、太空穿梭等硬理論,卻是外星文明與人類社會碰撞時衍生的影響。」余博士說。

委託薩根擔任顧問,余博士指電影所述的科學情境大致準確。比如,劇中曾出現兩種天文望遠鏡:甚大天線陣(Very Large Array)與阿雷西博射電望遠鏡(Arecibo Radio Telescope),皆為接收外太空電波的真實設施。

《超時空接觸》海報

(圖片來源:《超時空接觸》)

位於美國新墨西哥洲的甚大天線陣

(圖片來源:《超時空接觸》劇照)

位於美國波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡

(圖片來源:《超時空接觸》劇照)

 

說起外星生物蹤影,余博士順帶提及薩根於1984 年協辦的非官方非牟利組織「搜尋地外文明」(Search for Extraterrestrial Intelligence,縮寫為SETI)。當中,SETI@home 計劃將全世界天文台望遠鏡蒐集的宇宙無線電訊號,分發予自願參與用家的電腦,以匯集全民資源來處理龐大的數據分析。

 

SETI@home 介面

(圖片來源:講者簡報截圖)

 

然而,到底太空是否真的存在人類以外的未知生物?余博士認為,應持開放態度。「有些人會直接否定UFO(Unidentified Flying Object)存在,指人們看到的只是飛機、星球、雲層⋯⋯但正如 “U” 字的 “Unidentified” 是未被確認的意思,薩根和其他科學家不會輕易斷定或否定UFO,他們進行的推論非常嚴謹而認真。

如同1985年,薩根在節目上介紹SETI的最新計劃META(Megachannel Extra-Terrestrial Assay)計劃時,徐徐坦言:外星生物很有可能存在,但最簡單的事實是,我們目前沒有任何證據,研究繼續。「證明自己錯,這就是科學的精粹。」

就辨別外星文明電波訊號的實際操作,余博士笑言,天文學家非如大眾想像般每晚仰頭觀星,更多時候只會分析《超時空接觸》電影所示的那些數據圖。而過往,天文學家曾犯過一次誤判,「1967年,人類史上首次發現脈衝星,星體大小約為一個紐約市,它轉速十分快,且會不斷放出能量波源為無線電的脈衝。當年發現者以為找到外星人,將它命名為『小綠人』(Little Green Man),但後來證明是錯誤的。所以,只有排除所有自然現象,我們才能把電波定性為外星訊號。」

電影中,女主角嘗試傳出質數頻率與外星人溝通。余博士解釋,「因為暫時已知的所有自然現象裏,質數是無法被製造的數列。所以,這是其中一個最簡單的方法告訴外星人,我們是有智慧的生物。」

 

《宇宙・宇宙》:謙卑之心

回到《宇宙・宇宙》一書, 它共分為十三章節,細細述道宇宙、地球與人類發展的歷史。比如,〈第一章:宇宙大洋的陸岸〉講述宇宙的基礎知識;余博士指,薩根敍述宇宙尺寸的序列別有深意。「由超星系團、銀河系、太陽系到地球;由浩瀚的宇宙邊沿慢慢回落細小的地球⋯⋯藉由大至小的排列,薩根想點出,人類其實非常渺小,所以,每一個生命都值得珍惜。這主題貫穿全書,甚至可謂薩根對科學的核心理解。」

宇宙尺寸圖

(圖片來源:講者簡報截圖)

 

相較其他書藉,《宇宙・宇宙》特別之處是它詳細介紹科學知識的源流與演變。例如,〈第三章:天體的和聲〉便由古希臘的占星術,說到後世天文學家如哥白尼、克卜勒、牛頓等,當中,余博士象最深刻是埃拉托斯特尼(Eratosthenes)。「這位古希臘哲學家在白日最長的夏至那天,於色耶尼,利用影子與緯度測量出地球的圓周。這對當時的我來說非常震撼,原來天文是我這年紀也能觀察、計算、理解的學科。」

此外,全書亦花費大量筆墨解釋演化的概念。比如書中一例,講述《平家故事》所載日本平家與源氏壇之浦大戰時,大量平家武士墜海喪命,他們亡靈轉世為背甲長有發怒武士臉容之蟹的傳說。「或許真的是武士顯靈,但科學上比較合理的解釋是,當地村民因不敢食用長得似武士的蟹,久而久之,只剩下牠們能繁衍後代。這就是演化最簡單的概念。」

歌川國芳所繪的壇之浦大戰浮世繪

(圖片來源:講者簡報截圖)

 

按照地球演化的原理,人類似乎能推敲出外星生物的形貌。回到開首展示的那幅壁畫,余博士嘗試解釋,「木星是氣態行星,沒有地面。因此若存有生物,牠們必然只能飄浮,那會否是水母的形態呢?看似很大膽的想像,其實完全符合科學推想。」

薩根重要的科學成就圍繞行星研究,書中不乏相關討論。〈第五章:吟唱藍調的紅色火星〉正以火星為主軸,「人類對火星充滿想像,因為它擁有與地球高度相似的地貌;曾經有人以為上面有運河,聚居着生物。維京一號探測器也曾在火星上拍到張人臉的相,不過,最後證實那只是陰影的錯覺。」余博士笑言,「所以,科學其實是違反演化賦予人類的天性,它迫使我們一次次打破欺騙自己的謊言。」

維京一號拍攝的火星表面相片

(圖片來源:講者簡報截圖)

 

但大膽的空想並非壞事。「正如牛頓所言,他看得比別人遠些,是因為站在巨人的肩膀上。現在你所見到的科學理論,背後實歷經無數次想像、試驗與失敗,才導成最後的正果。因此,知曉並尊重不同時期科學家的頁獻相當重要。」書中,薩根羅列出各地關於宇宙的神話傳說,「比如,古印度相傳銜尾蛇盤宇宙,巨龜座落蛇身,其上方的四隻大象則馱負地球,非常有趣。」

古印度宇宙概念圖

(圖片來源:講者簡報截圖)

 

書末,薩根亦有探討人類文明自我毁滅的可能性。「最可預見的層面就是核武。但薩根還試以人類之外的角度思考:終究我們只是由DNA構成的生物,憑甚麼自稱為掌控地球的主人呢?全書想說的不單是科學知識,更是謙卑。」

這種謙卑,可見於薩根對「暗淡藍點」(Pale Blue Dot)的評價。那是航行者一號在太空拍攝的首張地球相片,暗淡藍啞的地球以近乎無法被看見的姿態,懸浮於漆黑的太陽系,「在《預約新宇宙:為人類尋找新天地》(Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space)一書,薩根坦言,那是一張沒有科學價值的相片,但它有另一重意義:就是讓人類理解到自己的立足點何其渺小,從而不會輕易自我毁滅,日後即便遇上外星文明也能和平相處。」

「暗淡藍點」相片

(圖片來源:講者簡報截圖)

 

由宇宙尺寸、生命演化、恆星死亡、各方維度、地外生命到時空之旅等主題,《宇宙・宇宙》一書包羅萬有,充份引證薩根探索宇宙的無比熱誠。如同講座最後,余博士播放薩根1994年就「暗淡藍點」的感歎:「也許,這張表現我們如何渺小的相,是人類愚蠢自負的最好證明。但對我來說,它更表明了,人類必須友善共存,珍惜和保護這個黯淡的藍點。因為它是我們唯一的家。」科學,從來與人文關懷密不可分。通過這次讀書會,余博士希望觀眾能明白人類與宇宙的連系,並從薩根身上學習到一種面對世界與宇宙不卑不亢的心態。