《重力的幽靈》推薦序

來自天上幽靈的一個應許

傅大為（陽明大學科技與社會研究所特聘教授）

本書書封由左岸文化提供

過去，我們只看到重力在無垠宇宙中的陰影，只能猜測重力女士的大致輪廓。今天，重力的幽靈終於出現了。她開始說話，雖然仍閃爍不定，但似乎在說，明天，她將贈與我們一個親吻。

一群自我認同是「重力波偵測」的物理學家社群，大約千人上下，從上世紀的8、90年代，就開始推動與建造幾個超大儀器偵測站的構想，叫做「雷射干涉儀重力波觀測站」（LIGO），每個這種觀測站都需要花費數億美元。在經過相當慘烈的經費競爭、國會聽證後，最後終於建造完成，他們要偵測在宇宙遙遠的星雲中可能會傳過來的重力波。根據愛因斯坦的廣義相對論，在宇宙中有重力波的傳播，而如果在地球上可以偵測到它們，那麼就更進一步證實了相對論這理論，並會開啟了天文學的一個新分支—重力波天文學。但如果真的發現有重力波，那麼它對人類社會有何意義或好處呢？這似乎還不清楚。但是一大群物理學家，從上世紀的70年代開始設計各種偵測儀器，到近十多年來最新最大最昂貴的LIGO儀器，鍥而不捨地努力與彼此競爭，看誰能夠最先發現，甚至可能獲得諾貝爾獎。這些努力的意義是什麼？從一個「科技與社會研究」（STS）的角度，這些科學家努力的意義、還有多年來的實作過程又是什麼？英國著名的STS學者、社會學家柯林斯，2011年在芝加哥大學出版社出版的《重力的幽靈》，就要告訴我們這一切。

我們知道，從70 年代開始，許多做STS 研究的學者就強調我們要對科學知識本身做社會學研究，這就是SSK（Sociology of Scientific Knowledge）的取向，而非如過去的社會學家，只對科學機構做研究，卻不碰觸科學知識本身。當然，STS學者常是人文社會學者，研究要深入到科學知識，就得花特別的功夫，而柯林斯，正是SSK這個領域中的佼佼者。他能夠獲得重力波社群的信任，並長年接觸該社群的私下討論與書信、參與許多重要的重力波內部會議，繼而能夠寫出《重力的幽靈》，當然十分不容易。但是如果我們能夠了解到他本人多年來對重力波偵測這個議題的努力，就開始會覺得比較自然且讓人信服。我們先簡單瀏覽一下柯林斯多年來研究重力波偵測及其發展史的紀錄，情況就很清楚了。

時間要回溯到1975 年，柯林斯發表了他第一篇重力波偵測的爭議研究〈七性〉（The seven sexes），其中仔細討論了重力波偵測的祖師爺約瑟夫．韋伯（Joseph Weber）的特別偵測實驗及其爭議。因為韋伯說自己發現了重力波，其他科學家則批評完全看不到。柯林斯基於對那個爭議過程的仔細描述與分析，提出了好些後來在STS極具開創性的觀點。之後，除了不少相關的論文，柯林斯又出版了STS的理論性名著《改變秩序—科學實作中的複製與歸納》（Changing Order: Replication and Induction in Scientific Practice, 1985），其中重力波偵測爭議的個案研究，占有該書的核心位置。但隨著韋伯的宣稱被質疑與否定，許多物理學家並沒有放棄這個議題，反而發明了許多更新穎的偵測儀器，並積極參與到經費的競爭與攻防裡去。一直輾轉發展到21 世紀LIGO的建造與開始運作為止，重力波的偵測儀器也開始從小科學轉變成為大科學了。偵測與製造儀器的複雜歷史雖然斑斑可考，但需要花上學者們多年的努力才能理解與跑完全程。所以到了2002 年，柯林斯上千頁的草稿《重力的陰影》（Gravity’ s Shadow）終於完成，繼而縮減為900頁的大書，2004 年出版，堪稱為21 世紀初最詳盡、且最具STS與社會學意義的重力波偵測史。

也唯有在這個歷史背景下，我們才能更準確地理解目前《重力的幽靈》一書的意義、還有柯林斯努力的分量。畢竟，21世紀的LIGO開始運作與偵測，到了2007 年的秋分日，兩、三架相隔遙遠的LIGO儀器同時偵測到可能的重力波信號，這可能是大事，但也可能是錯誤（當年韋伯的失敗遭到重力波社群外物理學界很多人的嘲笑，所以這是重力波偵測社群今天最不願意重複的錯誤），它甚至可能是LIGO核心成員任意植入的假信號，為了讓這個物理社群去分析與檢查，看看他們是否能看出這是個假信號。這段新而複雜的歷史，及其社會學的意涵（因裡面有很多主觀的統計學假設，或是社會學因素，如物理學家集體投票決定方法與規則等），就構成了本書的主體。

2007 年之後，偵測社群在2009 年又偵測到新而響亮的信號（2007 年的秋分的信號很微弱），重力波學家稱之為「大狗」（Big Dog），但這次又要如何評估呢？估計應該要用一種與分析先前秋分事件頗不同的程序來分析。很快地，柯林斯駕輕就熟地將原本《重力的幽靈》內容擴充一倍，並成為《幽靈》的擴大平裝本，把第二個大狗事件擺在秋分事件之後，而在2013 年出版了《重力的幽靈和大狗》（Gravity’ s Ghost and Big Dog）一書。不知情的STS朋友可能還以為柯林斯出書讓人眼花撩亂，與一般「十年磨一劍」的經典形象相去甚遠。殊不知，這不是柯林斯寫得快，而是表示了重力波偵測社群的飛速發展。時間飛快，越來越接近當代了，到了2015 年，敏感度更升級的干涉儀（AdLIGO），又同時偵測到新的重要信號。經過分析與辯論，整個社群終於逐漸接受這次是真的探測到重力波，社群中的物理學家們於是開始寫「發現」重力波的論文，並於2016 年發表。繼而，三位資深的重力波物理學家在2017 年一起獲得諾貝爾獎，而柯林斯同年也出版了討論這個最後過程的《重力的親吻》（Gravity’s Kiss）一書，堪稱是他重力三部曲的最後一支舞曲吧。

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目前《重力的幽靈》這本書，是柯林斯「重力」三部曲的中段。寫在2009到2010左右的年代，柯林斯深切感到，偵測社群對秋分事件花了十八個月仔細分析與打造結論，是受到三種力量的形塑：第一是過去韋伯等被認為是犯錯的歷史，讓目前的偵測重力波社群格外地謹慎與保守；第二是未來，因為再過幾年，當時的LIGO將會被敏感度升級的AdLIGO所取代，預料大概可以收到更多的真實信號，故不急於一時，所以更加強了目前對秋分事件進行保守分析趨勢；第三則是目前的力量，它往往來自物理學大社群對目前LIGO的運作（但尚未發現重力波）所發表的論文，表示懷疑其價值，甚至，一般的科學家也可能對雷射干涉儀本身的運作理論懷疑，例如當重力波通過干涉儀時，不只是它兩條垂直長臂的長度會受到影響（這是干涉儀本身理論的相對論基礎），其實所有其他零件也都會受到影響。這是柯林斯對偵測社群在面對秋分事件時的細節社會分析。但是，除了這些歷史與社會分析，《重力的幽靈》所重現的這一整個偵測社群努力的過程與實作，有沒有其他更一般性的意義，可以提供給STS學界，乃至一般科學界？

其實柯林斯在書中前後都提了一些，讀者可以仔細閱讀，但筆者在這篇文章中，就先提兩點，並略加評論，供讀者參考。首先，關於重力波偵測的科學，究竟是個什麼性質的科學？一些偵測社群中的物理學家，常以高能物理的標準為標竿。但柯林斯對此有意見。他認為重力波偵測的科學，不是如牛頓、量子力學、相對論般的精確物理科學，偵測科學的性質，反而更類似於氣象學研究、全球暖化趨勢研究，甚至社會科學研究等，那些都是比較混沌、不精確，但又對人類社會十分重要的科學。重力波的偵測數據，具體而言，其實都是數字，甚至沒有天文學上常見的圖像可言。如何從一群群充滿各種雜訊與意外事件的繁複數字中，推論出偵測到重力波的結果？那就需要非常多的統計與詮釋，這中間，其實可議的地方頗多。

柯林斯在本書花了許多功夫說明，其實偵測社群中有許多對於統計工具的爭議，而即使比較沒有爭議的統計實作，其中也有許多主觀的假設。所以，重力波天文物理學雖然是物理學的一支，但我們其實不該把牛頓與愛因斯坦的精確科學當作是它的標竿。後者其實只是科學的一部分而已，在精確科學之外，科學的天地仍然很大，也更與我們人類社會的價值與命運相關。雖然就理論的蘊含而言，重力波天文學最後可能和相對論關係密切，但就目前偵測社群的實作與歷史社會性質而言，它是不精確的科學。柯林斯覺得，這樣其實很好，這樣的科學社群，反而更適合做STS分析、做社會學分析，因為其中的社會學因素更多。當然，STS過去曾花了很多的功夫，強調即使是最精確的科學與數學，仍然有相當社會力的伏流起伏其中，並沒有像想像中的精確或無關社會人為因素。但柯林斯這裡很機敏地說，精確科學中的不確定性，比較是在評估明天太陽是否仍會升起的確定性問題（此為傳統的歸納法問題），但偵測重力波的科學，更像在評估「明天的天氣是否會和今天類似」的這種確定性問題（此為氣象學的問題）。

柯林斯在《重力的幽靈》中反省到的第二個具STS 一般性意義的，就是透過了他對重力波偵測社群的參與及理解，他更確認了科學本身的價值，也呼應了他近年來常強調STS 的「第三波」取向與「專業」（expertise）概念的重要性。通常，STS 給人的印象是深入描述科學知識乃至實作的細節，並對科學的神聖身分提出質疑，甚至企圖去「解構」科學，要讓科學的身分回歸到一般人類社會活動的平常性。柯林斯在2007 年與伊凡斯（Robert Evans）合作出版的《重新思考專業》（Rethinking Expertise）一書，稱這種STS的「解構」取向，是STS 發展上的第二波，柯林斯過去也深於此道（第一波則是尊崇與分析這個具最優秀知識論身分的科學）。但是到了20世紀末，柯林斯等人對於因為解構科學，而讓許多人無邊無際地要求徹底的科學民主化的這種社會潮流感到不安。說任何公民都可以參與任何的科技爭議及其決定，這是否就完全否定了科技專業呢？固然，第二波的成果展示，科學知識的獨特知識論身分已經不再，所以柯林斯等的努力是另闢蹊徑，從語言與社會文化的角度來重新理解什麼是專業、並劃分各種高低強弱不同程度的專業性，進而肯定，當涉及到當代許多關於科技爭議的技術面時（但非爭議的政治面，最後的決定仍須公民投票），今天的科技專家，包括確認後的常民專家，仍然是最好的解答者。他同時也肯定了當代科學的重要社會價值。而柯林斯多年來沉浸於重力波科學社群的經驗，也讓他體驗到這些努力不懈的科學家們所信仰的科學價值。特別是《重力的幽靈》中六、七百名物理學家為了分析2007 年的秋分事件所進行長期的各種分析、辯論、集會與反覆思考，讓柯林斯感到這種精神與價值的可貴，並以一身參與其中為傲。

他想強調第三波所看重的專業與科學價值，而企圖遠離今天一些STS研究只侷限在分析與描述科學內部無止盡的競爭、謀略，甚至彼此開戰的格局。在觀察與反思了重力波偵測社群十八月來的努力後，柯林斯有個略帶反諷的感想（因為與第二波的取向相當不同，但彼此又可互補），認為科學家對尋求真理的高標準，無論在理論或生活中，都勝過學院裡的現實政治（realpolitik）。這個感想，的確對柯林斯過去所強調的核心科學家們以「協商」的方式來解決彼此的科學爭議，重點有所不同。就如他在討論專業時肯定當代科學的價值，這裡他也肯定以高標準來尋求真理的價值，STS 學者柯林斯雖然崛起於STS 興起的1970 年代，但在21世紀，他開始逐漸回到過去被一些STS學者批評的科學「價值」論述，這讓人回想起二戰後在美國崛起的科學社會學（以莫頓﹝Robert Merton﹞為首，與SSK頗不同）所常強調的科學價值與規範（norms）論點。過去STS 學者常批評這些功能主義意味濃厚的規範論，認為許多科學家其實根本就不遵守這些規範，但是柯林斯在本書的「跋」中認為，過去的規範論是本質論式的規範觀點，但他自己所觀察到科學家們的規範，則更類似於維根斯坦所說的「家族相似性」（family resemblance）群組，這些規範彼此有家族性的類似，卻沒有本質性的元素可以定義全部的科學家規範，同時每個科學家所看重的規範，雖有重疊，但常有所不同。

總之，從STS的角度而言，這是一本十分有趣而精彩的書，它緊跟著重力波物理學的一些最新發展，並繁複地討論重力波偵測的特別儀器，還有仔細分析儀器所得到大量數據的方法爭議與論辯，並提出一些與一般STS論點頗不同的重要想法。但同時，本書也是一本別出心裁的科普好書，裡面大量提到對重力波物理學、巨大干涉儀的運作，如何以各種統計策略來分析大量的數據等，柯林斯不疾不徐，娓娓道來。但與一般科普書不同，柯林斯並非一位重力波物理學家，而是STS中著名的社會學家，從1972到2010 年代，前後近四、五十年的歲月，他起起伏伏地對重力波物理社群進行深入觀察，並參與了許多相關的會議及訪談科學家們，然後再來說一個重力幽靈的故事，這會是一本很不同的科普書，裡面雖然充滿著深入淺出的物理學細節，但也處處可見STS所強調的科學史及科學社群內部的社會性格。

這本書的台譯本，由清華大學的名物理學家劉怡維、STS與科技史學者秦先玉二人合譯，可說是個上上之選的翻譯組合，我也略為瀏覽過他們的翻譯片段，自然比英文的原書好讀。我也肯定左岸出版社的見識，願意出版這本十分重要又特別的科普書，但同時又是STS的專著，在字裡行間處處散發著STS科技史與社會學的意涵。我強力推薦這本書給台灣乃至廣泛華語界的科學家，特別是物理學家，還有物理系同學，以及當然與我最接近的STS與科技史的學界及同學們。

本文由左岸文化授權刊登