張文亮
|
“喂，湯斯教授嗎？這裡是武器系統評估中心。”武器系統評估（Weapons Systems Evaluation）中心，是美國國防部所屬一個極機密、鮮為外人所知的單位。 “我是！”湯斯教授在電話上冷靜答道。 “情報顯示，蘇俄已經發展出洲際飛彈。為了架設環球核子武器防衛網，卡特總統曾計劃製造兩百個MX洲際飛彈，現在里根總統要增加到兩千個。你的看法怎麼樣？” “我要想想看。”聽完對方的訴求後，他輕輕掛掉電話。 一個最了解MX核子彈頭可怕的人，要去判斷生產多少彈頭；一個尊重生命的人道主義者，卻奇妙地被放在一個世界核武競賽的樞紐上。 星期日聚會後，他禱告得特別久。忽然有個念頭進入心中…… 不久，他向國防部提出：“飛彈可佈置在猶他州到內華達州沙漠間，既能保持高度的彈性，不易受攻擊又可採靈活主動性。” “好主意！要多少飛彈才夠？” “四十個。” “什麼，才四十個？” “是的，四十個移動性的飛彈基地，比得上兩千個固定型的。” 最後國防最高機密定案──四十個MX飛彈。 這個在禱告中，想到扭轉世界核武競賽的湯斯教授，是誰啊？ 他是── 雷射的發現者。 1964年諾貝爾物理獎得主。 美國太空總署（NASA）阿波羅登陸月球計畫首席顧問。 太空分子學的開創大師。 美國中央情報局（CIA）間諜衛星的技術指導。 美蘇核武限制談判的推動人。 哈伯望遠鏡設計製造的關鍵人物。 最好的兒童玩具1915年7月28日，湯斯（Charles H. Towns）生於美國南卡羅萊納州的格林威爾(Greenville)。他從小就喜歡自然，以自然收藏家自居。當四周的同學在玩汽車模型、小機械玩偶時，他在觀察天空的星星、樹葉、昆蟲、野鳥、石頭。 湯斯後來寫道：“一個人如果喜歡大自然，大自然會成為他一生的玩伴。”一個孩子最好的玩具，其實不是昂貴金錢買來的，一草一木、一塊石頭、一塊布、一條橡皮筋都可以讓孩子發展幾近無限的想像力，太精緻的玩具反而扼殺孩子的想像空間。 湯斯的父母是虔誠的基督徒，經常帶孩子接近大自然。在培養孩子對大自然的興趣外，也讓他体會到“上帝無所不在，而且在我的身邊”──湯斯八十歲時，回首童年，如此寫道。 1931年，湯斯進入一所沒沒無聞的教會學校就讀，起初唸生物系，不久又轉到語文系，後又轉到物理系。幸好那所學校很好轉系，不然恐怕就限制了這個三心二意的學生日後的發展。湯斯寫道： “我從十三歲就開始詢問：什麼是我一生最重要的事？我對什麼都有興趣，但是信仰幫助我看出什麼是重要的。我選物理，因為那是最接近真實世界的學問。” 他是我患難時的力量大學裡轉了三個系，影響了湯斯的成績。申請研究所時，他的申請全部遭到拒絕，湯斯寫道：“我禱告，希望仍有一線希望。”最後杜克大學接受他的入學申請，但是不提供獎學金資助。 湯斯帶著僅有的五百美金前往杜克大學，1937年取得碩士學位時已經囊空如洗。他申請博士班時，因為在研究所表現平平，再度四處碰壁。湯斯還是禱告。忽然著名的加州理工學院收他，並給他獎學金。 湯斯寫道：“我的求學生涯遇到很多挫折，但是我像一部壓路機，一直堅持壓到底。當我回顧我的一生，發現最大的成功，都是靠上帝的幫助，從失敗中站起來。 “很多人會問：‘如果有上帝，事情怎會失敗至此？’我的答覆是：‘失敗不是懷疑的時候。失敗不能限制上帝；當我失敗時，上帝仍與我同在，他是我的力量。’” 1939年，湯斯以優異的成績，取得加州理工學院物理博士學位。 經得起被人扭來扭去湯斯取得博士後，寫信到幾所大學申請教職，卻都石沈大海。當時開採石油可帶來大筆利潤，使地質系成為熱門科系，湯斯的同學因此都跳入地質鑽探行業。湯斯不為所動，他寫道：“我的人生不為熱門，而為重要。我寧願去高中教物理，也不去石油公司看地層圖。” 忽然，貝爾電話實驗室（Bell Lab.）通知他受雇。學物理的去搞電話？太不像話！湯斯又想推辭，他的指導教授聽了跳起來，叫道：“天啊，這是好工作！” 一年以後，貝爾公司的主管找他去：“湯斯博士，為了作戰，空軍需要轟炸用的良好偵測系統，一種波長1.5公分的微波導彈器。這是你的任務，儘快做出來。” 湯斯不肯：“唸物理系時，電子學是我最弱的一門課。” “那是你的問題，不是公司的。” “但我純粹是物理學家，不能做工程的事！” “連物理都懂，會不懂工程？” 湯斯帶著一肚子的氣回去鑽研微波電子學，竟發現自己進入一個尚未廣為人知的新領域。湯斯製造出一台微波偵測器，不過他發現空氣中的水蒸氣會吸收這一段微波。在空襲日本與太平洋島嶼時，因為空中潮濕，所以1.5公分波長的微波偵測器可能派不上用場。但是空軍不聽取他的建言，立刻拿去使用，果然效果不佳，兩年辛苦所製頓成廢鐵。 湯斯難過卻不失望，他寫道：“年輕就是開發新領域的本錢。我無意間發現微波是研究分子特性的重要工具。”但是對發展波長更短的微波，貝爾公司不感興趣。 1947年哥倫比亞大學聘請湯斯擔任教職，他終於如願以償。四年後，他以熱激發氨分子，發射0.1公分波長的光，製造出第一台微波發射器（maser）。1960年，他繼續以更高的能量激發電子，所放出的波長更短，甚至已到紅外線與紫外線光區了，這稱為雷射（laser）。 今天雷射的使用非常廣泛，在醫學手術上、高能偵訊、精密焊接，甚至連超市的商品條碼的讀碼器，也使用雷射。這都是湯斯的貢獻，為此，他獲得諾貝爾物理獎。 銀河系的訊號1967年，湯斯轉至加州柏克萊大學任教，他開始教“天文分子學”（molecular astronomy），利用微波探測宇宙的物質，是近代研究宇宙學的重要技術。 過去科學家認為星球之間完全真空，沒有任何物質存在。湯斯早先在貝爾電話公司工作時，就發現朝向銀河系的雷達，持續收到一些微弱的電波。他向公司報告，主管回覆：“那是雷達收訊不良的噪音，不要管就是了。” 湯斯實在倔強，他將銀河系傳來的微弱訊號，利用微波技術作光譜分析，發現“那片遙遠的空間，除了有氫分子、氦分子以外，還有有機芳香環分子存在，這些有機碳是生命的組成結構。難怪科學家會在宇宙隕石中，發現有機質。如果根據生命是進化而來的假設，這些有機質在宇宙間飄浮了幾億年，會凝聚成什麼生命体？” 湯斯繼續觀測，他又寫道：“由飄浮的有機分子到凝聚的宇宙星雲，變化範圍為每平方公分10個分子到108個分子。這些不同密度的宇宙星雲，溫度都非常低，在絕對溫度10~70度（攝氏溫度 -263 ~ -203度）之間。所有的分子，幾乎都是在靜止不動的狀態下，不可能產生生命的。” 宇宙生命的探索整個宇宙至少有一兆兆個星球，地球是唯一有生命存在的地方嗎？星際之間還有沒有生命存在？湯斯寫道：“有人認為生命是像礦物的結晶，由有機分子凝聚而成，這是不正確的。礦物的分子是根據熱力學定律，擺在最低亂度的位置。生命卻是更複雜多變的有機分子，而且每一個分子都被奇妙地擺在‘精確’的位置上。 “有人認為，地球上的生命是宇宙隕石上的有機質帶來的。這個看法也是錯誤的。宇宙星塵上的有機物，具有左旋光特性與具有右旋光特性的有機質，各佔百分之五十，但是地球上生命体的關鍵有機分子，全是左旋光特性。可見生命的開始，是在一種特殊的情況下，不是隨便來一顆隕石就產生。 “也有人認為，宇宙這麼大，一兆兆個星球裡，總會有生命的機率吧？但是生命的產生不是一種機率，而是一個奧祕。除非我們能了解生命產生的初始條件（initial condition），談生命在不同星球上存在的機率才有意義，否則問生命存在的機率是沒有意義的。 “如果生命是一個奧祕，那麼科學家在宇宙間尋找什麼？是尋找宇宙的知識，滿足人類無止境發出‘我到底在哪裡？我要往哪裡去？’的探求。不同的時代對於宇宙的起源有不同的說法，最有意思的不是這些理論，而是人類為什麼這麼關心其起源？” “在過去的歷史裡，對於宇宙學與天体論，科學與信仰有過衝突，其實那是字句之爭，是膚淺之視。事實上，科學了解宇宙形成的法則，信仰了解宇宙存在的意義。一個科學家長期委身在研究裡，他相信探索這些宇宙法則是有意義的。科學與信仰是相輔相成的朋友。” 1969年，湯斯在研究教學之餘，兼任美國太空總署的外太空探測工作。1986年自柏克萊大學退休，以榮譽教授身份繼續用哈伯望遠鏡探索宇宙。對他而言，宇宙是充滿無限讚嘆的美麗詩篇。□ 資料來源： 1. Towns, C. H., 1995. Making Waves. American Institute of Physics. New York. 2. Heidi, F., and F. Wlotzka. 1995. Meteorites-Messengers from Space. 3. Springer-Vela. Germany. 作者為台灣大學教授，已出版《科學大師的求學、戀愛與理念》等多本著作。 |