重力的幽靈：關於實驗室、觀測，以及統計數據在21世紀的科學探險

　　自從愛因斯坦在廣義相對論中提出「重力波」的概念，「如何偵測到遙遠宇宙傳來的訊息」成了天文物理學家近百年來念茲在茲的努力方向；而誰能先「看到」重力波，也成了科學界，甚或背後支援的國家機構，競逐資金、技術、學術地位的角力場。2017年，LIGO研究團隊中的三位科學家獲得諾貝爾物理獎，使得「重力波」，這個愛因斯坦最後的預言，成為該年度最夯的物理詞彙。

　　柯林斯為英國著名的STS（科技與社會研究）及社會學學者，他以重力波實驗室為田野地，從1972年開始對其研究社群進行超過四十年的近身觀察、研究，本書即是他多年田野成果，除了點出這群科學家究竟在努力些什麼、努力的意義為何；也以「科學社會學家」身分對所謂「科學研究」提出觀察與思考。

　　全書圍繞著2007年著名的「秋分事件」展開，柯林斯以故事性的方式描寫重力波偵測團隊的研究過程、科學家在實驗過程中的掙扎和內心戲，與各小組之間的牽制。同時以淺白方式穿插介紹重力波、重力波偵測、科學研究中的「盲植」概念，以及面對一個完全未知的領域，科學家如何以有限的經驗做出最佳的判斷。

　　不同於其他天文學觀測，重力波的偵測沒有圖像，只有數字。如何從一堆各種雜訊和意外事件的數字中，提取出重力波信號，需要非常多的統計與詮釋，不同的重力波偵測社群不僅對統計工具有所爭議，他們對於統計結果的主觀假設，也有可能影響研究的結果。這種科學並非是像相對論、量子力學的「精確科學」，而是更偏向氣象學、暖化趨勢這種「不精確的科學」；雖不精確，卻更與一般人日常生活密切相關、更適合進行社會學式的分析，並更有機會從中「發現」科學本質的價值。

　　科學的社會研究歷經三個階段的轉變。「第一波」將科學視為知識生產的卓越形式，而科學的社會研究就是找出社會能如何夠最適當地培育它。「第二波」使用了各種懷疑論工具，闡明先前位居主導地位的科學模式是錯誤的，那些佐證它的諸多科學成果案例都過於簡化。當涉及知識的形成，科學並沒有明顯的特殊保證。第三波科學的社會研究認可這一點，但認為現代社會進行決策仍須以技術作為基礎。因此，「第三波」旨在尋找建立科學導向思考之價值的另一種方式。

　　關於自然世界的知識，科學仍舊是我們所擁有最好的工具，科學程序仍是形成技術知識，最有價值的模型，只是重點在於：人在其中扮演了什麼角色。除了科學家的角色，也包括身為普羅大眾的我們該如何看待科學、看待專業。

　　科學家可能把事情弄錯，科學也一定會繼續向前行。在21世紀的科學，比真理更重要的是展現了一個具有誠信的專家，當他們有所不知時，如何下判斷；這也是科學對社會的指引。

　　柯林斯在《重力的幽靈》中透過他對重力波偵測社群的參與及理解，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。——傅大為｜國立陽明大學科技與社會研究所教授

作者簡介

哈利・柯林斯（Harry Collins, 1943～）

　　任教於卡地夫大學，科學社會學家，2012年當選為英國國家學術院院士。柯林斯自詡以「互動型專家」融入LIGO科學合作團隊（LIGO是雷射干涉儀重力波觀察站的縮寫，該團隊嘗試並成功地偵測到重力波），進行人類學式的觀察，並以重力波田野調查為長期研究志業。他的許多重要觀念衍生於此，特別是對專家與專業在21世紀的重新定位。

　　柯林斯關於重力波的著作尚有《重力的陰影》（Gravity’s Shadow： the Search for Gravitational Waves）、《重力的幽靈和大狗》（Gravity’s Ghost and Big Dog）與《重力的親吻》（Gravity’s Kiss），另有與崔佛・平區合著的「科倫系列」：《科倫：人人對科學都該有的認識》（The Golem: What Everyone Should Know about Science）、《不羈科倫：你對科技該有的認識》（The Golem at Large: What You Should Know about Technology）、《科倫醫生吐真言：醫學爭議教我們的二三事》（Dr. Golem: How to Think About Medicine）

譯者簡介

劉怡維

　　清華大學物理系教授，專長領域為原子分子光學、雷射物理，研究方向包括：超冷原子分子碰撞的研究與操控、以精密量測檢驗基本原子物理，以及奇異原子的光譜學。對科學哲學與科學社會學長期保持關注。

秦先玉

　　陽明大學人文與社會中心兼任助理教授，研究領域為日常生活科技、性別與技術、台灣科技史、美國近代技術史。一直以來持續投入對工程師與醫療人士的訪談。
 

今日，前沿天文學中，所有人「看」的都是數字。這些數字代表著那些過去在古典物理學裡被看見的事物（儘管這些可能會在之後被計量，並以數字形式呈現出來）。看著數字而非事物，最大的好處在於得以彰顯出那些以任何直接的方式確認都還顯得太微弱的存在。因此，如果你想看到一些微弱的天體，你必須使其放射的光、無線電波、X射線、中微子，或任何東西，對你產生作用。如果你以自己的眼睛作為接收器則需要大量的放射。但如果你用的是一整個陣列的精巧電子設備，你就可以用很長的時間來計算出單一光子的作用，計算出是否有更多的光子是從天空中的那個角度而來，而非背景。那麼它就可以告訴你有東西存在在那裡並發射著光子，但其電平遠低於在你的視網膜產生作用所需要的。所以我們發展越來越聰明的方法來收集更少的光子，以確認出一個轉瞬即逝的「點」，這意味著觀測的前沿工作一直向外開展，將更晦暗的天體，涵蓋到我們的觀測視界之中。
 
這種進步的代價是直接轉向數字的統計學顯著性評估，無須事前雙眼視覺的介入。當然，沒有「直接」觀測這回事，但有時候間接的程度似乎拉扯了「觀測」這個概念，而產生斷點。
 
如果今天「看」這件事不是利用數字，就沒有重力波探測科學，因為重力波實在太微弱，無法以任何其他的方式「看」到。科學是關於，為了從每個巨型干涉儀所產生的微弱電流中提取所包含的意義，而進行的複雜精細計算。這些電流努力補償著比原子核小幾千倍的鏡片移動（整個裝置因此得以保持平衡狀態），而那引發了干涉儀內循環光子微小的平均相位變化。
 
再讓我們回到從太空中某個點發射出的光子，問題在於，是否有「比原先應該有的更多的光子」從「那個」點而來，而非背景，或其他可能引起光散射的大氣塵埃之類的東西。不可避免地，這計算涉及統計：「的確有更多一些的光子從該點而來，但會不會只是一個隨機的散射所創造的亮點，還是意味著真的有某個物體產生了一些真正的額外放射？」在重力波的狀況裡則是：「這些用數字呈現的鏡片運動，是否真的代表了一些特別的東西，或只是任何一種情況下都會偶爾發生的隨機運動？」