引言
瞧，肉眼看不見的世界
想像一下看到人們以前從未見過的東西會有多麼激動。
1952年，化學家羅莎琳．富蘭克林（Rosalind Franklin）感受到了這種感覺，那時候她的X射線成像實驗把DNA的真正結構呈現在世人面前。七十年後，在事件視界望遠鏡工作的電腦科學家凱蒂．布曼 （Katie Bouman）高興到雙手合十，因為她編寫的演算法讓我們第一次「看到」黑洞。
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在我們這種外行人的眼裡，第15與16頁這兩張圖，都像外星文一樣難以看懂。但是在羅莎琳．富蘭克林看來，那些黑色痕跡證明我們的遺傳密碼形成了一個雙螺旋體；而對凱蒂．布曼來說，橘色新月狀發亮的部分，可以看出來自黑洞光子環的能量。這兩幅圖像能夠誕生，都要歸功於多年的研究與技術發展，但正是這些科學家觀念的跳躍，讓我們能夠看到微小到極限的東西，以及難以理解的龐大天體。
有些東西我們之所以看不見，不只是大小的問題。有時候我們會錯失那些我們得抽身才能看到的東西：我們周圍在發展的城市，吹過我們身邊的汙染物，腳底下正在暖化的地球。有時候，無形的事物只會隨著時間緩慢流逝才出現，例如社區鄰里的仕紳化，或是冰川的消融。以歷史事件來說，有時候，看得見的事物會隨著一個世代消失，而變成看不到了。資料的力量，在於它們能夠凍結特定時刻的時間。就像要看底片之前必須先處理過一樣，隱藏在資料集裡的模式也只有通過地圖和圖形，才能夠真正顯現出來。這些視覺化工作讓我們能夠縮小、比較和記住這些事物。
地圖的沿革
在十九世紀初，大多數科學上的嘗試都歸在「自然哲學」的範圍內。事實上，一直到1833年才有人使用「科學家」這個詞。對於那些有能力、或可以找到有錢金主的人，自然哲學在快速變化的時代裡，提供了一種了解世界的方法。在這個背景下，亞歷山大．馮．洪堡（Alexander von Humboldt，1767－1835年）成了最後幾位偉大的博學者之一；他想知道關於萬物的一切。安德莉亞．伍爾夫（Andrea Wulf）在她廣受好評的傳記《自然的發明》（The Invention of Nature，繁體中文版譯名為《博物學家的自然創世紀》）中，將洪堡描述為「科學界失落的英雄」，說他隨著「科學家鑽到他們狹隘的專業領域」而失寵。
專業化導致許多人忽視了洪堡「涵蓋藝術、歷史、詩歌與政治以及硬資料」的科學方法的遠大願景。關心「哲學」甚於「大自然」的洪堡，大多是自己攀登火山、海水取樣或測量仙人掌。他不只在自己的旅途中收集了大量資訊，也從其他人那裡取得數量相當的資料。他會寄信給他人請求對方提供資料和意見，並剪下他們回信裡的關鍵段落，放進他收集在箱子裡的大量分類主題的信封中。其他人可能會將這個地方當作囤物癖者的狗窩，但他看到的是個許多相互關聯的系統組成的世界。在他的代表作《宇宙》（Cosmos）的前言裡，他寫道：「大自然……是一個不論所有創造物的形式和屬性多麼不同，都能把它們融合在一起的和睦環境，一個由生命氣息帶動其活力的大整體。」
但洪堡知道，用這樣的雄辯來為他的寫作解釋是不夠的。「一個大的整體」也必須眼見為憑。因此，他邀請他的朋友海因里希．伯格豪斯（Heinrich Berghaus）為《宇宙》製作一份搭配的地圖集。這個要求包山包海：「動植物在全世界的分布地圖，河流與海洋的全球分布地圖，活火山的分布地圖，磁偏角和磁傾角地圖，磁能強度地圖，洋流退潮與流動地圖，氣流流動地圖，山脈、沙漠和平原的路線地圖，人類分布地圖，以及標明山高、河流長度的地圖等等。」
柏林建築學院（Bauakademie）應用數學教授伯格豪斯接下了這項挑戰。1838年，《物理地圖》（Physikalischer Atlas）第一集發行。之後伯格豪斯每完成一集就發行一集。到了1848年的最後一集，他總共已經製作了75張地圖。一向謙虛的伯格豪斯形容他那些開創性作品是「採用了各種技術製作，不同格式的地圖大集合」。
事實上，他和洪堡重新定義了地圖集的可能性。數百年來，占據著地圖集裡各個地方的呆板單調的輪廓線，被大自然變化過程的詩意畫面取而代之。《物理地圖》以第一份探索世界的地圖集之姿脫穎而出，它不像以往的地圖那樣，僅僅追究哪個地方是什麼、或是誰擁有什麼東西這些問題，而是探索：怎麼會這樣？或為什麼會這樣？像是：氣候如何影響全球各地人們的穿著方式？為什麼影響一個地區氣候的因素，風向要比緯度重要？為什麼植被會因海拔不同而有差異？
百家爭鳴
洪堡和伯格豪斯並不孤單。根據著名的資料視覺化編年史家麥克．弗蘭德利（Michael Friendly）的說法，十九世紀是統計學、資料收集和技術進展上的一個「完美風暴」的時代，能讓作品具有「無與倫比的美感和規模」。佛羅倫斯．南丁格爾（Florence Nightingale）發明了「雞冠花圖」，來顯示英國軍隊死亡率的季節性模式；同時，約翰．斯諾（John Snow）醫生正在霍亂肆虐的倫敦街道上，打造繪製現代疾病地圖的基礎。到了十九世紀末，查爾斯．布斯（Charles Booth）組織性地挨家挨戶調查，以製作家戶級貧窮地圖，這份地圖後來啟發了芝加哥的佛羅倫斯．凱利（Florence Kelley）和費城的杜波依斯（W.E.B. Du Bois）繪製的地圖。
到了這個世紀末，人們開始透過統計圖集來了解有關其國家發展的最新資料。法國政府設立了統計圖形局，它製作的《統計地理圖輯》（Album de Statistique Geographique）所繪製的內容，包含了公共交通乘客量、運河貨運噸位，到葡萄園產量及劇院入席率。所有這些生活面向的影響，現在都以前所未有的詳細程度呈現在我們眼前。
大型多色地圖集製作不易，不僅極其耗時，印刷成本亦所費不貲。最後，出版商縮減了地圖集的主題部分，並把版面編排標準化。更重要的是，這種看世界以了解世界的新奇方式，開始逐漸消失。就像弗蘭德利指出的那樣，「資料圖片被認為只是圖片：也許漂亮或令人回味，但無法把『事實』敘述到三位或更多位小數那麼精確。」統計學家正在把洪堡的「一個大的整體」分解成更精細的部分。
數位地圖
二十世紀上半葉，對地圖與圖形的需求並沒有完全減少。對於報紙和雜誌想要掌握到兩次世界大戰的動盪，長途航空旅行的到來，還有日益全球化的經濟，地圖與圖形都是重要的工具。最終，計算機為統計分析和印製地圖提供了一種再次趨於一致的方法。1963年，美國西北大學講師霍華．費雪（Howard Fisher）與程式工程師貝蒂．班森（Betty Benson）合作，研發了能讀取儲存在打孔卡片上的資料的系統SYMAP，來執行計算，然後列印出地圖。以前，都市規劃者得靠著有透明保護膜的大型印刷地圖，來設想不同的場景。例如，要在一座不斷發展的城市裡規劃一條新道路，你需要地質圖、土地所有權狀、人口增長率資料等等。
如果你想要在二十五年期內每五年進行一次估算，僅人口預測就可能需要五張圖。每一張都是手繪的草圖。如果必須更改計算，就必須重新開始。SYMAP省下了這種白工。比如說，想要查看每十年的估算值，基本上你要做的就只是調整計算機代碼，並按下「列印」。以它們的細節和外觀而言，這些早期的數位地圖和其手工製作的前身相比，顯得簡陋得多。但印出精美地圖並不是他們的目的。他們證明了利用數學函數，可以按下一個鍵就印出地圖。
數據勾勒出的足跡
英國的國家測繪機構一直在開發規畫探險的應用程式。在2010年代，使用者記錄了將近1,100萬條小路。在右邊，我們展示了其中的四十多萬條。協助開發該應用程式的製圖師查理．格林（Charley Glynn）對步行者能很稱職地準確描繪出英國海岸輪廓感到很驚訝。「雖然它只是一堆線條，但它打造出一個地方真實、清晰的景象。」這些資料還透露出該國最受歡迎的路線。威爾斯的斯諾多尼亞（Snowdonia）國家公園多年來一直位居榜首。徒步旅行者從四面八方走著蜿蜒小路，登上海拔1,085米的斯諾登峰最高峰（見上圖）。
這些成果成熟之後，成為我們用來製作本書地圖的地理資訊系統（GIS）。和洪堡把資料收集在信封裡和箱子裡的方式相同，地理資訊系統容許製圖師依照主題儲存資料，例如海拔、土地覆蓋和道路網。之後我們可以把這些資料組合，來計算地球上每個地方的可達性，不用自己親身走訪每條路程，或幫助地方政府確定哪些道路最需要處理冰雪。
我們就是地圖
正當1960年代首批數位地圖的工作要開始時，英國地形測量局（Ordnance Survey）剛完成了為期三十年的旅程，以手工製作更精確的英國地圖。測量員將望遠鏡拖到山頂，把它們架在他們安裝的混凝土柱子上，也就是所謂的「三角點」。
這些點讓測量員可以在一個山峰上，準確地測量或是三角測量其相對於隔鄰山峰上的混凝土柱（三角點）位置。儘管現在GPS和光學雷達等技術已經讓這些類比式人工製品顯得過時，但涵蓋英國國土的三角點仍然有6,500多個。其中一個這樣的三角點緊貼在威爾斯山脈高處的二十人塚峰（Garnedd Ugain）的頂部，被冷冽寒風吹裂而且油漆脫落，在任何一天，那些走在它下方的步道、前往比它高的鄰山斯諾登山頂的人，都在間接地製作自己的地圖。在英國全國境內，有數千人使用英國地形測量局的應用程式做導航，它讓徒步旅行者能夠記錄、繪製和分享他們最喜歡的路線，進一步把這些路線確定為要跟著走的路。這些新地圖也許要仰賴測量員精心鋪設的山林小路，但這些地圖已經以數位資料才能辦到的方式變得充滿變化了，讓群眾的智慧決定哪裡該走和哪裡不該走。
英國地形測量局的線上商店，提供了一系列智慧手錶和一些穿戴式裝置，以幫助徒步旅行者監控他們在長途登山活動前的睡眠情況、他們登上匹格登山道（Pyg Track）時的心跳頻率，或是沿著蘭貝里斯步道（Llanberis Path）下山時的最大速度。佩戴者可以設定睡眠和運動目標，讓自己過著更健康的生活。
顯然，健康資料可能是極度私人的東西。在我們不見得能確定誰可以查看這些資料時，有些地圖很可能變成洩漏太多內容了。2018年，頗受歡迎的健身應用程式Strava的工程師發布了一個人們在哪裡運動的全球地圖。從數十億個資料點中，查看者可以看到沿著公園小路和海濱的發亮活動路線。沒什麼好大驚小怪的。幾個月後，澳大利亞戰略政策研究所的研究員納森．魯瑟（Nathan Ruser）敏銳的眼睛，在地圖的其他黑暗區域發現了一些別的顏色。放大後，揭露了美國在中東和非洲部分地區的祕密軍事基地位置。使用Strava記錄日常訓練的人員，絲毫未察覺到他們的位置已經分享出去了。Strava聲稱，他們不知道他們的行銷做法有洩露機密資訊。五角大廈也不知道這狀況。實際上，這個世界上最先進的軍隊，已經把自己曝光了。
不見得要戴著穿戴式裝置才會留下資料蹤跡。現在，幾乎我們所做的所有事情裡的數位連線都會在我們背後展開。即使你前往孤島，把手機丟進海裡，也會很快就有一顆衛星從你頭頂飛過，記錄下你營火的熱信號。每經過一秒，世界的資料都聚集成一個更大的纏結。對於這本書，我們已經拉到了那些連線，並且把我們發現的內容繪製成地圖。這些圖形為為期四年搜尋的故事提供了有形的視覺形式，這些故事揭示了哪些資料可以告訴我們關於我們的過去、我們的定位、我們要怎麼做，以及我們在將來這個世紀會面臨什麼。這是一個讓人大開眼界的過程。在研究每個章節開始的文章時，我們發現了人性中最好和最壞的部分。我們對早期天氣預報員的聰明才智感到驚嘆不已。我們對於頒行《吉姆．克勞法》的美國南方州（Jim Crow South）暴徒的墮落感到畏怯。最後，我們對歷史的道德軌跡和資料世界中的生活願景，充滿了希望。我們提不出和生命基本組成或宇宙奧祕有關的科學突破，但我們可以和大家分享重新看世界的樂趣。
怎麼運用這本書
如同近兩百年前的洪堡和伯格豪斯一樣，我們的整體目標是讓大家看到「模式」而不是「地點」。藉由書裡舉出的許多例子，我們讓大家看到手機如何洩漏大家當前的移動路線，還有如何從DNA找出古早的遷徙路線；我們探索全球的幸福和焦慮程度；我們還說明了從颶風到朝聖活動等各種狀況，是如何受到地球暖化所影響。有時候我們會退到更遠的地方來看；有時候我們會放大來看，以探索地面上的各種紋路。有時你會看到用不同於往常的排列，或是從不熟悉的角度呈現的地球地圖。對製圖感興趣的人，可以在第200頁看到我們使用的地球投影地圖的完整清單。請記住，在整個過程中，每個圖形都標記著一個時間點。我們取得了截至2020年末的最新可用資料。儘管從那個時間點之後，某些統計資料可能有變，但整體的趨勢應該還是有效的。
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