科學躍進 人類首張黑洞影像背後功臣

遠征極地和沙漠的天文觀測 台灣造出望向宇宙之眼

撰文‧陳亭均 在當地原住民毛利人的語言，「毛納基亞」意味「白色的山」。雖然還不到積雪時節，但海拔逾四千公尺的空氣總是稀薄冷燥，遍地磚紅色火山沃土上，架著幾座純白的機械，它們仰著像是外星人「E.T.」的碟面扁頭，脖頸朝天。

去年四月， 全球六地（布魯塞爾、聖地牙哥、上海、東京、華盛頓和台北）召開新聞發布會，人類史上首張「黑洞影像」經過兩年處理分析，終於問世。圖片中的黑洞，就像泛著紅光的甜甜圈，語言學家木村（Larry Kimura）詩意地用夏威夷古曲為黑洞命名「Powehi」，意味「無窮創造的深美源頭」。

在陳明堂身旁的這些白色傢伙， 就是「照亮」Powehi的八座電波望遠鏡之中的「次毫米波陣列望遠鏡」（Sub-Millimeter Array，SMA）。科學家撐開雙手，管弦樂團指揮似地上下揮舞，巨大的機械反射起啞色白光，帶點神祕學意味緩緩轉動，像是虔敬的朝聖者，凝神望向光年外的宇宙深邃之處。

黑洞影像是天文史上最震撼性的突破之一，在這張像甜點的影像出現之前，黑洞只是科學家推論出來的「數學解」。終於，黑洞影像將人類的智性與星辰的誕生殞滅聯繫在一起了，地球人因此見證了「深美源頭」的模樣。

這是地球各國科學家共同達成的里程碑，而陳明堂的故鄉：小小的台灣也沒有在這場盛會缺席，它自始至終扮演著關鍵的角色。

去年，突破獎基金會將二○二○年度「基礎物理突破獎」頒給了參與「事件視界望遠鏡」（EHT）合作計畫的三四七位成員。在台灣中央研究院天文及天文物理研究所中，就有五十三位成員或前成員獲獎，占獲獎科學家的十五％。此獎被譽為「科學界奧斯卡」，台灣天文學家在努力多年後，終於走上世界的「紅毯」。

一七年，參與「事件視界望遠鏡」的那八座望遠鏡中，台灣參與建造或運作了其中三座。一八年，台灣主導建造和運轉的格陵蘭望遠鏡也加入EHT，更讓台灣在世界天文界站穩了腳步。 在「感性與理性」的冒險

陳明堂：成功向世人宣告台灣實力

陳明堂一九九五年開始在中研院天文所任職至今，已參與打造夏威夷SMA、擔任智利「阿爾瑪陣列」台灣部分總工程師，也負責格陵蘭望遠鏡計畫，建造出北極第一座天文觀測站。「台灣因為這張黑洞影像，向世人宣告了我們的實力。」陳明堂說。從上世紀中研院天文所誕生籌備期，他就加入了這場台灣「走向宇宙」的冒險，親身經歷、也親眼目睹台灣在國際天文研究領域茁壯的歷程。他常常露出靦腆的笑容，但也可以看出他以此為傲。

因為新冠疫情的關係，陳明堂今年都待在夏威夷。他笑說：「夏威夷的星空最漂亮了。上山以後，可以看見滿天星斗，那種感覺，像是你正在面臨宇宙，站在懸崖邊，看出去是一望無際的空間，有時你會有點怕，然後意識到自己的渺小！」

其實，在這之前，他早就體會過渺小人類生存的苦辣酸甜。「很多記者問我，是不是從小就愛看星星？」他苦笑說：「其實我沒有︙︙。」現在的陳明堂言談中很有尺寸，像個中年紳士。然而，他出身窮困，生在台南一條泥巴巷子裡。陳家收入並不穩定，母親長年做家庭代工維持生活。「我家旁邊就是墳墓。」在他記憶中，兒時最常看到的不是星星，而是那些送葬隊伍，抬著「好大的棺材」經過他家門。

「我的確知道有種職業叫作科學家，也知道有種職業叫作工程師或企業家，但我不能想像那是什麼。我以為自己將來會做的就是油漆工，一度覺得去當軍人也不錯。」國中時，陳明堂成績不怎麼樣，直到考上私立高中，親戚冷言冷語讓他感到憤慨，才開始刻苦讀書，沒想到最後考上成功大學物理系，人生開始新的可能。

他雖然上了成大，「錢」依舊是非得面對的大問題。「我三舅是有名的樂師。」陳明堂說的樂師，是道教法會上吹奏北管嗩吶的樂師，「他問我要不要跟他去打工，我三舅很厲害，在我去成功嶺時，已經幫我把道士樂譜全寫了下來。」當年「鄉下地方會在路邊搭一個道壇，紅衣黑頭作法，一場下來就能賺上萬！」陳明堂於是就邊抱著物理學原文書，邊在玉皇大帝、十殿閻羅跟前吹嗩吶打零工。

醮壇和物理學、感性和理性，陳明堂走在兩個極端，一路度過了他的大學生活，最後不但以物理系第一名畢業，申請到美國伊利諾大學香檳校區獎學金，赴美讀書還帶了他「吹嗩吶」賺來的存款。

原先， 陳明堂在伊利諾大學學的是「物理學」，博士時期鑽研的是「超流體」。雖然他不信命運，但陰錯陽差下，陳明堂畢業後卻正式從「超流態氦」領域走向了外太空。 鑽研電波望遠鏡「心臟」

開光後，屹立「白山」昂首朝向宇宙

一九八九年國際知名的「史密松天文台」開始主導夏威夷SMA計畫後，天文所的籌備科學家們，就把參與建造這座電波望遠鏡設為願景，遠在美國的陳明堂也在《今日物理》（Physics Today）雜誌上看到草創中的「中研院天文所」徵才，儘管陳明堂不是天文專業，他卻有能力成為天文「工程儀器發展」技術上的領導人才。

加入中研院後，在醮壇吹嗩吶的物理學家，就一路隨著台灣天文摸石頭向前走了。九五年，台灣加入史密松天文台建造計畫，負責七號機、八號機。陳明堂直接被派到哈佛－史密松天體物理中心學習「次毫米波陣列」。「我本來也不是這一行，就像突然之間派一個小朋友跟你學東西，你會怎麼做？當然是先要他學鎖螺絲。我當時常常被人笑說，你那個螺絲數完沒、鎖完沒？」陳明堂靠一股牛脾氣，硬是把所有技術都背進腦海。

中研院天文所更和中山科學院牽起線，中科院負責建造望遠鏡的主體，陳明堂九六年回台後，則埋首在中研院研究電波望遠鏡的心臟——接收機。這是台灣在世界天文界初試啼聲的一役，只准成功，望遠鏡「開光」前一晚，「我壓力大到根本睡不著！」最後，七號機、八號機真的屹立在「毛納基亞」頂上，它們和同在夏威夷另一座「毛納羅瓦」山上的望遠鏡「李遠哲宇宙背景輻射陣列」，一起代表台灣這個亞熱帶的小島，昂首朝向宇宙。

接下來，台灣沒有停下腳步，○六年在智利的「Atacama計畫」於五千公尺高的查南托高原（Chajnantor plateau）興建「阿爾瑪陣列」電波望遠鏡，由陳明堂擔任台灣部分總工程師。「大國造勢，小國乘勢。」台灣分別和美國、日本取得合作關係，順利承擔「射頻前端接收器」整合測試的責任，並成立全球第三座測試中心。

隨國際計畫一個個展開，中研院、中科院順利達成任務，也逐漸培養起一批很有實力的工程師。「很明顯，台灣快速竄起，日本起步早我們一、二十年，但我們在SMA讓他們刮目相看，接下來就很願意合作。」台灣在SMA和阿爾瑪陣列上的貢獻不小，陳明堂知道我們已經在次毫米波天文學上簽下了自己的名字。 「阿爾瑪陣列」開發時，曾留下三台分別由北美、歐洲和日本建造的原型機。台灣爭取到其中一台原型機的使用權，並選擇到北極圈內的格陵蘭架設起這台次毫米波望遠鏡。陳明堂還記得他和團隊搭乘著號稱「全球霸王」的C-17空軍運輸機飛到圖勒（Thule）空軍基地，在極地極端的氣候環境下，「永夜讓人覺得自己從來沒有醒過來。」巨大的「北極蚊」隔著厚襪子，都能吸人血。

「有天晚上，我們聽到風聲，知道離基地不遠有北極熊在吃麝香牛，隔天一早醒來，我們到望遠鏡旁邊，還真的看到熊的腳印。還有一次，一群剛去沒多久的同事，他們開車子往餐廳去。開到餐廳，才發現每個人都驚訝地看著他們，原來基地早有警報。」北極熊就在窗外晃來晃去。

更不用說，在極地重新改造「原型機」，從纜線製作、鑽孔、挖洞、軟硬管安置像是醫師開刀，要把神經、血管都歸位，即使頂著大雪和低溫，科學家和工程師還是得把一切精細地搞定。 「無窮創造的深美源頭」

千萬光年外的視界，是永恆進步動力

一七年十二月二十五日耶誕節，格陵蘭望遠鏡終於測到「第一道光」，在一八年正式加入EHT觀測，儘管格陵蘭望遠鏡趕不及加入拍攝「黑洞影像」的期程，但這次來自台灣的科學家，又進一步在世界天文界站妥了一個重要的位置。

陳明堂坐在夏威夷的電腦前，接受《今周刊》採訪，SMA離他不遠，那是一切開始的地方。短短四分之一個世紀，台灣已經迎頭趕上世界天文觀測的步伐。

「當我們可以上太空，可以看見五千五百萬光年外的黑洞，那麼，眼前還有什麼挑戰，是我們沒有勇氣面對的？」總統蔡英文先前這麼說。「要有種！」陳明堂大聲地說，這群默默苦幹的科學家，確實因為有種，為我們呈現了「事件視界」上的甜甜圈。

其實黑洞是看不到的，因為裡頭根本沒有光，「事件視界」是所有準備進入黑洞的東西，最後能被「看見」的地方。這個甜甜圈發出微弱的信號，人類終於用電波望遠鏡捕捉到它。「我們到現在仍不會知道，洞裡發生了什麼事。」陳明堂坦率笑道；但就像Larry Kimura命名的「Powehi」，正因如此，黑洞才是「無窮創造的深美源頭」。電波望遠鏡或許也像為神演奏的北管嗩吶那樣，畏敬而謹慎地為「崇高」獻上禮讚。

SMA無聲地轉動，「白山」上的科學家，又一次舉起他指揮家似的雙手。

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