星空多麼希臘

(影像來源:Unsplash)
(影像來源:Unsplash)

物理學家看星座,是分析天道的科學;心理學家看星座,是了解人道的學問!

曾志朗 Ovid J. L. Tzeng

新冠疫情從2020年1月爆發至今兩年多,病毒擴散的速度和變異的刁鑽,在醫療和公衛史上都是前所未見。疫苗成功研發,大多數人也乖乖施打兩劑和追加劑,原以為恢復正常的生活指日可待,Omicron病毒卻在春暖花開時,如漫天花粉大舉入侵各地。日本、南韓、香港、上海的防疫戰線接連失守,就連向來是防疫模範生的台灣本土確診人數也呈級數增加,不到兩週,由清零到二位數,再到三位數,而後破千、近萬。病毒似乎無所不在卻又看不見,人們生活在草木皆兵、人聚藏疫的危機中,誰也不知道何時中鏢、如何中鏢,更無法預測下一刻被通知匡列、居家隔離10天的會不會是自己。有人形容這彷彿在抽鬼牌,真有幾分貼切。

我當然也安份當起宅男,除了少數實體會議和演講之外,認命的窩在研究室裡,避免群聚。上課、開會、演講都掛在視訊平台上,雖然教、學和討論的成效大打折扣,但非常時期也只能自主應變了。幸運的是在高科技的數位時代,國內外大小新聞都能靠彈指按鍵,經由網路四面八方傳到眼前。當然,社會上的各種八卦消息,也會在各個即時通訊軟體的不同群組之間轉來轉去,尤其YouTube上琳瑯滿目的直播,已成疲勞轟炸,但奈何?

厭倦了眾聲喧嘩但充滿想當然耳卻未經科學驗證的個人見解,只能嘆口氣,還是回歸到正規科學世界自我學習吧!仍然先從本行的科學進展開始,打開心理科學協會(APS)的網站,一眼就注意到刊登在《心理科學》(Psychological Science)期刊上一篇談知覺和星座的研究報告。心理學家竟然也研究起天上的星座?我點進網頁,下載了完整論文,還未細讀內容,就被佔據整頁篇幅的實驗圖所吸引。那是上下兩張佈滿灰點(代表星星)的星團對照圖,研究者以不同顏色連結星座的位置,並以小圖列舉出10個跨文化常見的星座,包括昴宿星團、獵戶座、畢宿星團、北斗七星、南十字座、北冕座、雙子星、仙后座、海豚座,和牡羊座。天哪,心理科學家居然和天文物理學家搶生意?我又一次暗暗稱奇。

這兩張星座對照圖倒是引發我想起那個失蹤了2000多年的星表圖,最後在考古博物館被發現的傳奇故事。我轉身到書架找出17年前在《科學人》雜誌寫的專欄文章〈星際論戰,但看石雕〉,說的是美國天文物理學教授薛佛(Bradley Schaefer)在義大利那不勒斯國立考古學博物館中,巧見一座1800多年前的亞特拉斯(擎天神)雕像,他注意到了雕像肩上那顆代表整個天界的圓球,進而解開球體表面的浮刻圖飾,正是希臘最早的天文學家希巴克斯(Hipparchus)在公元前129年所創繪的天象圖。薛佛在美國加州聖地牙哥舉辦的天文學會年會上發表報告,引發天文學界和報章科學版的許多討論。

這個講古、還原、正名的發現背後,還有個曲折精采的過程,受限當時篇幅沒能寫下來,很值得我在此補述說明。一開始,薛佛根據擎天神背上球體所拍下的各種角度的照片,計算出42個星群的相對位置,畫出了全天空的星象圖;然後帶著幾位研究生,扛著精密的相機,到無塵埃污染的沙漠,也從不同角度拍下佈滿天際的眾星群,整合成一張全天空的星象圖。原以為比對兩張星象圖後一定能吻合,不料卻大失所望。一位男研究生建議:「老師,我們的想法沒錯,錯的是拍攝地點。」這個判斷有理,薛佛於是說服校方,申請了一筆經費,又帶著一群人和攝影機浩浩蕩蕩飛到希臘。在雅典神廟的空地上架起攝影機,等著天空無雲的夜晚,拍攝並整合出希臘天空的星象圖,再和石雕的星象圖仔細比對。

「星空多麼希臘!」沒想到大費周章,結果還是不如人意。失望,更沉重且昂貴的失望!垂頭喪氣之際,一位女研究生冷靜分析:「老師,我們的想法還是對的,地點和天空的方位都正確,但是我們把時間弄錯了。現在的天空和2000年前的天空,星座的相對位置應該不同,否則大霹靂學說就說不通了。」薛佛一聽,豁然開朗。地點正確,方位角度也矯正了,但2000年前雅典天空上的群星位置,和現在在同一地點仰望所見到的,當然也會有所改變。不過物換星移的變化,應該是有跡可循。

薛佛重整旗鼓,以現代希臘上空的星象圖為底,根據宇宙膨脹係數去校正100年前的星象圖,再和石雕的星象圖比對,仍不吻合。那就再往前推100年吧!還是不吻合。沒關係!再推前100年。又不吻合。再往前推進,再比對。直到推向公元前180~70年間的校正圖,Bingo!而那正是希巴克斯寫下《星球圖誌》的時候。千古之謎得以解開,擎天神石雕上那因降罪以雙肩負重的臉龐,似乎也有了笑容。這真是天文物理學史上一段美麗的星象傳奇。

回憶起這則堅持信念並以學理推算,逐步校正現代星象圖而還原出2000年前天空星象的故事,除了讚歎那有如推理情節的高潮迭起,令人激賞的還有薛佛和學生在求證之路屢敗屢戰卻從沒放棄,不斷從失敗中修正途徑,終於成功達陣。但我心中最大感觸是,好的研究生,才是科學進展的希望。

眼前電腦螢幕忽然陷入一片漆黑,原來顧著回憶,忘了電腦閒置一段時間就自動休眠,趕快按個按鍵喚醒它,仔細閱讀下載的文章,好好來看看澳洲墨爾本大學這一群心理學家葫蘆裡賣的什麼藥?

讀完後不禁莞爾,真是個有意思的研究。坎普(Charles Kemp)和幾個同事的專業是視知覺的神經結構和其特殊的顏色和影像感知功能,他們注意到夜晚天空裡千萬個閃亮光點,大概有5000個左右的星星亮度是可以用肉眼觀察到的。有趣的是生活在不同地區的人從不同角度,仰望亮度不一、距離各異的眾多繁星,卻產生出普遍性的共同星群形態,而且為這些星群編纂了帶有不同文化特色的星座名稱及故事。例如大家熟悉的南十字星座,在北澳的雍谷族稱之為魟魚,在紐西蘭毛利人的泰努伊部落把它看成船錨,而在南美洲北部蓋亞那區的洛科諾族人眼中則是鳳冠雉鳥。也就是說不同地區的人仰望星空,看到了同樣形態的星群,然後各自用生活相關的熟悉詞彙加以命名。

為了更深入了解視知覺觀星、定型,再以生活文化賦予意義的命名過程,他們和同校的天文學家合作,收集了亞洲、澳洲、歐洲、北美洲、南美洲和大洋洲27個不同文化地區所出現的星座,發現有很多星座重複出現在這些地區,並有不同的文化詮釋。例如大熊座是著名的北斗七星所在,在古人眼中是把大勺,在埃及成了公牛的左腳,在西方眼裡就像車子,在北極是馴鹿,到了南美海邊又變成了螃蟹。另外,昴宿星團加獵戶座就是獵人追逐七姊妹的故事。但說到傳說和神話,西方所稱的天琴座加上銀河的想像力,就遠不及中國的牽牛星、織女星隔著遙遠天河,每年七夕有勞喜鵲搭橋,才能見上一面一解相思那樣淒美的愛情故事了。

從視覺研究的方向出發,澳洲的心理科學家利用深度學習的計算模型方法分析得出,星座雖來自文化塑造,但綜觀歷史,跨文化地區的人們觀望天上星星,之所以能把看到的較明亮的星星組合在一起,形成某個熟悉圖樣,是基於兩個最基本的視覺機制,就是亮度和距離的低階視神經處理,再經過中階的形態組合,最後才是高階的文化詮釋。過程中,文化由上而下的介入,使得同樣星群在各地形成同中存異的形態和不同的星座名稱。而有了名字,就會越看越像了!

Twinkle, twinkle, little star,

How I wonder what you are!

物理學家看星座,是分析天道的科學;心理學家看星座,是了解人道的學問!

【欲閱讀更豐富內容,請參閱〈科學人知識庫〉2022年第243期05月號】

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