科學人雜誌 6月號/2024：沉睡式學習：在夢裡...

特別收錄 / 編輯的話：

高深的科學研究，來自良好的科普環境

愛因斯坦兒時看到羅盤轉動，就對磁力現象產生了興趣；特斯拉上了中學的實驗課，看到老師演示電子電路，於是開始熱愛電學。年幼時的心靈觸動，常會成為改變一生的起點，我們做為教育工作者，應該努力打造一個精采的科普環境，讓宇宙中的「蝴蝶效應」自然發生！

文／孫維新

當我年事漸長，才知道宇宙中「蝴蝶效應」真的是無所不在！

1957年10月4日，蘇俄發射了人類第一顆環繞地球的人造衛星「史波尼克一號」（Sputnik 1），當時我還沒出生，但這件事仍然對我的人生產生了影響。1987年9月，我在美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）天文系剛提交了博士論文，正努力安排論文的口試時間，當時一一敲門拜訪教授，詢問論文指導委員會中五位成員同時有空的日期，經歷過這個過程的朋友們都知道，要找到五位本系和外系的大教授同一天有空，比完成博士論文還難！我遇到的問題更複雜，其中有一位外系教授剛好要出國，因為他受到蘇俄的邀請，要前往莫斯科參加「史波尼克一號」發射30週年的慶祝活動！

當時我已經通過了美國航太總署哥達德太空飛行中心（NASA Goddard Space Flight Center）的博士後申請，即將簽訂聘任合約，急著要知道這位教授何時返美，卻是「君問歸期未有期」，回程未定，搞不好要連「史波尼克二號」的發射（1957年11月3日）一併慶祝了再回來，那就是一個月之後了！聽了傻眼，還好這位教授很貼心，主動拜託了同系另一位同領域的教授幫忙，我才順利完成了博士論文口試，拿到了學位。

口試通過的下午，聘任合約傳回NASA，次日我就在公寓中等搬家公司的人出現，NASA的工作條件極好，除了負擔我從美西洛杉磯到美東華盛頓特區的機票，連搬家的工作也包了。有趣的是，搬家公司事先打過電話，要求業主「屋裡什麼東西都不要動」！我在公寓中等人，看著家裡擺設一切如常，怎麼都不像是要搬家的樣子。這時搬家公司的貨櫃車抵達，兩個態度溫和有禮的彪形大漢帶著大量紙箱進門，問我哪些東西要帶走，接下來的過程令人瞠目結舌，基本上我指哪個就包哪個，小到檯燈鬧鐘，大到書桌床架，速度快到讓人目不暇給，兩個小時之後就人去樓空。

我算好貨櫃車抵達的日期，早一天飛到東部，先進NASA整理辦公室，那是一個週六的下午，當我開車進到院區，就見大草坪上十幾個孩子喧鬧吵雜，興奮到不行。三不五時就會看到白煙噴發，小火箭從地面竄起，高速射向空中，這就是NASA最受歡迎的科普活動之一：

「NASA幫你發射火箭！」

這是給十歲以上的孩子設計的科普活動，孩子們買了火箭模組盒，裡面隨附小型柱狀火藥，在家裡組裝完畢，週末下午就帶來院區，交給現場的工作人員。當十支各式火箭一字排開插上了發射架，NASA的科學家就拿著控制器從第一支開始問起：「這支火箭是誰的？」一個孩子興奮舉手，科學家就說：「來，我們一起幫他倒數，5, 4, 3, 2, 1！」按下發射鈕，就看到火箭咻一下衝上天際，達到兩、三百米的高度後，打開降落傘冉冉飄落，這個孩子高興地跑去撿，回家再重新裝火藥。

我剛到NASA，還沒開始科研工作，就先見識到了NASA的科普奇蹟！可想而知，能讓貨真價實的NASA科學家幫你發射火箭，在孩子們的心中會留下多難忘的印象？假設這些孩子十個裡有一個因而轉向太空科技的相關領域，那也將是一個大到難以想像的人才庫！

接下來的日子裡，我經常會看到中學生團體前來NASA參觀，團隊同仁常常要放下手邊工作，扮演導覽解說的角色。但這些中學生正是爹爹不疼，姥姥不愛的teenager年紀，頭髮染得五顏六色，一進來就要測試每個展品被弄壞的可能性，很少認真在聽科學家解說。有回我看到同仁接待完畢，回來癱坐在椅子上，就問他為何要花這麼大心力去招呼這些皮孩子？他正色說道：「維新，NASA所推動的任務何止千百，你知道哪個任務最重要？……就是『教育』！我們今天充滿理想，一起設計未來的科學衛星，等到十幾年後衛星製造完成發射升空，是誰會幫我們來操作衛星、接收數據？……就是今天你看到的這群孩子！」這番話讓我深受震撼，深刻體會到了尖端科研所需要的教育深耕！

的確，2004年歐洲太空總署發射的「羅塞塔號」（Rosetta）彗星探測任務，在茫茫太空中航行了十年，才在2014年進入了繞行CG彗星的軌道，對著地表拋下了「菲萊號」（Philae）登陸器；2006年NASA發射的「新視野號」（New Horizons）太空船，在太空中走了九年半，才在2015年從冥王星近旁高速飛掠，傳回來這個遙遠天體的第一張近拍照片。這些任務單是路程就將近十年，再加上前面至少十年的規劃、設計、審查、製造，少說也要20年左右才會收到第一批數據！研究人員一生有幾個20年？每次看到這些任務所需的年限，都讓我想到有清一代的湘軍名臣曾國藩，他說：「辦大事以找替手為第一義。」長期而穩定的人才培育是做大事的關鍵，因為「成功不必在我」，而且多半時候「成功必不在我」。

NASA不只針對院區附近的孩子們提供有趣的科普教學，還常面向整個社會開展科普活動。1999年，太空梭發現號把「星輝一號」（Starshine 1）送入了387公里高的地球軌道中，那是一個直徑大約50公分的金屬球，周遭貼滿了將近900面小鏡子，這顆閃閃發亮的迪斯可球繞著地球運行，受到大氣阻力會逐漸降低軌道增加速度，最後會在離地80公里的高度焚毀。這個任務的目的在了解大氣摩擦如何降低衛星的軌道高度，但這需要遍及全球的夜空觀測，NASA就邀請世界各地的近千名小學生，幫忙進行鏡片的部份研磨，然後每個孩子把自己的名字寫在鏡片背後，貼上金屬球，再隨著太空梭發射升空。

在接下來的八個月裡，全世界有兩萬個家庭聯手，在夜空下等待並記錄這顆「亮星」劃過夜空的時間和方位，提供了NASA追蹤衛星軌道的珍貴資訊。更重要的，是這些孩子和家長都覺得無比光榮，因為「我們參與了太空任務」！

2004年初，NASA的探測車精神號（Spirit）和機會號（Opportunity）降落火星表面，展開了研究火星岩石的工作，希望知道這些石頭是否曾經「泡過水」？就會知道火星以前是否有過海洋。這是人類第一次使用「岩石研磨機」（rock abrasion tool, RAT，暱稱「老鼠」），磨掉岩石表層，以取得岩石內層物質的光譜。為了能有好的參考基準，NASA對全球發出了「徵集石頭」的需求，全球各地熱愛科學的家庭寄來了幾萬塊石頭，標明了採集地點。NASA使用RAT對這些石頭做同樣的研磨並取光譜，建立了幾萬筆的光譜數據庫。而當火星車每研究一塊石頭，傳回地球一個光譜，這個光譜就會進入數據庫比對，如果找到相似的結果，就有理由相信火星上的那塊岩石，也曾經歷過地球上某處的地質過程。

這個全球的徵集活動既聰明又有亮點，惠而不費就建立了珍貴的數據庫，更重要的，是全球曾經寄石頭到NASA的人都覺得無比光榮，因為「我們參與了火星任務」！

尖端科技的研發成敗，關鍵在於「人才」與「經費」，如果社會上有著良好的科普環境，自然會產生一個豐富的「人才」庫；如果家長能帶著孩子參與大型科研計畫的科普環節，而且感到光榮，科研計畫自然能得到輿論支持，「經費」也就不會是問題。

1926年，火箭先驅哥達德發射了歷史上第一支液態燃料火箭，標誌著人類邁向太空的第一步。我多希望兩年之後的2026年，能被定為「世界太空年」，舉辦精采的太空科普活動，看看那時參加活動的孩子們，在他們未來的人生中，是否也會受到「蝴蝶效應」的影響？