導讀�一冊讀見理論、觀測與詮釋　完整理解黑洞與現代天文物理的脈絡

◎陳明堂教授（中研院天文所研究員、中研院黑洞團隊發起人之一）

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這是一部知識密度相當高、內容也相當緻密的科普作品。全書十餘個章節，幾乎涵括了近代天文物理學的重要發展，讀來有如一部精簡版的天文物理通論。

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書中介紹了許多著名與較少為人所熟知的科學家，並將他們的研究工作放入理論發展與實驗進展的脈絡之中，整體閱讀經驗帶有濃厚的科學史氣息。

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這是一本以黑洞為主題的科普書，而令我印象深刻的，是它的副標題：「為什麼你對黑洞的認知幾乎都是錯的。」（原副書名why nearly everything you know about them is wrong）這樣的表述帶有吸引目光的挑戰意味。我理解作者想指出的是：近代物理學的許多結論，往往與我們的日常直覺並不相符。我們的生活經驗多半建立在牛頓力學所描述的世界中，而相對論與量子力學所揭示的時空結構，則超出了日常感知的範圍。

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同時，這樣的提問也提醒我們，科學對黑洞乃至於宇宙的理解，本身就是一個持續修正與深化的過程。理論、觀測與詮釋之間的關係，始終保持著開放性，這或許正是科學探索最迷人的地方。

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在閱讀過程中，我也注意到書中少數細節若能再加釐清，將更有助於避免可能的誤解。例如，在談到數位感光技術與醫學影像時，部分因果敘述略為簡化。這些並不影響全書主旨，但對熟悉相關領域的讀者而言，或許會希望看到稍更精確的描述。這樣的細節提醒，其實也凸顯了科普寫作的一項挑戰：在兼顧敘事流暢的同時，又要讓科學史與技術史的脈絡盡量保持清晰。

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整體而言，這是一本企圖心明確、內容扎實的科普著作，適合希望對黑洞與現代天文物理建立較完整理解的讀者。

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【導讀者簡介】陳明堂教授是中央研究院天文及天文物理研究所研究員，兼天文所夏威夷運轉副所長。成功大學物理系畢業，伊利諾大學香檳校區物理博士，從1995年在中研院天文所任職至今。

二○一○年，中研院黑洞團隊開啟格陵蘭望遠鏡計畫，正式加入以拍攝黑洞為目標的事件視界望遠鏡（EHT）國際團隊。二○一九年，事件視界望遠鏡成功獲取史上首張黑洞影像。負責格陵蘭望遠鏡計畫，建造出北極唯一的天文觀測站，讓全球連線的黑洞影像觀測看得更遠、更清晰。歷經臺灣主要天文望遠鏡的建造計劃，是開創臺灣天文科學參與國際前沿望遠鏡的研究發展、設計與建造的先驅。

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推薦序�一部有趣易讀的黑洞（與宇宙）的身世歷史

徐欣瑩博士（臺灣第一位衛星測量女博士、理工專業立法委員）

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從小就喜歡觀看宇宙星空，並為之深深著迷，促使我投入太空科學領域，我的專業是用精密儀器與嚴謹分析把訊號變成科學證據；身為務實派的理工人，讀到《你知道的黑洞知識 90%是錯的：天文學家寫給所有人的黑洞身世史》時，最被打動的不是「答案」，而是它把我們帶回時代真正前進的科學方式：承認未知、累積證據、修正理解，然後再往前進。

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作者以黑洞為軸，串起愛因斯坦到霍金等一代代研究者的接力，讓我們看見知識如何「站在巨人的肩膀上」（序章）被推動。她也提醒我們：追問宇宙，往往同時推動觀測技術與分析方法的革新，並把這些成果帶回人類生活之中。

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而當讀到「黑洞」命名典出的真實歷史故事（p.74）、「黑洞」並不黑、甚至是宇宙中最明亮的天體時（p.133），會重新意識到：直覺或傳說並不可靠，可靠的是不斷被檢驗、被解釋、被更新的理解。

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作者反覆提醒讀者：回望太空研究的歷史，我們之所以一步步逼近宇宙真相，憑藉的從來不是單一靈光，而是理論框架、儀器革新與觀測證據彼此牽引、共同推進。作者也不迴避尖端研究的「尚待釐清」：模擬支持黑洞回饋調控星系演化，但大尺度觀測仍難找到一致證據。這種把確證、限制與未解並置的寫法，更貼近科學知識在證據權重與不確定性中逐步成形的真實過程。

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這本書適合想把黑洞與現代天文物理的脈絡一次讀懂的人；更適合願意在好奇心裡，和科學一起變得更謙遜、更清醒的人。

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【推薦者簡介】徐欣瑩博士是長期關注基礎科學教育的理工專業立法委員，並透過舉辦各式科普營隊，以激發青少年對宇宙奧祕的探索欲。成功大學測量工程學系畢業，國立交通大學（現陽明交通大學）土木工程學系博士，是臺灣第一位在衛星測量領域的女性博士。

碩士期間獲得 NASA（美國國家航空暨太空總署）資深科學家賞識，提供全額獎學金邀請攻讀博士（但由於母親罹癌病重毅然放棄）。於內政部地政司衛星測量中心擔任研究員期間，承辦國家衛星定位測量計畫，協助建立全國重力資料庫，開發座標轉換程式供全國使用。2005年更曾獲丹麥太空中心邀請，出資資助其進行科學研究，因已參政而放棄。

長期關注臺灣衛星計畫與推動太空科技產業化，是將學術專業轉化為國家科技政策的橋樑。

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序章�站在巨人的肩膀上

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就在此刻，當你坐下來悠閒地閱讀這本書的時候，你正以不可思議的超高速度移動著。地球正在自轉，帶著我們穿過無情的時間之流，從這一天進入下一天。與此同時，地球圍繞著太陽公轉，帶著我們歷經四季更迭。

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但這還不是全部。太陽只是銀河系（Milky Way）中的一顆恆星，我們所處的這個星系中有上千億顆恆星。太陽並不獨特，也沒有位於銀河系的中心。事實上，就恆星而言，太陽相當平凡且普通。太陽系位於銀河系中一條次要（看出規律了嗎？）*的旋臂中，稱為「獵戶臂」（Orion Arm）；而銀河系本身也只是個相當常見的螺旋星系，不太大，也不太小。

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因此，這意味著，除了地球自轉的速度和地球繞太陽公轉的速度之外，我們也正以每小時45萬英里（編按：約72.4萬公里）的速度繞著銀河系中心運行。那個中心有什麼呢？一個超大質量黑洞（supermassive black hole）。

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沒錯，此時此刻，你正在繞行一個黑洞。這是太空中一個擠壓了大量物質的地方，密度大到就連光──宇宙中速度最快的存在──一旦太過靠近黑洞，也沒有足夠的能量逃脫黑洞的重力。數十年來，對於物理學家來說，「黑洞」這個概念既著迷，又令人困擾。在數學上，我們把黑洞描述成一個密度無限大、體積無限小的點，由一球不明所以的區域所包圍，從那裡我們得不到任何光線和資訊。沒有資訊代表沒有資料，沒有資料代表沒有辦法做實驗，沒有辦法做實驗就意味著我們無法知道黑洞「內部」究竟有什麼。

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身為科學家，總是想要看更宏觀的全貌。當我們從如同自家後院的太陽系，拉大到觀察整個銀河系，再進一步擴展到宇宙中數十億個其他星系時，會發現到黑洞總是主控著重力。銀河系中央的黑洞目前主控著你在太空中的運動，這個黑洞的質量是太陽的四百萬倍，因此叫做「超大質量黑洞」。雖然這聽起來很大，但我見過更大的。還是那句話，銀河系中央的黑洞質量相對來說相當普通：既不是特別巨大，也不是特別富有能量，活躍程度也不高，這使得它幾乎難以被發現。

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我能夠把這些陳述當成既定事實，並且每天都視之為理所當然，這實在很不可思議。直到二十世紀末，我們才終於了解到每個星系的中心都有一個超大質量黑洞。這提醒著我們，儘管天文學是最古老的研究領域之一，而且全世界的古文明都研究天文學，但天文物理學（astrophysics，又稱天體物理學，本書混用之）──也就是實際解釋天文學家所見現象背後的物理原理──仍是一門相對新興的科學。二十世紀和二十一世紀的科技進展，才讓我們稍微搔到宇宙奧祕的表層而已。

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最近我在一家規模超大、書種超多的二手書店中開心閒逛時，找到了一本在一九○一年出版的《現代天文學》（Modern Astronomy），作者赫伯特．霍爾．特納（Herbert Hall Turner）在〈引言〉中說道：

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