科學人剪影

物理學界大串連

熱鬧的arXiv.org論文典藏庫,為尖端物理學界開創出全新的互動方式。

撰文/斯蒂克斯(Gary Stix)
翻譯/鍾樹人

科學人剪影

物理學界大串連

熱鬧的arXiv.org論文典藏庫,為尖端物理學界開創出全新的互動方式。

撰文/斯蒂克斯(Gary Stix)
翻譯/鍾樹人

美國康乃爾大學的物理學家摩明記得,1970年代後期,有位學生偶爾會去上他的高等研究生課程。這門課教的是同倫論(拓樸學的一支)在凝態物理學上的應用。該名學生只是一年級,大概每兩週出現一次,坐個10分鐘,等確定當天課程並未涵蓋他不知道的內容時,就會收拾東西,靜靜離開。過了一陣子,他不再來旁聽了,不過有時會前往摩明的辦公室,給這位教授一些建議。摩明回憶道:「我從他那裡學到很多。」


13年後舊事重演。以前的那位學生,也就是金斯帕,花了數小時在美國洛沙拉摩斯國家實驗室的NeXT電腦上建立程式。這個程式會指示電腦自動接收物理學論文的預印本,並以電子郵件送出論文摘要。只要向該電腦查詢,就可得到預印本全文。這個伺服器(當時名為xxx.lanl.gov)在1991年啟動,數週之後,高能物理社群內的溝通方式為之一變。預印本原本只在少數精英份子之間流通,但現在任何人都可在第一時間取得,不論是在英國劍橋、波蘭克拉考或印度加爾各答。


現代科學中最深奧的部份研究,因這個伺服器而徹底大眾化,某些人的生命也隨之改變——東歐、中東、南亞與拉丁美洲的科學家,突然都成了最新的「黑洞弦在三維空間裡的精確解」論文的撰稿者或評論人。捷克一名自學出身的弦論專家,在發表數篇論文之後,甚至獲得美國研究所的獎學金。金斯帕在去年榮獲50萬美元的麥克阿瑟獎助金,證明了他的成就所具有的重要性。


物理學、電腦與通訊,是金斯帕生命中同等重要的三個主題。身為機械工程師的兒子,當他還是長島席奧塞特的少年時,就已建立並且操作自己的無線電,成為火腿族的一員。之後,他進入美國哈佛大學,成為比爾蓋茲與巴爾莫這兩位未來的微軟管理者的同學。他在康乃爾的畢業論文,有部份在探討如何把費米子(一種次原子粒子)整合到晶格理論當中,這是一種以運算工具解決高能物理學難題的方法。金斯帕接著成為哈佛大學的研究人員,然後是副教授。他發現自己常被火速徵召,為解決特定問題而撰寫軟體程式,比如超弦理論方面的問題(該理論以振動的弦來解釋所有的基本力,包括重力在內)。「物理學家一般不做這樣的事,那對他們來說太陌生。」在康乃爾大學資訊科學大樓辦公室裡,47歲的金斯帕把光腳擱在一張椅子上,若有所思地說。


金斯帕的父執輩師長,諾貝爾獎得主格拉肖,曾在1986年邀他共同執筆,針對超弦領域寫作一篇言辭犀利的評論文章,發表於《今日物理》期刊。超弦領域當時甫露頭角,野心勃勃,但後來就言過其實了──至少一時看來是如此。金斯帕記得,超弦的研究者是如此興奮,他們自以為可在六個月之內,推導出「萬有理論」。格拉肖與金斯帕在文中寫道:「根據一項單純的比較,想從超弦計算出電子質量,將比利用原子物理學來解釋人類行為難上兆倍。」金斯帕記得,在提筆寫作這篇題為〈竭力尋找超弦〉的文章之前,他曾告訴格拉肖自己正在研究超弦,但任何時候都能喊停。當時格拉肖回答他:「你聽起來就像一個抽菸的人。」


金斯帕的成就,讓他成為一個擁有次原子粒子的物理學家;金斯帕–威爾森費米子,就是以他及指導他論文的威爾森(1982年諾貝爾物理獎得主)為名。不過,在哈佛大學看來,這樣的成就卻不足以開啟新的研究領域,而無法獲得終身教職。金斯帕對哈佛大學的拒絕感到失望,但基於後續發生的種種,他說:「那件事的發生,再好不過了。」


1990年,柏林圍牆倒下,美國洛沙拉摩斯國家實驗室開始接受新的任務。它對金斯帕發出公開邀請書,而金斯帕也接受了。對一個熱愛登山與騎自行車的理論物理學家來說,這樣的歸宿再自然不過了。預印本伺服器的到來則是一項意外。有一次,金斯帕的同事抱怨,他的電子郵件信箱在接收電子版的預印本時會超出容量,因此無法接收新訊息。金斯帕一時興起,建立了預印本伺服器。這個電子文件典藏庫在1991年誕生時,原本只想讓論文在電腦中儲存三個月。不過這個計畫很快變得十分成功,因此成了一個永久的典藏庫,詳細記載了高能物理學此後的歷史。高能物理社群內的互動節奏,有了相當程度的提升,後來加入的其他領域,比如天文物理及凝態物理研究,也是一樣。哈佛大學物理學家斯楚明格說:「弦論在過去10幾年會獲致空前的進步,也許金斯帕的功勞比其他任何人都要多些。」


起初,物理學出版機構並不知道典藏庫是怎麼做成的。金斯帕評論道:「我感覺自己是來自未來的訪客,對著19世紀的數學家展示小型計算機的功能。」當時,美國物理學會還未確定推出線上期刊的計畫,學會職員也對著作權與訂戶流失的問題感到憂心。不過在六年前布盧姆成為美國物理學會的總編輯之後,這股不安便平息了。套用布盧姆的說法,他前往洛沙拉摩斯造訪金斯帕表示「和解」之意。他放棄美國物理學會的預印本典藏庫並且修改著作權條款,讓學會出版的文章能夠張貼在金斯帕的典藏庫裡。


金斯帕的想法現在受到美國物理學會及其他機構採用,比如「公共醫學中心」這個免費的生命科學期刊典藏庫。金斯帕最初的想法還有部份尚未實現,就是組織線上同儕審查制度,對送到伺服器的論文進行評鑑,以徹底廢除物理學紙本期刊。他提出「兩階段系統」:送到典藏庫的所有文章都會先接受粗略的審查,但只有最具價值的發現,才會繼續接受完整的同儕審查。生物學界在接受電子預印本上一向進展緩慢,卻可能領先開拓出下一波的線上出版。美國舊金山的非營利組織「科學公共圖書館」,將會免費提供已通過同儕審查的生物學及醫學電子期刊,做為訂閱紙本之外的另一項選擇。


1990年代末期,洛沙拉摩斯原本的歡迎氣氛發生了變化。非武器計畫迅速終結,李文和案引發的恐懼,也與典藏庫公開交換訊息的理念不合。金斯帕並未執迷不悟,他在2001年帶著典藏庫(現更名為arXiv.org)前往康乃爾大學擔任教職,將典藏庫委託校內圖書館維護。此舉讓金斯帕得以重返物理學領域,他也繼續開發技術,協助使用者瀏覽典藏庫內相關主題的論文,但不再負責每日的管理工作。他輕鬆地說:「我想,自己已享受10年的時間,遠超過安迪.沃荷所說的15分鐘了。(譯註:安迪.沃荷說過,「未來,每個人都有成名15分鐘的機會。」 )獲得麥克阿瑟獎助金與終身職,金斯帕將可從事自己最想做的事:在物理和資訊科學領域內,從事沒有人碰過的運算與解題工作。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2003年第16期6月號】