文／张文亮
“喂，汤斯教授吗？这里是武器系统评估中心。”武器系统评估（Weapons Systems Evaluation）中心，是美国国防部所属一个极机密、鲜为外人所知的单位。
“我是！”汤斯教授在电话上冷静答道。
“情报显示，苏俄已经发展出洲际飞弹。为了架设环球核子武器防卫网，卡特总统曾计划制造两百个MX洲际飞弹，现在里根总统要增加到两千个。你的看法怎么样？”
“我要想想看。”听完对方的诉求后，他轻轻挂掉电话。
一个最了解MX核子弹头可怕的人，要去判断生产多少弹头；一个尊重生命的人道主义者，却奇妙地被放在一个世界核武竞赛的枢纽上。
星期日聚会后，他祷告得特别久。忽然有个念头进入心中……
不久，他向国防部提出：“飞弹可布置在犹他州到内华达州沙漠间，既能保持高度的弹性，不易受攻击又可采灵活主动性。”
“好主意！要多少飞弹才够？”
“四十个。”
“什么，才四十个？”
“是的，四十个移动性的飞弹基地，比得上两千个固定型的。”
最后国防最高机密定案──四十个MX飞弹。
这个在祷告中，想到扭转世界核武竞赛的汤斯教授，是谁啊？
他是──
雷射的发现者。
1964年诺贝尔物理奖得主。
美国太空总署（NASA）阿波罗登陆月球计划首席顾问。
太空分子学的开创大师。
美国中央情报局（CIA）间谍卫星的技术指导。
美苏核武限制谈判的推动人。
哈伯望远镜设计制造的关键人物。
最好的儿童玩具
1915年7月28日，汤斯（Charles H. Towns）生于美国南卡罗莱纳州的格林威尔(Greenville)。他从小就喜欢自然，以自然收藏家自居。当四周的同学在玩汽车模型、小机械玩偶时，他在观察天空的星星、树叶、昆虫、野鸟、石头。
汤斯后来写道：“一个人如果喜欢大自然，大自然会成为他一生的玩伴。”一个孩子最好的玩具，其实不是昂贵金钱买来的，一草一木、一块石头、一块布、一条橡皮筋都可以让孩子发展几近无限的想像力，太精致的玩具反而扼杀孩子的想像空间。
汤斯的父母是虔诚的基督徒，经常带孩子接近大自然。在培养孩子对大自然的兴趣外，也让他体会到“上帝无所不在，而且在我的身边”──汤斯八十岁时，回首童年，如此写道。
1931年，汤斯进入一所没没无闻的教会学校就读，起初念生物系，不久又转到语文系，后又转到物理系。幸好那所学校很好转系，不然恐怕就限制了这个三心二意的学生日后的发展。汤斯写道：
“我从十三岁就开始询问：什么是我一生最重要的事？我对什么都有兴趣，但是信仰帮助我看出什么是重要的。我选物理，因为那是最接近真实世界的学问。”
他是我患难时的力量
大学里转了三个系，影响了汤斯的成绩。申请研究所时，他的申请全部遭到拒绝，汤斯写道：“我祷告，希望仍有一线希望。”最后杜克大学接受他的入学申请，但是不提供奖学金资助。
汤斯带着仅有的五百美金前往杜克大学，1937年取得硕士学位时已经囊空如洗。他申请博士班时，因为在研究所表现平平，再度四处碰壁。汤斯还是祷告。忽然著名的加州理工学院收他，并给他奖学金。
汤斯写道：“我的求学生涯遇到很多挫折，但是我像一部压路机，一直坚持压到底。当我回顾我的一生，发现最大的成功，都是靠上帝的帮助，从失败中站起来。
“很多人会问：‘如果有上帝，事情怎会失败至此？’我的答覆是：‘失败不是怀疑的时候。失败不能限制上帝；当我失败时，上帝仍与我同在，他是我的力量。’”
1939年，汤斯以优异的成绩，取得加州理工学院物理博士学位。
经得起被人扭来扭去
汤斯取得博士后，写信到几所大学申请教职，却都石沉大海。当时开采石油可带来大笔利润，使地质系成为热门科系，汤斯的同学因此都跳入地质钻探行业。汤斯不为所动，他写道：“我的人生不为热门，而为重要。我宁愿去高中教物理，也不去石油公司看地层图。”
忽然，贝尔电话实验室（Bell Lab.）通知他受雇。学物理的去搞电话？太不像话！汤斯又想推辞，他的指导教授听了跳起来，叫道：“天啊，这是好工作！”
一年以后，贝尔公司的主管找他去：“汤斯博士，为了作战，空军需要轰炸用的良好侦测系统，一种波长1.5公分的微波导弹器。这是你的任务，尽快做出来。”
汤斯不肯：“念物理系时，电子学是我最弱的一门课。”
“那是你的问题，不是公司的。”
“但我纯粹是物理学家，不能做工程的事！”
“连物理都懂，会不懂工程？”
汤斯带着一肚子的气回去钻研微波电子学，竟发现自己进入一个尚未广为人知的新领域。汤斯制造出一台微波侦测器，不过他发现空气中的水蒸气会吸收这一段微波。在空袭日本与太平洋岛屿时，因为空中潮湿，所以1.5公分波长的微波侦测器可能派不上用场。但是空军不听取他的建言，立刻拿去使用，果然效果不佳，两年辛苦所制顿成废铁。
汤斯难过却不失望，他写道：“年轻就是开发新领域的本钱。我无意间发现微波是研究分子特性的重要工具。”但是对发展波长更短的微波，贝尔公司不感兴趣。
1947年哥伦比亚大学聘请汤斯担任教职，他终于如愿以偿。四年后，他以热激发氨分子，发射0.1公分波长的光，制造出第一台微波发射器（maser）。1960年，他继续以更高的能量激发电子，所放出的波长更短，甚至已到红外线与紫外线光区了，这称为雷射（laser）。
今天雷射的使用非常广泛，在医学手术上、高能侦讯、精密焊接，甚至连超市的商品条码的读码器，也使用雷射。这都是汤斯的贡献，为此，他获得诺贝尔物理奖。
银河系的讯号
1967年，汤斯转至加州柏克莱大学任教，他开始教“天文分子学”（molecular astronomy），利用微波探测宇宙的物质，是近代研究宇宙学的重要技术。
过去科学家认为星球之间完全真空，没有任何物质存在。汤斯早先在贝尔电话公司工作时，就发现朝向银河系的雷达，持续收到一些微弱的电波。他向公司报告，主管回覆：“那是雷达收讯不良的噪音，不要管就是了。”
汤斯实在倔强，他将银河系传来的微弱讯号，利用微波技术作光谱分析，发现“那片遥远的空间，除了有氢分子、氦分子以外，还有有机芳香环分子存在，这些有机碳是生命的组成结构。难怪科学家会在宇宙陨石中，发现有机质。如果根据生命是进化而来的假设，这些有机质在宇宙间飘浮了几亿年，会凝聚成什么生命体？”
汤斯继续观测，他又写道：“由飘浮的有机分子到凝聚的宇宙星云，变化范围为每平方公分10个分子到108个分子。这些不同密度的宇宙星云，温度都非常低，在绝对温度10~70度（摄氏温度 -263 ~ -203度）之间。所有的分子，几乎都是在静止不动的状态下，不可能产生生命的。”
宇宙生命的探索
整个宇宙至少有一兆兆个星球，地球是唯一有生命存在的地方吗？星际之间还有没有生命存在？汤斯写道：“有人认为生命是像矿物的结晶，由有机分子凝聚而成，这是不正确的。矿物的分子是根据热力学定律，摆在最低乱度的位置。生命却是更复杂多变的有机分子，而且每一个分子都被奇妙地摆在‘精确’的位置上。
“有人认为，地球上的生命是宇宙陨石上的有机质带来的。这个看法也是错误的。宇宙星尘上的有机物，具有左旋光特性与具有右旋光特性的有机质，各占百分之五十，但是地球上生命体的关键有机分子，全是左旋光特性。可见生命的开始，是在一种特殊的情况下，不是随便来一颗陨石就产生。
“也有人认为，宇宙这么大，一兆兆个星球里，总会有生命的机率吧？但是生命的产生不是一种机率，而是一个奥秘。除非我们能了解生命产生的初始条件（initial condition），谈生命在不同星球上存在的机率才有意义，否则问生命存在的机率是没有意义的。
“如果生命是一个奥秘，那么科学家在宇宙间寻找什么？是寻找宇宙的知识，满足人类无止境发出‘我到底在哪里？我要往哪里去？’的探求。不同的时代对于宇宙的起源有不同的说法，最有意思的不是这些理论，而是人类为什么这么关心其起源？”
“在过去的历史里，对于宇宙学与天体论，科学与信仰有过冲突，其实那是字句之争，是肤浅之视。事实上，科学了解宇宙形成的法则，信仰了解宇宙存在的意义。一个科学家长期委身在研究里，他相信探索这些宇宙法则是有意义的。科学与信仰是相辅相成的朋友。”
1969年，汤斯在研究教学之余，兼任美国太空总署的外太空探测工作。1986年自柏克莱大学退休，以荣誉教授身份继续用哈伯望远镜探索宇宙。对他而言，宇宙是充满无限赞叹的美丽诗篇。
资料来源：
- Towns, C. H., 1995. Making Waves. American Institute of Physics. New York.
- Heidi, F., and F. Wlotzka. 1995. Meteorites-Messengers from Space.
- Springer-Vela. Germany.
作者为台湾大学教授，已出版《科学大师的求学、恋爱与理念》等多本著作。
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