1992 年 3 月在天文物理研討會上,天文規劃委員會捧著《中華民國天文與天文物理十年 發展計畫書》滿心希望能得到回應。在他們幫台灣量身打造的十年發展計畫中,預計要設置 兩個相關機構,包括在中研院設立天文與天文物理研究所,以及建置國家天文台,讓這兩個 機構成為未來推動天文學門發展的主力。
此外,在1993 至 2000 年這八年間,還預計在國內、國外同時建造多個大型天文儀器。
在國內希望推動雙子光學望遠鏡(Twin optical telescope),和觀測太陽的毫米波太陽天文台
(millimeter wave solar observatory),能夠避開台灣氣候不佳的觀測障礙,不用離開台灣就 能操作、監控儀器,使得觀測和教學更方便。而參加國外的觀測儀器建設計畫,例如與BIMA 團 隊 在 加 州 建 立 毫 米 波 望 遠 鏡 陣 列 , 夏 威 夷 毛 納 基 山 建 造 次 毫 米 波 望 遠 鏡 陣 列
(Submillimeter-wave Array, SMA)、同樣預計在加州建設的遠紅外線望遠鏡陣列等。
李太楓和袁旂等人都相信,如此一來可以提供台灣參與國際天文計畫,以及站在天文與 天文物理領域發展前端的機會。
扣除1991 至 1992 年這兩年的籌備期,計畫啟動的這八年預計花費 4,130 萬美金,超過 10 億元台幣。這金額聽起來龐大,但早已參與在史密松天文台的 SMA 次毫米波陣列計畫的 天文學家賀曾樸分析:「這10 億台幣將是一筆很划算的投資。」他胸有成竹地說,很少科學 領域能僅僅投資10 億就躋身全球前端。
在當時的天文與天文物理領域,確實有這個機會,能讓剛起步的台灣天文參與頂尖的計 畫。
電波天文學
自第二次世界大戰結束後,天文學家不再只是用大型的光學天文望遠鏡追逐著來自宇宙 的可見光,他們發現多數的天體也會發出肉眼偵測不到的電磁波,特別是其中的無線電波段,
成為天文研究的新熱點。自此各國開始爭相建造電波望遠鏡。它的外觀大致上像一個盤子,
而這其實就像是天文學家的「大耳朵」,用來接收著來自宇宙的訊號。
金屬碟面的反射,集中到望遠鏡的接收器上。而接收到的訊號會經過放大、分析,進而顯現 出一張訊號強弱分布的影像。
然而無線電波因為波長比可見光長許多,要得到解析度更好的影像,天文學家只能想盡 辦法建造口徑更大的電波望遠鏡。不過,要用人造結構支撐大口徑的電波望遠鏡有它的極限,
因此天文學家依靠天然的環境,利用類似山谷的地形來支撐直徑上百公尺的望遠鏡,例如1963 年完工的阿雷西博無線電波望遠鏡(Arecibo radio telescope),就建於波多黎各的阿雷西沃山 谷。即使如此,電波望遠鏡的解析度仍舊走到了一個極限。
天文學家都想找出解方,靈光一現的想法是:「建造一個巨大無線電波望遠鏡,必須面 對建造技術的困境;那麼有沒有可能,讓數個小型無線電波望遠鏡『合體』,組成一個虛擬 的大型電波望遠鏡?」1940 年代英國劍橋大學電波天文學馬丁.賴爾(Martin Ryle),就運 用了這個「干涉效應」的原理,突破了電波望遠鏡的困境。 後被命名為「超大天線陣列」(Very Large Array,簡稱為 VLA),但這個陣列中天線與天線 間最長的距離(也稱為基線長度)達36 公里,也是當時非常大的陣列。而澳洲也在 1983 年 完成澳洲望遠鏡緻密陣列(Australia Telescope Compact Array,簡稱 ATCA)的建造,這 6 台 22 公尺口徑的天線位於澳洲東南部的新南威爾斯。
1990 年代開始,電波天文學家有了新的挑戰。電波天文學主要關注在波長比可見光、遠 紅外光都長的無線電波波段上,這個波段不會受到地球大氣層的阻擋,容易在地面上觀測,
讓天文學家能傾聽宇宙誕生的秘密。但電波天文學發展50 年來,有個波長區段天文學家的儀 器仍難以接收,那就是無線電波中波長最短的波段,非常靠近遠紅外光的次毫米波。
次毫米波的波長雖然僅略小於1 毫米,但要接收到這個波段的訊號,卻十分困難。由於
一個多小時後,李太楓和袁旂才見到吳大猷。吳大猷很直接了當地跟兩人承認,他還沒
理系所不太可能同意讓這些計畫搶走他們原有的經費。當時台大、中央、清華等校都有物理 系,但選擇任何一校都不合適,而中研院依然是他們心中最合適的選項。而在中研院中成立 研究所,也能讓團隊有機會申請經費,完成他們的目標。
1928 年,國民政府在中國成立中研院,其下設立天文研究所,一時之間中研院天文所成 為當時中國現代天文學發展的搖籃。只是,接連遭遇中日戰爭、國共內戰,使得中研院天文 所無法再待在南京紫金山天文台。國民政府決定撤退來台,天文所不僅儀器搬不來,研究人 員也四散各地,在台灣復所遙遙無期。而這次,難道是中研院天文所死灰復燃的機會嗎?
然而,吳大猷認為讓天文所復所是開了一個不好的先例,會讓其他研究所如此效法,對 中研院並非好事。吳大猷建議,最好的方法就是重新成立一個新的研究所。
「你們得給我三個名字,」吳大猷這麼跟徐遐生和李太楓說。他希望天文規劃委員會能 找到三名天文學家,願意來到台灣成為新研究所的所長,全心投入研究所的成立規劃,以及 帶領剛成立的研究所穩定營運。而不是在研究所成立之後,規劃委員會的成員就各自回到原 先的崗位,讓新研究所瞬間失去領導人。
徐遐生說,最先定案的兩個名字就是李太楓和袁旂。李太楓在台灣出生成長,袁旂則出 生於南京於戰後隨家人來台定居,兩人長期生活在台灣,對於台灣有深厚的情感,也相當願 意協助天文所籌備。可是對於目標要發展電波天文學的中研院天文所來說,兩人雖然都是天 文學家,卻都不是電波天文學家。李太楓擅長核子天文物理學,而袁旂為理論天文物理學家。
他們很快想到任教於伊利諾大學天文系的魯國鏞,成為他們屬意的第三個人選。魯國鏞 在電波天文學上的經歷,對於中研院天文所是一大助益。李太楓、袁旂、魯國鏞,三個名字 總算湊齊。徐遐生等人在隔年1991 年將名單交給吳大猷,並在吳大猷的支持下,促使國科會 補助經費成立天文規劃委員會,並啟動10 年計畫的籌備。
雖然天文規劃委員會,確實在吳大猷的幫助下順利組成,然而在10 年規劃的籌備與推行 過程,卻無法在國科會和中研院兩邊得到協助。對於天文規劃委員會而言,無疑是在熱血沸 騰的這群人身上,潑了一桶冷水,讓他們無法接受。
爭取成立天文與天文物理研究所
為了要順利在11 月的評議會上報告創所計畫,委員會成員得在 10 月中完成未來三年的
身為代表的徐遐生,同時不斷地透過信件向吳大猷表明,這一次評議會一定要給我們一 個明確的答案—台灣究竟要不要發展天文與天文物理領域?在評議會前,賀曾樸對要代表天 文規劃委員會出席會議的徐遐生和李太楓說,如果到時候我們的計畫被否決了,你們就不要 再管台灣,回美國吧!
評議會結束後,天文規劃委員會的核心成員收到一封來自徐遐生的「前線戰報」:「我 們和敵人會戰,我們戰勝了!」(We have met the enemy and they are ours.)
中研院天文與天文物理研究所籌備處,就此成立。