15年來，三組競爭的天文學家一直在追逐同一個夢想：建造地球上最宏偉的望遠鏡。他們旨在建造的這些巨型觀星裝置將比目前世界上最大的光學望遠鏡大三倍，其威力足以拍攝環繞其他恆星的行星的照片，並能窺探宇宙的廣闊空間，回溯時間，幾乎回到宇宙大爆炸時期。
這個夢想中的天文臺有三個版本：巨型麥哲倫望遠鏡（GMT），由包括卡內基科學研究所的聯合體開發；三十米望遠鏡（TMT），由加州理工學院、加州大學系統和其他機構開發；以及歐洲極大望遠鏡（E-ELT），由歐洲南方天文臺（ESO）開發。建造所有三個望遠鏡將耗資近40億美元，但到目前為止，世界各國都猶豫不決，導致每個專案都資金短缺，併為爭取更多資金而奔波。本來今天至少應該有一架巨型望遠鏡在仰望星空；然而，部分建造的硬體卻在荒涼的建築工地等待交付。
所有三架望遠鏡都可能勉強衝過競賽的終點線，並在2020年代的某個時候開始執行，儘管會晚於計劃，且超出預算。
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這是怎麼發生的？三個目標相同的獨立專案是如何變成相互爭奪資金的？又是什麼阻止了他們聯手合作，以最大限度地減少他們集體失敗的可能性？
這些問題已被反覆提出，包括一個對其中兩架望遠鏡進行聯邦資助審查的困惑的國家小組。為此故事採訪的數十位科學家都在思考，如果不是三個專案，而是一個或兩個專案，情況會怎樣。幾乎所有人都認為，如果競爭的天文學家團隊沒有拒絕多次合作的機會，人類將更接近於建造下一代最偉大的天文臺。這場競爭始於20世紀最初幾十年，並在過去幾年中因個性衝突、溝通不暢、技術競爭以及不斷擴大的怨恨而持續下去。
大事件
故事始於1917年，當時一位雄心勃勃的天文學家兼天文臺臺長喬治·埃勒裡·海爾向科學界展示了一個全新的事物，一臺100英寸的光學望遠鏡。
在望遠鏡建造領域，尺寸至關重要：望遠鏡的鏡面越大，看得越遠。這架新的望遠鏡坐落在威爾遜山，當時那裡還是黑暗天空的洛杉磯縣，它使地球上所有其他望遠鏡都相形見絀。其革命性的尺寸迅速產生了革命性的成果。埃德溫·哈勃用它發現了我們的星系只是眾多星系中的一個，然後收集了宇宙正在膨脹的證據。
但海爾並不滿足。他想要一臺200英寸的望遠鏡。
這臺100英寸的望遠鏡由當時的卡內基華盛頓研究所建造和執行，這是一個由鋼鐵大亨安德魯·卡內基創立的慈善機構。卡內基不準備再花費數百萬美元建造新的望遠鏡，因此海爾巧妙地將該專案推銷給了一個由卡內基的競爭對手石油大亨約翰·D·洛克菲勒資助的組織。1928年，洛克菲勒親自批准了海爾的200英寸望遠鏡，最終為其提供了600萬美元的贈款——當時，這是有史以來捐贈給科學專案的最大一筆款項。
有一個問題：卡內基研究所的天文學家是世界上唯一擁有建造新望遠鏡專業知識的人，但洛克菲勒不會資助他老對手的慈善機構。“這根本不可能發生，”歷史學家羅納德·弗洛倫斯說，他寫了一本關於200英寸望遠鏡的書《完美的機器》。“所以這就為問題埋下了伏筆。”
海爾想出了一個解決方案：洛克菲勒將把望遠鏡的錢作為禮物捐贈給加州理工學院，該學院剛剛在距離卡內基天文臺總部帕薩迪納僅兩英里（三公里）的地方成立。加州理工學院當時還處於萌芽狀態，甚至沒有聘請一位天文學家，更不用說天體物理學系了。儘管如此，洛克菲勒基金會資助了加州理工學院建造海爾的新望遠鏡以及位於聖地亞哥縣的帕洛瑪天文臺，該天文臺容納了這架望遠鏡。海爾認為，卡內基的領導人會發現參與如此宏偉的觀星工具是不可抗拒的，並將貢獻他們的專業知識來設計和建造新的望遠鏡。
海爾錯了。根據弗洛倫斯的說法，這筆交易激怒了卡內基研究所的所長約翰·梅里亞姆，他認為這是一個不可饒恕的欺騙。他努力破壞該專案，拒絕允許卡內基的科學家提供幫助，並向洛克菲勒基金會施壓，要求其退出。絕望的海爾求助於外交官伊利胡·魯特，他是洛克菲勒和卡內基的老朋友。魯特說服了梅里亞姆，後者最終簽署了該專案。
但紛爭才剛剛開始：弗洛倫斯說，梅里亞姆仍然很生氣，多年來一直試圖從加州理工學院手中奪取控制權，直到機構之間的不信任變得相互且根深蒂固。
在梅里亞姆退休後，交戰的慈善機構終於達成了不安的休戰。洛克菲勒基金會與它的天文對手達成了一項協議：加州理工學院將在1949年其16英尺的“眼睛”睜開時擁有望遠鏡，但卡內基將負責執行它。
機構之間脆弱的關係不可避免地蔓延到科學領域，尤其是在20世紀60年代初，荷蘭裔美國天文學家馬丁·施密特鑑定了“類星體”——類星體之後。儘管它們最初看起來像是天空中昏暗的恆星，但進一步的研究表明，類星體從遙遠的宇宙深處閃耀著幾乎難以想象的光芒。這些神秘的物體迅速成為天文學界最性感的研究物件，加州理工學院和卡內基的研究人員爭奪使用世界上最大的望遠鏡的時間來研究它們，有時甚至會訴諸“初中生級別的幼稚行為”，弗洛倫斯說。
1979年，在半個世紀的緊張關係之後，加州理工學院最終尋求結束其與帕洛瑪天文臺緊張的共同監護權。分裂過程並不順利，而且變得非常私人化。已故的艾倫·桑德奇，卡內基的傳奇天文學家，他在帕洛瑪天文臺完成了畢生成就，拒絕再次踏入天文臺。“這就像一場離婚，你必須選擇丈夫或妻子，”弗洛倫斯說。“不可能和雙方都保持朋友關係。”
設計衝突
在接下來的二十年中，這兩個機構走上了各自的道路。在1990年代，加州理工學院與加州大學合作，在夏威夷的莫納克亞山揭幕了雙子10米凱克望遠鏡，使用了當時一種新穎的分段鏡面設計，其中許多小鏡面構成了一個更大的聚光孔徑。他們的冒險得到了回報：該設計執行良好，他們的天文學家在其他人建造出有競爭力的裝置之前，享受了多年的科學領先地位。與此同時，卡內基堅持使用較舊的單鏡技術，但冒險進入南半球，在智利北部阿塔卡瑪沙漠建造了雙子6.5米麥哲倫望遠鏡。
當卡內基在1999年即將完成這些望遠鏡時，加州理工學院和加州大學宣佈他們計劃建造一臺30米望遠鏡。歐洲南方天文臺（ESO），一個由整個歐洲的天文學家組成的政府間組織，已經在考慮更雄心勃勃的專案——一臺100米（並被恰如其分地命名為）超大望遠鏡。
對於大多數天文學家來說，從10米望遠鏡跳躍到100米望遠鏡是荒謬的雄心勃勃。但對於當時的卡內基天文臺臺長格斯·奧姆勒來說，30米望遠鏡似乎是可行的，這讓他感到震驚。他回憶起醒來看到加州理工學院的公告時感到噁心。“我們正在努力完成麥哲倫望遠鏡，它們最終將在多年後給我們帶來某種與加州理工學院平起平坐的機會，但突然之間他們開始了下一個階段。”
經過多次辯論，卡內基向加州理工學院提出了合作建議。雙方都猶豫不決，但每個機構的董事會都認為，是時候跨越高速公路和分隔他們的舊怨了。“我們意識到，在相距兩英里的兩個機構中擁有兩架巨型望遠鏡，這有點瘋狂，”卡內基天文學家艾倫·德雷斯勒說。
因此，在2000年6月21日，來自加州理工學院的兩位科學家——已故天文學家沃爾·薩金特和已故的物理系主任湯姆·湯佈雷洛——以及來自卡內基的兩位科學家——奧姆勒和德雷斯勒——會面討論合作事宜。
據所有人說，那次討論進行得非常糟糕。會議氣氛緊張、脫節，並且充斥著誤解。溫迪·弗裡德曼，她後來成為卡內基天文臺臺長，以及理查德·埃利斯，現在是歐洲南方天文臺的高階科學家，當時即將取代薩金特成為加州理工學院帕洛瑪天文臺臺長，他們在會議結束後立即與這四個人交談，並從每個人那裡聽到了不同的故事：德雷斯勒認為加州理工學院的人並沒有認真對待卡內基的提議，而湯佈雷洛錯誤地認為卡內基沒有認真的資金貢獻。奧姆勒說，薩金特在會議的大部分時間裡都保持著冰冷的沉默。薩金特後來表示，他擔心會破壞加州理工學院當時與加州大學的微妙關係。但埃利斯說，薩金特在會議期間並沒有解釋這種擔憂，因此“當然，卡內基的人感到被冒犯了。”
第二天，湯佈雷洛傳送了一封電子郵件，“總結我們漫無邊際的討論”。湯佈雷洛寫道，加州理工學院目前對與卡內基合作建造望遠鏡不感興趣，儘管如果工作變得昂貴，他不會排除這種可能性。卡內基的天文學家感到受到了屈尊俯就和侮辱。新生的合作關係夭折了，機構之間長期存在的積怨變得更加深厚。
那次會議現在已成為巨型望遠鏡傳說的一部分。埃利斯是許多天文學家之一，他們想知道如果會議進展順利，情況會怎樣。
“當你回顧那個時刻——真是個悲劇，”他說。“只需打幾個電話，運用一點外交手段，我們就可以把卡內基拉進來。如果我們把他們拉進來，我們現在可能就已經擁有一架望遠鏡了。”
加州大學聖克魯茲分校的天文學家加斯·伊林沃思說，舊的競爭遺留下來的“僅僅是足夠的殘留怨恨和不快”，就足以破壞建設性的對話。“你只會想，天哪，為什麼房間裡沒有一點成年人的監督來幫助這些人克服這一點呢？”他補充道。
分則俱敗
在這次失敗的和解之後，競爭只會擴大。加州理工學院和加州大學系統開發了TMT，計劃在夏威夷的凱克望遠鏡旁邊建造。與此同時，卡內基設計了GMT，一臺24.5米望遠鏡，計劃在其智利拉斯坎帕納斯天文臺封頂。大約在同一時間，歐洲人縮小了他們的夢想，從超大望遠鏡縮小到僅僅是極大望遠鏡，並計劃在智利建造39米E-ELT。
這三個專案在全球範圍內搜尋資金，有時在相同的地方尋找。典型的遊說辭是，投入資金，你們的天文學家將被保證獲得望遠鏡使用時間。例如，加拿大天文學家受到了卡內基集團和加州理工學院-加州大學團隊的拉攏，並選擇了後者。哈佛大學也受到了雙方的爭取，但承諾支援卡內基。至少有一次，當兩個美國團隊前往與同一潛在合作伙伴會面的途中，他們在機場尷尬地相遇。歐洲人也不甘落後：他們最初獲得了巴西的支援，巴西總統同意加入歐洲南方天文臺並承擔E-ELT的主要部分資金。但巴西支離破碎的政治阻礙了協議的達成。卡內基利用了E-ELT的困境：2014年7月，聖保羅大學加入了GMT專案，據德雷斯勒說，GMT領導層希望巴西政府很快也會跟進，儘管事實並非如此。
最令人垂涎的合作伙伴一直是美國政府，它可以開啟聯邦資金的寶庫，為巨型望遠鏡提供資金，併為所有美國天文學家提供使用機會。2000年，《天文學和天體物理學十年調查》，一個每十年一次指導美國聯邦資助的國家小組，宣佈下一代巨型望遠鏡是該國地面光學天文學的最高優先事項。
有了這一認可，國家科學基金會於2003年開始討論與加州理工學院-加州大學TMT專案建立夥伴關係。但在幾個月內，GMT天文學家寫了一封信，稱該協議將不公平地偏袒TMT。這封信是有效的：美國國家科學基金會退縮了，不願在頂級光學天文學日益分裂的政治中選邊站隊。
實際上，美國國家科學基金會高階顧問韋恩·範·西特斯說，無論如何，可提供的聯邦資金並不多。但他表示，這場爭端並沒有幫助：“我們需要社群團結起來，決定他們想做哪一個。我們不可能同時做兩個。”
就社群而言，它曾多次嘗試這樣做，但這些努力都徒勞無功。歐洲天文學家曾與他們的兩個競爭對手討論過合作，但最終只同意分享技術見解。2007年，在董事會的堅持下，TMT和GMT的領導人舉行了幾次冷淡而友好的會議，討論他們可能合作的方式。但沒有任何結果。
這種情況讓2010年十年調查小組的成員感到困惑，他們質疑為什麼美國天文學界被要求支援兩個獨立的美國主導的大型光學望遠鏡。最終，他們沒有支援任何一個，將這些專案踢到了優先事項列表的末尾，並實際上在未來10年內取消了聯邦資助。
競爭在科學界並非罕見：傑出的頭腦往往伴隨著巨大的自我，並且有衝突的傾向。有時，爭端可以產生創新；有時，它們可以將崇高的探索追求變成一系列瑣碎的個人衝突。一些學科成功地說服潛在的競爭對手聯手：高能物理學家在粒子加速器上以大型國際團隊的形式工作。射電天文學家在他們領域最大的下一代工具——價值14億美元的阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列上進行了合作。
相比之下，美國的光學天文學一直充滿競爭。義大利裔美國天文學家和諾貝爾獎獲得者裡卡爾多·賈科尼在2001年7月向美國國家科學院發表的演講中將其描述為一個社會學問題。
加州大學聖巴巴拉分校的歷史學家W·帕特里克·麥克雷寫了一本關於美國光學天文學界的書《巨型望遠鏡》，他認為加州理工學院和卡內基之間的敵意令人震驚的是它的永續性：自1928年以來，他們一直在為大型望遠鏡爭吵。“你只會想，你們這些人什麼都沒學到嗎？”麥克雷說。
但僅僅是競爭並不能解釋現狀。多倫多大學的天文學家雷·卡爾伯格指出，有合理的理由分別研究不同的望遠鏡，多倫多大學是參與TMT專案的一個協會的成員。最初，天文學家認為所有三個專案都會有資金，南北半球的巨型望遠鏡將確保對整個天空的全面覆蓋。“世界剛剛建造了相當多的8米和10米望遠鏡，擁有許多這些大型望遠鏡似乎並非不合理，”卡爾伯格說。當卡內基意識到加州理工學院可以使用卡內基的幫助時，卡內基已經對其自身專案投入太深，無法放棄。
望遠鏡太多了
在夏威夷大島上，莫納克亞山巨大山頂的一個角落已被夷平，為TMT讓路。這架望遠鏡的30米鏡面，直徑與美國國會大廈的圓頂相同，將由492個六邊形、1.44米的分段鏡面組成蜂窩狀結構，所有這些都將安置在休眠火山上的一座18層建築中。該專案已獲得土地使用許可，儘管它仍然面臨一些夏威夷原住民和環保主義者的強烈反對和法律挑戰。為了幫助支付15億美元的費用，加州理工學院和加州大學系統已與印度、中國、日本和加拿大建立了國際合作夥伴關係。他們仍在尋找額外的2.7億美元；該專案目前對其望遠鏡首次亮相的最佳猜測是在2020年代初期。
在距離TMT帕薩迪納總部十一個街區的地方，卡內基及其合作伙伴正在努力使24.5米GMT煥發生機。它將由七個8.4米鏡面組成，其中六個鏡面像花瓣一樣圍繞著中心的鏡面排列——這種方法與TMT的更小、更眾多的六邊形鏡面非常不同且不相容。四個鏡面已在亞利桑那大學的實驗室鑄造完成。更適中的尺寸和設計帶來了更適中的成本：略低於10億美元。卡內基已獲得韓國、澳大利亞和巴西的大學以及幾所國內大學的支援。他們已經籌集了大約一半的資金，用於在拉斯坎帕納斯天文臺的建築工地建造望遠鏡。如果一切按計劃進行，GMT將於2022年開始收集光線。
從拉斯坎帕納斯沿泛美公路向北行駛12小時，就到了塞羅阿馬佐內斯山，E-ELT有一天將坐落於此。該地點最初是由TMT天文學家勘測的，他們花費數年時間監測塞羅阿馬佐內斯山上方大氣層的透明度和湍流，然後得出結論，他們更喜歡在北半球建造；歐洲人利用了這項基礎工作，並將阿馬佐內斯山據為己有，用於他們的專案。今天，一條新鋪的道路通向這座山的光禿禿的山頂，那裡已被炸藥和重型機械削平成一個足球場大小的平頂。在山的東面，天空與海拔6723米的安第斯火山尤耶亞科火山相遇，印加人曾經在那裡將兒童獻祭給神靈。它和其餘的乾旱全景在夜幕降臨時消退，為頭頂的星空遊樂場讓路。
E-ELT的鏡面寬達39米，將是所有下一代望遠鏡中最宏偉的。與TMT一樣，E-ELT也將採用分段式設計，但不是492個六邊形鏡面，而是擁有798個。2014年12月，歐洲南方天文臺投票決定推進第一階段的建設。第二階段尚未獲得資金。E-ELT的領導層計劃該望遠鏡於2024年開始觀星，總建設成本為11億歐元。
歐洲極大望遠鏡（E-ELT）的羅伯託·吉爾莫齊說，一旦建成，這三架望遠鏡將具有協同優勢。E-ELT將專注於放大以提供天空小區域的高解析度影像；GMT將擅長廣域天文學。而TMT將位於不同的半球，觀測不同的天空。
吉爾莫齊像大多數為此故事接受採訪的其他天文學家一樣，認為如果只有兩架望遠鏡而不是三架，那麼兩架望遠鏡現在可能都已接近完工，成本將減少數億美元。“如果你不考慮尋找資金的問題，擁有不止一架望遠鏡是很棒的，”他說。“從科學角度來說，如果我負擔得起，我可以使用100架望遠鏡。”
不幸的是，建造望遠鏡只是第一步。GMT和TMT目前都沒有足夠的資金來維持建成後的執行。兩者都希望聯邦政府最終能夠介入提供幫助，但範·西特斯表示，政府能夠貢獻多少資金尚不清楚。預計每架望遠鏡每年的執行成本都將達到數千萬美元。“這足以讓人做噩夢，”麥克雷說。
即便如此，望遠鏡太多的問題也有一線希望：世界有一天可能會有三隻巨大的眼睛凝視宇宙。麥克雷說，這對科學來說將是一大勝利。“如果這種情況是一場悲劇，那也是一場帶有小‘悲劇’的悲劇。”