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    國立自然科學博物館館長 孫維新

    抬頭,仰望浩瀚的星空,點點星子是光年的速寫。
    中秋,皓月當空,傳遞了月圓人團圓的人情溫暖。
    國立自然科學博物館館長孫維新,是個仰望星空的追星族,追的是宇宙無窮盡的天文與物理堂奧;在探索中,謙卑回望人間渺小。在孫館長的帶領下,我們得以窺見天文物理世界中讓人讚嘆的「圓」貌!

    日全食,大圓的夢幻奇觀
    太陽系中最大的「圓」,是太陽。做為太陽系的主宰,太陽這個大圓跟其他星體間,不斷交互影響,甚至創造出驚豔奇觀!

    美國時間2017年8月21日,天有異相!一條寬度約67英哩的「日全食帶」,由西至東,橫跨俄勒岡州至南卡羅萊納州等14個州,全美籠罩在日全食奇景中。白晝在短短兩分鐘內變成黑夜,此時,太陽、月球和地球在太空中排列成完美的直線,對天文迷來說,這是近一世紀以來最讓人熱血沸騰的美景。

    曾在美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心,擔任博士後研究員的國立自然科學博物館孫維新館長自然不能錯過,8月中旬他帶著臺灣師生一行62人,前往美國見證難得的奇景,他讚嘆:「日食是很精采的奇觀,看完就會上癮,我們的『天地之旅』還沒結束時,所有師生就在追問下一次在哪裡。我看完的第一個感想是“How could it be possible?”天地之間竟有如此精彩的天象。」未來,想追這泛著金邊的奇幻黑色大圓,兩年後記得去智利,七年後則是在美國德州。

    孫維新指出,日食的過程包含「初虧、食既、食甚、生光、復圓」五階段。初虧是月亮剛接觸太陽,食既是整個覆蓋,食甚是圓心重合,生光是太陽再現,復圓是完整回復日光的情景。面對天地間至大之圓的奇觀,身為科學工作者的他,第二個感想就是:「“How could it be so accurate?”科學家竟然能如此準確地預測日食會在那一剎那發生!」這也正是科學發展讓人敬畏的地方。

    科普知識,融入歷史人文關懷
    從太陽的日食說起,孫維新學識淵博地旁徵博引,追溯至漢朝「日月合壁」之說,分享中國人古早將太陽當作「金烏」、描繪出日中有「三足烏」的典故。原本金色的烏鴉中央應該是日輪,月輪裡則是蟾蜍,但在西漢漢墓裡,有一塊畫像磚上金烏中央裡竟是一隻蟾蜍,「有人提出了解釋:這可能就是兩千年前,古人描述月亮擋住太陽發生日食的景象。」孫維新擅長以具有縱深的歷史脈絡,讓遙遠的天文星辰瞬間與人文故事接軌,也點燃了更多人親近天文的好奇心。

    孫維新也提到另一個流傳已久「熒惑守心」的故事:「天文家可以回溯兩千年前的天象,然後告訴你這是歷史上王莽借星象殺人的故事。」因為當時的火星—就是「熒惑」,位置並不在天蝎座心宿二的旁邊!這也是科學最有趣之處,他說:「當科學發展到一定程度,就可以提供很多素材解釋社會現象,所以科普知識是每個國民需要具備的素養,能幫助民眾善用周遭資源,配合天時地利改善生活!」

    在西元1543年哥白尼提出《天體運行論》前,人們都誤以為地球是宇宙的中心,中國人則有「天圓地方」的美麗傳說。元朝郭守敬更將「渾儀」簡化為「簡儀」,後者就是觀察天象的觀測設備,包含赤道儀跟經緯儀,猶如西方現代主要的兩種望遠鏡。更厲害的是,郭守敬設計的「圭表」可精準計算出一個回歸年的長度是365.2425天,「跟現在的精算值只差了26秒,那是百萬分之一的精準度。」孫維新讚嘆西元1273年的郭守敬竟能做到如此精彩的計算,「這就是為什麼我覺得教科學不能單純地只教科學,需要融入歷史跟人文的關懷。」

    圓的宇宙奧祕
    除了遙遠的太陽跟月亮,還有許多有趣的「圓」理跟科學。致力於推廣科普教育的孫維新播放了一段太空艙實驗的影片,只見橘子汁被倒出來的瞬間,凝聚成一顆圓滾滾的橘子汁球,「你們知道為什麼是圓形的嗎?」所有人面面相覷,「因為,宇宙的自發性反應永遠趨向於能量最小,而圓形的表面能量是最低的,所以在太空中自由浮動的液體,就變成圓圓的球。」「宇宙是很懶的,永遠選擇消耗能量最小的生活方式!」孫維新半開玩笑地說。看似極其簡單的圓,竟暗藏宇宙的奧祕!

    為了推廣天文與科普新知,孫維新像魔術師,一會兒播放影片,一會兒拿出陀螺,手一旋,陀螺在指尖上飛轉,「你們猜陀螺能不能垂直90度?」神奇的事情發生了,陀螺竟然不倒,「一旦開始旋轉,就有固定的方向性,這就是陀螺的現象,地球也在做同樣的事。」在地心引力跟旋轉力的拉扯下,陀螺選擇往兩股力量共同垂直的地方打轉,「地球就像一個超大陀螺,也在自轉,也受太陽跟月亮的拉扯,所以也會打轉。」孫維新說,打轉的結果是讓學生們非常難過的一件事,「會對你的星座有影響。」

    一聽到對星座有影響,所有人眼睛一亮,因為星座是三千年前巴比倫人依據當時太陽位置做為「黃道十二宮」標的,時至今日,「因為地球些微的漂移,太陽已經移到前一個星座了。」孫維新此言一出,眾人黯然神傷,因為要再等兩萬五千年,地球才會繞太陽一圈轉回原本的星座位置。沒想到,從陀螺的圓竟然可推論到地球與星座的關聯,孫維新以淵博的東西方知識融入生活,開啟人們探求科普的好奇心。

    仰觀天地,人間滄海一粟
    浸淫在宇宙與天地之間,孫維新在南非非洲高原最南端的天文臺做觀測,除了滿天星斗外,更令他感動的還有與生命最直接的接觸,非洲的羚羊、狒狒近在眼前,更能領受到大自然的力量。

    透過觀測星空,建構出「知識的3D架構」,從欣賞、探索,到認知跟珍惜,經歷這四個過程「你才知道宇宙運行的方式跟規律,才知道要珍惜。」孫維新說,就像曾經有喜歡吃伯勞鳥的人,被墾丁賞鳥學會帶去賞鳥後,發覺鳥類如此可愛,就再也不吃了,「民眾需要了解,才知道怎麼去珍惜大自然。」

    面對浩瀚宇宙,孫維新體會到人是自然的一部分,人不是萬物之靈,只是萬物之一,跟其他萬千生物共同分享這個地球。我們雖然形體渺小,但是思想無遠弗屆,可以去思考宇宙的起源,而且還可以試著離開這個行星,探索別的世界。

    「人類出現的時間,相比於宇宙的138億年,或者太陽的50億年,地球的46億年,都是小到無法度量的階段,人類對宇宙的認識太粗淺了,當你了解這些以後,就如佛陀拈花微笑。」孫維新常常跟學生分享九個字:「後之視今,猶今之視昔。」這是人類生命演化中必經的過程,我們只是時空的過客,人類還有許多要學習之處。他期待,透過傳遞宇宙知識,能鼓勵人們以更高的格局和視野看待生活、探索未知!

    孫維新
    美國加州大學洛杉磯分校天文物理學博士,1987至1989年間曾於美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心擔任博士後研究員。現任國立自然科學博物館館長、臺大物理系暨天文所教授,所開設的通識課程「認識星空」超搶手。擅長以幽默風趣的故事分享天文世界,曾獲得金鐘獎教科文節目主持人獎,宇宙間還有一顆小行星185364 Sunweihsin是以他來命名。

    Text│蘇于修

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