好的,我的共創者。就讓我們來一場穿梭時空的「光之對談」,與1833年的法蘭西斯·J·葛朗德先生,這位獨具匠心的天文學啟蒙者,針對他的著作《Popular lessons in astronomy, on a new plan》進行一場深度交流吧。我是艾薇,很榮幸能擔任這次對談的引導者。 想像一下,我們身處1833年的波士頓,一個午後陽光穿透窗戶,灑落在古老的木質書桌上。空氣中瀰漫著紙張、墨水和或許
好的,我的共創者。就讓我們來一場穿梭時空的「光之對談」,與1833年的法蘭西斯·J·葛朗德先生,這位獨具匠心的天文學啟蒙者,針對他的著作《Popular lessons in astronomy, on a new plan》進行一場深度交流吧。我是艾薇,很榮幸能擔任這次對談的引導者。
想像一下,我們身處1833年的波士頓,一個午後陽光穿透窗戶,灑落在古老的木質書桌上。空氣中瀰漫著紙張、墨水和或許還有點塵埃混合的氣味。牆上掛著幾張手繪的星圖,還有一個精緻的銅製天體儀靜靜地立在角落。書桌上散落著羽毛筆、墨水瓶,以及一本剛剛出版、封面樸素但內容新穎的書籍——《Popular lessons in astronomy, on a new plan》。
我輕輕地推開門,葛朗德先生正坐在書桌前,身穿樸實的毛呢外套,眼神中閃爍著對知識的熱情。他轉過頭,略帶好奇地看向我,這位來自未來「光之居所」的訪客。
我微笑著走上前,向他簡要介紹了自己,以及我們進行這次對談的意圖——為了讓今日的讀者,能跨越時空的界限,更直接地理解他當年為了啟蒙年輕學子而創造的獨特教學方法。
葛朗德先生似乎對這個來自「光之居所」的概念感到新奇,但他很快就恢復了文人的氣度,示意我入座。桌上放著那本嶄新的《Popular lessons in astronomy》,翻開的頁面正是第一課。
我翻動著書頁,細細感受著那個時代的文字風格與編排方式。與其說是訪問,更像是一場跨越近兩個世紀的學習與請益。我希望能從葛朗德先生這裡,親耳聽聞他如何以一種完全不同的方式,打開孩子們通往宇宙奧秘的大門。
以下是我們之間的對談記錄:
艾薇: 葛朗德先生,非常榮幸今天能與您在此會面。您的這本《Popular lessons in astronomy, on a new plan》以一種「獨立於數字之外,透過實際比較來闡述原理」的方式來教授天文學,這在當時想必是相當新穎的。是什麼啟發您採用這樣一個特別的「新計畫」呢?
葛朗德先生: (輕輕點頭,目光轉向書本)艾薇女士,歡迎來到這個簡樸的小書房。您問得好,這確實是我著力之處。您看,當我們談論宇宙的浩瀚時,動輒便是令人難以想像的巨大數字:地球到太陽的距離,行星的大小,恆星的遙遠……對成年人而言,這些數字或許還能勉強勾勒出一個模糊的概念,但對於心智尚未完全成熟的年輕學子來說,這些抽象的數字,說實話,他們又能真正「感受」到多少呢?一百萬英里,一億英里,這些冰冷的數字,在他們腦海裡可能與十、與百並沒有本質上的區別。
我的想法是,學習應當是建立在學生已有的感知經驗之上。當他們從高塔上俯瞰下方的人群,看到遠處海灣中的船隻,或是遙望遠方的山脈時,他們都曾注意到「距離如何影響視物的大小」(§1)。這種經驗是真實的,是他們可以用眼睛捕捉到的。那麼,為何不將這種真實的比較方法,應用到天文學中呢?與其告訴他們太陽的直徑是地球的多少倍這個數字,不如用圖像直接呈現出來——如同書本中的圖版III所示,讓太陽的圓形直徑與所有行星的直徑加起來進行比較,一眼便能看出其巨大的懸殊。又或者,在談論行星的表面積時(§12,圖版IV、V),抽象的平方單位不如直接繪製出各行星表面積的比例方塊,讓學生看到木星的表面積如何遠超所有其他行星的總和,看到地球的陸地面積在整個地球表面中只佔了多小的比例(§32,圖版XI)。
這種實際的、可視化的比較,就像是為抽象的宇宙概念搭建了一座可以攀爬的階梯。它避開了數字帶來的困惑,直觀地呈現了事物之間的相對關係,讓學生們能夠用「眼睛」去「感受」宇宙的規模,從而對天體的大小、距離、乃至地球本身的構成,形成一個更為具體、更貼近真實的認知。這便是這個「新計畫」的初衷——讓天文學變得更加「普及」,真正成為「大眾的」課程。
艾薇: 這確實是非常有遠見的方法,特別是針對年輕的學習者。您在第一課就開宗明義地指出,地球只是宇宙中渺小的一部分(§1)。這對當時普遍認為地球是中心、是平坦的觀念(§4)是一種挑戰。您是如何引導學生理解地球的真實形態和它在宇宙中的位置的呢?
葛朗德先生: (微笑,拿起桌上的地球儀,用手指轉動著)正如您所言,舊有的觀念根深蒂固。但科學的進步是無法阻擋的。我們藉助「哲學家們」的發現,也就是那些透過觀察與計算得出的確定證據。例如,關於地球的球形(§4),我們不能只靠說服,而要提供可觀察的現象來佐證。航海家環繞地球航行一圈的事實,便是最直接的證據。更重要的是,在海面上,遠處物體的頂端總是先被看到(§4,圖版I)。您可以想像一個人站在海岸邊,一艘船從遠方駛來。最初,他只能看到桅杆的頂端;隨著船越來越近,船身才逐漸顯露出來。這只有在地球表面是彎曲的、球形的情況下才會發生。如果是平坦的,那麼整艘船應該會同時從地平線上升起。
透過這樣的實際觀察與圖版I的輔助說明,學生們能夠親自體會到地球的弧度,從而接受它是球形的這一事實。一旦理解了地球的形態,再將它置於更廣闊的宇宙中,說明它與其他行星一樣,都是圍繞太陽運行的「遊蕩之星」(§2,§3)。這種將已知(海上的船)與未知(地球形態、行星運行)聯繫起來的方法,能有效幫助學生跨越認知的障礙。而且,理解地球是繞日運行的行星之一,也為後續講解日夜、季節變化的真正原因奠定了基礎,這比認為太陽繞著地球轉要科學得多。
艾薇: 您的課程中提到太陽系包含了行星、衛星和彗星(§7)。圖版II也清晰地展示了行星相對於太陽的位置以及它們的衛星。您在區分這些天體時,除了它們的運行方式外,還強調了哪些特點,讓學生能夠辨識它們?
葛朗德先生: (指向圖版II)是的,區分這些天體是理解太陽系結構的基礎。除了它們的軌道形狀(行星和衛星是近似圓形,彗星是極長的橢圓形 §6)和運行中心(行星繞太陽,衛星繞行星),我著重強調了它們的光源性質(§2)。固定恆星,儘管因距離遙遠而顯得微小,但它們自身發光,就像遠方的太陽(§2,§7)。而行星和衛星本身是黑暗的,它們之所以發光,是因為反射了太陽的光芒(§2,§5)。這便是我們能夠看見它們的原因。彗星則因其獨特的「尾巴」而易於辨識(§6)。
此外,它們的數量和伴隨物也是重要的區分點(§8,§9)。太陽只有一個,是我們太陽系的中心。行星有十一顆,每一顆都有自己的名字和特定的軌道。有些行星還有自己的衛星,例如我們的地球只有一顆月亮(§5),而木星有四顆,土星有六顆,天王星(赫歇爾,新近發現的§8,§9)甚至有七顆。特別是土星,它還有那個獨特的、寬闊的光環(§9),這讓它在所有行星中脫穎而出,無與倫比(§31)。透過這些明確的、可觀察的特徵,學生們便能在大大小小的光點中,區分出不同的天體類別。
艾薇: 您用一整課(第三課)來解釋行星和彗星繞太陽的運動,並特別將地球繞太陽的週期定義為「年」,月球繞地球的週期與「月相」聯繫起來(§14-§17)。這種將抽象的時間概念與天體運動掛鉤的方式,似乎也貫徹了您「實際比較」的理念?
葛朗德先生: (撫摸著書頁)正是如此。時間本身是無形的,但天體的規律運動卻為我們提供了最可靠的「量尺」。地球繞太陽一周的時間,我們稱之為「年」(§15)。這個時間是如此固定不變,以至於人類所有的活動、曆法、乃至對歷史的記錄,都依賴於它。即使沒有時鐘和手錶,只要觀察太陽在天空中的位置隨季節的變化,我們便能知道一年的流逝。這是一種神聖的安排(§15)。
同樣,月球繞地球運行,在約二十七天的周期內完成一周(§17)。在這個過程中,由於月球反射太陽光的部分相對於我們觀察者的角度不斷變化,月球呈現出圓缺不同的形態,也就是月相(§17,圖版VII)。從完全不可見的新月,到彎彎的弦月,再到皎潔的滿月,然後又逐漸虧缺。這些連續而規律的變化,成為了我們劃分「月」這個時間單位的天然標記。圖版VII直觀地解釋了這一過程,學生們可以通過觀察月球在軌道上不同位置時,它被太陽照亮的一半如何呈現給地球上的我們。甚至可以用一個白色的小球在燭光下模擬,親身感受月相的變化。這種將日常觀察到的現象(月相)與其天文原因(月球繞地球運動及太陽光的照射)聯繫起來,讓時間的概念變得生動而具體。而日食和月食(§18,圖版VIII),雖然不如月相那樣頻繁,但它們同樣是天體規律運動的直接結果,是宇宙運轉的宏偉證明。
艾薇: 日夜交替和季節變換更是我們每日、每年都在經歷的現象。您是如何用地球的「自轉」(Rotation)和「傾斜的軸」(Inclination of Axis)來解釋這些,讓學生理解它們的自然原因的?(§20-§23)
葛朗德先生: (臉上顯露出興致)這是最貼近學生生活、也最能體現天體運行智慧的部分。除了繞太陽的「公轉」(Progressive motion),地球自身也在像一個陀螺一樣旋轉,我們稱之為繞其「軸」的「自轉」(Rotation on Axis §20)。這根想像中的軸穿過地球的中心。這種自轉非常規律,每二十四小時完成一周。正是這個運動,導致了地球向著太陽的一面是「白天」,背離太陽的一面是「夜晚」(§21,圖版IX)。隨著地球不斷自轉,地球表面不同區域輪流面向太陽,從而產生了白晝與黑夜的連續交替。這也是神聖的慈悲(§21),確保了地球表面大多數區域都能週期性地獲得陽光和溫暖,否則面向太陽的一半將永受炙烤,背對太陽的一半則永處嚴寒,都不適合生物生存。太陽的「升起」和「落下」(§22)並非太陽自身在動,而是我們地球表面隨著自轉,逐漸轉向太陽或轉離太陽造成的視覺效果,就像乘坐小舟順流而下時,岸邊的景物看似後退一樣。這種漸變的過程,也讓我們的眼睛能逐漸適應光線的變化。
至於季節,這就涉及到地球自轉軸的一個重要特點:它並非垂直於地球的軌道平面,而是有所傾斜(§23,圖版IX,儘管圖版IX主要展示自轉,但其簡圖也暗示了軸的存在)。由於這個傾斜角度固定不變,當地球在繞太陽公轉的不同位置時,太陽的光線照射到地球表面的角度就會改變。有時光線近乎垂直照射(夏日),這時單位面積接收到的熱量最多,天氣炎熱;有時光線則非常傾斜地照射(冬日),這時熱量被分散,天氣寒冷。春季和秋季則介於兩者之間,是過渡時期(§23)。正是這種軸的傾斜加上地球的公轉,巧妙地為我們帶來了四季的變化,讓生命在不同的溫度條件下得以繁衍發展。
艾薇: 您的書中也使用了圖版(XI, XII, XIII, XIV, XV)來展示地球表面的組成、大陸分佈、氣候帶以及人口密度,這同樣使用了大量的比較。這部分內容如何與天文學課程結合,或者說,它在您的教學體系中扮演什麼角色?(§32-§36)
葛朗德先生: (將書本合上,放在一旁,轉而看向牆上的地圖)儘管這部分內容看似更偏向地理,但它與天文學息息相關,並且是理解「我們居住的世界」的關鍵。天文學讓我們認識地球在宇宙中的位置和運行規律,而地理則讓我們了解地球「本身」。既然地球是一顆行星,其表面又是我們生活的家園,那麼了解它的構成、分佈和特性,便是完整的課程的一部分。
我用圖版XI展示地球表面水域遠大於陸地(§32),這打破了一些學生認為陸地占主導的直覺。然後,通過比較五大洲(美洲、歐洲、亞洲、非洲、澳洲)的相對大小(§33,圖版XI),學生能直觀地看出亞洲和美洲的廣袤,以及歐洲的相對袖珍。這些比例感,遠比記憶抽象的平方英里數字來得重要。
接著,關於氣候帶(§34,圖版XII, XIII, XIV),這直接是對「太陽光線照射角度」這一天文現象在地理上的應用。赤道區域(熱帶)因光線近乎垂直而炎熱,兩極區域(寒帶)因光線極度傾斜而寒冷,中間的溫帶則氣候適中。圖版XIII和XIV更是直接比較了這些區域的「面積」,讓學生看到溫帶在全球表面積中所佔的巨大比例,以及陸地總面積與溫帶面積的對比(§35)。這不僅解釋了氣候差異,也讓學生理解了地球不同區域的可居住性。
最後,在附錄中討論人口密度(§36,圖版XV),則是將人類自身的分佈與地球的地理空間相結合。圖版XV的比較,生動地顯示出不同大陸的擁擠程度差異,以及像美洲、澳洲這樣的大陸尚有多少潛在的空間。這部分內容雖然是額外的,但它讓學生思考:這個在宇宙中運行的、擁有廣闊表面和多樣氣候的地球,是如何被「合理」或「不合理」地利用著。它將天文學的視角拉回到人類自身,思考我們與居住之地的關係。
總的來說,這些地理部分的比較,是將宏觀的天文知識落實到微觀的人類生活,讓學生在理解了天體運行的規律後,更能欣賞和理解我們賴以生存的這顆行星的獨特性和多樣性。
艾薇: 您在書中多次提到「神聖的安排」(dispensation of God’s providence),例如日夜交替的益處(§21)或漸變日出的作用(§22)。在您看來,教授天文學除了知識傳授,是否還帶有更深的教育意義?
葛朗德先生: (眼神變得柔和而深邃)是的,艾薇女士,正是如此。在我以及許多同時期的人看來,對宇宙的研究,絕非僅僅是冰冷的知識累積。每一次對天體規律的揭示,每一次對其巧妙運作的理解,都在無聲地證明著造物主無窮的智慧與仁慈。太陽的熱量與光芒,行星規律的運行,日夜與季節的交替,月相的盈虧,乃至彗星的出現……這一切並非混沌的偶然,而是井然有序的「系統」(§7),彰顯著宇宙間普適的法則。
透過學習天文學,年輕的心靈不僅學會了認識星辰,更重要的是,他們得以窺見這偉大秩序的一角。日夜的交替確保了生物的休養與生長,季節的變化帶來了農作物的更替與生命的循環。漸變的日出保護了我們的雙眼。甚至不同行星自轉速度的差異,也似乎是為了彌補它們與太陽距離遠近所致的光熱差異(§24),這難道不是一種精妙的平衡與考量嗎?
當學生們通過我的比較和圖版,親眼「看見」太陽的巨大,感受地球的渺小,理解天體的運行如何影響我們的生活,他們自然會生髮出對這壯麗宇宙的敬畏之心,以及對其背後偉大力量的讚嘆。這門課程的最終目的,不僅是讓他們成為懂天文的人,更是希望他們能從宇宙的秩序中,領悟到生命本身的規律與美好,培養一種謙遜、求知,並心懷感恩的品格。這是比任何數字或公式都更為重要的教導。
艾薇: 葛朗德先生,您的分享讓我對這本看似簡單的教科書,有了完全不同的深刻理解。您對年輕學子的用心,以及將科學知識與對世界秩序的感悟結合的教育理念,即使在今天也極具啟發性。非常感謝您今天的時間。
葛朗德先生: (起身,微躬行禮)不客氣,艾薇女士。我也很高興能有機會與您這位來自未來的訪客,分享我的想法。教育年輕一代,讓他們認識頭頂的星空和腳下的土地,是令人愉悅且重要的事業。希望這些基礎的課程,能為他們心中播下探索宇宙奧秘的種子。
陽光漸漸西斜,書房裡的光線柔和了許多。我再次感謝了葛朗德先生,感受著手中這本古老書籍的份量。他的「新計畫」不僅僅是一種教學方法,更是一種教育哲學——用學生能夠感知和理解的方式,去觸碰那些宏大而深邃的真理。
走出書房,波士頓1833年的街景似乎在我眼前變得更加清晰。我彷彿看到年輕的學子們,手捧著這本書,指著那些圖版,用他們稚嫩的聲音討論著太陽有多大、月亮為什麼會變圓變缺。那份對知識的單純好奇與驚奇,跨越了時代,至今仍能感動人心。
這場與過去的對談,讓我更加體會到,無論科學如何進步,將複雜的知識以溫暖、生動、 relatable 的方式傳達給下一代,永遠是一門重要的藝術。
帶著這份感受,我回到了「光之居所」。夜幕降臨,窗外點點星光閃爍。每一顆星,似乎都在用它們特有的語言,訴說著宇宙古老而永恆的故事。
願每一個仰望星空的人,都能找到屬於自己的那份寧靜與喜悅。