天文學概論 Introduction to Astronomy: From the Cosmos to Humanity
科學的故事：天文與物理的探索者
講義收錄18位對人類認識宇宙有深遠影響的科學家與哲學家或科普學者——從托勒密到薩根，從地心說、宇宙到暗物質。
他們不僅建立理論、發明實驗或觀測儀器、發現自然界運作的法則，也展現科學人的人文視角。每一篇文字，都是一個個渴望追求真理的心靈，抬頭仰望星空的故事。
目錄
- 亞里斯多德（Aristotle, 公元前384–前322）
- 克勞狄‧托勒密（Claudius Ptolemy, 約西元100–170）
- 尼古拉‧哥白尼（Nicolaus Copernicus, 1473–1543）
- 喬丹諾‧布魯諾（Giordano Bruno, 1548–1600）
- 伽利略‧伽利萊（Galileo Galilei, 1564–1642）
- 約翰內斯‧克卜勒（Johannes Kepler, 1571–1630
- 艾薩克‧牛頓（Isaac Newton, 1643–1727）
mid-18 century，natural philosophy 自然哲學開始細分成獨立學科，science 逐漸被用來指稱實驗性的學科；physics 被認為是研究物質的學科；nature 則是研究對象的總稱。
- 麥可‧法拉第（Michael Faraday, 1791–1867）
- 奧古斯特‧孔德（Auguste Comte, 1798–1857）
- 詹姆斯‧克拉克‧馬克士威（James Clerk Maxwell, 1831–1879）
- 阿爾伯特‧愛因斯坦（Albert Einstein, 1879–1955）
- 愛德溫‧哈伯（Edwin Hubble, 1889–1953）
- 薇拉‧魯賓（Vera Rubin, 1928–2016）
- 理查‧費曼（Richard Feynman, 1918–1988）
- 福里曼‧戴森（Freeman Dyson, 1923–2020）
- 卡爾‧薩根（Carl Sagan, 1934–1996）
- 史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking, 1942–2018）
- 加來道雄（Michio Kaku, 1947–）
亞里斯多德（Aristotle, 公元前384–前322）
亞里斯多德是古希臘最有影響力的思想家之一，也是最早以系統方式探究自然的哲學家。
他在柏拉圖學院受教，後來創立「逍遙學派」，將觀察與邏輯結合，奠定科學方法的雛形。他主張地球位於宇宙中心，天體運行圓滿且不變，這一思想影響西方兩千年。
雖然他的宇宙觀後來被推翻，但他提出「萬物皆有目的」的觀點，啟發後世思考自然與倫理的關聯。亞里斯多德相信，理解自然就是理解存在的意義。
名言：
“The more you know, the more you realize you don’t know.”
「你知道得越多，就越發現自己所不知道的更多。」
參考書目：
《亞里斯多德哲學入門》，陳樂民譯，商務印書館，2010。
Aristotle, Metaphysics, Penguin Classics, 1998。
克勞狄‧托勒密（Claudius Ptolemy, 約西元100–170）
在古埃及的亞歷山大城，圖書館的餘燼仍未熄滅，托勒密是那裡最後一批能掌握數學、天文與地理的學者之一。
他生活的年代，哲學與宗教仍交織在一起，人們相信星辰的運行反映神意。然而托勒密選擇用理性觀察天象，將天文拉回可計算的物理世界。他白日觀測日影，夜裡仰望星空，用青銅測角儀測量行星方位。
他將所有資料彙整於《天文學大成》（Almagest），構築以地球為中心的模型：地球位於中心，所有天體繞著它運轉。
為了讓觀測結果吻合，他巧妙設計「本輪與均輪」（epicycles and deferents），使每顆行星繞著小圓、再繞著大圓前進，成功預測天象。這套模型主宰人類世界觀達一千四百年。
除了天文學，托勒密還撰寫《地理學指南》（Geographia），以經緯度繪出世界地圖，成為航海時代的基礎。他耶在《光學》中探討折射與透視，將觀察與數學結合，展現對自然秩序的深刻信念。
雖然後來哥白尼推翻了地心說，但沒有托勒密的嚴謹框架，就不會有後來的革命。他象徵著科學的第一步——用理性取代信仰，用計算取代神諭。
名言（常被誤認為出自《天文學大成》）：
“I know that I am mortal, but when I trace the winding circles of the stars, my feet no longer touch the Earth.”
「我知道自己是凡人，但當我描繪星辰的軌跡時，我的腳已不再踏在地上。」
參考書目：
Owen Gingerich，《托勒密的錯與對》，遠流出版，2003。
G. J. Toomer trans., Ptolemy’s Almagest, Princeton University Press, 1998。
James Evans，《古代天文學：從托勒密到哥白尼》，八旗文化，2017。
尼古拉‧哥白尼（Nicolaus Copernicus, 1473–1543）
哥白尼是波蘭托倫的教士與學者，溫和卻大膽。
他在靜謐的教堂塔樓觀測夜空，思索宇宙的秩序。若太陽而非地球居中，一切是否更簡潔？他以數學推理出革命性的日心說，並將理論埋藏三十年，直到臨終前才出版《天體運行論》。
他的書讓人類第一次將自己從宇宙中心移開，也開啟了科學革命。哥白尼追求的是上帝創造的簡潔與美，而非挑戰信仰。他用理性賦予宇宙平衡新面貌。、
當書稿送到他手中時，他已病重在床。傳說他在臨終前翻開那本書，露出一絲微笑。那一刻，人類的世界從地球轉向太陽。
名言（出自《天體運行論》）：
“Finally we shall place the Sun himself at the center of the Universe.”
「終於，我們將太陽放在宇宙的中心。」
參考書目：
Dava Sobel，《完美的天國：哥白尼的宇宙革命》，時報出版，2013。
Arthur Koestler，《夢遊者》，遠流出版，2001。
Thomas Kuhn, The Copernican Revolution, Harvard University Press, 1957。
喬丹諾‧布魯諾（Giordano Bruno, 1548–1600）
布魯諾是為思想燃燒的星火。
他是多明我會修士，卻主張宇宙無限、星星皆為太陽、有無數世界與生命。
這在16世紀的歐洲是異端。布魯諾認為上帝的創造無邊無際，人類不該以地球為中心。
他在書中寫道：「宇宙是上帝的鏡像。」1593年他被宗教法庭審判，拒絕撤回信念。七年後，他在羅馬被焚於火刑柱上。火焰吞噬他的肉身，但他那句話流傳至今——「思想的自由比生命更重要。」
名言：
“It is proof of a base and low mind to wish to think with the masses.”
「渴望與群眾一起思考，是卑微靈魂的證據。」
參考書目：
《布魯諾傳》，Ingemar Düring 著，三民書局，2011。
Giordano Bruno, On the Infinite Universe and Worlds, Cambridge University Press, 1998。
伽利略‧伽利萊（Galileo Galilei, 1564–1642）
在文藝復興的佛羅倫斯，伽利略是一個充滿好奇的靈魂。他喜歡觀察擺錘、斜面和落體運動，試圖用數字描述自然。
他是第一個說我們來做實驗吧的物理學家，他牽手製作實驗儀器，驗證所有人們對自然科學的認知，發現單擺可以用來計時、慣性原理…，對後代物理學發展的啟蒙，是史詩級的貢獻，因此可以說他是第一位物理學家。
1609年，他聽聞荷蘭發明了望遠鏡，便親手製作一支，將它指向夜空。他看見月球上的山脈與坑洞、木星的四顆衛星、金星的盈虧變化。這一切，都在宣告宇宙並非亞里斯多德筆下的完美圓球，而是充滿變化的世界。
伽利略公開支持哥白尼的日心說，遭教會審判。他被迫在法庭上放棄信念，但當他緩緩起身，低聲說出那句傳奇的話：「然而地球仍然在動。」
他以數學與實驗為科學奠基，讓物理學從哲學走向精確。伽利略不是只挑戰信仰的人，他是讓人類學會懷疑與驗證的先驅。
名言（傳為伽利略審判後低語）：
“E pur si muove.”
「然而地球仍然在動。」
參考書目：
Stillman Drake，《伽利略的科學革命》，遠流出版，2005。
Dava Sobel，《伽利略的女兒》，時報出版，2002。
Galileo Galilei, Dialogue Concerning the Two Chief World Systems, Modern Library, 2001。
約翰內斯‧克卜勒（Johannes Kepler, 1571–1630）
克卜勒是天體幾何的詩人。
他原為哥白尼學說的信徒，卻發現行星軌道並非完美圓形，而是橢圓。他的三大行星運動定律揭示天體運行的數學規律，讓宇宙由神話進入理性。
克卜勒的研究建立在第谷‧布拉赫精確觀測的資料上，他以幾乎宗教般的熱情尋找「上帝設計宇宙的幾何」。
他寫道：「幾何學是上帝創造世界的語言。」
名言：
“Geometry is the archetype of the beauty of the world.”
「幾何學是宇宙之美的原型。」
參考書目：
《克卜勒傳》，Arthur Koestler 著，遠流出版，2001。
Johannes Kepler, Harmonices Mundi, Abaris Books, 1997。
mid-18 century，natural philosophy 自然哲學開始細分成獨立學科，science 逐漸被用來指稱實驗性的學科；physics 被認為是研究物質的學科；nature 則是研究對象的總稱。
艾薩克‧牛頓（Isaac Newton, 1643–1727）
牛頓出生於英格蘭的林肯郡，在瘟疫封城期間，他回到鄉間，在孤獨與寧靜中催生現代物理學。
1666年，他觀察蘋果落下的瞬間，心中閃過一個問題：「月亮是否也在下落？」他意識到相同的力支配地上與天上，這就是萬有引力。
牛頓發明微積分，提出三大運動定律，寫下《自然哲學的數學原理》（Principia Mathematica）。
他將天體的運動、潮汐的起伏、炮彈的拋物線，全都歸納在統一的數學公式之中。這不僅是一場科學革命，更是一場哲學革命：宇宙不再是神祕的，而是可被理解的機械系統。
當別人讚美他的天才時，他謙遜地說：「我只是像一個在海邊撿貝殼的孩子，偶爾撿到比別人光滑的那一顆。」
名言（出自牛頓致胡克書信，1676）：
“If I have seen further, it is by standing on the shoulders of giants.”
「若我看得更遠，那是因為我站在巨人的肩膀上。」
參考書目：
James Gleick，《牛頓傳》，遠流出版，2005。
Richard Westfall, Never at Rest: A Biography of Isaac Newton, Cambridge University Press, 1983。
Gale Christianson，《牛頓：光與力的追尋者》，商周出版，2011。
麥可‧法拉第（Michael Faraday, 1791–1867）
法拉第出生於貧困的鐵匠家庭，少年時在書店當學徒，靠閱讀顧客留下的書自學。
他被科學的奇蹟深深吸引。後來他成為化學家漢弗萊‧戴維的助手，卻因出身卑微而被排擠。但他不怨天，只以實驗證明自己。
法拉第發現電與磁可以相互轉換——這就是電磁感應。他提出磁力線的想法，提出「場」的概念，奠定現代電磁學的基礎。
他還發現電解定律、製造第一台發電機，讓電力成為可被控制的能量。他不熟悉高等數學，卻以直覺看穿自然的法則，對科學家開展一條新的道路。
當有人問他發明的用途時，他笑著說：「總有一天，你們能向它課稅。」這句話預言了電力時代的到來。
名言（出自法拉第演講）：
“Nothing is too wonderful to be true, if it be consistent with the laws of nature.”
「只要符合自然法則，沒有任何事情奇妙得不可能成真。」
參考書目：
《電力的故事：法拉第傳》，Gale E. Christianson 著，時報出版，2012。
Nancy Forbes & Basil Mahon, Faraday, Maxwell, and the Electromagnetic Field, Prometheus Books, 2014。
James Hamilton, A Life of Discovery: Michael Faraday, Giant of the Scientific Revolution, Random House, 2004。
奧古斯特‧孔德（Auguste Comte, 1798–1857）
孔德生於法國革命餘波未平的巴黎，他渴望用理性為動盪的社會帶來秩序。他是一位兼具哲學家與科學家的思想巨人，提出「實證主義」（Positivism），主張人類知識應以觀察與實驗為基礎，而非信仰與形而上學。
他將科學劃分層次，從數學、天文、物理、化學、生物，與及社會學。他認為天文學是所有科學的基礎、成熟的科學典範，因此試圖將科學與數學的方法延伸到人類社會的交互作用，開創「社會物理學」（Sociologie），即後來的社會學。因此被稱為社會學之父。
孔德認為天文學能預測星辰運動，而社會若能以同樣的方式被理解。他相信愛與秩序能帶來進步，提出了著名的座右銘：「以愛為原則，以秩序為基礎，以進步為目標。」他終生追求理性與人性的平衡，認為科學的目的不是征服自然，而是讓人類學會尊重自然與自己。
雖然他的理論有時過於理想化，但他開啟了現代科學思想與人文精神的橋樑，讓科學不再只是冰冷的公式，而成為理解社會與心靈的工具。
名言（出自《實證哲學講義》）：
“Love as a principle, order as the basis, progress as the goal.”
「以愛為原則，以秩序為基礎，以進步為目標。」
參考書目：
《社會學的起源》，Alan Swingewood 著，五南出版，2015。
《社會思想史》，劉夢熊編譯，三民書局，2010。
Auguste Comte, The Positive Philosophy, Cambridge University Press, 2012。
Mary Pickering, Auguste Comte: An Intellectual Biography, Cambridge University Press, 2009。
詹姆斯‧克拉克‧馬克士威（James Clerk Maxwell, 1831–1879）
馬克士威是把電與磁統一起來的人，他的理論成為現代物理的基石。
出生於蘇格蘭愛丁堡，自幼天賦異稟，八歲便能熟背《詩篇》。他熱愛數學，也熱愛詩歌。孩提時，他用繩子與鏡子做實驗，只為理解光的本質。
長大後，他在劍橋研究物理，提出一組描述電與磁相互關聯的方程式——馬克士威方程組。這四條方程式將電場、磁場與光聯繫起來，揭示光其實是一種電磁波。當他發現這一個現象時，他輕聲對朋友說：「光與電是一體的，真美。」
馬克士威不僅是數學家，更是哲學詩人。他關心自然的和諧，強調科學不只是工具，而是對真理的追尋。他的理論預測電磁波的存在，後來被赫茲與馬可尼的實驗證實，開啟了現代電磁學與電磁通訊的時代。
他的作品《氣體運動理論》也是統計力學的基礎，提出著名的「馬克士威分布」。他讓人們明白，肉眼無法看見的分子世界，也服從美麗的數學秩序。
當愛因斯坦回顧前人的貢獻時，他說：「馬克士威的理論比任何人想像的都深刻，它是現代物理的起點。」
名言（出自馬克士威通信）：
“The equations of electromagnetism are the harmony of the invisible.”
「電磁方程式揭示了看不見世界的和諧。」
參考書目：
Ivan Tolstoy，《馬克士威傳：光之詩人》，八旗文化，2016。
Nancy Forbes & Basil Mahon, Faraday, Maxwell, and the Electromagnetic Field, Prometheus Books, 2014。
James Clerk Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism, Oxford University Press, 1998。
阿爾伯特‧愛因斯坦（Albert Einstein, 1879–1955）
愛因斯坦出生德國烏爾姆，是一個安靜、常被老師誤解為「遲鈍」的孩子。
他喜歡拆開懷錶、觀察光線在窗邊的變化。他十五歲那年輟學，漫步於瑞士的街頭，腦中浮現一個問題：「如果我能騎在光上，會看到什麼？」這個幻想成為他畢生探索的起點。
1905年，他身為瑞士專利局職員，卻在閒暇時間寫下四篇論文——解釋光電效應、布朗運動、相對論與質能等價，史稱「奇蹟年」。他證明光是由能量量子組成，解釋了電流如何因光產生，並由此奠定量子理論的基礎。
十年後，他提出廣義相對論，揭示重力並非神祕的力，而是時空彎曲的結果。
1919年，英國天文學家愛丁頓觀測日全食，證實光線在太陽引力下彎曲，讓愛因斯坦一夜成名。當報紙頭條寫著「一個新的宇宙誕生了」時，他只是淡定微笑，說：「上帝很微妙，但祂不會惡意欺騙。」
他終生反戰，拒絕民族主義，也拒絕宗教教條。他的音樂靈魂與物理思維交織在一起——拉小提琴時，他說那是他「思考宇宙的方式」。
他改變了物理學，也改變了我們看世界的方式。
名言（出自愛因斯坦訪談，1929）：
“Imagination is more important than knowledge. For knowledge is limited, whereas imagination embraces the entire world.”
「想像力比知識更重要。因為知識有限，而想像力包羅整個世界。」
參考書目：
沃爾特‧艾薩克森，《愛因斯坦：他的人生、他的宇宙》，時報出版，2008。
《愛因斯坦文選》，科學出版社，2017。
Albert Einstein, Relativity: The Special and General Theory, Princeton University Press, 2013。
Abraham Pais, Subtle is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein, Oxford University Press, 1982。
阿瑟‧愛丁頓（Arthur Eddington, 1882–1944）
愛丁頓是將愛因斯坦帶給世界的人。
第一次世界大戰後，他不顧英德對立，率領英國團隊遠赴非洲觀測日全食，驗證廣義相對論預測的「重力透鏡效應」。當觀測證實光線在太陽附近彎曲時，報紙宣告：「一個新宇宙誕生了。」
愛丁頓以詩意筆觸寫下《星界訊息》，認為科學與靈性是理解宇宙的雙翼。他說：「宇宙不僅比我們想像的奇異——比我們能想像的更奇異。」
名言：
“The universe is not only stranger than we imagine, it is stranger than we can imagine.”
「宇宙不僅比我們想像的奇異，它比我們能想像的還要奇異。」
參考書目：
《星界訊息》，Arthur Eddington 著，商周出版，2018。Matthew Stanley, Practical Mystic: Religion, Science, and A. S. Eddington, University of Chicago Press, 2007。
愛德溫‧哈伯（Edwin Hubble, 1889–1953）
哈伯出生美國密蘇里州，一位兼具學者氣質與運動員風采的男子。
他年輕時是籃球明星與律師，直到三十歲才毅然轉行天文學。他進入加州威爾遜山天文台，面對世界上最大口徑的胡克望遠鏡，開始改變宇宙觀的觀測。
1923年，他發現仙女座星雲中的造父變星，其亮度週期顯示那是遠在銀河系之外的星系。人類第一次知道——宇宙比想像的大得多。幾年後，他又發現星系光譜的紅移與距離成正比，這就是今日「哈伯定律」：宇宙正在膨脹。
這一發現顛覆了古老的「靜止宇宙」觀，也為大爆炸理論鋪下基礎。愛因斯坦原本在方程式中加入「宇宙常數」以維持宇宙靜止，得知哈伯的結果後，他自嘲說那是「我一生最大的錯誤」，雖然後來證實宇宙常數是無法漠視的存在，並非一個錯誤。
哈伯性格內斂，不喜張揚。他常身著正式西裝登上觀測台，認為「觀測星辰是神聖的儀式」。他不僅拓展了人類視野，也讓宇宙變得有歷史、有年齡、有呼吸。
如今以他命名的哈伯太空望遠鏡，仍在太空中延續他對宇宙的凝視。
名言（常被引用自哈伯演講）：
“Equipped with his five senses, man explores the universe around him and calls the adventure Science.”
「人類以五官為裝備，探索周遭的宇宙，並稱這場冒險為『科學』。」
參考書目：
《宇宙的邊界：哈伯與天文觀測的革命》，Mario Livio 著，商周出版，2012。
Gale Christianson，《哈伯傳》，天下文化，2000。
Gale E. Christianson, Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae, University of Chicago Press, 1996。
Robert W. Smith, The Space Telescope: A Study of NASA, Science, Technology, and Politics, Cambridge University Press, 1993。
薇拉‧魯賓（Vera Rubin, 1928–2016）
1940年代，美國天文學界幾乎沒有女性的身影。薇拉‧魯賓卻在這樣的環境中仰望夜空。
她從小對星空充滿熱情，常熬夜觀測行星軌道，母親為她在窗邊開一個天窗，讓她不用出門也能觀星。
她的博士研究被多所名校拒絕，只因她是女性。她最終在喬治城大學完成學業，成為開創性天文觀測者。
1970年代，她與同事觀測星系旋轉曲線時發現，星系邊緣的恆星轉速遠高於預期，無法以可見物質解釋。她大膽提出：宇宙中存在「暗物質」——一種看不見但具有引力的神祕物質。
起初幾乎沒人相信她的想法，許多男性天文學家甚至當成玩笑嘲弄。但魯賓不爭辯，只用更精確的數據回答質疑。最終，她的研究徹底改變了宇宙學，人類開始認識，宇宙90%的能量是來自黯淡的物質。
魯賓溫柔而堅定。她曾說：「科學應該像觀星——抬頭時沒有人比誰更高。」
她鼓勵女性勇敢進入科學領域，並為少數族群爭取研究權益。如今，每當我們談論暗物質與宇宙結構時，都在延續她的目光——那是看不見的力量，卻改變了整個宇宙。
名言（出自魯賓訪談）：
“We are still groping for understanding. I think that’s good. I’m not sure I want answers.”
「我們仍在摸索理解的過程中——這很好。我甚至不確定我想要真正的答案。」
參考書目：
《暗物質的發現：薇拉‧魯賓的故事》，Ashley Yeager 著，商周出版，2024。
《星際觀察者》，George Johnson 著，遠流出版，2016。
Ashley Yeager, Bright Galaxies, Dark Matter, and Beyond, MIT Press, 2023。
Simon Singh, Big Bang: The Origin of the Universe, Harper Perennial, 2005。
理查‧費曼（Richard Feynman, 1918–1988）
費曼是二十世紀最具魅力與幽默感的物理學家。他生於紐約皇后區，父親是一位推銷員，母親則機智幽默。
費曼從小就對「為什麼」的問題著迷。父親常帶他仰望星空，告訴他：「記住名字不等於理解。」這句話成為他一生的信條。
在普林斯頓，他以驚人的直覺與數學才能脫穎而出。二戰期間，他被徵召加入曼哈頓計畫，參與原子彈研發。那段經歷讓他日後對軍事與權力保持深刻警惕。戰後，他致力研究量子電動力學（QED），提出以圖像表示粒子交互作用的「費曼圖」，讓複雜的方程式視覺法、容易計算。這項貢獻為他贏得1965年諾貝爾物理學獎，也會高能物理開了一條新的道路，有人說他是魔術師天才。
費曼不只是一位理論家，更是一個熱愛生活的靈魂。他會打鼓、開保險箱、畫畫、學中文、研究馬雅象形文字。每件事他都以好奇的眼光對待。在加州理工學院的課堂上，用故事和比喻讓學生哈哈大笑，卻又恍然大悟。
他深信：「如果你不能用簡單的方式講解，那你就還沒真的讀懂。」
他的作品《別鬧了，費曼先生！》、《六堂簡明物理課》，讓科學成為一場智性的饗宴與冒險，也讓他成為知識界的傳奇人物。
當生命走到盡頭，他說：「我不怕死，我只是覺得不想離開這個美麗的世界。」
名言（出自《六堂簡明物理課》）：
“The first principle is that you must not fool yourself—and you are the easiest person to fool.”
「第一個原則是：你不能欺騙自己，而你正是最容易被自己欺騙的人。」
參考書目：
《別鬧了，費曼先生！》，理查‧費曼著，天下文化，2015。
《六堂簡明物理課》，理查‧費曼著，天下文化，2017。
Richard P. Feynman, Surely You’re Joking, Mr. Feynman!, W. W. Norton & Company, 1985。
James Gleick, Genius: The Life and Science of Richard Feynman, Vintage, 1993。
福里曼‧戴森（Freeman Dyson, 1923–2020）
戴森是跨越理論物理、數學與哲學的巨人。他出生英國，少年時代便能背誦數學公式如詩。
二戰期間，他為英國皇家空軍設計轟炸路線統計模型。戰後，他前往康乃爾大學、普林斯頓高等研究院，與費曼、薛文格等人熟識，並機緣巧合、整合他們關於量子電動力學的不同觀點，建立一套統一的數學框架。
戴森不僅是理論整合者，也是一位思想的冒險家。他提出「戴森球」（Dyson Sphere）構想——高度文明能在恆星外建造巨大能量收集結構，以捕獲所有光能。這個科幻般的構想啟發了現代天體工程與SETI（搜尋地外智慧）研究。
他對核能與科技充滿希望，但也警惕其危險。他主張科技應服務人性，而非凌駕人性之上。晚年，他常在劍橋與學生對談，談論宇宙、上帝與詩。戴森的思想像宇宙一樣多層次：他擁抱不確定性，拒絕簡單的結論。他曾說：「我們太急著確信，卻太少懷疑。」在他的世界裡，理性與詩意共舞。
他用一生展示科學家的另一種樣貌——不只是解方程式的人，更是思考人類命運的哲人。
名言（出自《Disturbing the Universe》）：
“Science is my territory, but science fiction is the landscape of my dreams.”
「科學是我的領土，但科幻是我夢想的風景。」
參考書目：
《攪動宇宙：戴森回憶錄》，Freeman Dyson 著，八旗文化，2020。
《未來的建築師》，John Gribbin 著，遠流出版，2018。
Freeman Dyson, Disturbing the Universe, Basic Books, 1979。
Phillip Schewe, Mad Genius: The Odyssey of Freeman Dyson, St. Martin’s Press, 2013。
卡爾‧薩根（Carl Sagan, 1934–1996）
卡爾‧薩根是讓宇宙變得浪漫的人。
他出生美國布魯克林，一個普通猶太家庭。少年時代在博物館看到土星環的照片，心中燃起了無盡的好奇。從哈佛到康奈爾，他成為行星科學與天文傳播的先鋒。
薩根研究金星大氣組成，揭示其酷熱源於「溫室效應」；他又參與NASA的「航海家計畫」，設計那張著名的「金唱片」——刻上人類問候語與音樂，希望有一天被外星文明發現。他堅信宇宙中不可能只有我們。
1980年，他主持電視系列《宇宙》（Cosmos），以詩一般的語言帶領觀眾遨遊星海，讓科學第一次如此動人。
薩根不僅談宇宙，也談地球。他警告核戰爭與氣候變遷的危險，提倡理性、懷疑與人文精神。他主張：「科學不僅是一堆知識，而是一種思考的方式。」
當他離世時，NASA的同事說：「他離開地球，但他與他的話語還在宇宙迴盪。」
名言（出自《Cosmos》）：
“We are made of star-stuff. We are a way for the cosmos to know itself.”
「我們由星塵組成，是宇宙認識自己的方式。」
參考書目：
《宇宙》，卡爾‧薩根著，遠流出版，2017。
《魔鬼出沒的世界》，卡爾‧薩根著，天下文化，2010。
Carl Sagan, Cosmos, Random House, 1980。
Carl Sagan, The Demon-Haunted World: Science as a Candle in the Dark, Ballantine Books, 1996。
史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking, 1942–2018）
史蒂芬‧霍金生於二戰末期的英國牛津，聰明卻愛惡作劇。
21歲那年，他被診斷出罹患漸凍人症（ALS），醫生預言他最多只能活兩年。然而，他不但活了超過半個世紀，還將一個宇宙塞進輪椅上。
他在劍橋研究黑洞與宇宙起源，提出震撼的「霍金輻射」理論：黑洞不是永恆的監獄，會因量子效應慢慢蒸發，最終消失。這一理論首次將量子力學與廣義相對論結合，成為通往「萬有理論」的重要橋樑。
1988年，他出版《時間簡史》（A Brief History of Time），以淺白語言講述宇宙誕生、黑洞、時間與維度，讓艱澀的宇宙學成為暢銷書。全球數百萬人第一次理解：宇宙不僅是天文學家的領域，而是每個人的故鄉。
霍金幽默感十足，曾在演講中說：「如果你把宇宙比喻成一場宴會，那麼黑洞就是門口的保全——他們會放你進去，但不讓你出來。」
他用合成語音發表論文，坐在輪椅上微笑回答問題，用思想穿越時間的邊界。
他用生命證明：身體可以被囚禁，思想卻能飛越星辰。
名言（出自霍金〈我的簡短歷史〉）：
“However difficult life may seem, there is always something you can do and succeed at.”
「無論生活多麼艱難，總有你能做並能成功的事。」
參考書目：
《時間簡史》，史蒂芬‧霍金著，天下文化，2017。
《霍金傳》，Kitty Ferguson 著，時報出版，2012。
Stephen Hawking, The Universe in a Nutshell, Bantam Books, 2001。
Leonard Mlodinow & Stephen Hawking, The Grand Design, Bantam Books, 2010。
加來道雄（Michio Kaku, 1947–）
日裔美籍物理學家加來道雄，是將現代理論物理與想像力結合的科學傳播者。
他從小在車庫裡造出手工加速器，立志揭開「上帝方程式」的奧秘。作為弦論的奠基學者之一，他致力於統合所有自然力。
他以通俗語言撰寫《超空間》《平行宇宙》等書，用科學講述夢想。他相信物理學不僅解釋宇宙，也讓我們想像未來。他說：「今天的科幻，明天就是科學。」
名言：
“Today’s science fiction is tomorrow’s science.”
「今日的科幻，就是明日的科學。」
參考書目：
《Parallel Worlds》Michio Kaku, Anchor Books, 2006。
《 hyperspace 穿梭超空間》，Michio Kaku/加來道雄著，譯者： 蔡承志、潘恩典，商周出版，2001，高文芳導讀。
《天文學概論》課程手冊
Introduction to Astronomy: From the Cosmos to Humanity
授課對象：大學一年級以上通識課程
授課時間：15 週，每週 100 分鐘
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課程宗旨
為什麼人類會抬頭仰望星空？
從古代祭司、航海家，到近代的伽利略、牛頓與愛因斯坦，天文學不僅揭示宇宙的運行，也映照人類追尋「自我與生命」的意義。
本課程以天文學的發展史為主軸，穿插科學家的故事，讓學生理解宇宙知識的形成過程，並思考科學、社會與文化的交融。
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教學目標
1. 認識宇宙的主要結構與演化。
2. 了解重要天文學家與思想的貢獻。
3. 體驗天文學與哲學、人文、社會的關聯。
4. 建立尊重生命與多元文化的世界觀。
5. 培養觀察、思辨與跨領域整合能力。
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評量方式
課堂參與與討論：20%
小組報告／短講：30%
期中作業：20%
期末創意專題：30%
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週次課程進度與指定影片、延伸閱讀
第 1 週｜為何仰望星空？天文學與人類的意義
天文學源於人類對夜空的凝視。從古代的星象記錄、航海導航、宗教儀式，到現代的宇宙探測，人類不斷追問：我們從哪裡來？宇宙的秩序是什麼？天文學的起點，不只是觀察星辰，更是理解自身存在的探索。
人物故事：奧古斯特·孔德（Auguste Comte）曾提出『社會物理學』的概念，主張人類社會的行為也應如天體運行一般遵循自然法則。他的思想讓人重新思考天文學與人文社會之間的關係。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=5Aai3MmDdfk
閱讀：Carl Sagan, Cosmos（宇宙）第一章〈宇宙海洋〉
第 2 週｜從亞里斯多德到哥白尼：誰是宇宙的中心？
從亞里斯多德的地心宇宙到托勒密的天球體系，人類長久以來相信地球是宇宙中心。然而哥白尼以數學模型提出日心說，顛覆了千年的信仰，也開啟了科學革命的序幕。
人物故事：布魯諾因堅持宇宙無限與多重世界而被火刑，成為思想自由的象徵。伽利略則用望遠鏡證實金星盈虧與木星衛星，為日心說提供了觀測證據。
影片：https://www.youtube.com/playlist?list=PLEUbJSilJ0U11HcTlcF88D5H3mKu8B76l
閱讀：Dava Sobel, Galileo’s Daughter
第 3 週｜牛頓與自然法則：從蘋果到宇宙
牛頓將天體運行與地上物理統一起來，提出萬有引力定律，為科學提供了可計算的自然法則。他證明了宇宙不再需要神祇干預即可穩定運行。
人物故事：牛頓一生孤獨而嚴謹，他的《自然哲學的數學原理》（Principia）奠定了科學方法的基礎，但他同時也是一位神秘主義者，研究煉金與神學多年。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=x-bJLG9_sUg
閱讀：Isaac Newton, Principia；Richard Westfall, Never at Rest
第 4 週｜法拉第與馬克士威：無形的宇宙之網
十九世紀的電磁學革命揭示了『看不見的力量』。法拉第以實驗發現電磁感應，馬克士威則以數學統一電與磁，預測了電磁波的存在。
人物故事：馬克士威是將力線圖像化的數學詩人，他說明了光即是電磁波，這一發現改變了人類理解宇宙的方式。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=VXcnG06GmcY
閱讀：James Clerk Maxwell, On Physical Lines of Force；Brian Clegg, A Brief History of Infinity
第 5 週｜愛因斯坦的時空革命
愛因斯坦以相對論顛覆了時間與空間的絕對概念。重力不再是一種力，而是時空的彎曲。這一思想讓人類第一次以幾何方式理解宇宙。
人物故事：愛因斯坦不僅是物理學家，更是思想家。他堅持和平主義，反對核武，並強調『想像力比知識更重要』。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=_vfTzzXHzDk
閱讀：Albert Einstein, Relativity；Walter Isaacson, Einstein: His Life and Universe
第 6 週｜哈伯與大爆炸宇宙
哈伯觀測到星系光譜的紅移，證明宇宙在膨脹。勒梅特神父進一步提出大爆炸理論，指出宇宙曾經起於一個奇點。
人物故事：哈伯原是律師出身，後投身天文學。他的觀測揭開了『宇宙有年齡』這一驚人真相。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=HbpwezGm-E4
閱讀：Stephen Hawking, A Brief History of Time（第3–4章）
第 7 週｜恆星的生命週期與宇宙化學
恆星誕生於星雲，經歷主序、紅巨星到白矮星或黑洞的命運。恆星是宇宙的『工廠』，鍛造出構成生命的重元素。
人物故事：錢德拉塞卡在年輕時發現白矮星質量極限，卻被愛丁頓否定。多年後他證明正確，並因此獲得諾貝爾獎。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=3SYm-QYe8X8
閱讀：Martin Rees, Just Six Numbers
第 8 週｜銀河系與暗物質：看不見的宇宙
銀河系只是宇宙億萬星系之一。維拉·魯賓觀測星系旋轉曲線，發現暗物質必然存在，揭示了宇宙中『看不見的質量』。
人物故事：維拉·魯賓（Vera Rubin）是少數打破性別壁壘的天文學家，她說：『科學的樂趣在於發現從未有人見過的東西。』
影片：https://www.youtube.com/watch?v=cSy3hbUxGrY
閱讀：Vera Rubin, Bright Galaxies, Dark Matters；Katie Mack, The End of Everything
第 9 週｜太陽系與行星的誕生
太陽系起源於塵埃盤，行星由氣體與微粒凝聚而成。現代太空任務揭示行星的多樣性與演化軌跡。
人物故事：卡爾·薩根（Carl Sagan）致力於科普與太空生命探索，他的名言『我們都來自星塵』成為科學與人文的橋樑。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=x-bJLG9_sUg
閱讀：Carl Sagan, Pale Blue Dot
第 10 週｜尋找另一個地球：系外行星與生命條件
科學家透過凌日法與光譜觀測發現數千顆系外行星。研究宜居帶行星不僅是天文學，更是生命學的探索。
人物故事：法蘭克·德雷克提出德雷克方程，預估銀河系中智慧文明的數量，他開啟了人類對外星生命的科學搜尋。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=VXcnG06GmcY
閱讀：Sara Seager, Exoplanets；Frank Drake, Is Anyone Out There?
第 11 週｜天文觀測的革命：從地面到太空
從伽利略的折射鏡到太空望遠鏡，人類的『眼睛』越看越遠。哈伯望遠鏡與詹姆斯·韋伯望遠鏡揭示了宇宙深處的誕生之光。
人物故事：愛德文·哈伯與哈伯望遠鏡同名，成為人類凝視宇宙的象徵。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=QmQ_kbvQBkM
閱讀：Marcia Bartusiak, The Day We Found the Universe
第 12 週｜暗能量與多重宇宙
宇宙的膨脹正在加速，暗能量是主宰一切的神秘力量。暴脹理論與多重宇宙假說讓我們思考：是否還有無數個『我們』存在？
人物故事：布萊恩·葛林（Brian Greene）以清晰的語言描述多重宇宙的哲學意涵，他認為物理學是『最詩意的思考方式』。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=VXcnG06GmcY
閱讀：Brian Greene, The Hidden Reality；Sean Carroll, Something Deeply Hidden
第 13 週｜太空探索與倫理
當人類走出地球，我們面臨新的倫理問題：殖民火星是否正當？AI 是否有權自主探索？太空科技不只是工程，更是價值選擇。
人物故事：物理學家與哲學家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）主張應以謙卑態度面對宇宙，他認為科學的使命是讓生命延續於星際。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=ygTpdV4MC5k
閱讀：Michio Kaku, The Future of Humanity；Neil deGrasse Tyson, Astrophysics for People in a Hurry
第 14 週｜我們來自星塵：總結與展望
天文學不只是知識，更是一種看世界的方式。從星塵誕生到人類文明，我們是宇宙的孩子。理解宇宙，也讓我們學會尊重生命與永續未來。
人物故事：卡爾·薩根以詩意的語言喚醒世人——『誰為地球發聲？』。
影片：https://www.youtube.com/watch?v=5Aai3MmDdfk
閱讀：Carl Sagan, The Varieties of Scientific Experience
推薦延伸書單
《超空間（Hyperspace）》加來道雄 Michio Kaku 著
Carl Sagan, Cosmos （宇宙）
Stephen Hawking, A Brief History of Time （時間簡史）
Brian Greene, The Elegant Universe （優雅的宇宙）
Neil deGrasse Tyson, Astrophysics for People in a Hurry
Martin Rees, Our Cosmic Habitat （我們的宇宙家園）
Michio Kaku, Parallel Worlds （平行宇宙）
Freeman Dyson, Disturbing the Universe
《蔚為奇談！宇宙人的天文百科》／高文芳、張祥光 主編。三民書局。
《觀念天文學(上+下)》／作者：史特勞斯、戈特、泰森；譯者：蘇漢宗、高文芳、蔡承志。出版社：天下文化。
《小小科學人：100宇宙大發現（新版）》／作者：傑羅姆‧馬丁、愛麗絲‧詹姆斯、艾力克斯‧弗斯；高文芳譯。
《小天才大益智2：七節課探索太空》/作者： 肯恩‧詹寧斯 Ken Jennings，高文芳譯，小天下。