關於 克卜勒定律第二 ，我們在網路上蒐集到這些相關的討論、資訊與評價

第三部分「太空中真的是無重力嗎？萬有引力貫穿宇宙空間」
.
未讀第一部分的朋友可以先看：facebook.com/davidyu.phycat/posts/239431704213490
未讀第二部分的朋友可以先看：facebook.com/davidyu.phycat/posts/240471814109479
.
理解了人類渺小不足以察覺地球自轉、並討論了證明地球自轉的直接實驗證據後，我們來討論一個稍為離題的問題：為何太空裡「好像沒有重力」呢？這概念大概是被科幻電影、小說等大眾文化所灌輸的吧！在這一節，我希望直接指出這是個錯得非常離譜的概念。
.
首先，我們必須討論一下物理學裡的重力概念。關於「物件為何會往下掉落」這個問題，早於古希臘時期已經有過很多理論，其中最著名的莫過於前兩部分裡介紹的「對宇宙之間的物質作二分法」的例子：天上物質會環繞地球轉動、地上物質會向地球中心墜落。這個理論並沒有解釋為什麼宇宙裡會有兩種不同特性的物質，也沒有解釋到底是什麼力量驅使天上物質的圓周運動以及地上物質的下墜傾向。
.
直至哥白尼（Nicolaus Copernicus）過世的1543年，他出版了《天體運行論》（On the Revolutions of the Heavenly Spheres）重新提倡日心說，即亞里斯塔克斯提出日心說的差不多1,800年後。不過，哥白尼的日心說其實並不比托勒密（Claudius Ptolemy）在公元2世紀出版的《至大論》（Almagest）裡描述的地心說更準確。
.
事實上，兩者解釋天文數據的能力相當，複雜程度亦相差不遠。這是因為哥白尼的日心模型依然認為天體環繞太陽的軌道必然為正圓形，所以他仍必須使用一大堆複雜的、假想出來的數學規則，才能以與地心模型相同的準確程度去描述天體運行的觀測數據。
.
即使到了17世紀初，科學界仍未普遍接受日心說。不過進步是有的。繼承第谷（Tycho Brahe）成為丹麥皇家天文學家的克卜勒（Johannes Kepler）發表了他的三大行星運動定律、發現行星軌道形狀是楕圓形。
.
然而，克卜勒第一定律指出，太陽應該位於行星的楕圓形軌道的兩個焦點的其中之一，但這並不正確。事實上，行星並非環繞太陽運動，而是環繞整個太陽系的質心（centre of mass）運動。所以嚴格來說，地心說和日心說都不正確。而且克卜勒亦沒有到解釋行星環繞太陽運行背後的原因。
.
「天上的物質vs.地上的物質」這二分法，最後被牛頓（Isaac Newton）所推翻。他提出的萬有引力定律（引力也可稱為重力），不單指出了所有物質之間都會相互吸引，更解釋了這種吸引力的來源就是物件的質量。因此，不論是地上的或天上的物質，所有擁有質量的東西都會互相吸引。
.
把牛頓的萬有引力定律和運動定律結合，就會自然地得出克卜勒行星運動定律。因此，牛頓不單發現了重力的解釋，更一舉統一了宇宙間的物理學。「最基本的大自然定律應該是全宇宙適用的」更成為了現代科學研究的一個重要指標。
.
跟據萬有引力定律，兩個物體之間的重力與兩者質量的乘積成正比，並與兩者質心之間的距離的平方成反比。換言之，質量越大，重力越強；相隔距離越遠，則重力越小。重要的是重力只會在無限遠時歸零。
.
因此，在太空中，尤其是在距離地球很近的太空站或太空船軌道，地球施加在物體身上的重力根本不是零。再者，如果太空中沒有重力，那麼太陽如何吸引八大行星繞其運動？地球又怎能吸引月球環繞我們轉動？所以「太空中無重力」是對力學非常離譜的誤解。
.
萬有引力（即重力）從地球、太陽、月球，以及所有天體表面貫穿宇宙空間，因此可說重力在宇宙中無處不在。可是回到最初的問題，為何太空人在太空船、太空站又會漂浮著，就好像沒有重力的樣子？
.
牛頓在1687年出版了《自然哲學的數學原理》（Mathematical Principles of Natural Philosophy），裡面描述了一個思想實驗：想像有一個能夠以任何力度發射炮彈的炮台。如果力度很小，那麼炮彈會以拋物線在不遠處落在地面上。如果加強力度，炮彈就能夠飛得遠一些。因此把發射力度逐漸加強，炮彈就能飛得越來越遠才落在地面上。
.
我們也知道地球表面是彎曲的，因此如果炮台發射炮彈的力度很強，那麼發射出去的炮彈就會飛越一段很長的距離才下降少許。然而，因為地球表面是彎曲的，炮彈下降同時地面亦會向下彎曲。所以，如果發射力度足夠大的話，炮彈的下降率就能夠「追上」地面下降率，結果就是炮彈永遠不會碰到地面（假設忽略空氣阻力），環繞地球一圈後從炮台後方擊中自己。
.
[思想實驗（Gedankenexperiment）指只在腦海中進行的實驗，並不一定有在現實中進行過。當然，思想實驗並不是真的實驗，並不能夠用來作為科學理論的證據。不過很多物理學家都愛用思想實驗去幫助他們跟據已知物理定律想像未知的結果。有時候，透過改變思想實驗的參數而得出不同的想像結果，能使我們對物理概念有更深入的了解。]
.
正在環繞地球運行的人造衛星、太空望遠鏡、國際太空站，以及地球的天然衛星月球，都是上述那顆炮彈。他們其實一直都在萬有引力的控制之下，不斷地「跌落」地球，只是由於速率非常快，所以就永遠跌不到落地面、只能環繞地球運行了。
.
國際太空站連同裡面的太空人都正在以同一速率前進和「下跌」，因此就看似在太空站中「漂浮」起來了。順帶一提，飛機突然關掉引擎作自由落體，裡面的人也會看似「漂浮」起來，太空人就是這樣訓練如何在太空中「無重力」狀態下工作的。
.
因此，太空中根本就不是「無重力（weightless）」。萬有引力貫穿整個宇宙空間，太空人會「漂浮」只不過是「無重力感（weightlessness）」罷了，是錯覺來的。有些電影會有剛飛出大氣層的太空船裡面的人突然漂浮起來的場景，但這完全是大錯特錯。
.
德國物理學家夫琅和費（Joseph von Fraunhofer）在1814年使用棱鏡和望遠鏡觀察太陽光譜（注意：這是非常危險的實驗，會對眼睛造成永久損害！），發現太陽大氣的吸收光譜線。經過分析，部分譜線與在地球上找到的元素的光譜線吻合，直接證明天上的物質與地上的物質皆由同樣的元素構成。
.
【支持我的科普】
我的科普部落格：https://hfdavidyu.com
我的科研網頁：https://hfdavidyu.github.io
.
我已開設MeWe群組，在MeWe搜尋「余海峯」就能找到：
https://mewe.com/join/phycat
.
追蹤我的FB：https://fb.com/davidyu.phycat
追蹤我的IG：https://instagram.com/phycat
訂閱我的YT：https://youtube.com/c/DavidYuHoiFung
.
也請支持香港其他科學普及工作者！你的支持，能令科學在中文世界更加普及。

你知道嗎？【最長的一天】#本日冷知識1529
　
大給厚，大家好。冬至湯圓吃完恰逢耶誕 ← 可不盡然是巧合。又忽有天文奇景日環食* 出現。科宅覺得振奮，有個梗一定要趁這個時機抖出來。
　
那就是海誓山盟，地久與天長——我們都知道台灣在北半球，冬至對咱來說是白天＝日照時數最短的一天。但各位朋友你知道嗎？冬至後的一兩天，卻意外的是地球上最長的一天。
　
「喔，科宅又在說瘋話了。」不不，其實道理很簡單，講個五千字你就懂了。喔喔不，別走ㄚ。三年前 Vsauce 有一集 "How Earth Moves" （地球怎麼動），只要看懂了你就會相信......麥摳的眉毛了。而小編沒有那麼俊俏的眉毛，於是只能試圖用文字和大家解釋三維空間中的運動現象。
　
「別試了。不會有用。」那好，我只講重點，那之後仍有興趣的人我們在留言區繼續聊問答ㄅ。
　
「冬至是白日最短」和「冬至後一兩天是一天最長」兩個陳述之所以不矛盾，當然是前者的 白日 和後者的 一天 說的是不同的定義。冬至是一年中日出最晚、日落最早，所以由日出到日落的日光時間最短的一天，主因是地球自轉軸傾倒了 23.5 度角，冬至這天對北半球來說太陽的「赤緯」（相對於地球赤道的仰角）最低，所以運行的軌跡很快就遇到地平線了。
　
後者的一天指的是 #太陽日（solar day），定義是今天的正午（日正當中）到明天的正午之間經過的時間。是透過觀測太陽方位，也就是看日晷的竿影來決定的（因為直視太陽眼睛會瞎，母湯喔）。
　
【是的，一年當中的每天其實並不一樣長】，如果你忘了這整篇文章的內容，記得這點就值得這集的冷了。這個事實反而對現代人來說比較驚訝，因為我們拋棄日晷很久了，都是透過精密的電子鐘錶／機械鐘錶認知時間。
　
鐘錶上的每天都等長的一天使用的是「平（均）太陽日」，也就是將一年平均分給 365.2425... 天後的結果。導致的結果是，若我們實際在 12:00 去觀測太陽，就會震驚地發現「一年裡只有四天你的手表說的正午會是真的正午」。
　
現在是年底，在推特、IG、FB的天文社群會開始流行發一個有點神祕的圖：2019 年的太陽軌跡。這個叫做「日行跡」（analemma）的圖是在一年之中，每天的同一個時間在同一個地方拍攝太陽。把所有照片疊成一張，得出的太陽８ 字形軌跡。８字形之中，只有太陽位在 ８的對稱軸上的四天，手表的中午和日晷的正午（竿影最短）會重合。
　
其餘日子裡，因為手表的時刻和日晷的時刻之間逐漸產生起起伏伏、你追我趕的落差，所以「同一個時間拍攝」（手表時間）太陽，才會在天上不同的位置，這就是日行跡的簡要由來。
　
是什麼造成每一天太陽不肯乖乖同一時間出現在同一個地方呢？地平論者：因為太陽和你我一樣都會賴床、上班塞車。地心說天文學家：笨笨的，當然是因為太陽除了繞地球運轉之外，還繞著一個本輪（epicycle）所以忽快忽慢的。這些不合時宜的可愛言論以下省略。
　
我們親愛的科學克卜勒：那是因為地球繞太陽公轉的的軌道不是正圓。橢圓軌道中的「等面積定律」（後世：克卜勒第二定律）說道——地球在近日點時運動得快、在遠日點時運動得慢。
　
這裡我真的無法解釋得比 YouTube 的解釋之王好，所以若你感到興趣，請從這個時間碼 [9:17] 開始看個半分鐘
youtu.be/IJhgZBn-LHg?t=557
　
地球的近日點在近代都落在 1 月 2 號到 5 號左右。下一次是落在 2020 年 1 月 5 號。←造成這三天落差的原因超有趣，近日點並不會自己亂跑，而是我們的曆法採用閏年，日期會亂跑，每四年一循環的緣故。
　
但一年最長的一天又不是地球近日點（perihelion），而是在冬至後幾天，原因就有點難用文字說明了，簡言之又是地軸歪 23.5 度的關係，因為太陽日是以太陽為準，太陽在黃道面上，但地球自轉是在赤道面上運動的，這樣３Ｄ的相對運動關係所導致的。
　
容我這麼簡化，如果地球是正圓形軌道公轉，則最長的太陽日會有兩天，一天在夏至，一天在冬至。但與橢圓軌道的影響疊加之下，冬至＋近日點的那一次就贏了。至於冬至和近日點之間只差三周這件事完全是天文學、以及人類歷史的巧合，#米蘭科維奇 先生對此頗有研究。
　
在日行跡上，最長的一天是８字形較大的那個環上，水平切線碰到的那天。也就是 12 月 25 日前後。
　
講那麼多這神奇的一天比平均值長多少呢？大約 30 秒而已，非常不顯著 XD
　
說真的，我這篇文章非常粗糙 sketchy，完全沒有想解釋到 100 % 準確，一來那樣要多花五千字，二來我自己也是花了三年才搞懂，何苦要和各位苦苦相逼 XD 只要和大家報告有這麼一回事，挑起大家的興趣之後，改天若各位忽然想起，想和朋友說，卻~~燈冷~~發現自己不是很懂的時候，就會再次認真研究了。
　
慢慢來，太陽不會跑走。這冷知識大概一千年內都不會過期。地球公轉軌道最大的擾動來自於月球和木星的萬有引力。
　
最後，你知道嘛？不只冬至和地球近日點差三個禮拜，今天和 #民主到期續約日 也差兩個半禮拜。去投票，該死的，沒有藉口，多謝。
　
＊附註：和日全蝕一樣，日環食只有在當天日半球的狹長地帶才能看到。2019/12/26 的日環食地帶的緯度低，通過斯里蘭卡、新加坡，在台灣只能觀測到日偏食。但好消息！近在 2020/06/21 的日環食地帶會通過台灣。

上上週末帶孩子去了趟 #台北天文館，上次來會不會是我小學校外教學的時候啊？！印像中那時這附近還有水族館之類的～但很早就收掉了。
雖然本人科學方面還不錯，但只要跟天文星球宇宙之類有關我都自動關機，不讓資料輸入，不知道為啥...直到準備托福時才在惡補，為啥要考那麼難的東西？！ 後來Za補補美國小學課程我才知道，根本美國小學一二年級科學課就學了太陽系、九大行星有的沒的了啊！ 我竟然比他們低年級生知識還不足～順序名字特性都搞不懂。 😂

台北天文館比我想像中還豐富還好玩（印象實在太無聊），每次出國就會想去他們厲害的親子博物館看看，但台北就有很優秀的天文館都沒帶他們來過，而且都還是中文解說！重點超便宜～好幾樓的展示場大人40元、小孩20元(小孩帶著台北市國小數位學生證免費）。不過大人還是要適度解說給小孩聽，不是放牛吃草啊～
一整天下來在展示館真的學到挺多的，我自己的部分！
像是克卜勒第二定律怎麼那麼神奇？這是不是國中就有教？我覺得隱約有印象～全都還給老師了！ 我們還有搭太空船（當然是假的）遊覽內行星、跟外行星喔！身歷其境下，這些無聊的知識更好吸收了～

四樓我覺得蠻好玩的宇宙探險是另外收費，大人70、小孩35，搭乘類似太空船的車，遨遊宇宙看不同行星還有與外星人見面～哈！結束後還有類似星際總部的地方有些小遊戲可以體驗。

一樓目前有太空先鋒登月特展是免費的，裡面有幾個體驗遊戲與集章活動可以玩。

還有宇宙劇場跟立體劇場有影片可以看，但看一片要一百我覺得這個就小貴了啦～我們選了宇宙劇場的 櫻桃小丸子-地球轉不停 ，講了哥白尼和伽利略以前發現了地球是繞著太陽轉動的地動說，但當時的人只相信天動說！發生了哪些事情？ 最後還有秋天的星象講解，秋天四邊形我竟然看完卡通才知道！阿你們本來就知道嗎？

臺北天文通

☞〈直子的心及其變奏──駱以軍〉全文連結：https://www.egoyanzheng.com/single-post/2020/05/02/%E3%80%8C%E7%9B%B4%E5%AD%90%E7%9A%84%E5%BF%83%E3%80%8D%E5%8F%8A%E5%85%B6%E8%AE%8A%E5%A5%8F%E2%94%80%E2%94%80%E9%A7%B1%E4%BB%A5%E8%BB%8D
☞IG：https://www.instagram.com/egoyanzheng/
☞FB：https://www.facebook.com/EgoyanZheng
☞請記得按讚、留言、分享、訂閱、小鈴鐺喔。
#駱以軍 #小說 #推薦書
─────
小說的深層結構是什麼？為何駱以軍總喜歡把幾個不相干的故事「擠」在一起寫？

上一集我們討論了駱以軍的〈降生十二星座〉，敘事者「我」進入酒吧「滿妹的店」，破解了一款老遊戲「道路十六」裡奇怪的程式設計錯誤。
他進入一格空白迷宮當中，卻也意外闖入幕後一段糾纏私密的情事。那是兩位先後自殺的遊戲程式設計師（木漉、渡邊）和一個女人（直子）之間的三角戀情。
這格空白被取了一個叫做「直子之心」的暱稱，而空格內部卻沒有任何迷宮和道路，只留下兩行字。小說這樣寫：

直子：這一切只是玩笑罷了。木漉。
直子：我不是一個開玩笑的人。我愛你。渡邊。 　

「直子的心」。艱難地千方百計的進入，各種路線和策略。結果只是兩句話。

沒有缺口。無法進入──人終究是孤獨的。
透過單薄的兩行字以及電動遊戲畫面冰涼冷光的視覺意象，駱以軍的書寫如此淒涼蕭索。
那「希望得知謎底」的巨大盼望，以及盼望的落空（對，你終究不會明白那熾熱又寂寞的，愛的真相是什麼），較諸其間愛情之熾熱，幾乎更令人震懾。

而同樣在此篇〈降生十二星座〉裡的其他故事，
包括「滿妹的店」、「克卜勒行星運動定律」、「小學同學鄭憶英事件」以及「十二星座」的設計，都有著類似的道理。
舉例，「滿妹的店」的故事也是如此──經營酒吧的女老闆為何有著「滿妹」這個綽號？因為她「命裡帶滿」。
什麼叫做「命裡帶滿」呢？因為她原來是個空姐，每次一上機值勤，只要是她值勤的班機，班班客滿。
客滿時的服務是最累人的了；可憐的滿妹因此遭到排擠，因為沒人想跟她一起飛，所有的其他空姐同事，都想盡辦法調班，不要跟她一起值勤。
命裡帶滿的滿妹束手無策，只好辭職不幹了，轉行開了間酒吧──
這倒是棒極了，因為自從酒吧開張，生意好得不得了，「天天客滿」。
這聽來只是個好玩的小細節，但事實上卻與小說主題直接相關──
厲害的小說家總能在看似不相干的細節中隱喻著對生命最深沉的扣問──是啊，滿妹「命裡帶滿」，但為什麼她命裡帶滿呢？為什麼就是她呢？
你能知道最後的道理嗎？在這些故事中，駱以軍往往拋出待解的謎題與懸念，卻又遲遲無法給出解答。
你知道那最後的核心就被放在「直子的心」裡面，但卻無法明白那就竟是什麼。
何以滿妹「命裡帶滿」？原因不明。
星體們何以遵循克卜勒行星運動定律？何以這世界上有「萬有引力」這種東西？原因不明。
曾於泳池中偽裝死亡、狎玩死亡於掌中，對死亡如此輕蔑的的小學同學鄭憶英，何以終究在多年後竟自殺而死？原因不明。
雙魚座很浪漫嗎？對的。那為什麼雙魚座就很浪漫呢？不知道。
處女座很龜毛嗎？對的。那為什麼處女座就很龜毛呢？不知道。
彷彿一切世事皆不可解，而生命最後的真相只能指向類似小說結尾這樣的蒼涼：

突然想起這許多進進出出我底星座圖的人們。我記得他們所屬的星座並且嫻熟於那些星座的節奏和好惡，但我完全無法理解那像一大箱倒翻的傀儡木偶箱後面的動機是什麼......
─────
伊格言，小說家、詩人，《聯合文學》雜誌2010年8月號封面人物。
著有《噬夢人》、《與孤寂等輕》、《你是穿入我瞳孔的光》、《拜訪糖果阿姨》、《零地點GroundZero》、《幻事錄：伊格言的現代小說經典十六講》、《甕中人》等書。

作品已譯為多國文字，並於日本白水社、韓國Alma、中國世紀文景等出版社出版。
曾獲聯合文學小說新人獎、自由時報林榮三文學獎、吳濁流文學獎長篇小說獎、華文科幻星雲獎長篇小說獎、中央社台灣十大潛力人物等；並入圍英仕曼亞洲文學獎（Man Asian Literary Prize）、歐康納國際小說獎（Frank O'Connor International Short Story Award）、台灣文學獎長篇小說金典獎、台北國際書展大獎、華語文學傳媒大獎年度小說家等獎項。
獲選《聯合文學》雜誌「20位40歲以下最受期待的華文小說家」；著作亦曾獲《聯合文學》雜誌2010年度之書、2010、2011、2013博客來網路書店華文創作百大排行榜等殊榮。
曾任德國柏林文學協會（Literarisches Colloquium Berlin）駐會作家、香港浸會大學國際作家工作坊（IWW）訪問作家、中興大學駐校作家、成功大學駐校藝術家、元智大學駐校作家等。
──────
☞ Readmoo專訪1：如果在YouTube，一個小說家
https://news.readmoo.com/2020/01/07/200107-interview-with-egoyan/
☞ Readmoo專訪2：那些關於孤寂的問題，以及......
https://news.readmoo.com/2019/03/21/190321-lonelieness/
☞ 香港文匯報報導：棄醫從文 伊格言闖進精神世界
http://paper.wenweipo.com/2019/09/02/OT1909020001.htm
☞ 關鍵評論網專訪：透過YouTube頻道展示文學，我的小說虛構其實是把刀子
https://www.thenewslens.com/article/133126?fbclid=IwAR05NUrcGYIO3CsGLtBwld1XzR2nRnADvGqidEEJzqqpytThgaI2-lABsGc
────
小說是什麼？我認為，好的小說是一則猜想──像數學上「哥德巴赫的猜想」那樣的猜想。猜想什麼？猜想一則符號系統（於此，是文字符號系統）中的可能真理。這真理的解釋範圍或許很小，甚至有可能終究無法被證明（哥德爾的不完備定理早就告訴我們這件事）；但藝術求的從來便不是白紙黑字的嚴密證明，是我們閱讀此則猜想，從而無限逼近那則真理時的智性愉悅。如若一篇小說無法給我們這樣的智性，那麼，它就不會是最好的小說。
是之謂小說的智性。───伊格言

行星軌道模擬網站：http://astro.unl.edu/classaction/animations/renaissance/kepler.html

先備知識：
1.橢圓的定義(3-3觀念01橢圓簡介)

影片重點：
1.在相等時間內，同一行星與太陽的連線會掃過相等的面積。
2.因此，在近日點的速度會比在遠日點的速度快。

更多教學影片在均一教育平台 http://www.junyiacademy.org/