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2017-03-01把整個宇宙搬到你家
567 期
Author 作者
黃相輔／倫敦大學學院科學史博士，現任中央研究院近代史研究所博士後研究人員。
「我會想像整個世界是一座大機器。機器不會有多餘的部分，它們總是分毫不差。所以我想，如果全世界是座大機器，我不會是多餘的，我存在於此一定是因為某些理由。」－－雨果‧卡布里特
電影《雨果的冒險》中，孤兒雨果把世界比喻為機器：一座毫無累贅、所有零件各得其所的機器。《雨果的冒險》雖然背景設定在20世紀早期，這種將世界譬喻為機械的想法卻不是當代才有的。自啟蒙時以來，許多西歐哲人追求以機械的原理去解釋自然、進而模擬自然。既然工匠能製造巧奪天工的自動人偶 （automaton），那麼打造一個具體而微的宇宙，應該也不是件難事。
在大英博物館的展示廳裡就有一座精美的太陽系儀 （orrery）， 大約製造於西元1750 年代的倫敦，原本 可能是英國國王或某位富人的收藏品。這座太陽系儀是個迷你的宇宙，包含了太陽、地球、月球，以及當時已知的其他行星與衛星。這個迷你太陽系置於十二邊形的木箱上頭，彷彿是個巨大的音樂盒。只要旋轉箱側的把手，就能驅動隱藏在箱內的齒輪裝置，讓星球們循著軌道運轉起來。
圖一：太陽系儀近照。可看到在儀器上方的子午圈，以及中央陳列的行星及衛星。（黃相輔攝影）
在人類文明長河中，利用自動機械來展示日月星辰等天體運行的資訊，是許多學者與工匠努力嘗試的目標。古希臘的安提基瑟拉機器（Antikythera mechanism）、中國北宋的水運儀象台，以及中世紀歐洲城市的天文鐘，都是古人結合科學及工藝的智慧結晶。17世紀的荷蘭天文學家惠更斯，也設計過展示行星軌道運動的機械模型。惠更斯的模型可說是後來的太陽系儀的遠親。
後世所謂的太陽系儀，特別指18世紀初起源於英國的太陽系機械模型。太陽系儀的原型是由英國鐘錶師傅格蘭姆（George Graham, 1673~1751）與湯平（Thomas Tompion, 1639~1713）在1704年所製作。這座原型僅包含太陽、地球及月球。格蘭姆與湯平將原型贈送給當時有名的科學儀器工匠洛里（John Rowley, 1668~1728）。洛里後來著手改良儀器，加入其他行星，並將太陽系儀呈獻給他的贊助者：「第四代歐瑞里伯爵（4th Earl of Orrery）」。這個新奇的玩意從此就以伯爵的名號來命名了。
早期的太陽系儀除了設計精巧，外部也常有精雕細琢的裝飾，簡直是座手工藝術珍品。這些龐然大物和機械時鐘一樣，內部由複雜的齒輪裝置來驅動。也因此，它們價值不斐，常作為進獻給王公貴族的禮物，或是有錢人的收藏品。大英博物館展示的這座太陽系儀，厚重沉穩，尺寸約如一張小型茶几；將它擺到書房或客廳的桌子上，絕對能吸引訪客目光，表現主人的品味。另一方面，儀器工匠也藉由製造太陽系儀，來炫耀本身的精湛技術，好爭取那些潛在客戶的青睞。
除了拿來炫技、炫富之外，太陽系儀也能作為天文教學的道具。倫敦皇家學會的實驗總管迪薩古利埃（John T. Desaguliers, 1683~1744）就看出太陽系儀在教育上的潛力。他在1717年提到，洛里的行星機器可以向觀眾清楚呈現地球、月球的公轉及自轉。迪薩古利埃是牛頓科學的忠實門徒，也是位優秀的講師。他從牛津大學畢業後，在倫敦開班授課、講授實驗哲學，後來被時任皇家學會會長的牛頓提拔為實驗總管。實驗總管負責保管皇家學會的儀器，並需在定期集會中公開演示實驗。在迪薩古利埃的推廣之下，太陽系儀逐漸被應用在天文學演講裡。
迪薩古利埃也和幾位工匠合作，監製了數座太陽系儀，甚至開發不同功能的衍生教具。例如，他們設計了一種橢圓形軌道的彗星儀（Cometarium）， 用來解釋克卜勒行星定律，以彌補太陽系儀的行星軌道都是理想正圓形的缺點。有些大型太陽系儀上面還加了黃道、赤道、子午圈等設備，儼然成為半個渾儀，使觀賞者能切換「從地球上向外看天球」以及「從外向內看太陽系」二種不同觀點。
雖然太陽系儀在天文教學上有莫大功用，然而其昂貴的造價、複雜的工藝，都使它成為庶民根本玩不起的奢侈品。儘管如此，當代還是有人期待這種行星機器能普及到民間，甚至深入每戶人家──至少是那些自詡愛好文化的家庭。正如作家史提爾（Richard Steele）的評論：
任何高水準的家庭，都該考慮將太陽系儀當作像時鐘一般的必備擺設。這個新奇的機械能開啟他們的想像力……，引發愉快、實用、清晰且優雅的談話。……【更多內容請閱讀科學月刊第567期】