宇宙距離的測量 - 廖今鈺
課程介紹
宇宙之寬廣，人類之渺小──「如何知道每顆星星與我們的距離？」解答此疑問是這門模組化課程的主要目的。「宇宙距離的測量」這門課帶我們認識度量宇宙大小的各種尺度、星光包含的訊息，還有測量宇宙大小及分析天文數據的基本方法。在第一天的課程，老師提到在天文領域中「知道如何量距離」是很重要的，只要知道距離，很多相關問題都能解決。在五天課程裡，我們依序學習視差法、光譜視差法（聽起來跟前一個很像但完全不一樣）、造父變星、Ia超新星、哈伯定律。從太陽系中的行星到整個宇宙的測量，尺度由小到大，循序漸進。除了瞭解到不同距離的星星有什麼特點，如何用不同方式量測，也體會到若能得知像星光、距離等這樣重要的資訊，就能推算出其他隱含其中的訊息。例如，透過M15星團中，變星的光度變化週期，可推算我們與星團的平均距離，再由距離與望遠鏡焦長、影像放大倍率等已知訊息，就可推算出星團半徑。
每天的課堂，除了2~2.5小時的講課時間外，也透過模擬火星逆行、計算土星質量與週期、M15星團中變星的變光週期、哈伯定律等實驗，體驗過去天文學家如何從這小小的地球上，向外探索宇宙。天文學不像一般的物理學，能在實驗室裡透過各種儀器制定變因來做實驗，但我們從列印觀測結果的紙張上測量波長變化或距離，再以縮小比例和所學物理知識，進行推算或驗證。在整週課程結束前的小組報告，更探討「如何進行星際旅行」，省思星際旅行的必要與否，也蒐集現在、未來的各式飛行載具和方式，討論各個方案的可行性。因為聚集了不同科系的同學，每個人觀看的角度都不同。
這門課評分方式為每天的課前小考40%（共四次），實驗報告45%（共三次），最後的小組成果報告15%（包含小組上台PPT製作與個人報告）。課前小考都是大方向的概念或運算，只要回家有讀過PPT，不會有很大的問題。實驗報告則像是物理小論文的格式，因為我過去從來沒有寫過，覺得稍微比較麻煩，不過只要投入時間基本上都能夠做完。至於小組成果報告，雖然要在短短三四天內完成，聽起來很困難，但其實很有趣，因為每天的考試和報告都偏向計算層面，或說是將課堂上所學知識輸入腦中，而成果報告則刺激我們自由討論、思考，輸出個人對於星際旅行發展的省思。
授課老師
本堂模組化課程由物理系許瑞榮和蘇漢宗兩位老師合上，因為班上同學有來自文組和理組，所以老師說，一定會用大家都聽得懂的方式來授課。前兩個小時由蘇漢宗老師講授，運用簡單的數學和物理概念，由淺入深說明如何測量距離。老師相當風趣，會運用很多比喻將大尺度的現象縮小，使我們可以理解。比如在說到宇宙中的星系其實會相撞時，我忍不住露出驚恐表情，可能很多同學也如此，蘇老師笑說：「比較感性的同學……不要擔心星系會撞在一起，哪天地球就毀滅了，雖然星系會相撞合併，但星星很少會撞在一起的。就像是你在地球的南極、北極各有一個人在玩彈珠這樣，這樣沒有什麼好擔心的吧！」也讓我體會到宇宙太過浩瀚，許多現象聽來不可思議，卻又是實際存在的，好像離我們很近，發生的機率卻又很低。
課堂的後一個小時，由許瑞榮老師和助教協助大家理解實驗的方法和概念，在課堂上算過一組數據沒問題後，剩下的部分可以回家完成。老師與助教都會關心同學們的狀況，並在不懂去詢問時給予很大的幫忙。
心得
一開始來修這門課，是我在旁聽瑞榮老師開設於地科系之「天文學」課堂上時，感到很不可思議：「星星這麼遠，人要怎麼知道距離？」老師對我笑說：「妳可以來修模組化課程就知道啦！」身為這次班上唯一的文組學生，同學問我：「妳不會很吃力嗎？」其實前兩天還真的很吃力。雖然這次課程只需用到高中程度的數學、物理，但還是有一些先備知識是同學們習以為常，我卻不太懂的，而且大家覺得是基本常識，反倒不能理解我為什麼想不通，也就很難解釋讓我聽懂，所以第一天我花比較多時間克服這個問題，甚至還鬧過小小笑話。因為之前沒有寫過物理報告，計算天文數字時還在使用國小直式運算，坐附近的同學看不下去了，主動教我用Excel整理數據。不過，我因此體驗到這樣的學習經驗與在自己系上的環境相當不同，那種去探索新事物的挑戰給我帶來很大的樂趣，學習科學知識也充實了對世界的認知與想像。我一直覺得宇宙是充滿寓意的，週期變化的造父變星、離我們越來越遠的每個星系，好像都在訴說生命的道理，宇宙在等待我們去與之對話。
這門課的內容相當紮實，如果想好好學，是會花很多時間的，每天要準備隔天的小考，還要寫實驗的結果報告，我幾乎每天都是放學開始讀書、寫報告，直到晚上十二點左右可能都還沒做完。不過大概是「勤能補拙」，最後還是都完成了，所以在許瑞榮、蘇漢宗兩位老師的帶領下，相信每個人只要肯花心思就都能學好。這五天雖然相當疲倦，卻能學到很多，非常適合對天文有興趣的同學。
關鍵字 #成大模組化 #天文物理 #宇宙 #測量 #星際旅行
