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一、為什麼要學習製作日晷 「日晷（ㄍㄨㄟˇ）有什麼用？」 如果你聽說過日晷，不幸又被問到這樣的問題，我猜你的答案很可能是：「它是用來看時間的工具，就是用它來知道現在是幾點鐘的東西。」 「還有呢？」 如果被這樣追問，能答出來的就不多了。 你見過日晷嗎？ 一、兩百年前，在文明世界裡，不論東方或西方，到處都可以看見日晷，因為那是科學文明的象徵。然而能遺留至今日的日晷，不論是赤道式的、水平式的或是垂直式的，是越來越少了。即使以其中最多的水平式日晷來說，就是在一塊水平面板上豎著一片三角板的那種，現在能見到那種日晷還真得靠一點運氣。如果你就是那位幸運兒，而且你對古文明遺產有興趣，對新科學有些素養，你在看到日晷的時候，一定會上前去看個仔細。自然，你也一定會認真地由那日晷去研判它所指示的時間。當然，你也一定會把你的判讀結果與你的手錶做個比較，希望兩者是相符的。因為這樣就表示先人有一定的科學文明水準，會發明日晷。而你呢，也有一定的科學水準，會使用日晷。 我也希望兩者是相符的，因為那表示日晷上提供有充分的資料，而且你真的對日晷很有研究。如果你不是很有研究，光是從日影直接讀出時間，那麼你真的很幸運，若兩者相符的話。我說幸運，那是真的幸運，因為這樣就能相符的機會實在太小了。通常的情況是：滿心歡喜地讀出日晷的時間，卻滿懷納悶地發現它與手錶不符。不符的程度不只是一、兩分鐘，有時會相差幾十分鐘。這時不但是你，就你身邊的人也會問：為什麼會不符？一般人對這個問題答案的選擇有兩個念頭：1.手錶不準，2.日晷不準。 會有第一種念頭，主要是認定日晷這類東西，在人類歷史上，其結構有記載的已經有三千八百多年了，過去精準的曆法都由它們定出來，何況現在所面對的只是一個普通的日晷。雖然你對日晷有著很大的信心，然而這種信心僅僅是個人心裡的主觀認定，萬萬敵不過外在客觀的事實。外在的事實是什麼？是你左右的人的手錶時間與你的很接近。也就是說，你的錶沒錯。 自己的錶沒錯，那就是這個日晷不準囉？使用刪去法，除了這個答案已經沒有其他的選擇了。情況發展到這一地步，大多數的人除了一點懷古思情之外，對日晷可說是再也不會將它當成科學儀器了。你是不是也這麼認為？ 真的是這樣嗎？日晷不科學？「冤枉呀！」日晷是千百年來地球科學的結晶，我必須為日晷呼喊。 我們應該想一想，答案是不是還有第三種選擇，那就是：「我們不會正確地使用日晷。」也許有人聽了這個想法，會說：「不會用？不就只是看看日影的位置嗎？」 這就是這本書的目的之一：使你下次再面對日晷的時候，絕對會正確使用。 日晷的功能，除了告訴我們時間，還有許多地球科學上的知識與訊息，在本書裡會一一提及。日晷為什麼有那些功能？因為日晷是一個涉及地球的自轉、公轉、繞日軌道和黃赤交角以及日晷所在地的經緯度的高度科學結晶。我們若對這些科學有些了解，就能抓得住日晷上所展示的這些相關知識。這是本書的另一目的：使大家對上述知識除了知道，還要體會、能用。 你真的會讀日晷嗎？你真的抓得住日晷背後的道理嗎？如果是真的，恭喜你，也建議你現在就動手製作一個日晷給自己、給親友。除了散播科學知識，也能做為永恆的紀念。如果你對那些知識雖然有一定程度的了解，卻不是很熟悉，那麼自己動手製作一個就是最好的複習。如果你對那些知識有點兒缺乏，那麼自己動手更是最好的學習方法。從製作中慢慢體會大自然的規律以及各種日晷的奧妙。 本書的主要目的在教一般大眾如何依從簡單的步驟做出正確的日晷，而不是專為科學工作者所寫的，所以在寫書的過程裡我遵循三個原則：多用白話口語，多用圖片相片，不用複雜的數學公式。務使小學程度的能製作，中學的能理解，大學的能滿意。 二、為什麼會有這本書 我是研究光譜學和雷射光化學的教授，怎麼會起心動念來寫一本有關日晷的書呢？ 2000 年中華民國總統大選的後一天，3 月19 日，我忽然得了急性心肌冠狀動脈梗塞。住加護病房期間，見到左右病床的病友，深感生命之脆弱，光陰之易逝。出院後，謹遵醫生囑咐，早睡晚起，休養身體。雖是晚起，因早睡的關係，常常是早醒。早醒而不能起床，只好看著透過百葉窗灑在臥室西牆上的陽光慢慢移動來打發時間。看著看著就發覺在同樣的手錶時間，陽光的位置每天不同。 以前，我只見過一種日晷，就是那種最簡單的水平式日晷。但除了知道它測不準以外，從來也沒搞懂過它。現在我面對的是：陽光在垂直壁上的移動。看了兩個月，「什麼樣的日晷才是最好的日晷？」這個問題就此經常出現在我的腦海中。 因病退休後有一天，我終於決心暫時放下一切，專心來思考日晷，從水平式的想起。我買了個12 吋的地球儀，以便體會陽光與各緯度地平面的關係。一個月後，我在紙上得到了結論：半球凹面式的才是最好的，因為它提供的資訊最多。如何驗證呢？我需要一個半球凹面。 事有湊巧，因為購買地球儀的一些因緣，在台中縣清水鎮製作地球儀的富加順實業公司的何董事長願意無條件的贈送八個半球給我。這樣的義舉使我很快地進入實驗階段，也很順利地有了結果。在此要特別感謝何董事長。本書裡寫到的新型半球式日晷，就是我的概念的實現。 半球式日晷從立論開始，到電腦計算，到實際在陽光下的驗證，都是成功的。在各種日晷裡，最能與太陽和地球之間相互運行現象直接契合的就是它。用它來觀察，最容易讓孩子們明白那些相關的自然規律。它應該是教學上不可缺少的幫手。 因為我住院期間的一些感觸，使我覺得我必須盡快將我對日晷的體會公開給社會大眾，讓大家都能在日晷裡找到科學上的快樂。這才有了這一本書。 三、動動手 讀完了本書，明白了地球的自然規律，你一定可以動手做日晷。本書除了介紹一些傳統日晷，還說明了一些依我的觀點而來的新式計時又計日的日晷。在本書的附錄裡，附有計算公式及電腦程式。你可以依你所在地的經緯度，算出適合你的受影面圖形，再依本書介紹的架構，製作你的專用日晷。 本書附錄中還有赤道式和圓柱面式日晷面盤圖，方便你試做。 四、感謝和祝福 在這裡要特別感謝我的父母。他們讓我小時候有自己的時間讀自己愛讀的書，做自己愛做的科學實驗，使我養成好奇和自己動手做的習慣，在實驗的過程裡得到無限的專注與快樂。也要特別感謝我的家人支持我由清大教授崗位上退休。感謝所有幫我讀過書稿的人，特別是清大的張華教授和工研院的李勝隆先生。感謝李紫原教授為我先探高雄都會公園。還要特別感謝台北市市立天文科學教育館的陶蕃麟組長和台中市國立自然科學博物館的陳輝樺博士給我的建議和指正。當然，也要再一次感謝何董事長。 最後，我要說： 僅將此書獻給我的父母、家人以及天下愛惜時間的人。 很為你高興一路讀到這裡。你是科學路上的有心人。預祝你 閱讀愉快 製作成功 邱紀良謹識於松柏工作室 2003年夏 |
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