課程資訊
課程名稱
認識星空
Knowing the Heaven 
開課學期
113-1 
授課對象
 
授課教師
孫維新 
課號
Phys1016 
課程識別碼
202 10300 
班次
 
學分
2.0 
全/半年
半年 
必/選修
 
上課時間
星期一3,4(10:20~12:10) 
上課地點
綜合大講堂 
備註
本課程中文授課,使用英文教科書。。A7:物質科學
總人數上限:360人
外系人數限制:300人 
 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
本課程尚未建立核心能力關連
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

演講,討論,作業,期中及期末考試,以及自主觀星活動。 

課程目標
希望修課同學能在輕鬆愉快的環境下,學習天文新知、接觸太空發展、認識科技創意,並瞭解中外天文學自古至今演進的過程,及其與人類社會的關係, 
課程要求
1. 修課同學需要出席每一堂課,認真聽講並參與討論,課前及課後請掃描課程 QR Code,上傳現場照片,以及這堂課讓你/妳印象最深的一句話。
2. 請針對課堂作業主動積極蒐集資料,消化吸收後自行撰寫答案,若使用或參考AI人工生成內容(如ChatGPT),請明確標註。
3. 課堂作業請於當週週日晚間21:00前上傳至 NTU Cool 網站,逾時不收,例:09/09(週一)給出作業,請於9/15(週日)晚間21:00前上網繳交。
4. 夜空觀測作業為期約一個月,佔分比重為一般作業三倍,請及早開始,準時繳交。
5. 因修課同學較多,課堂可能會較為擁擠,請同學有心理準備並包涵,並請留出走道行走空間,維持安全通行。
6. 早到同學請勿為晚到同學佔位,教師授權助教移除佔位物品。另旁聽人士請使用四樓座位,禮讓修課同學優先使用二、三樓座位。
7. 請同學珍惜並尊重修習此課程的機會,無論是一開始就選上或是加簽進入,一旦選上,不得棄選或停修。 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
另約時間 
指定閱讀
所列書目僅為參考,網路上天文和太空領域的學習資源相當豐富,老師會按照授課進度每週給出建議閱讀內容,但請同學不受限於課堂指定閱讀內容,主動開展自我學習。 
參考書目
一、基礎入門參考書

(1)「天文觀星圖鑑」,Ian Ridpath 著,貓頭鷹出版社,1999年出版。

   (認識星空、天文觀測,及天文物理入門參考書)

(2)「台灣觀星地圖」,楊德良著,晨星出版社,1999年出版。

   (天文觀星的各個去處介紹)

(3)「星星的故事」,傅學海等著,新新聞出版社,2000年出版。

   (一般性天文物理知識介紹)

(4)「孫維新談天」,孫維新著,王季蘭整理,天下文化,2002年出版
 
二、一般性天文參考書

★(1)「預約新宇宙 Pale Blue Dot」,Carl Sagan 著,丘宏義譯註,1996年出版。

   (思索人類未來,尋找新天地)

★(2)「億萬又億萬 Billions & Billions」,Carl Sagan 著,丘宏義譯,1998年出版。

   (Carl Sagan 的科學沈思與人文關懷)

(3)「世界天文學簡史」,明文書局出版,1987年出版。

   (東西方天文學發展歷程)

(4)「中國天文史話」,明文書局出版,1983年出版。

   (中國天文發展歷程-宇宙論、節氣、古代天文學家,及天文儀器)

(5)「銀河系大定位 Coming of Age in the Milky Way」, Timothy Ferris 著,張啟陽譯,遠流出版社,2004年出版

(6)「宇宙的寂寞心靈 Lonely Hearts of the Cosmos」,Dennis Overbye 著,蔡承志譯,遠流出版社,2004年出版

★(7)「宇宙‧宇宙 Cosmos」,Carl Sagan 著,丘宏義、呂克華 譯,遠流出版社,2004年出版

(8)「天與地」,王寶貫著,牛頓出版公司,1996年出版。

   (一般天文及地質內容參考用科普書)

三、特定主題參考書

★(1)「大滅絕-尋找一個消失的年代 The Great Dying」,許靖華著,任克譯,天下文化出版社,1992年出版。

   (六千五百萬年前物種大量滅絕的天外物體撞擊說)

(2)「宇宙碰撞 Cosmic Collisions」,Dana Desonie 著,黃啟明譯,寰宇出版社, 1998年出版。

   (外來天體撞擊對地球發展及生物演化的影響)

★(3)「追尋藍色星球」,李傑信著,新新聞出版社,1999年出版。

   (美國太空探索發展的科普介紹)

(4)「踏入宇宙的一小步-黑洞、蟲洞,時光機 Black Holes, Wormholes, and Time Machines」

    Jim Al-Khalili 著,陳雅雲譯,究竟出版社,2000出版。

   (宇宙時空、黑洞,及相對論等領域科普書)

(5)「穿越超時空 Hyperspace」,加來道雄著,蔡承志、潘恩典譯,商周出版社,1998年出版。

   (多次元空間、蟲洞,超空間)

(6)「移民火星」,羅勃‧祖賓著,商周出版,1998

(7) 「我們是火星人」,李傑信著,天下文化出版,2000

(8) 「星際頑石 Cosmic Pinball」,Carolyn Sumners 和 Carlton Allen 著,高國鈞譯,麥格羅希爾出版,2000年

   (介紹彗星、隕石和小行星)

(9)「珍稀地球 Rare Earth」,Peter D. Ward 和 Donald Brownlee 合著,方淑惠譯,貓頭鷹出版,2002年

   (為何複雜生命在宇宙中如此稀少?)

★ 強烈建議閱讀 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
期中考試 
30% 
定時定點紙筆測驗,以問答題為主。 
2. 
期末考試 
30% 
定時定點紙筆測驗,以問答題為主。 
3. 
課堂互動和作業 
40% 
同學「課堂出席率」列入學期成績調分考慮;觀測作業為期約為一個月,佔分為一般作業三倍。 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
2024.09.02  「認識星空 – 日地月的主觀視角與客觀事實」

一、星空是怎麼樣變化的?太陽、月亮,和行星又是如何運行的?
二、「季節」和「歲差」是怎麼產生的?地球和陀螺有什麼相似之處?
三、何謂「上弦」、「下弦」?月亮何時東昇?何時西沉?
四、月相是怎麼產生的?內行星為何也有「相」?
五、上古中國和西方先民對星空的描述有何不同?
六、我們在夜空下看到的星星,是「現在」的星星嗎?  
第2週
2024.09.09  「看天象的變態與常態 – 從2020年嘉義的日環食談起」

一、日食和月食各分幾種?是怎麼發生的?
二、日全食和月全食發生的時候我們可以觀察到什麼現象?
三、日食發生時,月球的影子在地表是如何移動的?
四、觀賞漠河日食、杭州日食,和美國日食的現場紀錄;
五、往後十年在何處有日食發生的機會?
六、如何進行安全的日食觀測?  
第3週
2024.09.16  「走向天地之間,創建觀星基地 – 從墾丁、鹿林,到西藏」

一、天文台設置的環境有哪些要求?世界上公認最好的天文觀測地點在何處?
二、地面光學望遠鏡有哪兩種主要形式?和古代的「渾儀」和「簡儀」有和關係?
三、「大」望遠鏡如何定義?國際上的最新發展為何?
四、墾丁天文台的主要活動為何?鹿林山天文台是如何創建的?
五、青藏高原的天文觀測條件如何?人類能忍受的高度極限為何?
六、遠距天文觀測的優點為何?可以跨越哪些傳統的限制? 
第4週
2024.09.23  「欲上青天攬明月 – 從哈伯到韋伯的太空天文學發展」

一、天文觀測那些波段可在地面做,那些必須到太空去做?
二、太空天文觀測有哪幾種方法?各在何種高度?又各有何困難?
三、哈柏太空望遠鏡與地面望遠鏡相比有何優點?任務期間出了什麼問題?又如何補救?
四、韋伯是誰?以他為名的太空望遠鏡有何特色?
五、為何韋伯望遠鏡的主要觀測波段定在紅外線?
六、哈柏的豐功偉業和韋伯的華麗出場! 
第5週
2024.09.30  「在大自然中參科學禪 – 看『科學演示』如何改變物理教育」

一、在自然中看見科學,用科學來理解自然;
二、「日月同輝」什麼地方有錯?月球上的轟炸機是否為真?
三、茶能不能喝?酒能不能飲?
四、水的重量大,還是空氣的力量大?
五、聲音是如何產生的?何謂「自然頻率」?
六、小油燈不只可以吹熄,還可以吹亮?
七、課堂上老師展示的各種科學現象,其原理為何?  
第6週
2024.10.07  「歐洲天文發展史 – 從托勒密到愛因斯坦」

一、西方上古的天文學是如何產生及發展的?
二、古希臘的人們怎麼知道地球是圓的,並測量它的大小?
三、近代歐洲有那幾位主要的天文學家?在現代天文學的發展上有過什麼貢獻?又犯過什麼錯誤?
四、科學革命如何開始?西方宗教與科學的互動關係又如何?
五、牛頓的謙卑從和而來?
六、科學不在追求真理,只在瞭解真相! 
第7週
2024.10.14  「太陽系的新面貌 – 從冥王星的無奈談起」

一、太陽系天體的大小和距離比例為何?
二、太陽系是怎麼樣的一個有秩序、有結構的系統?
三、金星在質量上和日距上都與地球相似,但為何表面溫度特高?
四、航海家太空船任務的目的與過程為何?對外行星我們獲得了那些新的發現?
五、「果汁號」(JUICE)和「快艇號」(Clipper)將要進行何種科學研究?
六、冥王星行星的地位為何被取消了?「新視野號」有何新發現?
七、天文學家宣稱理論上應該有「第九行星」,這有何意義? 
第8週
2024.10.21  「當阿緹米絲遇上嫦娥 – 大國博弈在月球」

一、美俄歐的太空科技,最初都來自哪個國家?
二、上一世紀的美俄太空競爭,曾出現過哪些里程碑?
三、NASA 的阿波羅計畫,總共登月幾次?多少人踏上月面?
四、中國大陸的嫦娥計畫有哪些階段性目標?目前成果如何?
五、時隔50年,為何美國又要重返月球?
六、阿緹米絲計畫的最終目標為何?目前來到哪個階段?
七、月球的開發有哪些明確的方向?
八、太空軍事化是否是大國的必然? 
第9週
2024.10.28  期中考試,紙筆測驗,於上課講堂。 
第10週
2024.11.04  「世界末日終將來臨?– 從隕石、恐龍,到小行星帶」

一、電影「世界末日」中有哪些科學上的錯誤?
二、隕石分為幾種?各有何特色?什麼又是「玻璃隕石」?
三、隕石主要來自哪裡?還有哪些天體也是隕石的來源?
四、隕石在古今中外有哪些觀測記錄?有沒有傷過人?
五、陝甘高原上為何會有豐富的恐龍化石?恐龍腳印是如何留下來的?
六、恐龍滅絕最可能的原因為何?有哪些觀測證據?
七、小行星對人類有何「用處」?有哪些任務成功取回的小行星的樣本? 
第11週
2024.11.11  「來自天外的一片晶瑩 – 彗星和它帶來的流星雨」

一、流星雨的成因為何?每年有哪些可觀測的流星雨?
二、觀測流星雨有哪些注意事項?
三、彗星在中外歷史上曾經扮演過什麼樣的角色?
四、彗星的週期性是如何發現的?它的組成本質是什麼?
五、彗星的老家在哪裡?「果報女神」的理論指的又是什麼?
六、電影「彗星撞地球」中有哪些科學上的錯誤?
七、NASA的「深度撞擊」(Deep Impact)任務目的為何?結果如何?
八、歐洲ESA的「羅塞塔號」(Rosetta)太空船探測彗星有何結果? 
第12週
2024.11.18  「火星拓荒紀行 – 人類終將成為跨行星物種?」

一、電影「火星救援」的設想是否真的合理?有何科學上的問題?
二、「火星人」的傳說是怎麼來的?又發展到了何種極致?
三、火星的表面環境如何?南北半球有何差別?
四、人們為什麼想去探索火星?終極的目標為何?
五、近年來哪些國家參與了火星探索?對火星的探索任務又有哪些?成功和失敗的比例為何?
六、近年來火星上不但有觀測車跑來跑去,連直昇機都上了火星,這是怎麼回事? 
第13週
2024.11.25  「黑洞和重力波 – 時空漣漪在宇宙中迴盪」

一、黑洞有幾種?都是怎麼形成的?
二、電波天文學如何追求極致的解析率?
三、M87星系中心的黑洞輪廓是何模樣?我們銀河中心的黑洞輪廓又如何?
四、重力波為何被視為是一種「時空漣漪」?
五、愛因斯坦為何說我們可以看到太陽背後的星星?又是誰來證實的?
六、從「時空扭曲」到「時空擾動」,愛因斯坦預測了「重力波」的存在,科學家又是怎麼偵測到的?
七、重力波如何在時空中傳遞?又能帶來什麼宇宙新面貌? 
第14週
2024.12.02  「從銀河星系到多重宇宙 – 還有更多的黑暗」

一、我們的宇宙大架構主要是由什麼天體組合而成的?
二、星系有幾種?是怎麼產生的?
三、為何星系會彼此吞食?
四、星系彼此高速奔離,代表什麼意義?
五、什麼是「宇宙微波背景輻射」?它有何科學意義?
六、深遠宇宙中有哪些極端強烈的高能天體?它們的本質為何? 
第15週
2024.12.09  「外星生命的終極探索 – 從『星際終結者』到『阿凡達』」

一、如何估算我們銀河中有多少高智生物?
二、地球上的生命是如何開始的?是如何繁衍進化的?
三、天文學家如何搜尋太陽系以外的「系外行星」?
四、天文學家如何測試「系外行星」是否適居?
五、天文學家如何試著與外星生命通訊?
六、如果有一天真的發現了外星生命,我們要用何種態度面對?  
第16週
2024.12.16  期末考試,紙筆測驗,於上課講堂。