關於 牛頓 第 一 運動定律 例子 ，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」
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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「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。
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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。
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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。
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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。
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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？
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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。
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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。
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[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。]
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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。
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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。
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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。
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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。
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這二天很多人在談「月薪 3 萬跟 25 萬，煩惱都一樣」的文章，看了...，嗯，我心裡蠻有感觸的。
那篇文章在說「月薪 3 萬跟 25 萬，煩惱都一樣」，但是細看的話，真的都一樣嗎?

用我們相機攝影領域來做比喻好了，這樣子大家比較有感覺一點：
．月薪 3 萬，你想買台相機、鏡頭，還....真的要省吃撿用好久、好久才能買，還不見得買新的、高端的器材，煩惱的是「存多久錢才能買到」。
．月薪若是 15 萬，你煩惱的是「買哪一台比較好」「買哪一台比較適合自己」，想著想著是都還能買到，只是怕買錯。
．月薪若 25 萬，你煩惱的是「能不能現在買到」「能不能第一時間買到」，買來適不適合自己不重要，若是霸氣一點的「我全部都要」

三種不同收入，煩惱的事情會是一樣的嗎? 絕對不一樣。

但該篇文章是想講說「珍惜自己有的」，但說真的，收入不多的人確實是「基本的生存，可能就很辛苦」，畢竟現實生活中有很多東西是「具體且看得到的花費」；同樣的月薪入高的人，面對、承受的挑戰與壓力也很不同。

攝影的領域是這樣子，有很多主題是「吃器材、吃硬體」，你沒有那些器材、硬體，你是拍不好，甚至是「拍不到」，這才會促使整個攝影工業不斷追求進步的動力，想得到那些「東西」，你得付出代價。

就拿「高感光」這件事情就好，這點也是最容易理解，感光度在不同性能主機，之間就有存在「非常明顯的落差」，在你的「光圈大小限制」以及「快門、曝光時間的要求」，你的感光度就是需要 ISO 12800、25600，才能「拍的到東西、且又拍的清楚」，這真的是吃硬體表現的攝影主題，不是你再有經驗、拍的再多，就能跳過硬體限制來達成。

但是許多攝影討論區卻充斥一種說法「器材不重要，技巧才重要」，還許多人讚、同意、分享，我看了真的直搖頭...，如此扭曲對器材的認識與理解，代表背後基本的攝影原理與觀念根本不夠清楚，如果真的「器材不重要，技巧才重要」，那麼大家通通拿回 10、20 年前的相機來拍就好，因為都能達到相同的結果，那幹嘛還要買新相機、買性能更好的相機??

極光，就是我最常提的例子，如果你真的現場看過極光幾回，你就知道網路上看到的作品，跟現實看到的有非常大的落差，這張照片就是採用 1 秒曝光時間，比較能補捉正在飄動極光的形態，同時在 F1.8 光圈下，搭配 ISO 4000 才能得到這樣子的品質。

．A7S2 在 3 年前我買 $59990
．Sigma 14mm F1.8 一顆也要 4 萬多

如果你想拍出「又乾淨、又清楚、又拍的廣、細節又好、又真實」的極光作品，算算下來這一組也要 10 萬元，再搭上你的攝影知識、技術，以及運氣才能得到這張作品。

不好意思，有些主題就是吃硬體表現，這些硬體表現，就是要花錢買，未來還得要不斷的花錢，才能一直追求更好的品質，這些是基本又基本的「物理表現」，就是得花錢，這就是現實，就是一堆亂七八糟的觀念，誤以為「技術能克服地心引力、物理限制、牛頓三大運動定律」，才讓許多攝影初學者看了太多亂七八糟的東西，永遠學不好基本中的基本事情。

別再去談什麼「美學」的東西，我這裡都不談美學，只聚焦在「可驗證、可具體討論」的事情上，一談到美學，嗯，又失焦了，又在鬼打牆了。
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回到 3 萬跟 25 萬元的例子。

當你月薪有 25 萬，你只需要煩惱「何時能出國，平安健康的回來」，當你月薪只有 3 萬，前面的問題不是你會煩惱的，你會煩惱何時才能存夠錢，買得下這些器材。

我從不認為攝影，是平價又全民的興趣，但我心裡希望是，也一直往這方向推廣，希望廠商能進步、做出高端的產品，同時也不吝於在平價的市場做出好產品，至少現在慢慢有這方向努力，但...，還不夠好。

#科技與人文

科技與人文的連結

林一平

牛頓(Isaac Newton；1643－1727)。林一平繪

交通大學向以理工見長，我八年前擔任交大副校長，受媒體邀訪問如何整合科技與人文，讓科技人有人文素養。訪問之前，我先反問訪者，如何定義人文及科技。訪者愣住，人文及科技的差異，不是一望而知嗎？我接下來問，牛頓（Isaac Newton；一六四三至一七二七）大部分的作品屬於人文或科學？訪者說，當然屬於科學。我再問，歌德（Johann Wolfgang von Goethe；一七四九至一八三二）屬於人文或科學？訪者說，當然屬於人文。

其實牛頓的宗教作品是科學著作的八倍，發展出統一世界各地年代的時間軸，對歷史的宗教研究方法有極大貢獻。而歌德則由於在人類的胚胎中發現頜間骨，聞名於世。這兩個例子說明人們主觀認定，將人的專長簡單劃分為科技或人文是值得商榷的。

即使我們強分科技與人文，也應了解，兩者是一體的兩面。例如老子哲學說：「道者，物之所由」，而牛頓的運動第二運動定律 F=ma，當中Ｆ是「力」，ｍ是「物」，而加速度ａ是「所由」，牛頓說的是：「力者，物之所由」。牛頓的物理觀念和老子的哲學想法很相近，不是嗎？又如《莊子》提到「一尺之極，日取其半，萬世不竭」，這正是牛頓發明微積分中的極限觀念。

每個人原本都能接受科技與人文的涵養，而在專業的訓練過程，被便宜行事的分類後，思考方式僵化，就無法兩者兼得了。那麼在理工大學如何讓學生能恢復或培養人文涵養？一般做法是要求學生選修通識課程。不過我的經驗，在通識課堂上還需要盡量舉例說故事，較易讓學生接受，若以學術論說方式教學，難以達到效果。

如何進一步連結學生的科技與人文涵養？我以苦思多年的心得，創造一個智慧美學的校園物聯網平台IoTtalk，讓學生發揮科技與人文的創意。如果科技是「真」，人文是「善」，則真與善都有呈現「美」的特質，自然可經由「美」來連結。例如利用我發展的IoTtalk物聯網技術在水池將噴泉和音樂結合，製造水舞的效果，增加花園的美感。工程背景的學生深入體會音樂的涵意，將之呈現於水流，很自然地增進其美學素養。

交通大學和德國後劇場（Post Theater）於二○一八年利用IoTtalk，聯合製作了六燃國際互動劇場，於新竹市「原日本海軍第六燃料廠 新竹支廠」舉行《無／非 紀念碑》（Nonuments）互動劇，從深厚的人文省思出發，以智慧科技融合劇場表演來進行對人的關懷，對歷史的探究，與國際社會對話。美學平台如何進一步發展充滿無限想像，我非常期待。

（作者為交大資工系終身講座教授、科技部前代理部長）