中國大陸自1992年確定以建立長期空間站為目標起,其航天科技以「三步走」的方式展開:第一步是「載人飛船」階段;第二步的「空間實驗室」階段則是為了第三步建立「長期空間站」做技術準備。藉由1999到2013年間十次神舟飛船任務,第二步已大抵完成。在這個過程後段的2011年發射的「天宮一號」,除可作為其他飛行器實施空間交會對接的目標飛行器,同時也是短期有人照料的載人空間實驗平台。天宮一號的設計在軌壽命為兩年,在這段時間裏共接待了兩批、六名航天員在艙內進行空間科學技術實驗。在2013年6月天宮與神舟的最後一次任務中,三名航天員還把天宮變成科普講堂,對地授課,由女航天員王亞平主講,為全國青少年上了40分鐘的空間課,全國八萬多所中學、六千萬名師生透過廣播、電視、網路收聽、收看。
在天宮一號科普講堂裏,王亞平在失重環境中演示了質量測量、單擺運動、高速轉動陀螺的定軸性、水膜與水球等實驗,並當場回答了地面學生的提問。王亞平還提到,在失重環境下的空間獨特性可為基礎及應用研究提供服務。例如,結構尺度更大的半導體材料研究、冷原子在失重環境下振動頻率更穩定,可用於高精密度的衛星導航。最後她結語「飛天夢永不失重,科學夢張力無限」。
這次的天宮一號科普授課是中國在空間實驗室的第一次。本人教授物理學多年,願從這個角度提出這次科普授課的文化意義,以及對中國未來科技發展格局的影響。
首先,中國大陸這二十年來航天科技穩健快速的發展向世人宣告了:中國已經獨力形成了一個龐大的航天團隊,培育了大批的人材,將對未來的航天科學、技術、甚至產業有巨大的貢獻。這次天宮一號科普授課也在數千萬我國青年學子的心中種下科學的種子。孩子們心中這些種子的萌芽、茁壯,將有助於我國科學技術的永續發展。
再者,在天宮一號上的這堂科普課,也正是未來長期空間站和平用途的演示。中國大陸在未來的空間站建立時,還有意為他國代訓航天員,這將是科學「探索、發現、分享」精神的最佳實踐範例。
最重要的,在往後的學校物理講堂裏提到失重環境或空間實驗時,老師們將可以播放中國人在空間演示的實驗作為例子。美國航空與太空總署的教學影片從此不再是唯一的、也不見得是最好的選擇了。這件事不是逞一時之快,而有其長期的影響。
教科書或課堂上長期只使用西方或美國的例子,即便是所謂中性、普世的科學,也會導致學生從西方或美國為中心的思想框架看世界。如此習焉而不察,久而久之,就以為那是唯一的角度和視野。結果,學生得不到對世界全面的瞭解,還產生對自己的民族、文化、國家的誤解。其實,這就是台灣近幾十年來絕大多數人的謬誤與偏差。如果在教育場合更多像這次中國大陸空間授課的例子,除了科學上的啟發,也可以給學生及國人看到長期被自己忽略的能力與潛力,進而激起瞭解自己文化長處的動機。這個長期的工作,需要一步一腳印的鋪陳積累,這次天宮一號科普講堂跨出了一大步,其長遠的影響值得期待。
(作者係嘉義大學電子物理系教授)