我国天文馆科学传播的发展现状及改进思路_徐映月.pdf

科学教育与博物馆，2023，9（2）Science Education and Museumsdoi:10.16703/ki.31-2111/n.2023.02.011徐映月，柏江竹，鞠纪昌.我国天文馆科学传播的发展现状及改进思路J.科学教育与博物馆，2023（2）：71-77.我国天文馆科学传播的发展现状及改进思路徐映月1柏江竹1，2鞠纪昌2，31.中国科学技术大学2.合肥市天文学会3.合肥星茧文化科技有限公司0引言自天文学诞生以来，人类对宇宙的好奇心和社会生产实践的需要持续推动着这门学科的发展。古埃及人在耕作时发现天狼星出现和尼罗河水泛滥有着因果关系，创制了太阳历；古代中国人在农耕生产中长期观察天文运行规律，发明了农历和二十四节气。近代工业革命带来了科学技术大发展，哥白尼、开普勒和牛顿等天文学的新星冉冉升起，人类对宇宙的认识更上一层楼。在当代社会，科技创新是赢得未来的关键，出于扩展对宇宙的认识、寻觅地球以外的栖身之所和开发太空资源等目的，世界各国对航天事业的投入与日俱增；相对应的，在航天科技迅猛发展、迈向宇宙的“归家”之旅已经缓缓拉开帷幕的当下，天文科普的重要性也愈发凸显，而天文馆作为天文科普的主要阵地，也迎来前所未有的建设热潮。除了已经建成开放的北京天文馆、上海天文馆等之外，我国不少地区正在如火如荼地规划着天文馆的建设，例如广西、南京、厦门、合肥等。那么，天文馆应当履行哪些职能？基于我国天文馆科学传播的发展现状，如何进一步改进天文馆的科学传播内容，提升科普效率？这些都是当下亟待解答的疑问。1我国天文馆的概念源起“天文馆”这一名称所对应的英文是 planetari-um，从词源的角度来看，这是一个由 planet 与-ari-um 组合而成的合成词，其直译为“模拟行星运动的设备”，我们现在将其称为“天象仪”。公认最早的现代光学天象仪是由德国耶拿蔡司光学厂于 1923 年 8 月制作的“蔡司天象仪”（ZeissPlanetarium），该仪器起初安装在蔡司工厂屋顶上的穹形圆顶建筑中，可以在直径 16 m 的圆顶上模拟出自然界的星空1。同年 10 月，该仪器被移至位于慕尼黑的德意志博物馆，世界第一座“天文馆”就此诞生。从此以后，planetarium 一词彻底脱离了原先planet 的范畴，而是特指能将天体和天文现象的影摘要简要梳理我国天文馆的概念源起，从传播手段和传播内容两个方面论述了我国天文馆科学传播的现状：一方面，天文馆的科学传播手段推陈出新，前沿技术加持沉浸式体验；另一方面，科学传播内容的设计理念滞后于手段，仍然存在对于科学知识和方法的呈现有余，而对科学思想和精神的体现不足的问题。在此基础上，从天文学和科学传播的哲学向度切入，论证了将哲学思想融入科学传播内容以传递科学精神的合理性，并以经典的辩证唯物主义和历史唯物主义两个角度为例，提出天文馆科学传播内容的改进思路。以期为后续全国各地的天文馆建设热潮提供设计理念的借鉴。关键词天文馆科学传播科学精神哲学综述与述评71-科学教育与博物馆，2023，9（2）Science Education and Museums响投影到穹形圆顶的光学设备，并且同时也用于指代安放该设备的建筑物。作为一种“舶来品”，天文馆的概念起初是由中国近代天文事业的奠基人高鲁借鉴了国外先进经验之后，结合我国国情总结出来的。他在 1932年的一篇文章中将天文馆看作模拟天象的剧场，同时亦可以天象仪为基础，作为施行天文教育的学校2。在他之后，张钰哲、陈遵妫、李珩等中国现代天文科普事业的先驱也多次发表文章介绍天象仪，并出于破除迷信、启发民智的初衷，提出了在国内建造天文馆的愿景。可见，在 20 世纪 30 年代，囿于时代因素，国内对于天文馆的认知大致上局限在“天象厅”“假天馆”的范畴。建国后，随着科学事业的空前发展，以李元为代表的天文学家根据从德国、苏联、美国等国家搜集的一大批天象仪和天文馆资料，于 1952 年完成了 北京天文馆筹建计划书3。最终于 1957 年建成的北京天文馆，除了天象厅之外，还具备天文台、气象台、展览厅、演讲厅等建筑；虽然错过了从蔡司天象仪研发成功至二战爆发期间的“第一次天文馆建设热潮”，但北京天文馆也跳过了单一的“天文电影院”阶段，成功建设了一座五脏俱全的“天文学校”，真正站在了亚洲的顶端，做到了与世界接轨。北京天文馆的落成也标志着我国天文馆概念的落地：这是一种以天象仪为核心的天文科普场馆；除演示天象之外，天文馆还应当承担其他多种与天文科普活动相关的任务。2我国天文馆科学传播的现状从广义上来说，凡是拥有天象仪并借此开展天文科普活动的科普场馆都可以称为“天文馆”，比如建有天象厅或是宇宙剧场的天津科技馆、河北科技馆、合肥科技馆等，以及德令哈天文馆、平塘天文体验馆、拉萨藏域星球天文体验馆等中小型天文馆，还有一大批建设了小型天象厅的少年宫、学校等。但是考虑到陈遵妫所提出的设想，放眼整个大陆地区，可称得上是标准大型天文馆的仅有北京天文馆和上海天文馆。与西方发达国家相比，当前我国天文馆虽然在质量和规模上不落下风，但是在数量上却远远不及，因此发展天文科普事业、加强天文馆建设越来越成为时代的呼唤和大众的心声。现阶段，我们或许可以从这两座天文馆在场馆设计以及展陈理念方面所做出的探索中，窥得我国天文馆科普工作的发展现状，并剖析现存的问题。当然，科学传播中如何传播和传播什么是一体两面的，我们应当关注的不止于天文馆该如何提高传播效率，还应当考察其传播的内容是否切合时宜4。因此本文试从传播手段及传播内容两个方面对我国天文馆科学传播的现状展开分析。2.1传播手段：从知识缺失模型演进至公众参与科学科学传播可以划分为三个阶段：传统科学普及、公众理解科学和公众参与科学，三阶段并非严格遵循发展历程，而是根据立场大致分类。学界普遍认同的是，目前西方发达国家的科学传播实践已经步入公众参与科学阶段，我国还停留在以知识缺失模型（deficit model）为主的公众理解科学阶段。有研究者提出，实现公众理解科学到公众参与科学这一跃迁的关键在于科学传播的重心从知识的传播转向意义的建构，而天文学科普正是良好的实践载体5。囿于时代的局限，我国第一座天文馆20 世纪 50 年代建成的北京天文馆老馆的科普活动不免采取了自上而下的中心广播式传播6。改革开放后，“科技就是第一生产力”这一论断的提出促成了国内科普场馆建设热潮的到来；恰逢国外科学传播进入公众理解科学阶段，这一时期我国的科普工作基本借鉴了知识缺失模型7。若着眼于天文馆建设，国内大型天象仪研发成功也起到了不可忽视的作用。随着 2004 年北京天文馆完成扩建，拥有数字宇宙剧场、3D 动感剧场、4D 动感影院、天文展厅、太阳观测台、大众天文台等设施的 B 馆正式开放，我国天文馆基于知识缺失模型的科学传播体系宣告建成。随着知识缺失模型在科普实践中的广泛应用，其不足之处逐渐暴露。所谓公众知识的“赤字”实际上，直到 1952 年，由中央人民政府政务院文化教育委员会学术名词统一工作委员会所公布的 天文学名词 仍然将planetarium 翻译为“假天馆”。72-科学教育与博物馆，2023，9（2）Science Education and Museums（deficit）实际上是在缺乏语境的情况下框定的，而知识缺失与财政赤字存在根本上的不同，因为每一个受众都是具有情感和思想的个体，据此学界后来提出了语境模型（contextual model）进行补充8。2016年北京天文馆“宇宙畅游”展区的互动体验改造便是语境模型在天文馆科普中的一次成功实践。改造运用先进展示设备和灯光照明系统营造出深空宇宙的氛围，配合体感交互技术和激光投影技术为互动体验提供了支撑，让观众能够通过互动体验更高效地吸收科学知识。2021 年开馆的上海天文馆在融合知识、情境与意义方面则表现更为突出。一方面，上海天文馆通过建筑空间和陈列展览的有机融合、各种陈列展览和艺术装置的巧妙结合营造出天文馆的科学美学氛围9-10。另一方面，在传统的视听语言之外，上海天文馆将游戏化思路融入到具体展陈设计中，在场馆内对天文学研究的某些真实的场景、情境、任务等予以仿真度极高的再现，从而让观众能够高效地理解天文知识和方法11。游戏化设计的展项所带来的心流体验与观众的内在动机紧密相连，因此可以激发观众的创造力，增强观众学习行为的持久性，显著提高天文馆的科普效能。2.2传播内容：从科学知识及方法扩展到科学思想与精神从北京天文馆到上海天文馆，我国天文馆建设走过近 70 年历程，科学传播手段的进步毋庸置疑。然而正如刘华杰教授所指出的，我国的科学传播领域长期以来存在重手段轻内容的倾向12。在内容设计方面，上海天文馆的家园和宇宙展区承袭了北京天文馆的总体展陈思路由近及远、从局部到整体。总体而言，这一思路优势明显，可以系统地将已有的天文学知识分类呈现在观众眼前，有利于观众建立完备的天文学的知识体系；不足之处在于，这相当于站在当代视角默认了科学概念是既定的，未能充分体现我们现有科学认知的演化过程。值得一提的是，上海天文馆的征程展区展示了天文学从古至今重要理论的时间轴，但从比重来看只是寥寥几笔，重点仍是展示现代航天技术的进步，对于科学知识和方法的呈现有余，而对科学思想和精神的体现稍显不足（如图 1 所示）。科学精神即贯穿于科学活动的思维方式，是科学的本质特征，拥有丰富的内涵，例如客观、理性、求实和进取。人类掌握的科技知识会老化、更新，用科学的思维方式去思考新问题才是永葆青春之秘籍。最 新 发 布 的 全 民 科 学 素 质 行 动 规 划 纲 要（2021-2035 年）将公民基本科学素质定义中的“崇尚科学精神”置于首位，这突出了科学精神在全民科学素质行动中的引领作用。由于科普场馆是科学传播中的主要供给主体，科普展览弘扬科学精神以达到提高公民科学素质之目的便成为题中应有之义。2021 年发布的现代科技馆体系发展“十四五”规划 同样提到，目前科技馆体系在科学精神和科学家精神的弘扬方面不够充分，并将这一点列为“十四五”规划的价值引领13。总而言之，对科学精神的强图 1我国天文馆科普工作发展现状73-科学教育与博物馆，2023，9（2）Science Education and Museums调意味着我国的科学传播阶段已经发生变化，以普及科技知识为核心的科普观念已经不足以适应新阶段的需求。这在某种程度上亦体现了功利主义色彩的淡化和人本主义的回归14。在上述背景下，天文馆作为我国天文科普事业的主阵地，需要更新设计理念、与时俱进，应当以弘扬科学精神为主线，辅之以科学思想的传递、科学方法和科技知识的普及，提供更优质的科普内容助力提高全民科学素质。正因此，如何赋予天文馆传播内容以科学思想和科学精神，成为未来天文馆建设的关键之所在。3天文学和科学传播的哲学向度3.1天文学与哲学自然哲学是现代科学之母，自亚里士多德（Aristotle）之后的古希腊哲学家对世界本源和宇宙规律的孜孜以求、对理性和逻辑的推崇备至，都孕育着现代科学的精神内核。直至 17、18 世纪，牛顿（Isaac Newton）在物理学哲学著作 自然哲学的数学原理 中提出了伟大的牛顿三定律，并将其力学研究冠以“探究完美的哲学法则”之名；进一步的，德国哲学家康德（Immanuel Kant）在 宇宙发展史概论 中提出“星云假说”，认为太阳系是由星云物质演化而成的，打破了形而上的、静态的宇宙观，为建立辩证唯物的、运动的自然观和宇宙观建立了理论基础15。当代复杂性科学的演生问题、量子物理的本体论问题亦需要现代科学与科技哲学联袂出演16。参照恩格斯（Friedrich Engels）的 自然辩证法，哲学和科学是密不可分、互相依赖的，哲学思想指导着科学研究，现代科学某种程度上可以被认为是辩证唯物主义哲学思想在自然科学领域的体现；反之，现代科学成果亦推动了唯物主义和辩证法哲学的发展17。天文学是现代科学的重要组成部分，这门历史悠久的学科的前身星占学最早出现于公元前16 世纪的美索不达米亚地区，发展于古希腊时期，在文艺复兴时期达到兴盛，此后物理理论的进步使其逐渐形成现代天文学的雏形。天文学史中众所周知的几位天文学家，如古希腊时期的托勒密（Claudius Ptolemaeus）、文艺复兴时期的第谷（TychoBrahe）和开普勒（Johannes Kepler）等，他们在当时都是一流的星占学家，对天体运动的观测亦是其占星活动的依据。无论是古代星占学还是现代天文学，研究不可避免地要涉及以下问题：物质来源于什么，又会如何变化？生命起源于什么，又将归于何处？18这与哲学的焦点不谋而合。这种情形并非巧合，天文学是研究宇宙的科学，人类最早的宇宙论皆来自哲学思辨，自然哲学与天文学的起源息息相关19；而在今天，科学技术哲学又与包括天文学在内的现代科学密不可分。3.2STS 视角下的科学传播哲学的视角对科学传播具有启示意义。首先，哲学的世界观为科学传播的理论与实践提供指导；其次，哲学的认识论可以帮助科学传播突破实证主义和唯科学主义的桎梏，平衡工具理性与价值理性。具体而言，随着 20 世纪 6070 年代现代科学技术的飞速发展，一批研究者为了应对新的问题和挑战开始关注科学技术与经济、文化、环境等诸多要素相互协调的可持续发展，科学技术与社会（Science,Tech-nology and Society，即 STS）作为科技哲学中极为关键的一环出现。STS 可以揭示科技发展与社会文化的相互关系，帮助人们更好地理解技术和科学在社会发展中的作用、了解科学和技术发展的动态和趋势，还可以帮助人们更好地认识和解决由科技发展带来的一系列社会和伦理问题，为人类的可持续发展提供理论和实践支持；另一方面，这些也同样是科学传播的目的。从 STS 的视角纵观科学技术的诞生与发展的历史，会发现处处充满着认识实践再认识的循环往复。人类对宇宙的认识亦是如此，在科学观察中不断推翻既有的认识，螺旋式上升并不断深化。这正是历史唯物主义在科学传播内容中的凸显。在 STS 的视角下，当下科学传播强调的科学精神和科学家精神也具有其特定的内涵和意义。科学精神脱胎于一代代哲学家前赴后继地探索万物规律的澎湃热情；科技革命时期，实验科学的诞生又赋予科学精神实证和质疑的内涵。随着科学技术与社会发展的关系日益紧密，科学精神上升为一种社会思想观念。这种超越个人利益的探究真理和追求知识的理性态度和精神，落在科学实践上就是创新、求实和奉献的科学家精神。正74-科学教育与博物馆，2023，9（2）Science Education and Museums如习近平总书记在科学家座谈会上所指出的：“科学成就离不开精神支撑。科学家精神是科技工作者在长期科学实践中积累的宝贵精神财富。”20从 STS的视角来看，科学家精神和科学精神是推动科学与社会互动发展的重要因素，需要在科学传播实践中坚持贯彻。综上所述，将哲学思想融入天文馆的科学传播内容之中以弘扬科学精神具有合理性和可行性。4我国天文馆科学传播内容的改进思路以哲学中的辩证唯物主义和唯物史观为视角，分别选取天文馆的经典展陈内容：太阳系的海王星、天文学史上的地心说与日心说之争两个案例，具体诠释如何在这些科学传播内容中传递科学精神。4.1海王星的发现过程正如前文所说，科普展览的目的不仅是普及科学知识、传播科学方法，更在于传递科学思想和科学精神，从而引导观众建立科学的世界观和价值观。科学的世界观离不开辩证唯物主义，自然科学、人类社会和人类思维的发展规律都可以囊括其中；天文馆展陈中所呈现的宇宙万物的规律以及人类探索宇宙规律的过程自然也不例外。以“笔尖下的行星”海王星的发现过程为例，海王星是通过数学运算结果指导而观测到的。在天王星被发现后的几十年内，天文学家通过观测发现其运行轨道总是与使用开普勒和牛顿提出的方程式所计算出的存在一些偏差。法国数学家奥本 勒维耶（Urbain Le Verrier）以开普勒定律和牛顿定律的正确性为前提，推测该现象的原因是有另一颗行星在影响着天王星的运行轨道。简而言之，当天王星接近这颗行星时会被其引力向前拉进而加速；反之在远离它时天王星又会被向后拉进而减速。他利用开普勒定律和牛顿定律计算出了这颗行星当时所处的位置，并将结果发送给德国天文学家约翰 伽勒（Jo-hann Galle），后者成功依据计算位置观测到了海王星。从哲学的视角看待海王星的发现过程，可以将其概括为“遵循物理规律推演出未发现行星的位置”，这充分表明宇宙是普遍联系的有机整体，探索宇宙必须遵循客观规律。同时，海王星之所以能够被发现，与勒维耶和伽勒两位科学家充分发挥主观能动性，大胆假设、小心求证的质疑精神和实证精神是分不开的。换言之，世界客观规律性和人类主观能动性的辩证统一共同推动了这一天文学发现，而前者与科学精神中的客观、理性异曲同工，后者则与科学精神中的求实和进取不谋而合。当下的科技馆、天文馆等科普展馆的设计往往只是单纯地展现现代科学的研究成果，若能将哲学的思想融入科学传播内容中，科学精神可以得到更具象化的呈现。4.2地心说与日心说之争辩证唯物主义在历史观上的体现即历史唯物主义，假如以历史的眼光看待，那么人们所言的谬误并非毫无历史进步意义；科学定义也并非生来即公理；今天教科书上的自然定律在未来亦可能成为明日黄花。以家喻户晓的托勒密“地心说”和哥白尼（Nico-laus Copernicus）“日心说”之争为例，托勒密于公元二世纪提出了“地心说”假设，将日月和行星确立为离地球最近的天体，是在当时的生产条件下人类认识宇宙的一大进步；他提出的本轮均轮模型是世界上第一个行星模型，该模型在一定程度上可以正确预测天象。“地心说”流行了一千多年，由于和基督教的教义有一定重合之处，在中世纪为教会所用；而到中世纪后期，望远镜的发明带来了更精确的行星测量结果，它们纷纷指向“日心说”假设，“地心说”才逐渐退出人类认识宇宙的历史舞台21。综上所述，托勒密“地心说”的历史意义是不言而喻的。诚然，“日心说”并非争论的终点，近现代宇宙观测的结果表明太阳只是太阳系的中心，而并非宇宙中心。在发现海王星后，人们又观测到水星的异常运动，然而牛顿力学无法解释这一现象，爱因斯坦（Al-bert Einstein）提出的广义相对论则完美地做出了解释。这充分说明了牛顿力学的历史局限性。当然，广义相对论也不是终点，尼尔斯 玻尔（Niels Bohr）在与爱因斯坦的论战中逐步建立的量子力学又补充了对于微观层面物理现象的解释一言以蔽之，目前所有的科学发现都并非科学的起点，更不是终点，人类对真理的追求是永无止境的假设检验过程。因此，天文科普展览不能全盘否定诸如“地心75-科学教育与博物馆，2023，9（2）Science Education and Museums（2023-02-25 收稿，2023-04-04 修回）说”一类的历史成就，否则容易陷入科学亘古不变的永恒主义之泥淖，应当持“扬弃”的辩证否定观看待历史和历史人物。如此，一方面能够使观众设身处地地感受天文知识产生、发展的历史背景和实践轨迹，有助于加深理解；另一方面，历史宏大的维度能够充分体现人类认知宇宙过程中的道路之曲折和前途之光明，有利于弘扬“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”的求真求知的科学精神。5结束语科普工作者、科普场馆应当深刻理解哲学思想对科普工作的指导作用，将先进的哲学思想贯穿于科学传播内容中。相对于科技馆体系而言，天文馆事业在中国仍是起步阶段，从北京天文馆到上海天文馆，天文馆传播内容、传播手段等方面取得了长足的进步，但许多问题我们仍在摸索。无论天文馆的展陈手段有几多创新，给观众带来何种新奇体验，需要明确的是，手段始终服务于内容。通过具有吸引力的传播手段提高传播效率并非天文馆的目的，藉由高效的传播路径将更丰富的传播内容和更深刻的科学精神等内涵传递给观众才是。所以本文基于天文学和科学传播的哲学向度，提出将哲学的思想融入未来天文馆的设计理念以弘扬科学精神的改进思路。早在 1973 年，中国科学院就在天文馆建设规划意见中指出：“建设天文馆，用浅显易懂的方法，向工农兵，特别是向青少年，广泛宣传人类认识宇宙的历史和现代关于宇宙的知识，帮助青少年从小就树立正确的宇宙观。对于坚持唯物论，反对唯心论，和坚持辩证法，反对形而上学的斗争，具有重要意义。”这一倡议如今已过去了整整 50 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China,E-mail:AbstractThis paper provides a brief overview of the concept origin of planetaria in China,anddiscusses the development of science popularization of planetaria in China from two aspects of meansand content of popularization:on the one hand,the scientific communication means of planetariumbring forth new,and the cutting-edge technologies bring the audiences immersive experience;On theother hand,the design philosophy of science communication content lags behind the means.It ispointed out that while the presentation of scientific knowledge and methods in planetaria in China iswilling,but the emphasis on scientific ideas and spirits is weak.Based on the characteristics ofastronomy and astronomy popularization,thispaper demonstratestherationality of integratingnatural philosophy into the content of science communication so as to convey the scientific spirit.Taking the dialectical materialism and historical materialism as examples,this paper puts forward theimprovement idea of the science communication content of the astronomical museum.In order toprovide reference for the following planetarium construction boom across the country.KeywordsPlanetarium,Science communication,Scientific spirit,philosophy作者简介：徐映月（2001），女，硕士研究生，主要研究方向：科学传播，E-mail:。77-