作者：黃相輔／倫敦大學學院科學史博士，現任中央研究院近代史研究所博士後研究人員。
我會想像整個世界是一座大機器。 機器不會有多餘的部分，它們總是分毫不差。 所以我想，如果全世界是座大機器，我不會是多餘的， 我存在於此一定是因為某些理由。 ──雨果‧卡布里特
電影《雨果的冒險》中，孤兒雨果把世界比喻為機器：一座毫無累贅、所有零件各得其所的機器。《雨果的冒險》雖然背景設定在 20 世紀早期，這種將世界譬喻為機械的想法卻不是當代才有的。
自啟蒙時代以來，許多西歐哲人追求以機械的原理去解釋自然、進而模擬自然。既然工匠能製造巧奪天工的自動人偶（automaton），那麼打造一個具體而微的宇宙，應該也不是件難事。
在大英博物館的展示廳裡就有一座精美的太陽系儀（orrery），大約製造於西元 1750 年代的倫敦，原本可能是英國國王或某位富人的收藏品。這座太陽系儀是個迷你的宇宙，包含了太陽、地球、月球，以及當時已知的其他行星與衛星。
這個迷你太陽系置於十二邊形的木箱上頭，彷彿是個巨大的音樂盒。只要旋轉箱側的把手，就能驅動隱藏在箱內的齒輪裝置，讓星球們循著軌道運轉起來。
在人類文明長河中，利用自動機械來展示日月星辰等天體運行的資訊，是許多學者與工匠努力嘗試的目標。古希臘的安提基瑟拉機器（Antikythera mechanism）、中國北宋的水運儀象台，以及中世紀歐洲城市的天文鐘，都是古人結合科學及工藝的智慧結晶。
17 世紀的荷蘭天文學家惠更斯，也設計過展示行星軌道運動的機械模型。惠更斯的模型可說是後來的太陽系儀的遠親。
後世所謂的太陽系儀，特別指 18 世紀初起源於英國的太陽系機械模型。太陽系儀的原型是由英國鐘錶師傅格蘭姆（George Graham, 1673~1751）與湯平（omas Tompion, 1639~1713）在 1704 年所製作。這座原型僅包含太陽、地球及月球。
格蘭姆與湯平將原型贈送給當時有名的科學儀器工匠洛里（John Rowley, 1668~1728）。洛里後來著手改良儀器，加入其他行星，並將太陽系儀呈獻給他的贊助者：「第四代歐瑞里伯爵（4th Earl of Orrery）」。這個新奇的玩意從此就以伯爵的名號來命名了。
早期的太陽系儀除了設計精巧，外部也常有精雕細琢的裝飾，簡直是座手工藝術珍品。這些龐然大物和機械時鐘一樣，內部由複雜的齒輪裝置來驅動。也因此，它們價值不斐，常作為進獻給王公貴族的禮物，或是有錢人的收藏品。
大英博物館展示的這座太陽系儀，厚重沉穩，尺寸約如一張小型茶几；將它擺到書房或客廳的桌子上，絕對能吸引訪客目光，表現主人的品味。另一方面，儀器工匠也藉由製造太陽系儀，來炫耀本身的精湛技術，好爭取那些潛在客戶的青睞。
除了拿來炫技、炫富之外，太陽系儀也能作為天文教學的道具。倫敦皇家學會的實驗總管迪薩古利埃（John T. Desaguliers, 1683~1744）就看出太陽系儀在教育上的潛力。
他在 1717 年提到，洛里的行星機器可以向觀眾清楚呈現地球、月球的公轉及自轉。迪薩古利埃是牛頓科學的忠實門徒，也是位優秀的講師。他從牛津大學畢業後，在倫敦開班授課、講授實驗哲學，後來被時任皇家學會會長的牛頓提拔為實驗總管。實驗總管負責保管皇家學會的儀器，並需在定期集會中公開演示實驗。
在迪薩古利埃的推廣之下，太陽系儀逐漸被應用在天文學演講裡。
迪薩古利埃也和幾位工匠合作，監製了數座太陽系儀，甚至開發不同功能的衍生教具。例如，他們設計了一種橢圓形軌道的彗星儀（Cometarium），用來解釋克卜勒行星定律，以彌補太陽系儀的行星軌道都是理想正圓形的缺點。
有些大型太陽系儀上面還加了黃道、赤道、子午圈等設備，儼然成為半個渾儀，使觀賞者能切換「從地球上向外看天球」以及「從外向內看太陽系」二種不同觀點。
雖然太陽系儀在天文教學上有莫大功用，然而其昂貴的造價、複雜的工藝，都使它成為庶民根本玩不起的奢侈品。儘管如此，當代還是有人期待這種行星機器能普及到民間，甚至深入每戶人家──至少是那些自詡愛好文化的家庭。
正如作家史提爾（Richard Steele）的評論：
任何高水準的家庭，都該考慮將太陽系儀當作像時鐘一般的必備擺設。這個新奇的機械能開啟他們的想像力……，引發愉快、實用、清晰且優雅的談話。
在 18 世紀中葉的西歐，大眾演講逐漸成為流行的知識傳播媒介。著名的英語字典編纂者約翰遜（Samuel Johnson）博士，就揶揄過這股潮流：
今日人們有種奇怪的意見，認為所有事都該用演講的方式來教學……，除了需要實驗的東西之外，我想不出什麼能用演講教得好。你或許用演講來教化學──你也能用演講來教製鞋！
約翰遜博士熱愛閱讀，在他心目中，書籍是不可取代的知識來源，所以他才會排斥只聽講而不去翻書的學習方式。由約翰遜的話，我們可知當時大眾演講已蔚為風潮。科學（當時稱為自然哲學）便是其中最時尚的演講主題。
有些觀眾是基於實用理由，來學些機械力學知識；更多的人，尤其新興的中產階級，是為了「附庸風雅」而來聽講。天文學、地理學等課程屬於傳統博雅教育範疇，也是紳士淑女養成必備的科目。
像迪薩古利埃這樣的哲學講師很多，但跟他一樣上過大學、在皇家學會有個職位的人，畢竟是少數。許多哲學講師是自學而成的工匠，藉製造儀器的技藝闖出名號，再跨足演講、撰述。也有人是演講經營得不錯，再涉足儀器生意。
無論如何，跨界經營的普遍現象，反映了自然哲學演講與儀器製造行業兩者間密不可分的關係。
大部分哲學講師會四處巡迴，帶著五花八門的儀器──空氣泵浦、溫度計、稜鏡、望遠鏡、顯微鏡…等奇珍異品，在各鄉鎮遊走。從某種程度來看，他們有如行走江湖的賣貨郎，不過兜售的不是貨物，而是新奇實用的科學知識（當然，他們也可乘機販售相關儀器或書籍）。當哲學講師旅行時，那一大箱隨行的儀器，必定是最吸引鄉民注目的焦點。
太陽系儀也是許多哲學講師的壓箱寶。它能生動地呈現哥白尼的宇宙，每顆行星及衛星按照牛頓的法則，有秩序地運轉；它也能清楚演示日食、地球的四季變化、火星的逆行等現象。即使是目不識丁、不懂高深數學的觀眾，也能輕鬆地「看懂」天文學。
英國畫家萊特（Joseph Wright of Derby, 1734~1797）的一幅油畫，就深刻地表現出太陽系儀及天文學演講的魅力。
在畫中，人群圍繞著一座和大英博物館的藏品一模一樣的太陽系儀，正聚精會神地聽講。儀器中央放置了一盞油燈，代表照耀行星的太陽，也成為畫中唯一的光源，巧妙地賦予整個場景舞臺般的戲劇氛圍。這場演講可能是在私人宅邸內的表演。觀眾人數不多，男女老幼皆有，他們的表情及動作也各異：有人正在沉思，也有人專心作筆記。
最吸引觀畫者目光的，或許是兩位微笑的小孩了。他們純真的臉龐被燈光照亮，好奇之情溢於言表，你簡直可以看到其中那位小女孩眼中閃爍的光芒。在小孩背後，哲學講師則沉穩地站著，用充滿權威的手勢指著迷你的宇宙。
這個由發條、齒輪驅動的迷你宇宙，儼然具體呈現了機械論哲學家心目中的大自然。17、18 世紀時，西歐的自然哲學家盛行以機械哲學（Mechanical philosophy，或譯機械論）來解釋自然萬物的運作。
大自然是個機械，人們可以用機械原理去理解及模擬自然。正如法國哲學家笛卡兒所宣稱，「工匠所製造的機械和自然所組成的各式事物沒有什麼不同……，適用機械的原則，沒有不能用在物理學上的。」
時鐘是機械論哲學家最喜歡用來譬喻大自然的人造事物。時鐘由零件構成，由鐘錶匠設計製作，雖然它本身無生命，卻能表現出複雜的動作，達成設計者賦予的任務。不明就裡的外人看來，時鐘彷彿是有自我意圖的智慧生物。
倫敦皇家學會早期的靈魂人物，愛爾蘭自然哲學家波以耳（Robert Boyle），便認為自然世界是一座「巨大的時鐘」。史特拉斯堡大教堂的天文鐘以設計精巧著稱，波以耳對於這座著名的大鐘的評論是：
製造這個神奇機械的各個零件是如此被整合、協調在一起，然後開始運作。雖然如此繁多的齒輪，不同零件都以不同的方式運作，它們沒有任何思想，也不需抱持任何計畫，每一零件依照預先設定的功能，各司其職，規律地、整齊劃一地……完成任務。
在波以耳及其他機械論哲學家眼中，宇宙天體的運轉，完全可比擬成像史特拉斯堡天文鐘一般的機制。這是個井然有序的「發條宇宙（clockwork universe）」。
波以耳去世於 1691 年，沒能活著看到太陽系儀問世。如果他能看到太陽系儀，一定也會驚嘆這個迷你宇宙。
笛卡兒與波以耳的時代，雖然自然哲學家樂觀地認為可以用機械法則去理解大自然，卻不明白是什麼樣的「齒輪」在背後驅動行星的運轉，直到牛頓以萬有引力解釋了天體運行的原理。
太陽系儀是啟蒙時代科學文化的代表。它將虛無飄渺的行星運動視覺化，向普羅大眾展示宇宙的運轉。在傳播哥白尼地心說、解釋天文現象的同時，太陽系儀也體現了那時代的思潮：一個理性的機械世界。
本文中所引用波以耳及笛卡兒的引句，直接採用許宏彬、林巧玲的翻譯（見延伸閱讀）。作者在此向二位譯者致謝。
延伸閱讀
- Q. Morton and J.A. Wess, Public and Private Science: The King George III Collection, Oxford: Oxford University Press, 1993.
- Tony Buick, Orrery: A Story of Mechanical Solar Systems, Clocks, and English Nobility, Springer, 2014.
- 《科學革命：一段不存在的歷史》，Steven Shapin 著，許宏彬、林巧玲譯，臺北：左岸文化，第 50-67 頁，2010 年。
本文轉載自：《科學月刊》，2017 年 3 月號 (第 567 期) 。