清華大學科學博物館場館設計草案
清華大學科學博物館館長吳國盛
12月17日，「神機妙算——計算器具歷史展」與清華大學科學博物館建設研討會在清華科博臨時展出地點——清華大學人文樓舉辦。來自中國國家博物館、中國科學技術館、中國考古博物館等機構的代表參加了參觀與研討。同時展出的「百年器象--清華大學科學儀器歷史展」以世界科技史為背景，以清華百年來科技歷程為主線，展出了從清華園各歷史時期各教學科研實驗室及校外徵集而來的具有重大歷史意義的科學儀器；和「神機妙算--計算器具歷史展」則從古代簡單的手動計算工具，到近代複雜的機械計算裝置，再到現代先進的電子計算設備，既呈現了人類計算觀念的演進，又折射了人類生活模式和世界圖景的變遷。
據了解，清華大學科學博物館於2018年4月24日正式籌建，與清華大學科學史系聯體運作。根據本次科學博物館建設研討會上的最新消息，從2018年開始的建築招標徵集設計方案目前已基本確定，清華大學科學博物館的永久館所地址是藝術博物館和美術學院之間的空地，由清華大學藝術博物館的設計者，義大利著名設計家博塔來設計。未來，清華科博和清華藝博比鄰而居，將便利觀眾參觀，成為清華園內科學與藝術並列的殿堂。
「神機妙算-計算器具歷史展」展廳現場
以下為清華大學科學博物館館長吳國盛此前接受對話內容問：這個時代為什麼需要科學博物館？對社會公眾而言，對大學而言，科學博物館為什麼如此重要？：這個問題裡包含了三個層面，第一個層面是為什麼需要博物館；第二個層面為什麼需要科學博物館；第三個層面，大學為什麼辦科學博物館。
第一，我們知道博物館是現代性的產物，它標誌著現代社會的一切文化活動的合法性。從近代歐洲的發展史來看，現代性本來就是一個徵服和控制的活動，首先要徵服自然、控制資源，而這個控制與徵服本身，就是通過自然博物館得以合法化，所以最早的博物館是自然博物館。
緊隨而來的科學博物館是對工業革命的認同。18世紀的英國工業革命到19世紀開始向全世界傳播，各個國家因為參與工業革命，增長了自己的國力，為了體現這樣一件事情對國家發展的意義，許多國家就辦了世界博覽會，以展示自己的實力。不過世博會是臨時的，而博物館則可以把世博會的成就長久固定下來。
1851年第一屆世博會之後，各個國家陸續開始建工業博物館，或者叫科學與工業博物館，比方說英國、法國、德國、美國這些西方發達國家，都有它的科學與工業博物館。非常可惜的是，我們國家這麼大，對科學又那麼重視，科教興國是我們的基本國策，但是沒有一個科學博物館來弘揚科學的意義和價值，
一百多年來中國人民學習西方科學技術的歷程沒有博物館做見證。我們清華科學博物館的建立，就是想在這個意義上彌補一點歷史的欠缺。說到第三個層面，大學為什麼要辦大學博物館，有一句名言可以解釋——偉大之大學必有偉大之博物館（The great university has its great museum）。大學辦博物館首先是大學自身科學研究發展的一個見證。世界名校都有自己的博物館甚至博物館群，比如哈佛大學，它有十幾個博物館，其中七八個是自然科學類博物館，包括礦物陳列室、植物陳列室、動物陳列室、人種博物館。哈佛大學還有科技儀器收藏和陳列，由科學史系來管理。
在那些歷史悠久的大學裡，博物館曾經就是他們理科研究的場所。西方的古老大學，一開始都不搞科學研究，都是做人文研究。比方說牛津大學，它是從19世紀中期開始，才有科學和技術門類的進入，最早的科學研究就是在牛津自然博物館完成，早年的那些教授往往在博物館裡工作。
博物館為什麼能夠彰顯一個大學的偉大呢，就在於博物館往往是大學的一張名片，是大學與社會之間互動的一個中介平臺。清華大學建立科學博物館，不僅是向公眾展示清華的形象，也是為了喚起公眾對科學歷史物證的重視，喚醒全民的科學博物館意識，推動公眾科學傳播，最終推進國家科學博物館的建立。
問：公眾對自然博物館、科技館、天文館比較熟悉，請問科學博物館與科技館最大的區別是什麼？：廣義的科學博物館包括自然博物館、科學工業博物館和科學中心三種類型，狹義的科學博物館指其中的科學工業博物館。今天我們中國大力興辦的科技館，實際上是西方國家的科學中心。它其實不是科學博物館，因為沒有歷史收藏，都是互動性展品。
至於收藏類科學博物館也不是沒有，我們有很多專業博物館，比如汽車博物館、航天博物館、鐵道博物館，是有收藏的，但是我們沒有一家綜合類的科學與工業博物館。目前看，清華大學科學博物館將會是國內第一家收藏型、綜合類的科學博物館。我們希望，通過科技文物的展示，引導觀眾思考科技與中國近現代史、科技與民族振興、科技與現代化、科技與人類未來等深刻的話題。我們的目標是，立足清華、面向中國、走向世界。
吳國盛參觀劍橋惠普爾科學史博物館
問：您寫過一套書，叫《吳國盛科學博物館圖志》，講述您遊歷全世界科學博物館的感悟。遊歷這些科學博物館對建清華大學的科學博物館有什麼樣的啟發？
吳：啟發非常大。我本來是做西方科學史研究的，以前對科學博物館並不是很熟悉，有一度甚至懷疑在數位化時代建科學博物館是否有必要，覺得搞個虛擬的就好。
2013年湖北科技館要建新館，委託我做一個科技史的展線策劃，這給了我一個機會去考察世界各地的科學博物館。當時第一次見到瓦特蒸汽機、伽利略望遠鏡等科學儀器和技術發明，非常震撼。這些東西過去都只在書本上聽說過，從來沒有見過。這時我才深深地意識到，物證是任何虛擬所不能替代的。就比方說我們聽音樂會，現在有那麼多好唱片， CD什麼的，比現場還好，但是現場不僅是音質效果的問題，它本身的真實性，帶給人那種真切的感受，是沒法替代的。看博物館也是一樣的道理。如果沒有真東西，只是虛擬的話，從傳播意義上，它當然可以有較大的流量，但那只能是一個輔助性的、補救性的東西，而不能替代真實的物證。你看現在我們中國人出去旅遊，也慢慢學會了看博物館，因為看了博物館，你就把本地的風土人情、各種文化制度、宗教甚至科學都了解了。
2016年我來到清華大學創辦科學史系的同時，就提出同時要創辦科學博物館，這個想法與校領導一拍即合。經過一年多的醞釀和論證，學校於2018年4月24日正式決定籌備科學博物館。科學博物館的永久館所地址是藝術博物館和美術學院之間的空地。從2018年開始招標徵集設計方案，2020年基本確定了，由藝術博物館的設計者義大利著名設計家博塔來設計。
問：從籌備到現在已經有兩年多的時間，未來科學博物館會呈現一個怎樣的面貌呢？： 在創辦世界一流大學的過程中，創建清華自己的科學博物館是清華在校師生和全體校友的共識。在醞釀和論證的過程中，我們更加明確了創辦科博的宗旨：展現清華百年科技報國歷史、打造理工文藝交叉學科平臺、激勵科技創新、推動科學傳播。
目前，我既是科學史系主任，又兼任科學博物館館長。未來科博建成之後，將成為科學技術史學科的教學場所，科博的藏品將成為科技史學科的研究對象，我們將藉此推動科學儀器史研究方向的發展。反過來，科學史系是科學博物館的學術支撐，將使得清華科博在學術能力和學術影響方面保持較高的水準。
清華大學邱勇校長曾在清華大學科學史系成立大會上表示「希望科學博物館進一步推動人文與理工的交叉融合，與藝術博物館並列成為清華園科學與藝術的兩個殿堂。」
北宋時期的水運儀象臺（來自網絡）
未來科學博物館的大樓蓋好後，會有五大展廳。第一個展廳是中央廳，展廳中間是水運儀象臺的復原件，兩邊各有一個大屏幕，一個是清華園歷史地理信息系統，一邊是世界科技歷史地理信息系統，體現立足清華、面向中國、放眼世界這樣一個立意。
水運儀象臺是中國北宋時期造的超大型科學儀器，用水做動力，是人類歷史上最早的機械鐘，也是中國古代規模最龐大、耗資最大的國之重器，高12米，底座方長7米。原件在北宋末年已經不存，但設計者蘇頌留下了《新儀象法要》，記載了該儀器的製造方法。我們清華科博將運用最新的科技手段把它復原出來，作為鎮館之寶放在中央廳展出。
清華園歷史地理信息系統將告訴觀眾，清華園每一寸土地曾經發生過什麼，一百年前什麼樣，五十年前什麼樣，哪些名人曾經在校園裡哪個位置上住過，普通校友也可以查到自己曾經住過的老宿舍現在在哪兒。清華大學是中國名校中唯一一家沒有搬過校園的學校——所有985名校都搬過校園，清華始終駐足在龍興之地積累、發展，所以清華園每一寸土地都積累了豐厚的歷史。我們將通過現代多媒體手段把這些歷史風華展示出來，滿足觀眾尤其是清華校友的情感需求，也體現了科學博物館的人文性。
還有一個面向世界的展示系統——全球科學技術發明的歷史地理信息系統，記錄科學歷史的發展高峰或者科學重心的遷移過程，非常壯闊。
第二個展廳是「行健不息」的清華廳。它將把清華一百年來的理工科發展過程中出現的教具、儀器、設備、設施、工業製品展示出來，讓人們既要看到民國清華之強大，也要看到共和國清華艱苦奮鬥自力更生取得的偉大成就。在這裡，我們將復原清華大學幾代各類實驗室，力求真實還原。
清華大學科學博物館 「百年器象——清華大學科學博物館籌備展」部分展品
第三個廳是世界廳，或者是西方廳，暫命名為「科學源流」。科學來自於西方，所以這個廳是最大的。這個廳從古希臘開始一直追溯到近代，內容特別多。現在初步設想有如下主題展區：天象廳和天文儀器、機械發明、能源動力、電力電訊、計算機、航空航天、交通運輸、材料。天文儀器是科學博物館通常比較受歡迎的展廳，它折射了人類不同文化對宇宙的認識和探索。
機械主題裡包含了希臘技術發明、鐘錶機械的發明以及達文西的發明。這三個方面基本上可以把西方從古代到近代的機械傳統連接起來。牛頓力學也將在這個展區表現。
第三個展區是能源動力區。蒸汽動力是工業革命的龍頭， 它是一種原動力。瓦特機直接帶來了工業革命，和它關聯產生的還有流水線生產、標準化作業、計時裝置、打卡裝置等等。技術發明的背後有文化的背景，它深刻地影響著社會發展的邏輯，我們要把這層文化內涵體現出來，這也是清華科學博物館應有的特色。現在我們想找人到英國北部某些偏僻的礦井那去，嘗試找一臺瓦特機來。看到它，觀眾自然產生工業革命的聯想，這是課本裡實現不了的。除了蒸汽動力，後來的石油、煤等化石能源以及核能，都要表現。
核能展區有特殊的意義，清華很多校友、師生參與了中國的兩彈一星工程，原子能研究也是清華學術領域的一個重要項目。
第四是電力電訊展區。電力跟電學、磁學、電磁學、電動力學的發展密不可分。蒸汽機從某種意義上說與熱力學沒有關係，倒是相反，熱力學來源於蒸汽機的出現，但是電力完全是先科學後技術的，沒有科學就沒有電訊電力，它不是通過工匠傳統搞出來的，完全來自於科學的自由創造。
清華大學科學博物館 「神機妙算——計算器具歷史展」部分展品
第五個是計算機展區，它對人類文明的影響要更加獨特一點。計算發展史大致分三個階段。第一個時期，我們叫做前機械時期。第二個計算時期，我們稱為機械計算，就是利用齒輪的聯動裝置來進行計算。帕斯卡是第一臺機械計算機的發明者，創造了齒輪的進位機制。隨後，萊布尼茨發明了一個可以做乘法的輪子叫萊布尼茨的階梯滾輪。
到了19世紀，又出現一個著名的英國數學家叫巴比奇，他發明了差分機和分析機，其中已經設想的編程方法將計算歷史帶入一個新的領域。但是他編程的這個東西太複雜，當時的機械加工技術不夠，沒有完成他的編程計算機的夢想。
為了紀念巴比奇誕辰200周年，倫敦科學博物館用現代的技術把差分機2號復原出來了。我們也要復原這個差分機，我們已經聯繫了倫敦科學博物館的復原工作負責人，他很願意幫助我們做這麼一件事。我們有責任、有義務，也有能力去復原一些科學史上裡程碑式的重要科學儀器，讓觀眾更加直觀感受科學的魅力，激發科學創新。
航空航天展區，要有清華元素。清華歷史上曾經造過中國歷史上第一臺滑翔機，這一點很多人不知道，我們要把這些歷史還原出來。交通運輸和材料展區也是如此。
清華大學校長邱勇與吳國盛在「百年器象——清華大學科學博物館籌備展」展廳觀展
中國科學院院士韓啟德先生在「百年器象——清華大學科學博物館籌備展」展廳觀展，並寫寄語留念
第四個廳是中國廳，也叫「天工開物」廳，要向世界展示中國古代的技術成就，原汁原味地展現古代中國農耕社會機械技術的各個方面。目前我們會直接採用明代宋應星的《天工開物》作為腳本進行展示，因為《天工開物》基本上是中國古代手工業技術的一個縮影。
第五個廳是臨時展廳。一個博物館最有活力的部分是臨時展廳。我們將與國際、國內同行之間開展交流合作，共同策劃組織主題性、專題性的展覽。我們現在想跟故宮合作，辦一次故宮裡面的科學儀器展覽，那裡有不少地球儀、世界地圖、天文儀器、鐘錶等等，這些儀器都是當時的傳教士帶到中國的。
清華大學科學博物館研究性復原的裡程計和記裡鼓車
問：從這裡引申出另外一個話題，您怎麼看待東方科學傳統？我們這方面的成就如何？您怎麼看待中西方科學體系和文化傳統的差異？這是很好的問題。現代科學，來自西方，跟我們中國沒有關係。現在我們看待世界的方式，都不是我們中國傳統的東西，所以我們科博會花很大篇幅來展示西方科學的歷程。我們中國雖然在科學傳統方面是弱的，但有很強大的技術傳統。比方說青銅器，這是很特別的，它的冶煉和鑄造在同時代走在世界前列的。
展陳中國的技術傳統，不能按照西方流行的方法，應該按照古代中國人的理解，所以，我們計劃直接以宋應星的著作為腳本，按照他當年的分類方式來布展。
現在有些科技館，用現代科學框架來套中國古代的東西，其實不是個好方法，這個方法只能讓中國科學顯得更加貧弱。如果我們非要說磁針是磁學，那我們就差得太遠了。但中國人的磁針在應用方面還是很強大的，再比如用它怎樣來指向航海，怎樣看風水等等，但這個和現在的電磁學沒什麼關係。
按照現在新的布展思想以及科學史最新的研究思路，我們儘量原汁原味地保留這些成就在當時所處的文化背景，再現中國古人的智慧，不要以現代人的所謂高明將它重新打扮，更不是把現在的思想強加給古人，按照今天的眼光來看可以幹什麼用。這部分我們希望有所創新，與目前別的科技館有所不同。
「神機妙算——計算器具歷史展」開幕式上，吳國盛館長導覽
問：大學建一個科學博物館，一般會認為這是大學的博物館，與社會有些隔絕，那麼科學博物館對推進中國整個科學博物館的發展和國民科學素養的提升方面有什麼樣的設想？：大學的科學博物館，就是要做一些社會上不大容易做的事情。中國現在正處在科技館發展的高潮時期，彌補過去的欠缺。到目前為止，包括西藏在內，各個省都已經建成了相當規模的大型、特大型的科技館。但現在的科技館都是屬於西方的科學中心模式，science center，它基本上沒有歷史收藏，都是互動展品，都是小孩子可以玩的。當然，這也可以非常好地提升國民科學素質，促進全民熱愛科學，但最大的欠缺就是喪失了一個歷史厚重感，也喪失了對成年人的吸引力。
清華科學博物館的建立就是一個極大的補充，而且將會成為一個示範，推動中國科技館做科學歷史的收藏。單靠我們一家歷史收藏，是遠遠不夠的，全國都應該來收，把那些有歷史意義的科學儀器、技術製品收集起來，這是第一個意義。
第二，我們和清華藝術博物館一樣，都面向社會開放。清華科博和清華藝博未來比鄰而居，也是為了方便觀眾，近水樓臺一起看。清華藝博開放這幾年在社會上的影響非常好，社會觀眾的增長量在全國範圍看都是十分驚人的，這可能是我們清華大學的天生優勢，對社會觀眾有吸引力。我們科博也會追隨藝博的步伐，見賢思齊。我們將向每一個參觀藝博的觀眾張開雙臂，歡迎大家也參觀科博。藝術當然是每一個人所喜歡的，但科學也有格外的魅力。我們希望，觀眾在科博也會發現更多驚喜。
總之，未來的清華大學科學博物館首先是為學校的教學和科研服務，為學校的多學科交叉以及科技史學科的發展服務，為在校師生開展理工文藝學科融合提供場所。其次是服務社會，做科學傳播的生力軍、引領者。科學博物館肩負著既促進科技發展，又促進公眾理解科學的艱巨使命。
問：科學博物館的工作離開必要的研究力量，也會受到很多的制約，清華大學科學史系和科學博物館之間是怎樣的一種合作模式？：科學史系是2017年成立的新系，規模很小，人員也是不夠的。我們希望科學史系和科學博物館是連體運作，在學術資源方面共享。目前科學博物館的骨幹力量，就是來自科學史系的老師，或者是科學史專業的博士後，靠著這兩股力量來從事我們的復原和收藏工作。我們希望將來一些老師能有更深的介入。我們也希望藉助科學博物館這個事業，推進科學儀器史等科技史學科的快速發展。
科學儀器史在世界科學史學科發展中，特別是近幾十年，已經成為一個顯學。人們越來越發現，科學的發展不僅僅是觀念的變革、理論的變革，科學儀器在科學革命的過程中也扮演著很關鍵的角色。比方說我們要理解近代科學革命，有幾個儀器是不能夠忽視的，剛剛講的望遠鏡，沒有望遠鏡就不可能有現代天文學；沒有顯微鏡就沒有現代生物科學；沒有玻璃技術、試管燒杯，就沒有現代化學。還有一個著名的發明叫抽氣機，又叫空氣泵。我們知道抽真空實際上是一個非常關鍵的機械，因為只有在真空中，才能真正地演示伽利略所說的「自由落體實驗」，只有在真空中才能知道燃燒是怎麼回事，只有在真空中你才會發現動物活不下去了。今年科學史界最高獎——「薩頓獎」的獲得者Jim Bennett就是研究科學儀器史的。很可惜在中國，多數學理科的同學可能還沒意識到空氣泵的重要性，可能都沒見過空氣泵什麼樣，我要不是去西方的科學博物館也沒見過。所以科學儀器這部分，它是非常迷人的。
科學儀器史在全世界範圍內都是一個新興的方向，一般的學校如果沒有博物館這樣一個平臺，不容易做起來。但是我們有博物館，我們就相得益彰，我們可以把歷史上大量的關鍵的科學儀器復原出來開展研究，這些事情具有開創性，因為可以通過科學博物館展陳的需要和實踐，來促成科學儀器史方向的發展，促進清華科技史學科的特色發展。
問：籌備過程中，您覺得對團隊最大的考驗是什麼？：首先我們要感謝清華校友鄧鋒學長為代表的匯愛基金會對我們科博基建的支持，它解決了我們最大的問題，這也是目前為止我們科博得到的最大的一筆資金支持。實際上在基建完成之後，科學博物館還是非常消耗資金的，搞博物館是富人的事業，自古以來就是這樣，會很燒錢。
我們辦科學博物館最大的困難是白手起家，我們沒有積累，我們也不能像其他科技館一樣按著國外的模子花錢去仿造就好。我們需要研究，研究的結果就是找到歷史上有意義的科學儀器和技術製品，一部分靠購買，一部分靠復原。買相對來說容易，但是需要曠日持久的研究，因為不能什麼都買，我們要買相對來說重要的東西。
20世紀中葉清華大學實驗室舊照翻拍 化工系化學實驗室（圖片由75級校友袁帆老師提供）
20世紀中葉清華大學實驗室舊照翻拍 水利系水工實驗室（圖片由75級校友袁帆老師提供）
比如我們要復原三十年代清華物理實驗室，就要去尋找當時用到哪些儀器，比如當時電錶是哪個牌子的，化學實驗室的試管是哪個牌子的，等等。所以，我們需要在國外市場購置很多古舊的科學儀器，最近我們也在做這項工作，也希望社會各界熱心人士來捐助，支持我們到西方古玩市場購買這些科學儀器。目前國際上的科技市場低迷，沒人買，我們現在趁機去收集，還能找到比較經典的科技文物。
經過兩年多的時間，目前科學博物館收藏近四千件藏品，多數是由清華大學校內理工院系捐贈的舊儀器、舊設備，少數是社會捐贈和市場收購。校內收藏中，年代越久的東西越少。50年代之前的藏品只有個位數，這是目前主要的收藏難點。過去我們不怎麼關心科技文物的保護和收藏，缺乏這方面的意識，每一次搬家、裝修、安全檢查，就淘汰、丟棄一批，非常可惜。要想從器物層面恢復清華理工學科的歷史原貌，還需要繼續搜尋，此外輔之以在海外古物市場購買同款儀器、研究復原等方式。
清華大學科學博物館研究性復原的「帕斯卡加法器」互動裝置
清華大學科學博物館研究性復原的「萊布尼茨階梯鼓輪」互動裝置
研究性復原工作也是清華科博比較有特色的項目，目前已經組建了專業團隊按部就班進行復原實踐。這次「神機妙算——計算器具歷史展」中，就有幾件我們自己研究復原的展品和互動模型。比如記裡鼓車、裡程計、帕斯卡加法器和萊布尼茲鼓輪等。
大約1900年左右，在古希臘一個叫安提凱西拉島嶼附近的海域，發現過一個沉船，沉船裡面打撈出很多古代希臘的雕像，其中有一樣東西打撈出來鏽跡斑斑，但是細看呢，有齒輪的痕跡，經過幾十年的研究發現裡面有幾十個齒輪。經過大概是一個世紀的研究，現在一般公認這是一臺古代的天文曆法計算器，現在雅典的國家考古博物館把這個所有的x光影像全部公布，供全世界研究，一邊研究一邊可以復原。現在有好多種復原方案，這也是一個供全世界破解的比賽題目，我們清華既然胸懷世界，也應該介入這個事情。當然，還有很多儀器的復原都在我們的工作計劃之內，一步一步地推進。
等館舍建好後，如何把清華大學科學博物館建成具有國際水準並且極具歷史積澱內涵的博物館，還有好多事情要做，所以特別希望得到清華的校友們以及社會各界的朋友們各個方面的支持。讓我們共同努力，早日迎來清華科學博物館的正式建成開放。
清華大學
（註：本文對話部分據清華大學科學博物館館長吳國盛接受《中國新聞周刊》、清華大學教育基金會採訪的內容，轉刊自清華大學科學博物館公號）(本文來自澎湃新聞，更多原創資訊請下載「澎湃新聞」APP)