天文學(xué)的概念精選(九篇)
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第1篇：天文學(xué)的概念范文
Electronic Imaging in
Astronomy
2009
Hardcover
ISBN 9783540765820
Ian S. Mclean著
現(xiàn)代天文學(xué)非常依賴于對(duì)宇宙中微弱光信號(hào)的觀測(cè)和解釋。1970年貝爾實(shí)驗(yàn)室首次發(fā)表了電荷耦合器件(CCD)的概念,天文學(xué)家看到了CCD對(duì)天文觀測(cè)的重要性,于是主動(dòng)參與或支持專為天文設(shè)計(jì)的CCD 芯片研制。時(shí)至今日,CCD 芯片已經(jīng)廣泛用在天文臺(tái)上,專業(yè)的天文CCD芯片已近乎完美。
本書講述了近年來(lái)在天文觀測(cè)上取得的巨大發(fā)展成就。從1970年的CCD到當(dāng)前超大望遠(yuǎn)鏡時(shí)代,內(nèi)容涉及了整個(gè)光譜范圍內(nèi)獲得天文圖像的主要方法和技術(shù)。并使用CCD的發(fā)展過(guò)程將一系列天文學(xué)上的電子成像技術(shù)及方法聯(lián)系起來(lái)。
全書共14章,1.天文學(xué)中電子成像及其發(fā)展歷史;2.如何克服大氣層影響及自適應(yīng)光學(xué)的應(yīng)用;3.介紹了天文望遠(yuǎn)鏡以及目前最新的超大天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù);4.闡述了天文觀測(cè)儀在天文發(fā)現(xiàn)上發(fā)揮的重大作用,同時(shí)說(shuō)明分光儀和攝影機(jī)的工作原理;5.描述了天文學(xué)上觀測(cè)儀的分類,并介紹了半導(dǎo)體;6.進(jìn)一步地講述了天文觀測(cè)儀的設(shè)計(jì)和建造。7-8.分別描述了CCD的工作原理和實(shí)際運(yùn)作;9.描述了絕大多數(shù)電子成像儀器的校正問(wèn)題,介紹了平場(chǎng)、信噪比等概念;10.介紹了圖像處理和分析技術(shù)。接下來(lái)幾章使用CCD的發(fā)展歷程把各個(gè)波長(zhǎng)下的電子成像技術(shù)聯(lián)系了起來(lái);11.紅外波長(zhǎng)下的電子成像;12.紫外波長(zhǎng)、x射線及γ射線波長(zhǎng)下的電子成像。13.亞毫米波和無(wú)線電波長(zhǎng)下的電子成像。14.對(duì)未來(lái)的天文觀測(cè)做了展望,描述了新的天文觀測(cè)儀的應(yīng)用前景。
本書作者麥克萊恩教授是將電子成像系統(tǒng)應(yīng)用到先進(jìn)天文觀測(cè)儀中的世界性權(quán)威專家之一。他1974年在英國(guó)格拉斯哥大學(xué)獲得天文學(xué)博士學(xué)位。在愛丁堡皇家天文臺(tái)工作的十年間他開發(fā)了第一個(gè)基于CCD成像的分光偏振儀。他在凱克天文臺(tái)任職的10年間,也多次研制具有開創(chuàng)性的天文儀器。
本書講述了一系列基本的天文觀測(cè)技術(shù)和方法。使用詳細(xì)的案例研究重點(diǎn)闡述了攝影機(jī)、光譜儀、望遠(yuǎn)鏡等天文觀測(cè)儀的工作原理和技術(shù)。適合光電專業(yè)讀者及對(duì)現(xiàn)代觀測(cè)天文學(xué)感興趣的高年級(jí)大學(xué)生和研究生閱讀。
張永杰,博士生
(中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所)
第2篇：天文學(xué)的概念范文
（公元1686年～1734年）建造了目視天文觀測(cè)時(shí)代的最后一批重要天文臺(tái)。其中德里和齋浦爾的兩座至今存留，每年都吸引著大批的游客。
在印度，現(xiàn)代天文臺(tái)最初出現(xiàn)于英國(guó)殖民統(tǒng)冶時(shí)期。因發(fā)展星等概念和相關(guān)測(cè)量法而名留史冊(cè)的Norman Pogson，曾于1860年～1891年在印度的馬德拉斯天文臺(tái)工作。1868年8月18日，在南印度發(fā)生了一場(chǎng)日全食。當(dāng)時(shí)，Pogson在觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)了一條屬于某種未知元素的光譜譜線，后來(lái)這種元素被命名為氦。另兩位來(lái)印度觀測(cè)這次日食的天文學(xué)家Janssen和Lockyer，也對(duì)這一發(fā)現(xiàn)表示認(rèn)可。1899年在科代卡那（Kodaikanal，位于印度南部的泰米爾邦?！g者注）建立了一座當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的太陽(yáng)天文臺(tái)。1909年，曾任臺(tái)長(zhǎng)的John EveFshed在這里發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)黑子的Evorshed效應(yīng)。
在天體物理學(xué)作為一門新興學(xué)科剛剛出現(xiàn)時(shí)，一個(gè)印度人——M·N·Saha——做出了一項(xiàng)里程碑式的巨大貢獻(xiàn)。1920年，他明確提出了Saha電離方程，并將其用于解釋恒星光譜。在廣義相對(duì)論被認(rèn)為超越了物理學(xué)主流的年代里，在印度確立了這個(gè)新領(lǐng)域中的一個(gè)傳統(tǒng)研究領(lǐng)域。1943年，P·C·Vaidya對(duì)輻射的恒星提出了Vaidya度量；而到了1955年，A·K·Rayehaudhuri又提出了Rayehaudhuri方程，幾年后，這個(gè)方程成為了證明奇點(diǎn)定理的關(guān)鍵工具。
1947年印度獨(dú)立，此后四分之一個(gè)世紀(jì)里，建立了一些以天體物理學(xué)為主要研究領(lǐng)域的科研機(jī)構(gòu)。幾名在海外接受教育的印度科學(xué)家回到國(guó)內(nèi)，成為了發(fā)展新的天體物理學(xué)研究隊(duì)伍的領(lǐng)軍人物。M·K·V Bappu在班加羅爾建立了印度天體物理學(xué)研究所，科代卡那天文臺(tái)如今成為了該所的一個(gè)組成部分。在孟買的塔塔基礎(chǔ)領(lǐng)域研究所（Tata Institute of Fundamental Research）里，射電天文和理論天體物理的研究團(tuán)組在G·Swarup和J·V·Narlikar的領(lǐng)導(dǎo)下日益壯大。1969年，這里的射電天文組建造了Ooty射電望遠(yuǎn)鏡。在班加羅爾的拉曼研究所，在V·Radhakrishnan領(lǐng)導(dǎo)下，也建立了一個(gè)重要的天體物理學(xué)團(tuán)隊(duì)。
現(xiàn)在，除了遍布印度各地的研究機(jī)構(gòu)中的規(guī)模不斷變化的天體物理學(xué)研究團(tuán)組外，在印度還有兩個(gè)完全致力于天體物理學(xué)的主要研究機(jī)構(gòu)——班加羅爾的印度天體物理學(xué)研究所和浦那的印度各大學(xué)聯(lián)合天文學(xué)與天體物理學(xué)中心。在印度各地，還在不斷興建天文學(xué)觀測(cè)設(shè)備。在本文中，我們只能提及最大的射電天文設(shè)備和光學(xué)觀測(cè)設(shè)備。浦那附近的巨型米波射電望遠(yuǎn)鏡擁有30架口徑45米的天線，是米波波段的世界最大的望遠(yuǎn)鏡，由塔塔基礎(chǔ)領(lǐng)域研究所的印度國(guó)家射電天體物理學(xué)中心負(fù)責(zé)管理。喜馬拉雅錢德拉望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)2米口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，位于喜馬拉雅山區(qū)的Hanle村，海拔高度約4300米，是世界上最優(yōu)良的觀測(cè)點(diǎn)之一。在不久的將來(lái)，印度也將在空間天文學(xué)領(lǐng)域取得迅速發(fā)展。印度的第一顆專門的天文衛(wèi)星Astrosat預(yù)計(jì)將于2013年發(fā)射，它將進(jìn)行多波段觀測(cè)。
第3篇：天文學(xué)的概念范文
關(guān)鍵詞：高等教育；大學(xué)物理；天文學(xué)；教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）41-0072-03
一、引言
大學(xué)物理作為面向理工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)課、必修課，其知識(shí)的掌握程度和能力的培養(yǎng)對(duì)后續(xù)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)有著直接的影響，其重要性不可言喻。當(dāng)然，有很多學(xué)生，特別是他們處在低年級(jí)，對(duì)這種重要性并沒(méi)有直觀的印象。所以，在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中適當(dāng)穿插一些相關(guān)專業(yè)或者前沿科技的知識(shí)，讓學(xué)生感受物理是如何被應(yīng)用的，從而提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)其主動(dòng)性和創(chuàng)造性。穿插的內(nèi)容也應(yīng)是學(xué)生普遍感興趣的，比如對(duì)學(xué)生所學(xué)專業(yè)或者是一些重大的科技進(jìn)展。除此之外，我發(fā)現(xiàn)天文學(xué)是一個(gè)很好的穿插對(duì)象。天文學(xué)是研究宇宙空間天體、宇宙結(jié)構(gòu)和發(fā)展的學(xué)科，是一門古老的學(xué)科，也是當(dāng)代最活躍的前沿學(xué)科之一，本身具有強(qiáng)大的吸引力，很容易抓住學(xué)生的注意力。而且關(guān)于天文學(xué)的新聞時(shí)常出現(xiàn)在各種媒體，對(duì)一些字眼和基本概念，學(xué)生也不會(huì)感覺(jué)太陌生，這樣也就容易拿來(lái)當(dāng)作素材介紹，用物理理論來(lái)講解會(huì)讓學(xué)生對(duì)之理解得更深入透徹。本文通過(guò)幾個(gè)實(shí)例來(lái)介紹天文學(xué)知識(shí)是如何穿插在大學(xué)物理教學(xué)中的。
二、應(yīng)用實(shí)例
恒星是天體中大家都比較熟悉和關(guān)注的，比如離我們最近的恒星——天陽(yáng)。下面我們就以恒星為例子，看看里面包含哪些物理過(guò)程。首先關(guān)于恒星的形成，恒星是分子云引力塌縮形成的。那在什么條件下分子云才可能塌縮形成恒星？如果僅僅只是引力，那么分子云內(nèi)任何微小的密度漲落必將導(dǎo)致引力塌縮，很自然就會(huì)形成恒星。剛剛學(xué)過(guò)氣體運(yùn)動(dòng)理論，就會(huì)想到分子熱運(yùn)動(dòng)不可避免。因此，分子云內(nèi)部必然存在著引力相抗衡的熱壓力。其結(jié)果是，較小的密度漲落產(chǎn)生的引力會(huì)被熱壓力所克服，并不能導(dǎo)致塌縮。只有當(dāng)分子云本身密度較大時(shí)，才可能存在較強(qiáng)的密度漲落，從而引起引力不穩(wěn)定性，并導(dǎo)致塌縮。此時(shí)，熱壓力不足以抵抗引力導(dǎo)致的塌縮。這里只需要利用理想氣體壓強(qiáng)的概念，學(xué)生很容易順著這條思路找到答案。下面，我們來(lái)簡(jiǎn)單估計(jì)產(chǎn)生引力不穩(wěn)定的臨界條件。假設(shè)分子云為理想氣體，溫度為T、密度為ρ?？紤]半徑為r的球，其質(zhì)量為M∝r3ρ，球體受到的引力為∝GM2/r2，熱壓力為∝Pr2。若氣體分子的平均分子質(zhì)量為m，利用理想氣體狀態(tài)方程，氣體壓強(qiáng)為P=ρkT/m。這樣就可以得到引力不穩(wěn)定發(fā)生的臨界尺度和臨界密度：r>rJ≈■，ρ>ρJ≈■ （1）.
上面的式子就是天文學(xué)中常用的金斯不穩(wěn)定性判據(jù)，更嚴(yán)格的解比上面的會(huì)多出一個(gè)常數(shù)π，但是作為量級(jí)來(lái)估計(jì)，（1）式已經(jīng)足夠了。
這里用的物理知識(shí)都很簡(jiǎn)單基礎(chǔ)，很容易讓學(xué)生入手。通過(guò)這個(gè)例子，學(xué)生感覺(jué)自己也會(huì)用物理知識(shí)，而且跟天文更近了。
是不是滿足金斯不穩(wěn)定性引起引力塌縮就能形成恒星呢？這里還有一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是關(guān)于恒星的點(diǎn)火條件。我們知道恒星能量來(lái)源于輕核聚變，例如天陽(yáng)中心的氫核聚變。但是恒星內(nèi)部是否能夠發(fā)生核聚變呢？
事實(shí)上，核聚變會(huì)受到原子間庫(kù)侖勢(shì)壘的阻礙。下面我們可以簡(jiǎn)單估計(jì)該勢(shì)壘的大小。在原子核物理簡(jiǎn)介這一章，我們學(xué)習(xí)過(guò)原子核中核子半徑為rN=R0A1/3≈1.2A1/3fm，其中A為原子核質(zhì)質(zhì)量數(shù)。在大于rN的區(qū)域，庫(kù)侖作用主導(dǎo)，則兩個(gè)核電荷數(shù)分別為Z1和Z2，質(zhì)量數(shù)為A1和A2的原子核之間的庫(kù)侖勢(shì)壘為：Vc=■≈1.2■MeV （2）.
恒星中心典型溫度約107K，原子核的動(dòng)能只有≈kT≈1keV？塏VC。因此，用經(jīng)典物理知識(shí)我們甚至無(wú)法理解太陽(yáng)為什么會(huì)發(fā)光這樣基本的問(wèn)題。但是，微觀粒子具有波粒二象性，這里需要考慮量子隧道效應(yīng)，只要核子動(dòng)能足夠大，還是可以大規(guī)模穿過(guò)庫(kù)侖勢(shì)壘的，從而“點(diǎn)火”。這要求星體中心溫度不能太小，被稱為點(diǎn)火溫度。通過(guò)這個(gè)例子，學(xué)生感覺(jué)到像太陽(yáng)這樣的宏觀天體，其核心的基本物理過(guò)程也需要借助微觀的量子效應(yīng)。
關(guān)于恒星的特征溫度，天文學(xué)中常用維里溫度來(lái)估算。這里需要用到維里定理是：E■■=-■Egr （3）.其中，Egr為星體的自引力能，E■■為星體的總熱能。上式表明，當(dāng)星體收縮時(shí)，一半的自引力能被輻射掉，剩下的一半將轉(zhuǎn)化為熱能，增加恒星的溫度。我們可以用它來(lái)估計(jì)恒星內(nèi)部的特征溫度。
星體自引力能可以估計(jì)為Egr=-GM2/R，星體熱能Eth=■NkTvir，于是有■NkTvir≈■■=■■ （4）.這樣給出的溫度Tvir被稱為維里溫度。就以太陽(yáng)為例，在上式中代入太陽(yáng)質(zhì)量和半徑后，估算的特征溫度為Tvir≈6×106K，與標(biāo)準(zhǔn)模型得到的結(jié)果量級(jí)一致。
上式（4）其實(shí)也很容易理解，只是用了氣體動(dòng)理論里面的一些基本知識(shí)。關(guān)鍵是維里定理怎么來(lái)的，下面我們給出一個(gè)簡(jiǎn)單推導(dǎo)，同樣是用到這部分的基礎(chǔ)知識(shí)。
考慮星體內(nèi)部的流體靜力學(xué)平衡，某一半徑r流體元受到的引力與壓強(qiáng)梯度平衡，即：■=■ （5）.其中M（r）是半徑r所包圍的質(zhì)量，式子兩邊同乘以4πr3dr，并從星體中心到表面（假設(shè)恒星半徑為R）進(jìn)行積分，即：■4πr3■dr=-■4πr3■dr （6）.
上式右邊為星體的自引力能Egr.我們對(duì)（6）式左邊做分部積分，即：■4πr3■dr=4πr3P（r）■■-3■4πr2P（r）dr （7）.一般將P（R）=0的地方定義為星體表面，因此右邊第一項(xiàng)為零。右邊第二項(xiàng)可以改寫為：-3■4πr2P（r）dr=-3V■=-3VP （8）.
其中P為星體的平均壓強(qiáng)，這與求平均速度的方法類似。綜合以上（6）～（8）式，我們得到引力束縛系統(tǒng)的維里公式：3VP=-Egr （9）.
仍然把星體內(nèi)氣體分子當(dāng)作經(jīng)典理想氣體。利用理想氣體狀態(tài)方程PV=NkT，和氣體熱能Eth=■NkT，我們得到 P=■■。對(duì)其兩邊同乘以4πr2dr并積分有：PV=■E■■（10）.聯(lián)立上面的（9）式和（10）式，即可以自然得到維里定理。
還有其他一些天文學(xué)問(wèn)題，如當(dāng)恒星演化至晚期，恒星中心合成鐵元素后，若再進(jìn)一步核聚變需要吸熱，在原子核物理章節(jié)，其中給出的核子的平均結(jié)合能曲線就是這個(gè)意思。其結(jié)果是晚期星體核心必然塌縮，通過(guò)核聚變的方式合成比鐵重的元素是不可能的。這些都是能夠緊密結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，提出一些有趣的天文學(xué)問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)自己思考，能夠找到合理的解釋。只要留心，還能找到很多類似的例子。
三、總結(jié)
天文學(xué)本身具有很強(qiáng)的吸引力，容易引發(fā)學(xué)生的好奇心，因此在大學(xué)物理課程中穿插一些天文學(xué)知識(shí)能夠起到較好的教學(xué)效果，讓學(xué)生通過(guò)積極思考，感受如何運(yùn)用物理知識(shí)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。另一方面，天文學(xué)作為一門古老的學(xué)科，作為自然科學(xué)的源泉，其發(fā)展對(duì)于人類的自然觀產(chǎn)生了重大影響，也最容易激發(fā)人們的求知欲望，理應(yīng)更受重視。在國(guó)外，高校大都開設(shè)有天文課，而國(guó)內(nèi)相對(duì)很少。我國(guó)是世界上天文學(xué)發(fā)展最早的國(guó)家之一，曾經(jīng)在天文觀測(cè)和研究中取得了不少世界矚目的成就，但在近代卻陷于停滯，落后于西方。目前國(guó)內(nèi)也僅有5所高校開設(shè)有天文專業(yè)，高校天文普及教育還亟待提高。在當(dāng)前背景下，通過(guò)這樣的結(jié)合也有助于天文學(xué)知識(shí)的普及，讓學(xué)生在感受美妙的天文現(xiàn)象的同時(shí)，也思考其中的物理奧秘，切身感受到運(yùn)用物理知識(shí)的確能使我們更加了解天文。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐仁新.天體物理導(dǎo)論[M].北京：北京大學(xué)出版社，2006.
第4篇：天文學(xué)的概念范文
1．水晶球體系的形成。
同心天球體系的概念可以追溯到古希臘的Parmenides，甚至更早的 Pythagoras。〔1〕〔2〕但真正建立起可以定量描述天體運(yùn)動(dòng)的體系是Eudoxus，他的工作在文〔2〕中保存了一個(gè)梗概，較詳細(xì)的內(nèi)容則見于公元六世紀(jì)時(shí)Simplicius對(duì)亞里士多德(Aristotle)《論天》一書所作的注釋中。Eudoxus采用一套以地球?yàn)橹行牡耐那蚪M，通過(guò)各球轉(zhuǎn)軸的不同取向以及轉(zhuǎn)速(皆勻速)和轉(zhuǎn)向的不同組合來(lái)描述天體視運(yùn)動(dòng)。這一體系的建立在小輪理論的奠基人Apollonius之前百余年，比托勒密(Ptolemy)早四個(gè)世紀(jì)以上。后來(lái)小輪理論大行于世，Eudoxus體系遂湮沒(méi)無(wú)聞。直到十九世紀(jì)才有Schiaparelli作了系統(tǒng)研究〔3〕，發(fā)現(xiàn)Eudoxus體系已能描述行星的順、留、逆等視運(yùn)動(dòng)，其中對(duì)土星、木星很成功，水星亦尚可，金星很差，火星則完全失敗。有的學(xué)者持論稍嚴(yán)，認(rèn)為只有土、木令人滿意?！?〕
Eudoxus并未提出水晶球的概念。一般認(rèn)為他只是用幾何方法來(lái)表示和計(jì)算天象，不過(guò)這個(gè)結(jié)論是從Aristotle和Simplieius著作中的第二手材料得出的，由于Eudoxus原著皆已佚失，第一手材料不可得。
Callippus對(duì)Eudoxus體系作過(guò)一些改進(jìn)，而Aristotle在兩人工作的基礎(chǔ)上建立了水晶球體系。他的發(fā)展大致可歸結(jié)為三方面：
首先，他把Eudoxus假想的球?qū)幼優(yōu)閷?shí)體，并認(rèn)為諸球?qū)咏杂刹簧粶纭⑼耆该?、硬不可人的物質(zhì)構(gòu)成，水晶球之名即由此而來(lái)。日月行星和恒星則附著于各自的球?qū)由媳粩y帶著運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)宇宙是有限而封閉的，月球軌道以上的部分萬(wàn)古不變。這意味著新星爆發(fā)、彗星、流星等天象只能是大氣層中的現(xiàn)象。
第二，Aristotle把Eudoxus原來(lái)各自獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的諸球變成一個(gè)整體，其轉(zhuǎn)動(dòng)皆由最外層的天球傳遞下來(lái)。不過(guò)我們發(fā)現(xiàn)，在Aristotle原著中并沒(méi)有宗動(dòng)天這一球?qū)印Ｋ陌才攀牵骸暗谝惶鞛楹阈翘臁阈翘鞛榭倓?dòng)天”，并闡述說(shuō)：“第一原理或基本實(shí)是創(chuàng)作第一級(jí)單純永恒運(yùn)動(dòng)，而自己絕不運(yùn)動(dòng)，也不附帶地運(yùn)動(dòng)?！忠?yàn)槲覀円姷搅怂f(shuō)不動(dòng)原始本體所創(chuàng)作的宇宙單純空間運(yùn)動(dòng)以外，還有其他空間運(yùn)動(dòng)——如行星運(yùn)動(dòng)——那也是永恒的。”〔5〕這段話并不難理解，“不動(dòng)原始本體所創(chuàng)作的宇宙單純空間運(yùn)動(dòng)”即指恒星天球的周日運(yùn)動(dòng)，由此帶動(dòng)其他天球運(yùn)動(dòng)。可見恒星天球之上的宗動(dòng)天當(dāng)是后人所加，這一點(diǎn)值得注意。
第三，由于各天球不再是獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，他不得不引入一系列“平衡天球”來(lái)抵消上一層天球的運(yùn)動(dòng)，“而使每一天球下層諸行星得以回復(fù)其位置”〔6〕。不過(guò)平衡天球?yàn)楹文芊崔D(zhuǎn)，他未說(shuō)明。
2．托勒密與水晶球體系。
把托勒密(Ptolemy)的名字和水晶球體系連在一起，這在國(guó)內(nèi)外著作中都很常見，但這樣做是有問(wèn)題的。在《至大論》中，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何水晶球的觀念。他在全書一開頭就表示他的研究將用幾何表示(geometrical demonstrations)之法進(jìn)行。在開始討論行星運(yùn)動(dòng)時(shí)他說(shuō)得更明白：“我們的問(wèn)題是表示五大行星和日、月的所有視差數(shù)——用規(guī)則的圓周運(yùn)動(dòng)所生成?！薄?〕他把本輪、偏心圓等視為幾何表示，或稱為“圓周假說(shuō)的方式”。顯然，他心目中并無(wú)任何實(shí)體天球，而只是一些假想的空中軌跡。
Ptolemy另一部著作《行星假說(shuō)》在希臘文手稿中僅保存下前一部分，但在九世紀(jì)的阿拉伯譯本中卻有全璧。阿文本中的后一部分通常被稱為“假說(shuō)Ⅱ”。其中出現(xiàn)了許多實(shí)體的球，但又與Aristole的體系不同。這里每個(gè)天體有自己的一個(gè)厚球?qū)?，各厚層之間又有“以太殼層”(ether shell)，厚層中則是實(shí)體的偏心薄球殼，天體即附于其上。這里的偏心球殼實(shí)際上起了《至大論》中本輪的作用?！?〕不過(guò)“假說(shuō)Ⅱ”在歐洲失傳已久，阿文譯本直到1967年才首次出版；況且其中雖有實(shí)體球殼，但與水晶球體系大不相同，因此Ptolemy的名字何以會(huì)與水晶球體系連在一起，和“假說(shuō)Ⅱ”并無(wú)直接關(guān)系。其原因應(yīng)該另外尋找。
然而，“假說(shuō)Ⅱ”對(duì)中世紀(jì)阿拉伯天文學(xué)的影響卻不容忽視。阿拉伯天文學(xué)家曾提出過(guò)許多類似水晶球的體系。比較重要的有A1 Bat-tani，他主張Aristotle的體系?！?〕稍后有Ibnal-Haythan，他對(duì)《至大論》中的幾何表示之法大為不滿，試圖尋求物理機(jī)制，因而主張類似“假說(shuō)Ⅱ”中的體系?！?0〕Nasir ad-DinAlTusi則主張一種由許多大小不同的球相互外切或內(nèi)切組成的體系，各球以不同的方向和速度旋轉(zhuǎn)，他自認(rèn)為這是前人未得之秘。〔11〕此外還有A1Kazwini、Abu’l Faraj和Al Jagmini等，都詳細(xì)討論過(guò)水晶球體系。
“假說(shuō)Ⅱ”既與《至大論》大異其趣，偏偏又只保存在阿拉伯譯本中，而類似的體系在阿拉伯天文學(xué)中又如此流行，因此有人懷疑“假說(shuō)Ⅱ”中可能雜有阿拉伯天文學(xué)家的工作。〔12〕這是有道理的。
3．水晶球體系成為教條。
水晶球體系所以會(huì)成為教會(huì)欽定的教條，主要和Albertus Magnus及T．Aquinas師徒兩人的工作有關(guān)。Albertus以Aristotle龐大的哲學(xué)體系為基礎(chǔ)，創(chuàng)立丁經(jīng)院哲學(xué)體系。〔13〕Aquinas則幾乎把Aristotle學(xué)說(shuō)全盤與神學(xué)相結(jié)合。他也寫了一部對(duì)《論天》的注釋，巧妙地將Aristotle的天文學(xué)說(shuō)與《圣經(jīng)》一致起來(lái)?！?4〕并特別引用Ptolemy的著作來(lái)證明地心和地靜之說(shuō)?！?5〕
這里必須強(qiáng)調(diào)指出，Aristotle的學(xué)說(shuō)直到13世紀(jì)初仍被教會(huì)視為異端，多次下令禁止在大學(xué)里講授。此后情況才逐漸改變〔16〕〔17〕，1323年教皇宣布Aquinas為“圣徒”，標(biāo)志著他的學(xué)說(shuō)得到了教會(huì)官方的認(rèn)可，這也正是Aristotle學(xué)說(shuō)——包括水晶球體系在內(nèi)——成為欽定之時(shí)。這一點(diǎn)在許多哲學(xué)史著作中都是很清楚的，但在科學(xué)史論著中卻廣泛流行著“亞里士多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念，曾束縛歐洲天文學(xué)思想一千多年”〔18〕之類的說(shuō)法，而且遞相祖述，這種說(shuō)法有兩方面的問(wèn)題。
首先，在13世紀(jì)之前Aristotle和Ptolemy的學(xué)說(shuō)與其他古希臘學(xué)說(shuō)一樣，在歐洲還鮮有人知，根本談不到“束縛”歐洲的天文學(xué)思想。即使從14世紀(jì)獲得欽定地位算起，能起束縛作用的時(shí)間也不到四百年。其次，水晶球體系是Aristotle的學(xué)說(shuō)，雖然Aquinas兼采了Ptolemy的著作，但若因此就把水晶球的賬攤一份(甚至全部)到Ptolemy頭上，至少是過(guò)于簡(jiǎn)單化了。特別是在科學(xué)史論著中，更以區(qū)分清楚為妥。
事實(shí)上水晶球體系與Ptolemy的幾何表示是難以相洽的。前者天球?qū)訉酉嘟?，毫無(wú)間隙；而后者是天體自身運(yùn)動(dòng)，在空間中劃出軌跡。C．Purbach在1473年已經(jīng)明確指出這一點(diǎn)，為了調(diào)和兩者，他主張一種中空的水晶球殼，其內(nèi)可容納小輪。〔19〕然而理論上的不相洽并不妨礙二者在實(shí)際上共存，天文學(xué)家可以一面在總的宇宙圖式上接受水晶球體系，一面用本輪均輪體系來(lái)解決具體的天文學(xué)計(jì)算問(wèn)題，這種現(xiàn)象在水晶哉他蔡帚缽袖拋春少前相當(dāng)普諞。
二 幾位著名近代天文學(xué)家對(duì)水晶球體系的態(tài)度
1．哥白尼在這個(gè)問(wèn)題上的態(tài)度。
最近有人提出，哥白尼(Copernicus)主張以太陽(yáng)為中心的—同心水晶球體系。不僅各行星皆由實(shí)體天球攜載，而且諸天球?qū)訉酉嘟?，充滿行星際空間〔20〕，理由是Copernicus那張著名的宇宙模式圖〔21〕多了一個(gè)環(huán)。我們認(rèn)為這一說(shuō)法未免穿鑿附會(huì)，很難成立。理由有四：
①由于行星與太陽(yáng)的距離有一個(gè)變動(dòng)范圍，因此圖中兩環(huán)之間的空間完全可以理解為行星的活動(dòng)范圍；又因該圖只是示意圖，也就沒(méi)有必要給出精確的比例。②如果對(duì)圖的解釋有歧義，那顯然原書的文字論述更重要，但Copernicus在這一章中根本未談到過(guò)實(shí)體天球，文〔21〕全書的其他部分也沒(méi)有任何這類主張。相反他一直使用“軌道”(orbital circles)一詞，還談到“金星與火星軌道之間的空間”〔22〕，這些都是與實(shí)體密接天球完全不相容的概念。Rosen也曾指出，Copernicus即使使用“sphaeta”、“orbit”等詞，多數(shù)情況下也是指二維圓環(huán)，即天體的運(yùn)行軌道。〔23〕③Copernicus既然主張日心地動(dòng)，地球已成行星之一，那么如果設(shè)想既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的地球是被一個(gè)實(shí)體水晶球所攜載，無(wú)論如何無(wú)法與人們的直接感覺(jué)相一致。除非認(rèn)為地球及其上的萬(wàn)物都被“澆鑄”于水晶球體之內(nèi)，如同琥珀中的小蟲那樣才行。④Copemicus在《要釋》中說(shuō)得更明確：“Callipus和Eudoxus力圖用同心球來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但他們未能解釋行星的所有運(yùn)動(dòng)，……因此看來(lái)還是使用大多數(shù)學(xué)者最后都接受了的偏心圓和本輪體系為好?！薄?4〕
2．第谷對(duì)水晶球體系的打擊。
第谷(Tycho)并不主張日心地動(dòng)之說(shuō)，但他卻給水晶球體系以致命打擊。1572年超新星爆發(fā)，他用各種方法反復(fù)觀測(cè)，斷定該星必在恒星空間，而按水晶球體系的理論，這種現(xiàn)象只能出現(xiàn)在月球下界。不過(guò)翌年他發(fā)表其觀測(cè)工作時(shí)，尚未與水晶球體系決裂。〔25〕1577年又出現(xiàn)大彗星，TYcho的觀測(cè)無(wú)可懷疑地表明：該彗星在行星際空間，且穿行于諸行星軌道之間。于是他斷然拋棄了水晶球，發(fā)表了他自己的宇宙新體系(1588)。他明確指出：“天空中確實(shí)沒(méi)有任何球體?！?dāng)然，幾乎所有古代和許多當(dāng)今的哲學(xué)家都確切無(wú)疑地認(rèn)為天由堅(jiān)不可人之物造成，分為許多球?qū)?，而天體則附著其上，隨這些球運(yùn)轉(zhuǎn)。但這種觀點(diǎn)與事實(shí)不符。”〔26〕Tycho反對(duì)水晶球的三條主要理由后來(lái)開普勒(Kepler)曾概述如下：①彗星穿行于諸行星軌道間，故行星際空間不可能有實(shí)體天球。②如真有層層水晶球，則必有巨大折射，天象將大異于實(shí)際所見者。③火星軌道與太陽(yáng)軌道相割(這是Tycho體系的特點(diǎn))，表明沒(méi)有實(shí)體天球。〔27〕
Tvcho對(duì)超新星和彗星的觀測(cè)是那個(gè)時(shí)代對(duì)水晶球教條最有力的打擊。對(duì)于其他反對(duì)理由，水晶球捍衛(wèi)者皆可找到遁詞，比如折射問(wèn)題，可以推說(shuō)天界物質(zhì)未必服從地上的光學(xué)定律；火日軌道相割問(wèn)題可以用否認(rèn)Tycho體系的正確性來(lái)回避；對(duì)日心地動(dòng)說(shuō)與水晶球的不相容也可仿此處理。但對(duì)于Tycho提供的觀測(cè)事實(shí)，就很難回避。S．Chiaramonti為此專門寫了兩部著作(1621，1628)，竟想釜底抽薪，直接否認(rèn)Tycho的觀測(cè)結(jié)果。
3。開普勒、伽里略和其他人。
開普勒(Kepler)斷然否認(rèn)有實(shí)體天球，并認(rèn)為行星際空間“除了以太再無(wú)別物”〔28〕。伽里略(Galileo)除了嘲笑和挖苦水晶球體系的捍衛(wèi)者，還力斥Chiaramonti著作之謬?！?9〕此兩人皆力主日心地動(dòng)之說(shuō)，他們對(duì)水晶球體系的態(tài)度無(wú)疑是Copernicus學(xué)說(shuō)與水晶球體系不相容的有力旁證之一。
這一時(shí)期除了上述四位最重要的天文學(xué)家外，還有不少著名人物也反對(duì)水晶球體系。T．Campanella借太陽(yáng)城人之口表示“他們痛恨亞里士多德……并且根據(jù)一些反常的現(xiàn)象提出了許多證據(jù)來(lái)反對(duì)世界永恒存在的說(shuō)法”〔30〕。C．Bruno和W．Gilbert的態(tài)度更為明確，已有人注意到了?！?1〕
三 水晶球體系在中國(guó)傳播的情況
關(guān)于水晶球體系在中國(guó)的情況，李約瑟的說(shuō)法影響很大。他認(rèn)為“耶穌會(huì)傳教士帶去的世界圖式是托勒密-亞里士多德的封閉的地心說(shuō)；這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為，宇宙是由許多以地球?yàn)橹行牡耐墓腆w水晶球構(gòu)咸的”，又說(shuō)“存宇宙結(jié)構(gòu)問(wèn)題亡，傳教士們硬要把一種基本上錯(cuò)誤的圖式(固體水晶球說(shuō))強(qiáng)加給一種基本上正確的圖式(這種圖式來(lái)自古宣夜說(shuō)，認(rèn)為星辰浮于無(wú)限的太空)”〔32〕。他的說(shuō)法曾被許多文章和著作引用，但是我們不得不指出，李約瑟的說(shuō)法至少不很全面。
眾所周知，耶穌會(huì)土在中國(guó)所傳播的西方天文學(xué)知識(shí)，主要匯集在《崇禎歷書》中。這部百余卷的巨著于1634年修成之后，很快風(fēng)靡了中國(guó)的天文界，成為中國(guó)天文學(xué)家研究西方天文學(xué)最重要的材料。1645年，又由清政府以《西洋新法歷書》之名正式頒行。此書采用Tyeho的宇宙體系，不僅沒(méi)有采用任何固體水晶球的說(shuō)法，恰恰相反，它明確否定了水晶球體系： 問(wèn)：古者諸家日天體為堅(jiān)為實(shí)為徹照，今法火星圈割太陽(yáng)之圈，得非明背昔賢之成法乎?曰：自古以來(lái)測(cè)候所急，追天為本，必所造之法與密測(cè)所得略無(wú)乖爽，乃為正法?！且陨峁艔慕?，良非自作聰明，妄違迪哲?！?3〕
必須注意，這段論述的作者羅雅谷(Jacobus Rho)和湯若望(J．Adam Shall von Bell)皆為耶穌會(huì)士，這又從另一側(cè)面反映出天主教會(huì)欽定的水晶球教條在當(dāng)時(shí)失敗的情形——連教會(huì)自己的天文學(xué)家也拋棄這個(gè)學(xué)說(shuō)了。
雖然早期來(lái)華耶穌會(huì)土中利瑪竇(Matthaeus Ricci)和陽(yáng)瑪諾(Emmanuel Diaz)兩人曾在他們的宣傳介紹性小冊(cè)子中傳播過(guò)水晶球之說(shuō)〔34〕〔35〕，但其影響與《崇禎歷書》相比是微不足道的。況且他們僅限于談?wù)撚钪鎴D式，而這并不能解決任何具體的天文學(xué)問(wèn)題，因此也不被中國(guó)天文學(xué)家所重視。
清代中國(guó)天文學(xué)家對(duì)各層天球或軌道是否為實(shí)體有過(guò)熱烈討論。王錫闡主張“若五星本天則各自為實(shí)體”〔36〕，梅文鼎則認(rèn)為“故惟七政各有本天以為之帶動(dòng)，斯能常行于黃道而不失其恒；惟七政之在本天又能自動(dòng)于本所，斯可以施諸小輪而不礙”〔37〕。這與Purbach的折衷想法頗相似。王、梅兩人是否受過(guò)水晶球理論的影響，目前還缺乏足夠的史料來(lái)斷言。何況當(dāng)時(shí)“本天”一詞往往被用來(lái)指二維圓環(huán)，即天體軌道。而更多的天文學(xué)家認(rèn)為連這樣的二維軌道也非實(shí)體。焦循說(shuō)：“可知諸論皆以實(shí)測(cè)而設(shè)之。非天之真有諸輪也。”〔38〕江永也承認(rèn)非實(shí)體：“則在天雖無(wú)輪之形質(zhì)，而有輪之神理，雖謂之實(shí)有焉可也?！薄?9〕阮元力言實(shí)體論之謬：“此蓋假設(shè)形象，以明均數(shù)之加減而已，而無(wú)識(shí)之徒……遂誤認(rèn)蒼蒼者天果有如是諸輪者，斯真大惑矣!”〔40〕盛百二也說(shuō)：“舊說(shuō)諸天重重包裹皆為實(shí)體，乃細(xì)測(cè)火星能割人日天，金水二星又時(shí)在日上，時(shí)在日下，使本天皆為實(shí)體，焉能出人無(wú)礙?”〔41〕值得注意的是，焦循等人皆已領(lǐng)悟了Ptolemy“幾何表示”的思想。這一思想可以上溯到Eudoxus，而Copernicus、Tycho，直到Kepler，皆一脈相承。既然認(rèn)為二維軌道也非實(shí)體，當(dāng)然更不會(huì)接受三維的實(shí)體天球。事實(shí)上，幾乎所有的清代天文學(xué)家都接受Tycho宇宙體系，或是經(jīng)過(guò)他們自己改進(jìn)的Tycho體系，而不是水晶球體系。
Eudoxus的同心球體系被認(rèn)為是數(shù)學(xué)假設(shè)，其本質(zhì)與后來(lái)的小輪體系并無(wú)不同，而古希臘數(shù)理天文學(xué)的傳統(tǒng)即發(fā)端于此。Aristotle將其發(fā)展為水晶球體系，卻在很大程度上出于哲學(xué)思辨。但他或許帶有尋求天體運(yùn)動(dòng)物理機(jī)制的積極傾向，這種傾向后來(lái)一度在阿拉伯天文學(xué)中有所加強(qiáng)。當(dāng)水晶球體系在14世紀(jì)成為教條之后，就束縛了天文學(xué)的發(fā)展，以至Galileo等人不得不付出沉重代價(jià)來(lái)沖破它。舉例來(lái)說(shuō)，超新星、彗星和太陽(yáng)黑子，本來(lái)無(wú)論地心說(shuō)還是日心說(shuō)都可以接受，但在水晶球體系中就不能容忍。水晶球體系傳人中國(guó)之后，如果曾起過(guò)某些作用的話，同樣也是消極的。比如王錫闡，他主張?zhí)烨驅(qū)嶓w論，并由此認(rèn)為火星與太陽(yáng)軌道相割為不可能，因而試圖修改Tycho體系。如果他是受了水晶球理論的影響，那么這種影響看來(lái)只是引起了他思路的混亂，因?yàn)樗麑?duì)Tycho宇宙體系的修改是不成功的?！?2〕
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〔20〕Swerdlow，Neugegauer，〔10〕，P．56，P．474．
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〔26〕Tycho，Opera Omnia，ed．Dreyer，Copehagen，1913—1929，Ⅳ，P~222．Quoted by 〔23〕，P．12．
〔27〕Kepler，Epitom Astrohomiae Copernicanae，411，Great Books Of the Western World，Encyclopaedia Britannice，(1980)，16，P·856--857．
〔28〕Kepler，〔27〕，P．857．
〔29〕Galileo，Dialogo，The Univ．Of Chicago Press，1957．
〔30〕T．CampaneHa：《太陽(yáng)城》，陳大維等譯，商務(wù)印書館，1982。
〔31〕李約瑟，〔18〕，P．647－648。
〔32〕李約瑟，〔18〕，P．643－646。
〔33〕《西洋新法歷書》：五緯歷指卷一。
〔34〕利瑪竇：《乾坤體義》卷上。
〔35〕陽(yáng)瑪諾：《天問(wèn)略》。
〔36〕王錫闡：《五星行度解》。
〔37〕梅文鼎：《歷學(xué)疑問(wèn)》卷一。
〔38〕焦循：《釋輪》卷上。
〔39〕江永：《數(shù)學(xué)》卷六。
〔40〕阮元：《疇人傳》卷四十六。
第5篇：天文學(xué)的概念范文
【關(guān)鍵詞】:物理成就；科研方法；實(shí)驗(yàn)方法；經(jīng)驗(yàn)積累；獨(dú)立思考
中圖分類號(hào)：G633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8809（2010）05-0089-01
歷史上很多科學(xué)家創(chuàng)造了奇跡，他們除了具有淵博的理論知識(shí)外，多數(shù)會(huì)使用比較實(shí)用而奇特的研究方法。這些方法看似簡(jiǎn)單，人們卻較難想到。在歷史上愛因斯坦和伽利略都對(duì)物理學(xué)的發(fā)展做出過(guò)杰出的貢獻(xiàn)，并且他們使用的科研方法也都具有突出特點(diǎn)。
一、愛因斯坦的科研方法及主要成就
美國(guó)科學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人阿爾伯特愛因斯坦，在物理理論研究中有自己獨(dú)到的方法，實(shí)證與思辨結(jié)合是他經(jīng)常使用的方法。他在研究中尤其注重實(shí)驗(yàn)研究，把實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)作為他進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)。他還特別注重在實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的大膽思辨，他認(rèn)為只有思辨才能把經(jīng)驗(yàn)整合形成結(jié)論。狹義相對(duì)論和光量子說(shuō)就是思辨與實(shí)證相結(jié)合的產(chǎn)物。豐富的想象力和靈感是愛因斯坦科學(xué)研究的另一特點(diǎn)，他偶爾使用思想實(shí)驗(yàn)，例如追光實(shí)驗(yàn)使他成功的研究出狹義相對(duì)論，升降機(jī)實(shí)驗(yàn)又使他獲得了廣義相對(duì)論的研究成果。獨(dú)立思考，積極討論使愛因斯坦的研究獨(dú)具特色，在普朗克提出量子概念后，他不盲從于當(dāng)時(shí)其他物理學(xué)家研究方向，經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考，提出了量子理論，開辟了光的波粒二象性的研究方向。
二、伽利略的科研方法及主要成就
意大利著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家伽利略學(xué)術(shù)思想比較活躍，他經(jīng)常在各種學(xué)術(shù)活動(dòng)中與持有不同觀點(diǎn)的同事辯論。他一邊學(xué)習(xí)前輩的數(shù)學(xué)與力學(xué)研究成果，一邊考察工廠和作坊等軍用民用工程，廣泛結(jié)交社會(huì)各行各業(yè)的技術(shù)人員，幫助他們解決生產(chǎn)中遇到的技術(shù)難題，并且從各種技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)中得到啟發(fā)。在此基礎(chǔ)上，他深入系統(tǒng)地研究了落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)、靜力學(xué)、水力學(xué)以及土木建筑和軍事建筑等理論；他發(fā)現(xiàn)了慣性原理，研制了溫度計(jì)和望遠(yuǎn)鏡。愛因斯坦和英費(fèi)爾德在《物理學(xué)的進(jìn)化》一書中曾經(jīng)評(píng)論說(shuō)：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端”。
三、兩位學(xué)者科研方法比較
1、善辯和實(shí)驗(yàn)研究方法的應(yīng)用是他們的科研共性
對(duì)科學(xué)的興趣、淵博知識(shí)和良好科研環(huán)境是愛因斯坦和伽利略有所成就的前提，兩位科學(xué)家都具有敏捷的思維，都善于觀察，善于獨(dú)立思考。伽利略自幼受家庭的影響，對(duì)機(jī)械興趣極濃。長(zhǎng)大后他的文學(xué)與數(shù)學(xué)才華突出，經(jīng)常受人贊揚(yáng)，曾先后在比薩大學(xué)和帕多瓦大學(xué)任教。愛因斯坦從小就熱愛科學(xué)，1905年獲蘇黎世大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。1913年任柏林威廉皇帝物理研究所長(zhǎng)和柏林大學(xué)教授，并當(dāng)選為普魯士科學(xué)院院士。良好的大學(xué)環(huán)境給他們提供科學(xué)研究場(chǎng)所，加之善辯是他們共同之處。所以他們對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，并根據(jù)自己掌握的理論，打破常規(guī)提出自己見解，研究出很多成果。
實(shí)驗(yàn)方法是兩位科學(xué)家獲得成績(jī)都必須使用的方法。愛因斯坦使用的實(shí)驗(yàn)方法是思想實(shí)驗(yàn)，例如對(duì)狹義相對(duì)論研究，愛因斯坦使用了實(shí)驗(yàn)研究方法，但此實(shí)驗(yàn)方法不是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的，而是在他的思想中完成的，他使用的是一種假想實(shí)驗(yàn)方法。1905年他經(jīng)過(guò)10年思考和實(shí)驗(yàn)，終于提出了光電效應(yīng)的量子化理論解釋，并于1921年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。伽利略在其他工程技術(shù)人員的研究基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)研究出慣性原理，從而開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理的先河。他通過(guò)對(duì)理想斜面實(shí)驗(yàn)研究和科學(xué)推理得出：如果摩擦力小到可以忽略時(shí)，沿斜面滾下的球，將以恒定的速度在水平面上不停向前滾動(dòng)。無(wú)論小球自多高斜面滾下，無(wú)論小球滾下時(shí)速度是多少，這樣的運(yùn)動(dòng)將永遠(yuǎn)保持下去。伽利略是第一個(gè)把實(shí)驗(yàn)引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家，他利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)理論結(jié)合的方法研究出很多力學(xué)定律。
2、不同成長(zhǎng)歷程和個(gè)人的特長(zhǎng)決定他們不同的科研方法
愛因斯坦少年時(shí)代閱讀大量哲學(xué)著作，頭腦中受哲學(xué)思想的影響，他認(rèn)為自然界是具有統(tǒng)一性和規(guī)律性的。他總結(jié)出自然界萬(wàn)物之間都存在著內(nèi)在的統(tǒng)一性，統(tǒng)一性是他推出狹義相對(duì)論的理論基礎(chǔ)。在他的科學(xué)研究中始終貫穿統(tǒng)一性、簡(jiǎn)單性、相對(duì)性、對(duì)稱性的指導(dǎo)思想。愛因斯坦的狹義相對(duì)論揭示出能量與質(zhì)量之間的關(guān)系，該理論解決了長(zhǎng)期存在的恒星能源來(lái)源的難題，近年來(lái)又被用于解釋許多新出現(xiàn)的高能物理現(xiàn)象。愛因斯坦的廣義相對(duì)論推出了光線彎曲現(xiàn)象 并且成為后來(lái)許多天文概念的理論基礎(chǔ)。愛因斯坦對(duì)天文學(xué)最大的貢獻(xiàn)是他的宇宙學(xué)理論。他創(chuàng)立了相對(duì)論宇宙學(xué)，建立了靜態(tài)有限無(wú)邊的自洽的動(dòng)力學(xué)宇宙模型，并引進(jìn)了宇宙學(xué)原理、彎曲空間等新概念，推動(dòng)了現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展。
伽利略受羅馬教皇破害，整個(gè)一生研究都投入到對(duì)哥白尼、開普勒開創(chuàng)的新世界觀證明和宣傳上，哲學(xué)是他與唯心論和教會(huì)的經(jīng)院哲學(xué)作斗爭(zhēng)的有力武器，把他受教會(huì)迫害下的犧牲作為喚起人們對(duì)日心說(shuō)的理解的籌碼。力學(xué)定律是伽利略的主要貢獻(xiàn)，他發(fā)現(xiàn)了單擺的等時(shí)性，并證明了單擺振動(dòng)的周期和擺長(zhǎng)的平方根成正比。該定律是他利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法確定的。伽利略在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三門知識(shí)，提高了人們對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙界的認(rèn)識(shí)，天文學(xué)是他利用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天體取得的成果。他在科學(xué)研究中主張用實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)和證明自然規(guī)律，用實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)創(chuàng)立、擴(kuò)展和補(bǔ)充理論知識(shí)。
結(jié)論
科學(xué)家們研究理論方向不同，往往使用科研方法也不同。愛因斯坦主要采用實(shí)驗(yàn)研究成果與他的自然科學(xué)唯物論相結(jié)合，形成了自己獨(dú)特的科學(xué)思想和研究方法。伽利略是以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀察結(jié)果以亞里士多德為代表的傳統(tǒng)的自然觀，開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)。但無(wú)論進(jìn)行怎樣的研究，無(wú)論研究領(lǐng)域如何，兩位科學(xué)家都本著實(shí)事求是的原則，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上不斷積累經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造出一個(gè)又一個(gè)科學(xué)成果。新的研究成果又促使更優(yōu)秀的科研方法產(chǎn)生。所以，歸根結(jié)底，任何創(chuàng)造都來(lái)源于實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法在科學(xué)研究中的重要地位是任何方法都無(wú)法代替的，實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究最重要的環(huán)節(jié)。
參考文獻(xiàn)：
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[2]楊勁松．也談伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究[J]．重慶教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2001.
第6篇：天文學(xué)的概念范文
【關(guān)鍵詞】 畢達(dá)哥拉斯；數(shù)論；美學(xué)探微；
基金項(xiàng)目：江蘇省教育廳高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目（2010SJB720001）
古希臘數(shù)學(xué)在阿那克西曼德更為抽象的思維方式影響下，逐漸從具體的感官實(shí)體世界中提升而出。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派與古代埃及、巴比倫和其他的經(jīng)驗(yàn)主義數(shù)學(xué)范式不同的是，開創(chuàng)了許多基本和重大的科學(xué)與哲學(xué)觀念，將數(shù)學(xué)建立在一個(gè)不是以經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)為知識(shí)判斷標(biāo)準(zhǔn)，而是以推理和論證為基礎(chǔ)的全新的概念框架之上的，賦予了外在世界某種形而上學(xué)的意義，哲學(xué)研究的范式也因此具有了革命性的轉(zhuǎn)換。
一、數(shù)論思想
畢達(dá)哥拉斯約在公元前580-570年之間生于薩摩斯，公元前500年死于梅塔彭頓。畢達(dá)哥拉斯是最早提出并使用“愛智慧”即“哲學(xué)”這個(gè)名稱的的人。關(guān)于畢達(dá)哥拉斯的傳說(shuō)很多，他的理想是要讓其門徒塑造優(yōu)秀的政治品德，為國(guó)家利益服務(wù)，使個(gè)人服從整體。畢達(dá)哥拉斯的父親是個(gè)商人，在這樣文化氛圍的家庭中，畢達(dá)哥拉斯從小就培養(yǎng)起對(duì)數(shù)學(xué)的濃厚興趣，他是集希臘理性精神與宗教精神于一身的典型代表，他所組成的畢達(dá)哥拉斯學(xué)派在古希臘影響了數(shù)百年之久。該學(xué)派在公元前5世紀(jì)末，分化為從事哲學(xué)、科學(xué)研究為主的數(shù)理學(xué)派與從事宣揚(yáng)宗教神秘主義為主的信條學(xué)派，公元前1世紀(jì)融入新柏拉圖主義之中。但在其流變的數(shù)百年之中，科學(xué)與哲學(xué)始終相互影響著。
畢達(dá)哥拉斯學(xué)派最初是秘密結(jié)社，其數(shù)學(xué)上的發(fā)現(xiàn)被視為結(jié)社的公有財(cái)產(chǎn)，并對(duì)外界保密。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派“專心從事藝術(shù)和工藝，又研究音樂(lè)、醫(yī)學(xué)，特別是數(shù)學(xué)?！盵1]數(shù)論是畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的核心概念，畢達(dá)哥拉斯創(chuàng)設(shè)了畢達(dá)哥拉斯定理，為此曾舉行百牛大祭。“數(shù)學(xué)”這個(gè)詞也是畢達(dá)哥拉斯學(xué)派首先采用的，他們?cè)跀?shù)學(xué)上研究發(fā)現(xiàn)的深度和廣度，在當(dāng)時(shí)世界各民族中遙遙領(lǐng)先。盡管他們最初的研究是從埃及和東方得到啟發(fā)，但他們已將東方那種偏于實(shí)用的數(shù)學(xué)上升到抽象的普遍的定理。亞里斯多德為此總結(jié)到，他們把全部時(shí)間用在這種研究上，進(jìn)而認(rèn)為數(shù)學(xué)的始基就是一切存在物的始基。這種創(chuàng)造本身就是世界性的思維范式的根本性革命。
畢達(dá)哥拉斯學(xué)派研究數(shù)學(xué)是基于哲學(xué)的追問(wèn)，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有建立起一門數(shù)學(xué)學(xué)科。盡管數(shù)論是畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的“中心思想”但它同時(shí)又是該學(xué)派追問(wèn)世界的外在傳達(dá)形式。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派有條基本的原則，即數(shù)是最智慧的，和諧是最美的。事實(shí)上，對(duì)于數(shù)學(xué)而言，直到亞里士多德的時(shí)候，數(shù)學(xué)才被定義，成為一門研究數(shù)量的學(xué)科。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派自覺(jué)地將數(shù)看作是世界的根基，即把它看作存在物的質(zhì)料因，又將此描述存在物的性質(zhì)和狀態(tài)。由于他們?cè)跀?shù)目中間見到了各種各類和諧的特性與比例，而一切其他事物就其整個(gè)本性來(lái)說(shuō)都是以數(shù)目為范型的，數(shù)目本身則先于自然中的一切其他事物。所以他們由此而推論，數(shù)目的元素就是萬(wàn)物的元素，整個(gè)的天是一個(gè)和諧，一個(gè)數(shù)目。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為，數(shù)既具有物理意義上的實(shí)在性的存在，更具有形而上學(xué)的終極意義。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派注意世界上形式關(guān)系的事實(shí)，他們發(fā)現(xiàn)量度、秩序、比例和始終一致的循環(huán)，可以用數(shù)來(lái)表示。他們由此而推斷，數(shù)是萬(wàn)物的基質(zhì)，一切其它的存在則是數(shù)的外在表現(xiàn)形式，數(shù)是世界的終極原因。作為非物質(zhì)的事物，如正義、德性、愛情、友誼等都由數(shù)來(lái)統(tǒng)攝。愛情與友誼用數(shù)字“8”來(lái)表示，因?yàn)閻矍榕c友誼如同音樂(lè)的八個(gè)音度一樣是和諧的。
二、天文學(xué)信仰
第7篇：天文學(xué)的概念范文
然而在中學(xué)物理教學(xué)中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生雖能夠準(zhǔn)確地說(shuō)出物理規(guī)律的內(nèi)容，在解決問(wèn)題時(shí)也能正確寫出相關(guān)的公式，但在具體展開的過(guò)程中卻無(wú)從下手，究其原因：主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不能領(lǐng)會(huì)物理規(guī)律的內(nèi)在含義，教師在教學(xué)過(guò)程中，也往往是過(guò)于強(qiáng)調(diào)規(guī)律的形式，以期通過(guò)相關(guān)習(xí)題的講解，讓學(xué)生理解和掌握物理規(guī)律的內(nèi)涵，忽視了在規(guī)律教學(xué)中對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景和過(guò)程構(gòu)建，沒(méi)有挖掘其中各物理量的本真，只注重物理規(guī)律的“殼”，而忽視“殼”里的“精髓”。
新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出：要讓學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗(yàn)證物理規(guī)律。通過(guò)物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過(guò)程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用。由此，我們可以從以下幾方面來(lái)實(shí)施：
一、加強(qiáng)概念教學(xué)是進(jìn)行規(guī)律教學(xué)的前提
如果把物理知識(shí)看成是一座大廈，物理規(guī)律就是這座大廈的建筑結(jié)構(gòu)，而物理概念則是構(gòu)成這座大廈的建筑材料，沒(méi)有建筑材料是不可能按一定結(jié)構(gòu)蓋起大廈的。物理規(guī)律與物理概念的關(guān)系，正如建筑結(jié)構(gòu)與建筑材料的關(guān)系。
物理中的定律、定理等，都是用有關(guān)的物理概念總結(jié)出來(lái)的。例如：慣性定律(一切物體在沒(méi)有受到外力作用的時(shí)候，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài))就包含有“外力”“勻速直線運(yùn)動(dòng)”“靜止”等概念，如果沒(méi)有這些概念，就不可能得出這個(gè)定律。如果學(xué)生對(duì)這些概念沒(méi)有正確地理解，就不可能真正掌握慣性定律。又如：對(duì)“牛頓第二定律”規(guī)律的應(yīng)用，學(xué)生對(duì)于“F=ma”這個(gè)規(guī)律并不難掌握。但是，如果學(xué)生對(duì)公式中的力F缺乏正確理解或不會(huì)正確求合力，則在運(yùn)用這個(gè)規(guī)律時(shí)就要發(fā)生錯(cuò)誤。由此可見，學(xué)生對(duì)物理規(guī)律掌握不好的原因之一是對(duì)規(guī)律所涉及的有關(guān)物理概念缺乏正確的理解。使學(xué)生建立正確的物理概念，是使學(xué)生掌握物理規(guī)律的前提，沒(méi)有這個(gè)前提則物理規(guī)律的教學(xué)就無(wú)從談起。
二、重視實(shí)驗(yàn)的演示，是規(guī)律教學(xué)的關(guān)鍵
物理學(xué)本身就是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多物理概念和規(guī)律都是由實(shí)驗(yàn)得出的。為使學(xué)生真正理解物理規(guī)律，要盡可能從觀察實(shí)驗(yàn)出發(fā)，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生思考，從而總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。一個(gè)準(zhǔn)確、完整、生動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)，可創(chuàng)設(shè)一種良好的物理環(huán)境，提供給學(xué)生鮮明具體的感性認(rèn)識(shí)，再經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)象特征進(jìn)行概括形成本身的規(guī)律，可加深學(xué)生的感受。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，利用學(xué)生強(qiáng)烈的參與意識(shí)，幫助學(xué)生從理性上認(rèn)識(shí)物理規(guī)律，增強(qiáng)高中物理規(guī)律教學(xué)的有效性。
例如：“楞次定律”的教學(xué)中，對(duì)其規(guī)律的表述“感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的方向總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。”對(duì)其規(guī)律的應(yīng)用，學(xué)生往往不得其解，雖然教學(xué)中教師也對(duì)規(guī)律進(jìn)行了具體的闡述，但依然不行，若在教學(xué)中通過(guò)實(shí)驗(yàn)的演示和操作，則可以讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中體驗(yàn)磁通量的變化與兩磁場(chǎng)方向的關(guān)系，從而更好地理解規(guī)律中“阻礙”的涵義，再通過(guò)小組內(nèi)同學(xué)間的相互討論，使學(xué)生對(duì)規(guī)律的理解更加深刻。
三、注重物理學(xué)史的講解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)
物理概念和規(guī)律的得出都是前人經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐，整理、加工而形成的理論知識(shí)，這些知識(shí)是很精煉的。在規(guī)律教學(xué)中，如果學(xué)生不清楚為什么要學(xué)習(xí)這個(gè)規(guī)律，不了解前人為得出這個(gè)規(guī)律所經(jīng)歷的曲折道路和付出的艱苦勞動(dòng)，不知道這個(gè)規(guī)律在物理學(xué)中的地位和作用，不知道這個(gè)規(guī)律對(duì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理的必要性，那么學(xué)生在學(xué)習(xí)這個(gè)規(guī)律時(shí)就必然帶有盲目性，學(xué)習(xí)就是被動(dòng)的。因此，在規(guī)律教學(xué)中，要使學(xué)生了解建立這個(gè)規(guī)律的簡(jiǎn)要的歷史過(guò)程，知道這個(gè)規(guī)律所起的重要作用，使學(xué)生清楚這個(gè)規(guī)律的來(lái)龍去脈，是規(guī)律教學(xué)中不應(yīng)缺少的環(huán)節(jié)。在關(guān)于上述內(nèi)容的教學(xué)中所涉及的物理學(xué)研究的曲折歷程和物理學(xué)家的不畏困難的進(jìn)取精神、科學(xué)態(tài)度，會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生積極的影響，對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)起到潛移默化的作用。
例如：萬(wàn)有引力定律，若只是簡(jiǎn)單地通過(guò)相關(guān)公式的推導(dǎo)得到規(guī)律，而忽視這一規(guī)律得出的歷史過(guò)程，這對(duì)這一規(guī)律教學(xué)是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，事?shí)上，從16世紀(jì)哥白尼經(jīng)過(guò)對(duì)天體的大量觀測(cè)提出日心說(shuō)，在此基礎(chǔ)上經(jīng)歷了幾代科學(xué)家近二百年的研究探索才由牛頓總結(jié)出來(lái)的。其間，丹麥天文學(xué)家第谷對(duì)天文觀測(cè)的精確資料，德國(guó)天文學(xué)家開普勒經(jīng)過(guò)大量復(fù)雜計(jì)算得出的關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律，法國(guó)天文學(xué)家布里阿爾德奧通過(guò)研究提出的“行星受到的力和離太陽(yáng)距離的平方成反比”的假設(shè)，伽利略的單擺周期公式，惠更斯得出的圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度公式等，都為牛頓的研究提供了不可缺少的基礎(chǔ)理論。牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷地深入研究，證明了橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的引力平方反比定律，并定義了質(zhì)量的概念，進(jìn)一步又研究了引力與質(zhì)量的關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。萬(wàn)有引力定律的建立，對(duì)物理學(xué)的發(fā)展、天文研究、宇航事業(yè)以及人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)都具有十分重要的作用。
第8篇：天文學(xué)的概念范文
【關(guān)鍵詞】暗物質(zhì)；暗能量；研究進(jìn)展
【Abstract】In the 21st century from the physics and astronomy is one of the major challenges of dark matter and dark energy .This thesis tells the concept and discovery history of dark matter and dark energy briefly.Then it introducts the international and domestic research trends of dark matter and dark energy detailly.At last，it outlooks our country’s research prospect of dark matter and dark energy.
【Key words】Dark matter；Dark energy；Research progress
我們知道原子組成物質(zhì)，質(zhì)子、中子、電子等粒子組成原子。但是，20世紀(jì)末的天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn)普通物質(zhì)只占宇宙的4%，而暗物質(zhì)占23%，暗能量占73%。李政道教授指出：“暗物質(zhì)是籠罩20世紀(jì)末和21世紀(jì)初現(xiàn)代物理學(xué)的最大烏云，它將預(yù)示著物理學(xué)的又一次革命?！毖芯克鼈儗?huì)在物理學(xué)和天文學(xué)史上誕生出新的重大發(fā)現(xiàn)，并對(duì)未來(lái)的科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生不可預(yù)估的重要作用。
1 什么是暗物質(zhì)、暗能量
1.1 什么是暗物質(zhì)
暗物質(zhì)（Dark Matter）是一種因存在現(xiàn)有理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象而假想出的物質(zhì)，它小于電子和光子，不帶電荷，與電子不發(fā)生干擾，對(duì)電磁波和引力場(chǎng)均能穿越，是組成宇宙的重要部分。
1.2 什么是暗能量
暗能量（Dark Energy）是假想的一種能量形式，它充溢在廣闊的宇宙空間，以一種負(fù)壓力為表現(xiàn)，在推動(dòng)宇宙運(yùn)動(dòng)中起巨大作用。
2 暗物質(zhì)、暗能量的發(fā)現(xiàn)歷史
2.1 暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)歷史
1933年弗里茨.茲威基（Fritz Zwicky）發(fā)現(xiàn)按照星系的徑向運(yùn)動(dòng)速度推斷出的星系團(tuán)質(zhì)量和按照星系團(tuán)中發(fā)光星體推斷出的質(zhì)量相差了近400倍。因此，他推測(cè)星系團(tuán)可能主要由不發(fā)光的物質(zhì)構(gòu)成，并首次提出暗物質(zhì)的概念[1]。
20世紀(jì)70年代，美國(guó)天文學(xué)家薇拉.魯賓（Vera Rubin）通過(guò)對(duì)大量星系旋轉(zhuǎn)曲線的研究證實(shí)宇宙中確實(shí)存在大量暗物質(zhì)。
20世紀(jì)80年代，科學(xué)家正式提出了“暗物質(zhì)”這個(gè)名稱并被廣為接受。
2.2 暗能量的發(fā)現(xiàn)歷史
按照宇宙大爆炸理論，發(fā)生大爆炸后，宇宙的膨脹速度會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的流逝逐漸減慢。但1998年，美國(guó)加州大學(xué)物理學(xué)伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）及澳大利亞國(guó)立大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，宇宙正在加速膨脹，并不是以前科學(xué)家預(yù)測(cè)的減速膨脹。
Ia型超新星觀測(cè)是宇宙中存在暗能量的最直接觀測(cè)證據(jù)。1998 年兩個(gè)Ia 型超新星（SN）小組發(fā)現(xiàn)了宇宙在加速膨脹，由此揭示了暗能量的存在，這一成果被美國(guó)《科學(xué)》雜志選為當(dāng)年的世界十大科技進(jìn)展之首。之后暗能量一直為物理學(xué)界和天文學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。暗能量的基本特征是具有負(fù)壓，在宇宙空間中（幾乎）均勻分布且不結(jié)團(tuán)[2]。
3 暗物質(zhì)、暗能量的研究動(dòng)態(tài)
3.1 國(guó)際暗物質(zhì)、暗能量的研究動(dòng)態(tài)
20世紀(jì)70年代以來(lái)，通過(guò)對(duì)大型天體間尤其是星系間的引力觀測(cè)研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，普通物質(zhì)不會(huì)引起這么大的引力，因此宇宙存在暗物質(zhì)的理論被廣泛認(rèn)同。
發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)是在2006年。美國(guó)天文學(xué)家在對(duì)星系團(tuán)1E 0657-56進(jìn)行觀測(cè)時(shí)意外觀測(cè)到在星系團(tuán)猛烈碰撞的過(guò)程中，黑暗物質(zhì)與正常物質(zhì)分開，由此獲得暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。
2007年1月，暗物質(zhì)分布圖誕生。
2007年，美國(guó)暗物質(zhì)研究評(píng)估小組成立，該小組由美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、自然科學(xué)基金會(huì)（NSF）、美國(guó)能源部（DOE）聯(lián)合組成，在其的報(bào)告中指出，破解宇宙暗物質(zhì)謎團(tuán)具有極其重要的科學(xué)意義，并希望美國(guó)加大在暗物質(zhì)研究方面的投入，保持世界領(lǐng)先地位。
2007年5月16日出版的《天體物理學(xué)雜志》稱，約翰斯?霍普金斯大學(xué)天文學(xué)家小組利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，探測(cè)到了位于遙遠(yuǎn)星系團(tuán)中呈環(huán)狀分布的暗物質(zhì)[3]，成為最強(qiáng)有力的能證明暗物質(zhì)存在的證據(jù)。
2007年，日本成立了科維理宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所（簡(jiǎn)稱“Kavli IPMU”），暗物質(zhì)與暗能量是其研究的重要課題。并為其昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡（Subaru）升級(jí)HSC數(shù)字照相機(jī)，成立了PFS合作組，以進(jìn)行高精度的深空觀測(cè)，從而探索暗能量更多的細(xì)節(jié)。
2008年9月，噸量級(jí)的暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)被列為歐洲天體粒子物理聯(lián)盟（APPEC）規(guī)劃的7個(gè)天體粒子物理項(xiàng)目規(guī)劃之首。
2009年12月，迄今為止最有力的發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的證據(jù)在Souden煤礦中被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。
美國(guó)國(guó)家科學(xué)院在2012至2021天文及天體物理十年規(guī)劃中，將暗物質(zhì)與暗能量的探測(cè)列為主要的研究方向。
美國(guó)自20世紀(jì)80年代以來(lái)通過(guò)宇宙背景探測(cè)者衛(wèi)星（COBE衛(wèi)星），威爾金森微波各向異性探測(cè)器（WMAP衛(wèi)星）先后對(duì)宇宙微波背景輻射進(jìn)行觀測(cè)，從而發(fā)現(xiàn)了暗能量的存在。斯隆數(shù)字巡天（SDSS），暗能量巡天（DES）自21世紀(jì)開始通過(guò)對(duì)超新星和弱引力透鏡的觀測(cè)，嘗試獲得更多關(guān)于暗能量的信息。暗能量譜儀裝置（DESI）、廣域紅外巡天望遠(yuǎn)鏡（WFIRST）、大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）等期望在建成后能對(duì)暗能量進(jìn)行精密的測(cè)量。
2013年4月4日，在日內(nèi)瓦歐洲核子中心諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者丁肇中教授首次公布其領(lǐng)導(dǎo)的阿爾法磁譜儀（AMS）項(xiàng)目的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果――已發(fā)現(xiàn)的40萬(wàn)個(gè)正電子可能來(lái)自一個(gè)共同之源，即脈沖星或人們一直尋找的暗物質(zhì)。
2014年9月18日，在瑞士日內(nèi)瓦舉行的程林教授團(tuán)隊(duì)與丁肇中合作的AMS項(xiàng)目重大成果會(huì)上，最新研究成果“宇宙射線中過(guò)量的正電子可能來(lái)自暗物質(zhì)”得以公布，并在6個(gè)能證明暗物質(zhì)存在的有關(guān)特征中確認(rèn)了5個(gè)。
國(guó)外諸多探測(cè)暗物質(zhì)、暗能量的實(shí)驗(yàn)（包括地面和空間）正在籌建或已投入運(yùn)行，其中暗物質(zhì)地下探測(cè)實(shí)驗(yàn)室多達(dá)20個(gè)；空間實(shí)驗(yàn)包括高能γ射線實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡（EGRET）、意大利負(fù)載反物質(zhì)探索和光核天體物理學(xué)衛(wèi)星（PAMELA）、費(fèi)米衛(wèi)星和普朗克巡天者（Planck衛(wèi)星）及衛(wèi)星導(dǎo)航警戒衛(wèi)星（SNAP衛(wèi)星）、觀測(cè)帶電粒子的哈勃望遠(yuǎn)鏡（AMS02）、大口徑綜合巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）等；正在運(yùn)行的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）也將有力地推動(dòng)暗物質(zhì)的探測(cè)[4]。
3.2 國(guó)內(nèi)暗物質(zhì)、暗能量的研究動(dòng)態(tài)
我國(guó)對(duì)暗物質(zhì)和暗能量的研究非常重視。國(guó)務(wù)院在2006年制定的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》里面定義了8個(gè)基礎(chǔ)研究前沿領(lǐng)域，“暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)”是“物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)和宇宙大尺度物理學(xué)規(guī)律”領(lǐng)域內(nèi)的主要研究方向之一。
2008年，由中科院牽頭，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)制訂了一個(gè)“上天入地到南極”的暗物質(zhì)和暗能量探測(cè)的發(fā)展路線圖，其中“上天”指暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星，“入地”指四川錦屏地下暗物質(zhì)探測(cè)，“到南極”指在南極昆侖站建設(shè)大型天文望遠(yuǎn)鏡來(lái)探測(cè)。這些項(xiàng)目得到了積極的推進(jìn)，并取得了豐富的成果。
國(guó)家“973計(jì)劃”項(xiàng)目之“暗物質(zhì)、暗能量的理論研究與實(shí)驗(yàn)預(yù)研”于2010年正式啟動(dòng)。項(xiàng)目首席科學(xué)家吳岳良院士將研究目標(biāo)進(jìn)一步凝練為“兩暗一新”，即通過(guò)對(duì)暗物質(zhì)和暗能量的深入研究，探索微觀和宇觀世界的新現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)新規(guī)律、提出新理論[5]。
最引人注目的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展來(lái)自于錦屏地下實(shí)驗(yàn)室的暗物質(zhì)直接探測(cè)項(xiàng)目中國(guó)暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)（CDEX）和粒子物理和天體物理氙探測(cè)器（PandaX）。2013年，CDEX發(fā)表了首批低質(zhì)量區(qū)域暗物質(zhì)直接探測(cè)結(jié)果，這也是中國(guó)在暗物質(zhì)直接探測(cè)方面從無(wú)到有的一個(gè)突破進(jìn)展[6]。
由中科院紫金山天文臺(tái)、中科大合作研發(fā)的暗物質(zhì)粒子探測(cè)器（DAMPE）于2015年年底發(fā)射，通過(guò)探測(cè)來(lái)自宇宙空間的高能伽馬光子、電子以及質(zhì)子，間接觀測(cè)宇宙空間中的暗物質(zhì)?；谖磥?lái)的中國(guó)空間站的高能宇宙輻射探測(cè)裝置（HERD）也處于積極的研發(fā)中，并取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展[7]。
在暗能量研究方面，中國(guó)目前最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡LAMOST（又稱郭守敬望遠(yuǎn)鏡）開始了銀河系內(nèi)觀測(cè)，但是由于所處地理位置的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)大范圍巡天還有困難。觀測(cè)中性氫產(chǎn)生的21厘米輻射的“宇宙第一縷曙光”項(xiàng)目（21CMA）在進(jìn)行中。在新疆紅柳峽地區(qū)開展21厘米天文學(xué)（天籟計(jì)劃）還在進(jìn)行原理驗(yàn)證?？臻g站大規(guī)模光學(xué)巡天項(xiàng)目完成了前期的論證工作，目前正在解決巡天相機(jī)所需要的關(guān)鍵技術(shù)。
此外，國(guó)內(nèi)的研究單位在暗能量研究方向參與了廣泛的國(guó)際合作。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)等單位參與了SDSS四期、重子振蕩光譜巡天（BOSS）、擴(kuò)展重子振蕩光譜巡天（eBOSS）、CFHTLenS弱引力透鏡巡天實(shí)驗(yàn)等國(guó)際合作項(xiàng)目，力圖通過(guò)天文觀測(cè)手段對(duì)暗能量的物理性質(zhì)進(jìn)行限制[8]。
4 我國(guó)暗物質(zhì)和暗能量研究展望
在過(guò)去的幾年里，我國(guó)在暗物質(zhì)的直接和間接探測(cè)研究方面已經(jīng)趕上世界的步伐，暗能量的追趕卻才剛剛開始。
暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)方面要利用好錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期，將相應(yīng)的研究深入推進(jìn)。暗物質(zhì)間接探測(cè)實(shí)驗(yàn)方面要利用發(fā)射暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星DAMPE、AMS項(xiàng)目、紫金山天文臺(tái)、羊八井宇宙線地面觀測(cè)站等研究，預(yù)期會(huì)對(duì)暗物質(zhì)的研究做出有意義的貢獻(xiàn)。暗能量研究方面有望利用空間站、觀測(cè)站實(shí)施巡天項(xiàng)目以取得暗能量的突破性研究。
總之，今后的10-20年將是暗物質(zhì)與暗能量探測(cè)研究的關(guān)鍵時(shí)期，我國(guó)科學(xué)家應(yīng)該有所作為，積極開展先進(jìn)探測(cè)技術(shù)的研發(fā)，在暗物質(zhì)、暗能量探測(cè)技術(shù)水平方面取得突破性重大成果，做出引領(lǐng)世界的貢獻(xiàn)。
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[4]蔡榮根，周宇峰.暗物質(zhì)與暗能量研究新進(jìn)展[J].中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)，2010，12（3）：3-9.
[5]蔡榮根，周宇峰.暗物質(zhì)與暗能量研究新進(jìn)展[J].中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)，2010，12（3）：3-9.
[6]季向東，張新民，諶勛.中國(guó)暗物質(zhì)與暗能量研究展望[J].科學(xué)通報(bào)，2016，61（11）：1181-1187.
第9篇：天文學(xué)的概念范文
古希臘的學(xué)者們已在科學(xué)或自然知識(shí)研究上產(chǎn)生了許多的經(jīng)典作品，例如柏拉圖(Plato, 432-347 BC)《蒂邁歐篇》(Timaeus)、亞里斯多德 (Aristotle, 384-322 BC)《物理學(xué)》(Physics)、《論天》(On the Heavens)、《氣象學(xué)》(Meteorology)、歐幾里德(Euclid)《幾何原本》(Elements)、阿基米德(Archimedes, 287-212 BC)《論浮體》(On Floating Bodies)、托勒密(Claude Ptolemy, ca.100-170)《天文學(xué)大全》(Almagest)等等。即使是近代科學(xué)革命時(shí)期，也產(chǎn)生不少吾人不陌生的經(jīng)典作品，如哥白尼(N. Copernicus, 1473-1543)《天體運(yùn)行論》(On the Revolutions of Heavenly Spheres, 1543)、刻卜勒(Johannes Kepler, 1571-1630)《新天文學(xué)》(New Astronomy, 1609)、伽利略《星際信使》、《兩大世界體系的對(duì)話》、《兩門新科學(xué)》、虎克(Robert Hooke, 1635-1703)《顯微鏡圖說(shuō)》 (Micrographia)、牛頓(Isaac Newton, 1642-1727)《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(Mathematical Principle of Natural Philosophy, 1687)等等。
絕大部份過(guò)去的科學(xué)經(jīng)典作品，早已成為昨日的舊科學(xué)(old science)。其中僅有非常少數(shù)會(huì)在教科書中被改寫為符合科學(xué)直線進(jìn)步簡(jiǎn)略的介紹。絕大多數(shù)的科學(xué)經(jīng)典的內(nèi)容非常深?yuàn)W，不適宜一般讀者閱讀?！缎请H信使》卻是一個(gè)例外，它既是一本科學(xué)經(jīng)典，也是本科普經(jīng)典作品。它是首本運(yùn)用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星際的書，不同于其他的科學(xué)經(jīng)典作品涉及深?yuàn)W的數(shù)學(xué)，或是不易理解的概念與論證，此書的內(nèi)容淺顯，加以圖說(shuō)，無(wú)需加以改寫，今日的讀者或?qū)W子們可以直接閱讀。
本文擬先介紹此書源起的歷史背景，其次處理《星際信使》在內(nèi)容上的創(chuàng)新。接著分析此書對(duì)華文讀者在科普與科學(xué)傳播上的意義。
1《星際信使》的起源與歷史背景
要了解伽利略《星際信使》在科學(xué)發(fā)展與對(duì)后世在科普上的意義，我們得將伽利略放回其時(shí)代，通過(guò)他的生平、教育與當(dāng)時(shí)的主要科學(xué)理論，來(lái)了解他在科學(xué)上的創(chuàng)新與影響。
1.1 至《星際信使》前的伽利略生平
在伽利略的研究者中，意大利后裔的德瑞克 (Stillman Drake, 1910-1993)原是一位金融圈工作者，休假時(shí)常回佛羅倫斯的伽利略圖書館，對(duì)當(dāng)時(shí)伽利略著作的英譯本不滿意，因而著手研究伽利略。在真積力久則入的情況下，他成為伽利略研究的佼佼者，被聘為多倫多大學(xué)科學(xué)史教授。他完成的 Galileo at Work: His Scientific Biography是本關(guān)于伽利略最好的傳記[1]。
伽利略于 1564年生于意大利比薩，該地屬于佛羅倫斯麥第奇 (Medici)家族統(tǒng)治。他的義大利文名字 Galileo Galilei的意思是”伽利略家族中的伽利略”，是七個(gè)孩子中的長(zhǎng)子。 1581年在父親溫參齊歐(Vincenzio Galilei)期望下，他入比薩大學(xué)習(xí)醫(yī)。雖然哥白尼于 1543年提出日心說(shuō)，當(dāng)時(shí)大學(xué)正統(tǒng)的科學(xué)理論是與基督教義結(jié)合的亞里斯多德–托勒密地心說(shuō)。 1577年彗星出現(xiàn)，第谷 (Tycho Brahe, 1546-1601)觀測(cè)到它與地球的距離超過(guò)月與地，最后在 1588年出版《最近以太世界發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象》，提出地心說(shuō)，太陽(yáng)繞地心運(yùn)轉(zhuǎn)，其他行星與彗星繞日運(yùn)行的折衷體系[2]。它與亞里斯多德—托勒密地心說(shuō)和哥白尼日心說(shuō)形成三個(gè)彼此間相互競(jìng)爭(zhēng)的世界體系。
大學(xué)時(shí)期的伽利略在認(rèn)識(shí)宮廷數(shù)學(xué)家芮齊(Ostilio Ricci)后，轉(zhuǎn)而熱衷歐幾里得與阿基米德數(shù)學(xué)作品，1585年未獲學(xué)位就離開比薩大學(xué)。幸運(yùn)的是他對(duì)某些固體重心的探討，在友人的贊助下，為他在 1589年 11月獲得比薩大學(xué)的數(shù)學(xué)教席。接受亞里斯多德–托勒密傳統(tǒng)教育的他，對(duì)運(yùn)動(dòng)提出與亞里斯多德傳統(tǒng)相左的新見解。他認(rèn)為在相同介質(zhì)中，同質(zhì)料的物體不論其重量與大小，自由下落需時(shí)相同，而不像亞里斯多德物理學(xué)的主張，下墜速度與物體重量成正比。日后流傳他曾在比薩斜塔進(jìn)行自由落體實(shí)驗(yàn)，然而在他本人留下的文獻(xiàn)中，從未陳述曾在該塔進(jìn)行此一實(shí)驗(yàn)[3]。
1591年中，父親逝世，身為長(zhǎng)子的他承擔(dān)家計(jì)。為增加收入，他乃于翌年 9月轉(zhuǎn)到威尼斯共和國(guó)管轄的帕度瓦大學(xué)擔(dān)任數(shù)學(xué)教師。在經(jīng)濟(jì)上入不敷出的情況下，伽利略不得不采取其他的方式來(lái)增加收入。一種是為大學(xué)生擔(dān)任家教。從他留存的資料來(lái)判斷，他采用耶穌會(huì)羅馬學(xué)院的講義做為教材，教過(guò)亞里斯多德邏輯與科學(xué)證明的理念，以及自然哲學(xué)或物理學(xué)[4]。第二種是提供遠(yuǎn)道學(xué)生膳宿。此外，他還開設(shè)制造儀器的小型工場(chǎng)，發(fā)明與簡(jiǎn)化科學(xué)儀器，對(duì)外銷售。例如出測(cè)量火砲口徑與射程的幾何羅盤儀器，以及說(shuō)明的書冊(cè)來(lái)增加收入。此一方法經(jīng)耶穌會(huì)士傳入中國(guó)，用于遼東對(duì)抗清軍[5]。
1597年刻卜勒在《宇宙的奧祕(mì)》 (Cosmographic Mystery)中支持日心說(shuō)，請(qǐng)友人將兩本分送意大利最能用到此書的人，其中一位是伽利略。在給刻卜勒的致謝函中，伽利略自稱是哥白尼學(xué)說(shuō)的信徒，成為十六世紀(jì)末支持日心說(shuō)的十人之一。[6]不過(guò)，那時(shí)他只能算是半個(gè)哥白尼信徒(semi-Copernican)。事實(shí)上，他到 1613年左右才積極為哥白尼日心說(shuō)辯護(hù)。1615-1616年為哥白尼的日心說(shuō)第一次接受調(diào)查，1632出版《兩個(gè)世界主要體系的對(duì)話錄》，旋即查禁 1632-1633年為哥白尼的日心說(shuō)第二次接受調(diào)查，并遭受譴責(zé)與終身拘禁。
回到 1605年，伽利略擔(dān)任佛羅倫斯麥第奇家族柯西摩 (Cosimo)王子的教師。 1609 年王子登基成為麥第奇大公爵，伽利略曾去信期望這位昔日高足能夠照顧他，但未獲正面的回應(yīng)。這年他從巴黎友人處傳來(lái)有種能將遠(yuǎn)處物體放大的器物市面上銷售。
1.2 完成《星際信使》的特殊背景
十七世紀(jì)，望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、空氣幫浦等技術(shù)對(duì)科學(xué)產(chǎn)生重大的影響。 1608年 9月在荷蘭有人發(fā)明了可放大 3倍的”望遠(yuǎn)鏡”，隨后申請(qǐng)專利。在審查期間，因?yàn)橐嘤兴颂岢錾暾?qǐng)，因而未給予專利。這項(xiàng)發(fā)明于次年春天傳到巴黎。伽利略經(jīng)由巴黎友人從市場(chǎng)購(gòu)得此儀器后，為了增加收入而努力改良它的放大倍率。
手巧的伽利略積極磨制鏡片，同年 8月時(shí)已改良到放大 8至 9倍。于是， 在 8月下旬邀請(qǐng)威尼斯共和國(guó)總督與議員們，在威尼斯港口的高塔上，演出“察諜鏡”(spyglass)之秀。讓一艘船由遠(yuǎn)處全速駛向港口，在“察諜鏡”觀察到兩小時(shí)后，高塔上的人才能以裸眼看到，展現(xiàn)出此鏡對(duì)維護(hù)威尼斯港安全，防止海盜入侵，深具價(jià)值，令與會(huì)佳賓印象深刻。
相對(duì)于中世紀(jì)大學(xué)重視經(jīng)典權(quán)威的傳統(tǒng)，以討論文本的為主，文藝復(fù)興以降，在自然研究中觀察的角色愈來(lái)愈重要，加上十五世紀(jì)中葉西方印刷術(shù)的崛起，在自然史方面，陸續(xù)產(chǎn)生許多新作品。 1609年 11月中，伽利略已將”察諜鏡”改良到放大 20-30倍，他開始將此一儀器運(yùn)用的范圍從地表轉(zhuǎn)向星際，有項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)。次年三月出版《星際信使》(Sidereus nuncios, Starry Messenger)一書，將觀察結(jié)果公諸世人。
2《星際信使》在內(nèi)容上的創(chuàng)新
伽利略先觀察月亮，并圖繪下來(lái)，他不是首位以望遠(yuǎn)鏡觀月后繪圖者。稍早，在參考吉柏特(William Gilbert, 1544-1603)所繪制一相當(dāng)簡(jiǎn)略月面圖后，哈芮特 (Thomas Harriot, ca. 1520-1621)使用較低倍的望遠(yuǎn)鏡觀察月表，將航海經(jīng)驗(yàn)納入其中，繪制出一幅陸地與海洋構(gòu)成的月面地圖。[7]但是，伽利略研磨的望遠(yuǎn)鏡比哈芮特用的大了許多倍，繪制的圖更精密許多。更重要的是，他還告訴讀者他圖繪的方法。一方面通過(guò)單孔鏡面看到放大的月亮，另一方面，則備有一張白紙，依所見大小圖繪出鏡中所見的月面圖。根據(jù)他的自述：
讓我先介紹”察諜鏡”轉(zhuǎn)向的月球表面，為了易于了解起見，我將它區(qū)分為較明亮與較黑暗兩個(gè)部份。通過(guò)對(duì)月球表面明暗部份常期重覆的觀察，我們確定月球表面不像大多數(shù)哲學(xué)家所相信的，和其他天體同是個(gè)光滑、均勻的圓球形狀；想反地，它是凸凹不平的，低洼的與凸起的部份滿佈于其上。就像地球的表面一樣，山脈與深谷分佈各地。以下說(shuō)明這項(xiàng)由觀察所推得的結(jié)論。
根據(jù)亞里斯多德自然哲學(xué)，月亮屬于第五元素以太構(gòu)成的不毀不滅的天域，應(yīng)是一個(gè)完美的星體，其中的黑影可用較密的以太構(gòu)成，因此不如較疏處明亮。通過(guò)明與暗界域不是圓弧狀，伽利略推論月球不是一個(gè)完美的天球。在多幅月面圖中，由于亮區(qū)中有暗塊；暗區(qū)中有亮點(diǎn)，且會(huì)雖時(shí)間擴(kuò)大，他憑著地球上的山谷接受陽(yáng)光照射的經(jīng)驗(yàn)來(lái)推論，月面不是光滑的，而像地表一樣有高山與深谷。
1610年 1月 7日，伽利略將改良放大 30倍的”望遠(yuǎn)鏡”朝向木星觀察，發(fā)現(xiàn)其旁兩顆小星星。最初他認(rèn)為它們是恆星，由于像行星般出現(xiàn)在黃道帶附近，才判斷為與木星有關(guān)的衛(wèi)星。13日首次見到木星旁的四顆星星。另外一項(xiàng)主要的發(fā)現(xiàn)是銀河，在亞里斯多德自然哲學(xué)中視為是月下的大氣現(xiàn)象。托勒密《天文學(xué)大全》聲稱恆星數(shù)目為 1022顆，直到伽利略觀察銀河發(fā)現(xiàn)有無(wú)數(shù)的星星。
在 3月 2日最后一次觀察后一周，出版《星際信使》一書，此書將天文學(xué)由裸眼觀察帶入望遠(yuǎn)鏡天文學(xué)，也使年近半百的伽利略成為國(guó)際間知名的學(xué)者。
3《星際信使》對(duì)后世在科普上的意義
《星際信使》一書的三項(xiàng)主要發(fā)現(xiàn)：月亮表面崎嶇不平、木星的四顆衛(wèi)星、銀河無(wú)數(shù)的星星，使四十六歲的伽利略從一位地方性的大學(xué)數(shù)學(xué)教師，迅速地聞名于歐洲。加上 1610年伽利略的另兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)：金星像月亮般有其相位盈虧與土星左右兩耳看似其衛(wèi)星，使他在一年之中藉著望遠(yuǎn)鏡的觀察就有五項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)。次年，以利瑪竇老師克拉烏維斯(明清時(shí)譯為：丁先生。Christopher Clavius, 1538-1612)為首的耶穌會(huì)五位學(xué)者都肯定上述五項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，使他躋身于歐洲聞名學(xué)者之列。
十五世紀(jì)末，世界地理的大發(fā)現(xiàn)，打通歐洲赴亞洲或美洲的海路。十六世紀(jì)宗教改革促使天主教內(nèi)成立耶穌會(huì)(Society of Jesus)與其對(duì)抗，培養(yǎng)受過(guò)良好教育訓(xùn)練的耶穌會(huì)士向包括中國(guó)在內(nèi)的歐洲以外區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)距傳教。盡管伽利略從未到過(guò)中國(guó)，明末清初，《星際信使》中的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)也隨入華耶穌會(huì)士傳入中國(guó)。德禮賢(Pasquale M. D'Elia, 1890-1963)將這些資料匯整為《伽利略在中國(guó)》一書[8]。但是《星際信使》的中譯本遲至 2004年筆者譯為中文后[9]，華文讀者才有機(jī)會(huì)閱讀此書，因此它在華文世界的科普與科學(xué)傳播方面的意義值得闡明。
首先，天文學(xué)一直是一個(gè)非常重視觀測(cè)的領(lǐng)域。在十七世紀(jì)以前，已發(fā)明諸多科學(xué)儀器來(lái)幫忙觀測(cè)，第谷就是此中翹楚，發(fā)明一些大型固定的儀器。
雖然伽利略不是望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明者，但是經(jīng)過(guò)他的巧手改良后磨出的鏡片，觀察月球與銀河，留下圖繪，以及逐日記載他對(duì)木星的四顆衛(wèi)星的觀察與紀(jì)錄，出版《星際信使》一書，開啟望遠(yuǎn)鏡天文學(xué)。它是一本值得學(xué)子與一般讀者閱讀的科普經(jīng)典，作者除了介紹一種他改良的科學(xué)儀器進(jìn)行觀測(cè)以外，還將所見通過(guò)圖繪加以視覺(jué)呈現(xiàn)，很難得見到一流科學(xué)家將其發(fā)現(xiàn)表達(dá)的是如此淺顯易懂。
其次，在十七世紀(jì)初培根(Francis Bacon, 1561-1626)鼓勵(lì)觀察與實(shí)驗(yàn)，影響倫敦皇家學(xué)會(huì)(Loyal Society of London)以前，第谷、刻卜勒的老師麥斯特林 (Michael Maestlin, 1550-1631)與伽利略等已特別注意異象的觀察與記錄。 1577年的彗星，引起第谷與麥斯特林長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)半月的觀察與記錄。相對(duì)地，萬(wàn)歷五年中國(guó)官方觀察一個(gè)月，視為星占異象處理。同一現(xiàn)象卻在不同文化中觀察所得不同，顯示觀察的背后是含有不同理論的[10]。
第三，1577年的彗星與木星四顆衛(wèi)星的觀察與紀(jì)錄，都顯示它們屬于以太領(lǐng)域，對(duì)亞里斯多德—托勒密世界體系，天域的星體是永恆不變的而言，它們都是過(guò)去未曾見的異象。針對(duì) 1577年的彗星，第谷提出折衷的世界體系?？墒恰缎请H信使》書中，并未批判《星際信使》一書，因?yàn)橘だ詫ⅰ缎请H信使》獻(xiàn)給麥第奇大公爵。
由于木星是麥第奇家族的徽記，麥第奇大公爵恰有兄弟四人，伽利略因此將木星的四顆衛(wèi)星以“麥第奇星星”(Medicean stars)之名獻(xiàn)給麥第奇家族。因?yàn)檫@項(xiàng)無(wú)價(jià)的禮物，他所獲得的回報(bào)是在 46歲時(shí)改變生涯，由“錢少、事多、離家遠(yuǎn)”的帕度瓦大學(xué)數(shù)學(xué)教職，轉(zhuǎn)成“錢多、事少、離家近”的麥第奇宮廷自然哲學(xué)家與數(shù)學(xué)家，名義上是比薩大學(xué)教授，卻沒(méi)有任何教學(xué)負(fù)擔(dān)。簡(jiǎn)言之， 1610年《星際使者》一書的出版目的在獻(xiàn)給麥第奇大公爵，尋求他的贊助。一個(gè)類似的案例是第谷將他丹麥國(guó)王贊助的島嶼上發(fā)展的天文儀器，撰寫《機(jī)械裝置的天文儀器》(Tycho Brahe’s Description of His Instruments and Scientific Work)一書，并以彩色圖繪，以贏得布拉格神圣羅馬帝國(guó)魯?shù)婪蚧实鄣馁澲鶾11]。
《星際使者》內(nèi)容顯示，伽利略似未批判地心說(shuō)，直到《太陽(yáng)黑子》才積極推動(dòng)哥白尼學(xué)說(shuō)[12]。事實(shí)上，在科學(xué)革命前期，當(dāng)學(xué)會(huì)尚未成立時(shí)，宮廷或王子的贊助是大學(xué)以外支持新科學(xué)的最重要的社會(huì)組織。
第四，更值得注意的是，成為麥第奇廷臣的伽利略，具有自然哲學(xué)家的身份，為他提供了探討自然哲學(xué)的社會(huì)性合法身份，可以跨越自然哲學(xué)與數(shù)學(xué)天文學(xué)間的學(xué)科界域，得以積極推動(dòng)哥白尼擬跨越自然哲學(xué)與天文學(xué)間的日心說(shuō)[13]。
最后，在海峽兩岸出版愈來(lái)愈多翻譯的的科普書籍時(shí)，其中有非常多涉及科學(xué)史方面的舊版科學(xué)書籍。如果只從后見之明的觀點(diǎn)來(lái)論其中朝向現(xiàn)代進(jìn)步的成就，就像祖先崇拜一般地崇拜科學(xué)偉人，這不是科普作者創(chuàng)作中有關(guān)舊科學(xué)的關(guān)切點(diǎn)。如果我們抱著多了解舊科學(xué)作品的時(shí)代意義，《星際信使》是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的切入點(diǎn)。要了解天文學(xué)的發(fā)展，特別是從裸眼轉(zhuǎn)向望遠(yuǎn)鏡天文學(xué)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折，《星際信使》更是一本不可或缺的科學(xué)與科普經(jīng)典。
參考文獻(xiàn)：
[1] Stillman Drake, Galileo at Work: His Scientific Biography (Chicago: University of Chicago Press, 1978).
[2] Tycho Brahe, De mundi aetherei recentioribus phaenomenis (Vranibvrg, 1588).
[3] Lane Cooper, Aristotle, Galileo, and the Tower of Pisa (Ithaca, N.Y.: Cornell University Press, 1935).
[4] William A. Wallace, Galileo’s Early Notebooks: The Physical Questions. A Translation from the Latin, with Historical and Paleographical Commentary (Notre Dame: University of Notre Dame Press, 1977); Willian A. Wallace, Galileo and His Sources: the Heritage of the Collegio Romano in Galileo’s Science (Princeton: Princeton University Press, c1984), chs. 1-3.
[5]黃一農(nóng). 比例規(guī)在火砲學(xué)上的應(yīng)用. 科學(xué)史通訊, 臺(tái)北，1996，第 15期，頁(yè) 4-11.
[6] Robert Westman, “The Copernicus and the Churchs,” in David C. Lindberg and Ronald L. Numbers (eds.), God and Nature: Historical Essays on the Encounter between Christianity and Science (Berkeley: University of California Press, 1986), pp. 76-113.
[7] Stephen Pumfrey, “Harriot's Maps of the Moon: New Interpretations,” Notes and Records of the Royal Society, 63 (2009): 163-168.
[8] Pasquale M. D'Elia, Galileo in Cina: Relazioni attraverso il Collegio Romano tra Galileo e i gesuiti scienziati missionary in Cina (1610-1640) (Romae: Apud Aedes Universitatis Gregorianae, 1947). English edition was translated by Rufus Sutor and Matthew Sciasia as Galileo in China: Relations through the Roman College between Galileo and the Jesuit Scientist-Missionaries (1610-1640) (Cambridge, M.A,: Harvard University Press, 1960).
[9] 伽利略著，范龢惇 (Albert Van Helden)英譯、序言、簡(jiǎn)介與結(jié)論. 徐遐生（英）序，徐光臺(tái)中譯與導(dǎo)讀，星際信使 (Sidereus nuncius, 1610), 臺(tái)北：天下文化，2004.
[10] 徐光臺(tái). 異象與常象：明萬(wàn)歷年間西方彗星見解對(duì)士人的沖激. 清華學(xué)報(bào), 新竹，新 39卷 4期，2009年 12月，頁(yè) 529-566.
[11] Adrian Johns, The Nature of the Book: Print and Knowledge in the Making (Chicago/London: University of Chicago press, 1998), pp. 20-24.
