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天文學(xué)的理論范文第1篇

聞名于世的“諾貝爾獎”，每年一次授予在物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)，以及一些人文領(lǐng)域做出卓越貢獻的人，至今已有100多年的歷史。然而，諾貝爾并沒有設(shè)立專門的天文學(xué)獎項，這導(dǎo)致了20世紀(jì)前70年天文學(xué)的成就與諾貝爾獎無緣。由于天體物理學(xué)的發(fā)展，特別是天文觀測所發(fā)現(xiàn)的許多物理特性和物理過程是地面上的物理學(xué)實驗所無法實現(xiàn)的，宇宙及各種天體已成為物理學(xué)的超級實驗室。天體物理學(xué)的一些突出成果有力地推進了物理學(xué)的發(fā)展，這樣，天文學(xué)成就獲得“諾貝爾物理學(xué)獎”就成為很自然的事了。

諾貝爾獎與天文學(xué)的尷尬

諾貝爾獎是以瑞典著名化學(xué)家阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾（Alfred Bemhard Nobel，1833年10月21日～1896年12月10日）的部分遺產(chǎn)作為基金創(chuàng)立的。諾貝爾獎包括金質(zhì)獎?wù)隆⒆C書和獎金支票。諾貝爾在他的遺囑中提出，將部分遺產(chǎn)（920萬美元）作為基金，以其利息分設(shè)物理、化學(xué)、生理或醫(yī)學(xué)、文學(xué)及和平5種獎金，授予世界各國在這些領(lǐng)域內(nèi)對人類做出重大貢獻的學(xué)者。1968年，瑞典中央銀行于建行300周年之際，提供資金增設(shè)諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎，并于1969年開始與其它5種獎同時頒發(fā)。諾貝爾獎還有一個規(guī)定，即只有先前的諾貝爾獎獲得者、諾貝爾獎評委會委員、特別指定的大學(xué)教授、諾貝爾獎評委會特邀教授才有資格推薦獲獎的候選人。

由于沒有設(shè)立諾貝爾天文學(xué)獎，在很多年里，天文學(xué)家既沒有推薦權(quán)，也不會被人推薦。在這個世界公認(rèn)的科學(xué)界最高獎面前，天文學(xué)和天文學(xué)家的處境不免有些尷尬。

天文學(xué)與物理學(xué)相互促進

天文學(xué)是研究地球之外天體和宇宙整體的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、運動和演化的科學(xué)，物理學(xué)是研究物質(zhì)世界基本規(guī)律的科學(xué)。研究各種物質(zhì)形態(tài)都會形成相應(yīng)的物理學(xué)分支，其中包括研究天體形態(tài)和特性的天體物理學(xué)。很顯然，天文學(xué)與物理學(xué)的關(guān)系十分密切，相互關(guān)聯(lián)，密不可分。天文學(xué)成就可以歸入諾貝爾物理學(xué)獎的范圍是在情理之中的，但是要使這個道理得到公認(rèn)很不容易，花費了好幾十年的時間。

20世紀(jì)初，物理學(xué)家根據(jù)物理學(xué)規(guī)律提出了許多天文學(xué)預(yù)言：如廣義相對論預(yù)言星光在太陽引力場中的彎曲、水星近日點的運動規(guī)律和引力場中的光譜紅移現(xiàn)象；預(yù)言中子星、微波背景輻射、星際分子和黑洞的存在等。這些預(yù)言在證實的過程中曾走過艱難的歷程甚至彎路，這些偉大的預(yù)言推動著天文學(xué)家和物理學(xué)家們?yōu)橹畩^斗，并且發(fā)展了一個個新的分支學(xué)科。

天文觀測為物理學(xué)基本理論提供了認(rèn)識地球上實驗室無法得到的物理現(xiàn)象和物理過程的條件。開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動三定律以后，牛頓為解釋這些經(jīng)驗規(guī)律才導(dǎo)出萬有引力定律，而在地球上的物理實驗室中是總結(jié)不出萬有引力定律的。此后，從對太陽及恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和能量來源的研究中獲得了熱核聚變反應(yīng)的概念；對星云譜線的分析提供了原子禁線理論的線索；從恒星演化理論發(fā)展出了元素形成理論。天文學(xué)觀測的新發(fā)現(xiàn)也給物理學(xué)以巨大的刺激和桃戰(zhàn)：中子星的發(fā)現(xiàn)推動了致密態(tài)物理學(xué)的發(fā)展，而類星體、星系核、Y射線暴等現(xiàn)象的能量來源迄今還很難從現(xiàn)有的物理學(xué)規(guī)律中找到答案。

隨著物理學(xué)的發(fā)展，物理學(xué)家必然要把宇宙及各種天體作為物理學(xué)的實驗室。物理學(xué)家涉足天文學(xué)領(lǐng)域的研究成為一種必然。而天文學(xué)家也會密切地注視著物理學(xué)的發(fā)展，以期用物理學(xué)原理來解釋宇宙的過去、現(xiàn)在和將來。

一批歷史性天文學(xué)成就無緣諾貝爾獎

在1901年開始頒發(fā)諾貝爾獎以后，天文學(xué)上有很多重大的發(fā)現(xiàn)，其科學(xué)價值可與獲得諾貝爾物理學(xué)獎的一些項目媲美。1912年，美國女天文學(xué)家勒維特（Henrietta Swan Leavitt）發(fā)現(xiàn)造父變星的周光關(guān)系，從而得出一種估計天體距離的方法，這直接導(dǎo)致了河外星系的發(fā)現(xiàn)；1911年～1913年，丹麥天文學(xué)家赫茨普龍（Ejnar Hertzsprung）和美國天文學(xué)家羅素（Henry Norris Russell）各自獨立地得到了恒星光度和光譜型的關(guān)系圖，即赫羅圖，赫羅圖在恒星起源和演化的研究中起到了舉足輕重的作用；1918年，美國天文學(xué)家沙普利（Harlow Shapley）發(fā)現(xiàn)銀河系中心在人馬座方向，糾正了太陽是銀河系中心的錯誤看法；1924年，美國天文學(xué)家哈勃（Edwin P.Hubble）確認(rèn)“仙女座大星云”是銀河系之外的恒星系統(tǒng)，繼而在1929年發(fā)現(xiàn)了著名的哈勃定律，證明宇宙在膨脹；1926年，英國天文學(xué)家愛丁頓（ArthurStanley Eddington）出版專著《恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)》，這本書成為恒星結(jié)構(gòu)理論的經(jīng)典著作。然而，這些成果無一例外地被諾貝爾物理學(xué)獎拒之門外。

就像1927年諾貝爾物理學(xué)獎得主威爾遜發(fā)明的云霧室成為研究微觀粒子的重要儀器一樣，望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展使我們能夠觀測到更遙遠(yuǎn)、更暗弱的天體及天體現(xiàn)象。但是沒有一項光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的成就獲獎。其中如美國天文學(xué)家海爾（Alan Hale）研制的口徑1.53米、2.54米和5.08米三架大型反射望遠(yuǎn)鏡，1930年施密特研制的折反射望遠(yuǎn)鏡，以及20世紀(jì)90年代研制完成的10米口徑凱克Ⅰ號和Ⅱ號望遠(yuǎn)鏡等，它們都代表了天文學(xué)觀測手段的歷史性成就。獲諾貝爾物理學(xué)獎的與天文相關(guān)的課題

隨著物理學(xué)的發(fā)展，物理學(xué)家必然要把宇宙及各種天體作為物理學(xué)的實驗室。在宇宙中所發(fā)生的物理過程比地球上所能發(fā)生的多得多，條件往往更為典型或極端。在地球上做不到的物理實驗，在宇宙中可以觀測到。物理學(xué)家涉足天文學(xué)領(lǐng)域的研究成為必然。

赫斯發(fā)現(xiàn)宇宙線191 1年～1912年，奧地利物理學(xué)家赫斯（Victor Francis Hess）用氣球把“電離室”送到距離地面5000多米的高空進行大氣導(dǎo)電和電離的實驗，發(fā)現(xiàn)了來自地球之外的宇宙線。1936年，赫斯因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎。實際上，宇宙線的發(fā)現(xiàn)既是一項物理學(xué)實驗，更是天文學(xué)觀測成果。

貝特提出太陽的能源機制1938年美國物理學(xué)家貝特（Hans Bethe）研究核反應(yīng)理論的過程中，提出太陽和恒星的能量來源于核心的氫核聚變所釋放出的巨大能量。1967年，他因此項研究成果獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

湯斯開創(chuàng)分子譜線天文學(xué)美國物理學(xué)家湯斯（Charles Townes）利用氨分子受激發(fā)射的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子線路放大，研制出了波長為1，25厘米的氨分子振蕩器，簡稱為脈澤。他由地球上的“脈澤”聯(lián)想到太空中的分子，預(yù)言星際分子的存在。并計算出羥基（-OH）、一氧化碳（CO）等17種星際分子譜線頻率。1963年，年輕的博士后巴瑞特觀測到了預(yù)言中的羥基分子譜線，成為轟動全球的20世紀(jì)60年代四大發(fā)現(xiàn)之一。湯斯由此成為分子譜線天文學(xué)的拓荒人和首創(chuàng)者。1964年，他因氨分子振蕩器成功研制而獲該年度的諾貝爾物理學(xué)獎，而這項研究的副產(chǎn)品開創(chuàng)了一門新興的天文學(xué)科，其科學(xué)意義不遜于氨分子振蕩器的研制成功。

物理學(xué)家涉足天文學(xué)的研究所取得的成果能夠登上諾貝爾獎的大雅之堂，那么天文學(xué)家的研究成果，自然也應(yīng)該被諾貝爾物理學(xué)獎容納。

天文學(xué)理論首先與諾貝爾獎結(jié)緣

天文學(xué)家們密切注視著物理學(xué)的發(fā)展，并在天文學(xué)的研究過程中發(fā)展了物理學(xué)。瑞典天文學(xué)家阿爾文首先于1970年用他的“太陽磁流體力學(xué)”的出色成果叩開了諾貝爾物理學(xué)獎的大門，接著又有錢德拉塞卡的“恒星結(jié)構(gòu)和演化”和福勒等幾人合作的“恒星演化元素形成理論”的獲獎。這三項諾貝爾物理學(xué)獎的理論性很強，但都是建立在深入細(xì)致的天文觀測基礎(chǔ)上的。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的長期觀測提供了極其寶貴的資料，所獲得的統(tǒng)計規(guī)律給理論研究指明了方向，提供了解決問題的線索。這三個項目也體現(xiàn)了物理學(xué)理論和天文學(xué)最完美的結(jié)合。

首次獲諾貝爾獎的天文學(xué)家在太陽上發(fā)生的一切物理過程都與磁場和等離子體有關(guān)。磁流體力學(xué)成為太陽物理最重要的理論基礎(chǔ)。瑞典的阿爾文（Hannes Alfv6n）是磁流體力學(xué)的奠基人，他首先應(yīng)用這個理論研究太陽，因此也稱為太陽磁流體力學(xué)。由于這一理論也適用于宇宙中其它天體和星際介質(zhì)，因而也就成為宇宙磁流體力學(xué)。阿爾文因為對宇宙磁流體動力學(xué)的建立和發(fā)展所做出的卓越貢獻而榮獲1970年度諾貝爾物理學(xué)獎，這是歷史上第一次以天文學(xué)研究成果獲諾貝爾物理學(xué)獎。

印度裔美國天文學(xué)家錢德拉塞卡奮斗終生的成就在錢德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）還是劍橋大學(xué)研究生的時候，就獲得了“白矮星質(zhì)量上限”這一研究成果。這一成果意味著超過白矮星質(zhì)量極限的老年恒星的演化歸宿可能是密度比白矮星更大的中子星或者黑洞，其意義不同尋常。但由于受到權(quán)威學(xué)者錯誤的壓制，這一成果未能得到進一步深入研究。在這之后，他仍幾十年如一日地研究恒星結(jié)構(gòu)和演化理論。1983年，他在73歲高齡時以特別豐碩的成就獲得該年度的諾貝爾物理學(xué)獎。

B2FH元素形成理論宇宙中存在的各種元素是怎樣來的？這是個天文學(xué)家應(yīng)該回答、卻很難回答的問題。但是由天文學(xué)家霍伊爾（Fred Hoyle）、伯比奇（G.Geoffrey Burbidge）夫婦和核物理學(xué)家福勒（William Fowler）合作完成的研究課題卻揭示了這個自然之謎。人們按論文作者姓氏字母順序稱之為B2FH元素形成理論。這篇論文解決了在恒星中產(chǎn)生各種天然元素的難題，被視為經(jīng)典科學(xué)論文。這是天文學(xué)家和核物理學(xué)家合作研究天文學(xué)重大課題的典型例子。

1983年，上述論文的第三作者福勒獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，這個結(jié)果顯得很不公平，備受質(zhì)疑。福勒的貢獻的確很大，但是另外三位天文學(xué)家的貢獻也不是可有可無的，特別是霍伊爾作為這個研究課題的提出者和組織者，其前期的研究已經(jīng)提出“恒星內(nèi)部聚變產(chǎn)生元素”的創(chuàng)新思想，把他排除在諾獎之外很有些匪夷所思。

射電天文學(xué)成為諾貝爾獎的搖籃

射電天文學(xué)是20世紀(jì)30年展起來的天文學(xué)新分支，其特點是利用射電天文望遠(yuǎn)鏡觀測天體的無線電波段的輻射。和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡400多年的歷史相比，它僅有幾十年歷史，但卻很快就步入了鼎盛時期。20世紀(jì)60年代射電天文學(xué)的“四大發(fā)現(xiàn)”，即脈沖星、星際分子、微波背景輻射、類星體，成為20世紀(jì)中最耀眼的天文學(xué)成就。射電天文已成為重大天文發(fā)現(xiàn)的發(fā)祥地和諾貝爾物理學(xué)獎的搖籃。

賴爾的突破物理學(xué)中因發(fā)明新器件而獲諾貝爾物理學(xué)獎的事例屢見不鮮。然而在20世紀(jì)前幾十年當(dāng)中，光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展很快，導(dǎo)致了不少重要的天文發(fā)現(xiàn)，但卻沒有一項得獎。1974年，英國劍橋大學(xué)的賴爾（Martin Ryle）教授因發(fā)明綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，這是天文學(xué)家終于實現(xiàn)因研制天文觀測設(shè)備而獲諾獎的突破。射電望遠(yuǎn)鏡開辟了觀測的新波段，但是剛剛發(fā)展起來的射電天文十分幼稚，最大的問題是空間分辨率很低，且不能給出射電源的圖像。1952年，賴爾提出綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡理論，這是一種化整為零的射電望遠(yuǎn)鏡，用兩面或多面小天線進行多次觀測就可以達到大天線所具有的分辨率和靈敏度。而且，還能得到所觀測的天區(qū)的射電圖像。1971年，劍橋大學(xué)建成的等效直徑為5千米的綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡，其分辨率已和大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)，獲得了一大批射電源的圖像資料。

休伊什和貝爾發(fā)現(xiàn)脈沖星脈沖星的發(fā)現(xiàn)證實了中子星的存在。中子星具有和太陽相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量，但半徑只有約10千米。因此具有非常高的密度，是一種典型的致密星。中子星還具有超高壓、超高溫、超強磁場和超強輻射的物理特性，成為地球上不可能有的極端物理條件下的空間實驗室。它不僅為天文學(xué)開辟了一個新的領(lǐng)域，而且對現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展也產(chǎn)生了重大影響，導(dǎo)致了致密物質(zhì)物理學(xué)的誕生。英國劍橋大學(xué)的天文學(xué)教授休伊什（AntonyHewish）和他的研究生喬絲琳·貝爾（Jocelyn BellBurnell）女士一起發(fā)現(xiàn)了脈沖星。休伊什因發(fā)現(xiàn)脈沖星并證認(rèn)其為中子星而榮獲1974年的諾貝爾物理獎是當(dāng)之無愧的，但貝爾博士未能和休伊什一起獲得諾貝爾獎卻是一件憾事，目前天文學(xué)家公認(rèn)她是發(fā)現(xiàn)脈沖星的第一人。

彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射1963年初，彭齊亞斯（Arno Allan Penzias）和威爾遜（Robert Woodrow Wilson）把一臺衛(wèi)星通訊接收設(shè)備改造為射電望遠(yuǎn)鏡進行射電天文學(xué)研究。在觀測過程中意外發(fā)現(xiàn)了多余的3.5開溫度的輻射。這種輻射被確認(rèn)是宇宙大爆炸時的輻射殘余，成為宇宙大爆炸理論的重要觀測證據(jù)。由此，他們獲得了1978年度的諾貝爾物理學(xué)獎。彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射，所獲得的黑體譜并不精確，而且他們得到的微波背景輻射的空間分布是各向同性的，這與大爆炸宇宙學(xué)的理論有著明顯的差別。

赫爾斯和泰勒發(fā)現(xiàn)射電脈沖雙星繼1974年休伊什教授因發(fā)現(xiàn)脈沖星而獲得諾貝爾物理學(xué)獎之后，1993年美國普林斯頓大學(xué)的赫爾斯（RussellA.Hulse）和泰勒（Joseph H.Taylor）兩位教授又因發(fā)現(xiàn)射電脈沖雙星而共同獲得該年度諾貝爾物理學(xué)獎，引起了全世界的轟動。他們發(fā)現(xiàn)的脈沖雙星系統(tǒng)之所以重要，不僅因為是第一個，還因為它是軌道橢率很大的雙中子星系統(tǒng)，成為驗證引力輻射存在的空間實驗室。他們經(jīng)過近20年堅持不懈的努力，上千次的觀測，終于以無可爭辯的觀測事實，間接證實了引力波的存在，開辟了引力波天文學(xué)的新領(lǐng)域。

新世紀(jì)天文觀測再續(xù)輝煌

觀測是天文學(xué)研究的主要方法。觀測手段越多、越好，所能得到的信息就越豐富。進入21世紀(jì)僅僅10余年，已有4個天文項目獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，分別屬于X射線、中微子、射電和光學(xué)觀測研究領(lǐng)域。

賈科尼創(chuàng)立x射線天文學(xué)

1901年，倫琴（Wilhelm Conrad R6ntgen）因為發(fā)現(xiàn)X射線榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。時隔102年，X射線天文學(xué)的創(chuàng)始人里卡爾多·賈科尼（Rieeardo Giaeeoni）又獲諾獎殊榮。由于地球大氣對X射線和Y射線的強烈吸收，只能把探測器送到大氣層外才能接收天體的X射線和Y射線輻射。20世紀(jì)30年代以后，特別是到了90年代，空間探測的發(fā)展使得X射線天文學(xué)得到了發(fā)展，實現(xiàn)了天文學(xué)觀測研究的又一次飛躍。美國天文學(xué)家賈科尼由于對X射線天文學(xué)的突出貢獻榮獲2002年度諾貝爾物理學(xué)獎。

賈科尼對X射線天文學(xué)的貢獻是全面的，瑞典皇家科學(xué)院發(fā)表的新聞公報把他的貢獻歸納為“發(fā)明了一種可以放置在太空中的探測器，從而第一次探測到了太陽系以外的X射線源，第一次證實宇宙中存在著隱蔽的X射線背景輻射，發(fā)現(xiàn)了可能來自黑洞的X射線，他還主持建造了第一臺X射線天文望遠(yuǎn)鏡，為觀察宇宙提供了新的手段，為x射線天文學(xué)奠定了基礎(chǔ)”。賈科尼被稱為“X射線天文學(xué)之父”當(dāng)之無愧。

戴維斯和小柴昌俊發(fā)現(xiàn)太陽中微子中微子是組成自然界的最基本的粒子之一，中微子不帶電，質(zhì)量只有電子的百萬分之一，幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生作用，因此極難探測。理論推測，在太陽核心發(fā)生的氫核聚變?yōu)楹さ姆磻?yīng)中，每形成一個氦原子核就會釋放出2個中微子。太陽每秒鐘消耗5，6億噸氫，要釋放1.4×1038個中微子。太陽究竟會不會發(fā)射如此多的中微子？只能由觀測來回答。

美國物理學(xué)家戴維斯（Raymond Davis）是20世紀(jì)50年代唯一敢于探測太陽中微子的科學(xué)家。他領(lǐng)導(dǎo)研制的中微子氯探測器，放置在地下深1500米的一個廢棄金礦里。在30年漫長的探測中，他們共發(fā)現(xiàn)了來自太陽的約2000個中微子，平均每個月才探測到幾個中微子。而日本東京大學(xué)的小柴昌俊（Masatoshi Koshiba）教授創(chuàng)造了另一種中微子探測器。探測器放在很深的礦井中，并于1983年開始探測，1996年擴建，探測到了來自太陽的中微子。1987年，在鄰近星系大麥哲倫云中出現(xiàn)了一次超新星爆發(fā)（SNl987A），理論預(yù)測在超新星爆發(fā)過程中會產(chǎn)生數(shù)量驚人的中微子。令人興奮不已的是，他們成功地探測到了12個中微子。戴維斯和小柴昌俊因為成功地探測到中微子而榮獲2002年度的諾貝爾物理學(xué)獎。

天文學(xué)的理論范文第2篇

    一. 天文學(xué)研究的歷程

    朱熹對天文現(xiàn)象的思考很早就已開始。據(jù)朱熹門人黃義剛“癸丑(1193年,朱熹63歲)以后所聞”和林蘷孫“丁巳(1197年,朱熹67歲)以后所聞”,朱熹曾回憶說:“某自五、六歲,便煩惱道:‘天地四邊之外,是什么物事?’見人說四方無邊,某思量也須有個盡處。如這壁相似,壁后也須有什么物事。其時思量得幾乎成病。到而今也未知那壁后是何物?”[ ]可見,朱熹從小就關(guān)心天文,直到晚年仍對此難以忘懷,并孜孜以求。

    然而,朱熹在其早期的學(xué)術(shù)生涯中,并沒有進行天文學(xué)的研究。朱熹早年除讀儒家經(jīng)典外,“無所不學(xué),禪、道文章,楚辭、詩、兵法,事事要學(xué)”[ ]。紹興三十年(1160年,朱熹30歲),朱熹正式拜二程的三傳弟子李侗為師,開始潛心于儒學(xué),并接受李侗以“默坐澄心”于“分殊”上體認(rèn)“理一”的思想。

    據(jù)《朱文公文集》以及當(dāng)今學(xué)者陳來先生所著《朱子書信編年考證》[ ],朱熹最早論及天文學(xué)當(dāng)在乾道七年(1171年,朱熹41歲)的《答林擇之》,其中寫道:“竹尺一枚,煩以夏至日依古法立表以測其日中之景,細(xì)度其長短?！盵 ]

    測量日影的長度是古代重要的天文觀測活動之一。最簡單的方法是在地上直立一根長八尺的表竿,通過測量日影的長短來確定節(jié)氣;其中日影最短時為夏至,最長時為冬至,又都稱為“日至”。與此同時,這種方法還用于確定“地中”?！吨芏Y?地官》載:“以土圭之法測土深,正日景以求地中。……日至之景,尺有五寸,謂之地中?！币馑际?在夏至日中午測得日影為一尺五寸的地方,此地便是“地中”。而且,從“地中”向北,每一千里則影長增一寸;向南,每一千里則影長減一寸。這就是《周髀算經(jīng)》所謂“周髀長八尺,勾之損益寸千里”。這一說法到南朝以后受到懷疑;唐朝的一行和南宮說通過不同地區(qū)日影的測量,進一步予以糾正。朱熹要其弟子林擇之協(xié)助測量日影,顯然是要比較不同地區(qū)日影的長短,其科學(xué)精神可見一斑。

    在同年的《答蔡季通》中。朱熹寫道:“歷法恐亦只可略說大概規(guī)模,蓋欲其詳,即須仰觀俯察乃可驗。今無其器,殆亦難盡究也?！盵 ]

    蔡季通,即蔡元定(1135~1198年);建陽(今屬福建)人,學(xué)者稱西山先生;精于天文、地理、呂律、象數(shù),著作有《律呂新書》、《大衍詳說》等;為朱熹“四大弟子( 蔡元定、黃干、劉爚、陳淳)”之首。蔡元定的年齡僅比朱熹小5歲,并在天文學(xué)等科學(xué)上有所造詣,很受朱熹的器重。從以上所引《答蔡季通》可知,當(dāng)時朱熹正與蔡元定討論天文歷法,并且認(rèn)為,研究歷法必須用科學(xué)儀器進行實際的天文觀測。

    淳熙元年(1174年,朱熹44歲),朱熹在《答呂子約》中寫道:“日月之說,沈存中筆談中說得好,日食時亦非光散,但為物掩耳。若論其實,須以終古不易者為體,但其光氣常新耳?！盵 ]顯然,朱熹在此前已研讀過北宋著名科學(xué)家沈括的《夢溪筆談》,并對沈括的有關(guān)天文學(xué)的觀點進行分析。胡道靜先生認(rèn)為,在整個宋代,朱熹是最最重視沈括著作的科學(xué)價值的唯一的學(xué)者,是宋代學(xué)者中最熟悉《夢溪筆談》內(nèi)容并能對其科學(xué)觀點有所闡發(fā)的人。[ ]

    淳熙十三年(1186年,朱熹56歲),朱熹在《答蔡季通》中寫道:“《星經(jīng)》紫垣固所當(dāng)先,太微、天市乃在二十八宿之中,若列于前,不知如何指其所在?恐當(dāng)云在紫垣之旁某星至某星之外,起某宿幾度,盡某宿幾度。又記其帝坐處須云在某宿幾度,距紫垣幾度,赤道幾度,距垣四面各幾度,與垣外某星相直,及記其昏見,及昏旦夜半當(dāng)中之星。其垣四面之星,亦須注與垣外某星相直,乃可易曉?！缎墙?jīng)》可付三哥畢其事否?甚愿早見之也。近校得《步天歌》頗不錯,其說雖淺而詞甚俚,然亦初學(xué)之階梯也。”[ ]可見,當(dāng)時朱熹正與蔡元定一起研究重要的天文學(xué)經(jīng)典著作《星經(jīng)》和以詩歌形式寫成的通俗天文學(xué)著作《步天歌》,并就如何確定天空中恒星的位置問題進行討論,其中涉及三垣二十八宿星象體系。

    同年,朱熹在《答蔡伯靜》中寫道:“天經(jīng)之說,今日所論乃中其病,然亦未盡。彼論之失,正坐以天形為可低昂反復(fù)耳。不知天形一定,其間隨人所望固有少不同處,而其南北高下自有定位,政使人能入于彈圓之下以望之,南極雖高,而北極之在北方,只有更高于南極,決不至反入地下而移過南方也。但入彈圓下者自不看見耳。蓋圖雖古所創(chuàng),然終不似天體,孰若一大圓象,鉆穴為星,而虛其當(dāng)隱之規(guī),以為甕口,乃設(shè)短軸于北極之外,以綴而運之,又設(shè)短軸于南極之北,以承甕口,遂自甕口設(shè)四柱,小梯以入其中,而于梯末架空北入,以為地平,使可仰窺而不失渾體耶?”[ ]在這里,朱熹設(shè)想了一種可進入其中觀看天象的龐大的渾天儀。

    淳熙十四年(1187年,朱熹57歲),朱熹在《答廖子晦》中寫道:“日之南北雖不同,然皆隨黃道而行耳。月道雖不同,然亦常隨黃道而出其旁耳。其合朔時,日月同在一度;其望日,則日月極遠(yuǎn)而相對;其上下弦,則日月近一而遠(yuǎn)三。如日在午,則月或在卯,或在酉之類是也。故合朔之時,日月之東西雖同在一度,而月道之南北或差遠(yuǎn),于日則不蝕?；蚰媳彪m亦相近,而日在內(nèi),月在外,則不蝕。此正如一人秉燭,一人執(zhí)扇,相交而過。一人自內(nèi)觀之,其兩人相去差遠(yuǎn),則雖扇在內(nèi),燭在外,而扇不能掩燭?；虮鼱T者在內(nèi),而執(zhí)扇在外,則雖近而扇亦不能掩燭。以此推之,大略可見?！盵 ]在這里,朱熹對月亮盈虧變化的原因作了探討。

    淳熙十六年(1189年,朱熹59歲),朱熹在《答蔡季通》中寫道:“極星出地之度,趙君云福州只廿四度,不知何故自福州至此已差四度,而自此至岳臺,卻只差八度也。子半之說尤可疑,豈非天旋地轉(zhuǎn),閩浙卻是天地之中也耶?”[ ]在這里,朱熹試圖通過比較各地北極星的高度及其與地中岳臺的關(guān)系,以證明大地的運動。

    朱熹在一生中最后的十年里,在天文學(xué)研究上下了較多的功夫,并取得了重要的科學(xué)成就。南宋黎靖德所編《朱子語類》卷一“理氣上?太極天地上”和卷二“理氣下?天地下”編入大量朱熹有關(guān)天文學(xué)的言論,其中大都是這一時期朱熹門人所記錄的。例如:《朱子語類》卷二朱熹門人陳淳“庚戌(1190年,朱熹60歲)、己未(1199年,朱熹69歲)所聞”:“天日月星皆是左旋,只有遲速。天行較急,一日一夜繞地一周三百六十五度四分度之一,而又進過一度。日行稍遲,一日一夜繞地恰一周,而於天為退一度。至一年,方與天相值在恰好處,是謂一年一周天。月行又遲,一日一夜繞地不能匝,而於天常退十三度十九分度之七。至二十九日半強,恰與天相值在恰好處,是謂一月一周天。月只是受日光。月質(zhì)常圓,不曾缺,如圓球,只有一面受日光。望日日在酉,月在卯,正相對,受光為盛。天積氣,上面勁,只中間空,為日月來往。地在天中,不甚大,四邊空?！盵 ]

    《朱子語類》的其它卷中也有此類記錄。例如:《朱子語類》卷二十三黃義剛“癸丑(1193年,朱熹63歲)以后所聞”:安卿問北辰。曰:“北辰是那中間無星處,這些子不動,是天之樞紐。北辰無星……?！绷x剛問:“極星動不動?”曰:“極星也動。只是它近那辰后,雖動而不覺?！袢艘怨苋ジQ那極星,見其動來動去,只在管里面,不動出去。向來人說北極便是北辰,皆只說北極不動。至本朝人方去推得是北極只是北辰頭邊,而極星依舊動。又一說,那空無星處皆謂之辰……?！庇衷?“天轉(zhuǎn),也非東而西,也非循環(huán)磨轉(zhuǎn),卻是側(cè)轉(zhuǎn)?！绷x剛言:“樓上渾儀可見。”曰:“是。”……又曰:“南極在地下中處,南北極相對。天雖轉(zhuǎn),極卻在中不動?！盵 ]

    《朱文公文集》卷七十二朱熹所著《北辰辨》(大約寫成于1196年,朱熹66歲)以及卷六十五朱熹所注《尚書》之《堯典》、《舜典》(大約寫成于1198年,朱熹68歲)都包含有豐富的天文學(xué)觀點?！侗背奖妗肥侵祆鋵ｉT討論天球北極星座的論文;在所注的《堯典》中,朱熹討論了當(dāng)時天文學(xué)的歲差、置閏法等概念;在所注《舜典》中討論了早期的渾天說、渾天儀的結(jié)構(gòu),并詳細(xì)記錄了當(dāng)時的渾天儀結(jié)構(gòu)。

    這一時期朱熹所編《楚辭集注》(成書于1195年,朱熹65歲)之《天問》中也有一些注釋反映了他在天文學(xué)方面的研究和造詣。

    二. 天文學(xué)的成就

    就朱熹研究天文學(xué)的方法而言,其最根本的研究方法是[ ]:

    其一,細(xì)心觀察各種天文現(xiàn)象。朱熹是重視親身觀察、善于觀察的人。他經(jīng)常運用儀器觀察天文現(xiàn)象;并運用觀察所得驗證、反駁或提出各種見解。

    其二,用“氣”、“陰陽”等抽象概念解釋天文現(xiàn)象。朱熹所采用的這一方法與中國古代科學(xué)家普遍采用的研究方法是一致的。

    其三,運用推類獲取新知。朱熹經(jīng)常運用“以類而推”的方法,用已知的東西、直觀的東西,對天文現(xiàn)象進行類推解釋。

    其四,闡發(fā)前人的天文學(xué)研究成果。朱熹研讀過包括沈括《夢溪筆談》在內(nèi)的大量科學(xué)論著,對前人的天文學(xué)觀點均予以評述,并提出自己的看法。

    從現(xiàn)代科學(xué)的角度看,朱熹的天文學(xué)研究方法,固然有其不足之處,這主要是由于古代科學(xué)所處的階段而導(dǎo)致的。在古代科學(xué)的范疇中,朱熹的天文學(xué)研究方法應(yīng)當(dāng)屬于合理。更為重要的是,朱熹運用這些方法在天文學(xué)上取得了重要的成就。

    朱熹在天文學(xué)方面的科學(xué)成就主要反映在他最后十年里有關(guān)的言論中。概括起來主要有三個方面:

    第一,提出了以“氣”為起點的宇宙演化學(xué)說。朱熹曾經(jīng)說:“天地初間只是陰陽之氣。這一個氣運行,磨來磨去,磨得急了便拶許多渣滓;里面無處出,便結(jié)成個地在中央。氣之清者便為天,為日月,為星辰,只在外,常周環(huán)運轉(zhuǎn)。地便只在中央不動。不是在下。”[ ]這里描繪了一幅宇宙演化途徑的圖景。

    在朱熹看來,宇宙的初始是由陰陽之氣構(gòu)成的氣團。陰陽之氣的氣團作旋轉(zhuǎn)運動;由于內(nèi)部相互磨擦發(fā)生分化;其中“清剛者為天,重濁者為地”[ ],重濁之氣聚合為“渣滓”,為地,清剛之氣則在地的周圍形成天和日月星辰。朱熹還明確說:“天地始初混沌未分時,想只有水火二者。水之滓腳便成地。今登高而望,群山皆為波浪之狀,便是水泛如此。只不知因什么時凝了。初間極軟,后來方凝得硬?！畼O濁便成地,火之極輕便成風(fēng)霆雷電日星之屬?！盵 ]他根據(jù)直觀的經(jīng)驗推斷認(rèn)為,大地是在水的作用下通過沉積而形成的,日月星辰是由火而形成的。

    將宇宙的初始看作是運動的氣,這一思想與近代天文學(xué)關(guān)于太陽系起源的星云說有某些相似之處。1755年,德國哲學(xué)家康德提出了太陽系起源的星云說;1796年,法國天文學(xué)家拉普拉斯也獨立地提出星云說。星云說認(rèn)為,太陽系內(nèi)的所有天體都是由同一團原始星云形成的。然而,在他們500多年之前,朱熹就提出了類似之說;盡管尚缺乏科學(xué)依據(jù)和定量的推算,但其通過思辯而獲得的結(jié)果則是超前的。

    對此,英國科學(xué)史家梅森在其《自然科學(xué)史》一書中予以記述:“宋朝最出名的新儒家是朱熹。他認(rèn)為,在太初,宇宙只是在運動中的一團渾沌的物質(zhì)。這種運動是漩渦的運動,而由于這種運動,重濁物質(zhì)與清剛物質(zhì)就分離開來,重濁者趨向宇宙大旋渦的中心而成為地,清剛者則居于上而成為天?！盵 ]

    第二,提出了地以“氣”懸空于宇宙之中的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說。朱熹贊同早期的渾天說,但作了重大的修改和發(fā)展。早期的渾天說認(rèn)為:“天如雞子,地如雞中黃,孤居于天內(nèi),天大而地小。天表里有水,天地各乘氣而立,載水而行”[ ]但是,當(dāng)天半繞地下時,日月星辰如何從水中通過?這是困擾古代天文學(xué)家的一大難題。朱熹不贊同地載水而浮的說法,他說:“天以氣而依地之形,地以形而附天之氣。天包乎地,地特天中之一物爾。天以氣而運乎外,故地?fù)n在中間,隤然不動?！盵 ]這就是說,地以“氣”懸空在宇宙之中。

    至于地如何以“氣”懸空在宇宙中央,朱熹說:“天運不息,晝夜輾轉(zhuǎn),故地?fù)n在中間。使天有一息之停,則地須陷下。惟天運轉(zhuǎn)之急,故凝結(jié)得許多渣滓在中間?！盵 ]又說:“地則氣之渣滓,聚成形質(zhì)者;但以其束于勁風(fēng)旋轉(zhuǎn)之中,故得以兀然浮空,甚久而不墜耳?！盵 ]朱熹認(rèn)為,宇宙中“氣”的旋轉(zhuǎn)使得地能夠懸空于宇宙中央。朱熹的解釋克服了以往天文學(xué)家關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說的弱點,把傳統(tǒng)的渾天說發(fā)展到了一個新水平。[ ]

    關(guān)于地之外的天,朱熹說:“天之形,……亦無形質(zhì)?！祗w,而實非有體也?！盵 ]“天無體,只二十八宿便是天體。”[ ]又說:“星不是貼天。天是陰陽之氣在上面”;“天積氣,上面勁,只中間空,為日月來往。地在天中,不甚大,四邊空,”[ ]這顯然是吸取了傳統(tǒng)宣夜說所謂“天了無質(zhì),……日月眾星,自然浮生虛空之中,其行無止,皆須氣也”[ ]的思想。

    第三,提出了天有九重和天體運行軌道的思想。朱熹認(rèn)為,屈原《天問》的“圜則九重”就是指“九天”,指天有九重。事實上,在朱熹之前,關(guān)于“九天”的說法可見《呂氏春秋?有始覽》:中央曰鈞天,東方曰蒼天,東北曰變天,北方曰玄天,西北曰幽天,西方曰顥天,西南曰朱天,南方曰炎天,東南曰陽天;后來的《淮南子?天文訓(xùn)》等也有類似的說法;直到北宋末年洪興祖撰《楚辭補注》,其中《天文章句》對“九天”的解釋是:東方皞天,東南方陽天,南方赤天,西南方朱天,西方成天,西北方幽天,北方玄天,東北方變天,中央鈞天。顯然,這些解釋都不包括天有九重的思想。

    朱熹則明確地提出天有九重的觀點,并且還說“自地之外,氣之旋轉(zhuǎn),益遠(yuǎn)益大,益清益剛,究陽之?dāng)?shù),而至于九,則極清極剛,而無復(fù)有涯矣”[ ];同時,朱熹贊同張載所謂“日月五星順天左旋”的說法。他進一步解釋說:“蓋天行甚健,一日一夜周三百六十五度四分度之一,又進過一度。日行速,健次于天,一日一夜周三百六十五度四分度之一,正恰好。比天進一度,則日為退一度。二日天進二度,則日為退二度。積至三百六十五日四分日之一,則天所進過之度,又恰周得本數(shù);而日所退之度,亦恰退盡本數(shù),遂與天會而成一年。月行遲,一日一夜三百六十五度四分度之一行不盡,比天為退了十三度有奇。進數(shù)為順天而左,退數(shù)為逆天而右?！盵 ]《朱子語類》卷二朱熹的門人在闡釋所謂“天左旋,日月亦左旋”時說:“此亦易見。如以一大輪在外,一小輪載日月在內(nèi),大輪轉(zhuǎn)急,小輪轉(zhuǎn)慢。雖都是左轉(zhuǎn),只有急有慢,便覺日月似右轉(zhuǎn)了。”朱熹贊同此說。[ ]

    對此,英國著名科學(xué)史家李約瑟說:“這位哲學(xué)家曾談到‘大輪’和‘小輪’,也就是日、月的小‘軌道’以及行星和恒星的大‘軌道’。特別有趣的是,他已經(jīng)認(rèn)識到,‘逆行’不過是由于天體相對速度不同而產(chǎn)生的一種視現(xiàn)象。”[ ]因此李約瑟認(rèn)為,不能匆忙假定中國天文學(xué)家從未理解行星的運動軌道。

    在天文學(xué)研究中,朱熹除了提出以上新見外,還對沈括有關(guān)天文學(xué)的觀點做過詳細(xì)的闡述。例如:沈括曾說:“月本無光,猶銀丸,日耀之乃光耳。光之初生,日在其傍,故光側(cè),而所見才如鉤;日漸遠(yuǎn),則斜照,而光稍滿。如一彈丸,以粉涂其半,側(cè)視之,則粉處如鉤;對視之,則正圓。”[ ]朱熹贊同此說,并接著說:“以此觀之則知月光常滿,但自人所立處視之,有偏有正,故見其光有盈有虧?！盵 ]他還說:“月體常圓無闕,但常受日光為明。初三、四是日在下照,月在西邊明,人在這邊望,只見在弦光。十五、六則日在地下,其光由地四邊而射出,月被其光而明?！?古今人皆言有闕,惟沈存中云無闕?！盵 ]

    三. 對后世的影響

    中國古代的天文學(xué)大致包括宇宙結(jié)構(gòu)理論和歷法兩大主要部分,尤以歷法最為突出。宇宙結(jié)構(gòu)理論自漢代形成蓋天說、渾天說和宣夜說之后,也經(jīng)歷了不斷的發(fā)展,主要表現(xiàn)為占主導(dǎo)地位的渾天說不斷吸取各家學(xué)說之長而逐步得到完善。

    朱熹的天文學(xué)研究側(cè)重于對宇宙結(jié)構(gòu)理論的研究。他通過自己的天文觀測和科學(xué)研究,以渾天說為主干,吸取了蓋天說和宣夜說的某些觀點,提出了較以往更加完善的宇宙結(jié)構(gòu)理論,把古代的渾天說推到一個新的階段,這應(yīng)當(dāng)是朱熹對于古代天文學(xué)發(fā)展的一大貢獻。

    但是,由于朱熹的天文學(xué)研究只是專注于宇宙的結(jié)構(gòu),對于當(dāng)時在天文觀測和歷法方面的研究進展關(guān)注不夠,在這些方面的研究稍顯不足。因此,他的宇宙結(jié)構(gòu)理論在某些具體的細(xì)節(jié)方面,尤其是定量方面,尚有一些不足之處,有些見解和解釋是欠妥當(dāng)?shù)摹?/p>

    然而,他畢竟對宇宙結(jié)構(gòu)等天文學(xué)問題作了純科學(xué)意義上的研究,代表了宋代以至后來相當(dāng)長一段時期中國古代天文學(xué)在宇宙結(jié)構(gòu)理論研究方面的水平。而且,朱熹的宇宙結(jié)構(gòu)理論在后來直至清代一直受到了不少學(xué)者的重視和引述。

    朱熹之后宋末的重要學(xué)者王應(yīng)麟(1223~1296年,字伯厚,號深寧居士)撰《六經(jīng)天文編》六卷,記述了儒家經(jīng)典中大量有關(guān)天文學(xué)方面的重要論述,《四庫全書?六經(jīng)天文編》“提要”說:“是編裒六經(jīng)之言天文者,以易、書、詩所載為上卷,周禮、禮記、春秋所載為下卷?！痹撝饕灿浭隽酥祆涞脑S多有關(guān)天文學(xué)方面的論述。

    元代之后科舉考試以“四書五經(jīng)”為官定教科書。其中《尚書》以蔡沈的《書集傳》為主。蔡沈(1167~1230年,字仲默,號九峰)曾隨其父蔡元定從學(xué)于朱熹。他的《書集傳》是承朱熹之命而作,其中包含了朱熹所注《尚書》之《堯典》、《舜典》等內(nèi)容,涉及不少有關(guān)天文學(xué)方面的論述。另有元代學(xué)者史伯璿(生卒不詳)著《管窺外篇》;《四庫全書?管窺外篇》“提要”說:該書中“于天文、歷學(xué)、地理、田制言之頗詳,多能有所闡發(fā)?！痹谡摷疤煳膶W(xué)時,該書對朱熹的言論多有引述,并認(rèn)為“天以極健至勁之氣運乎外,而束水與地于其中”。這與朱熹的宇宙結(jié)構(gòu)理論是一致的。

    明初的胡廣等纂修《性理大全》,其中輯錄了大量朱熹有關(guān)天文學(xué)的論述。明末清初的天文學(xué)家游藝(生卒不詳,字子六,號岱峰)融中西天文學(xué)于一體,撰天文學(xué)著作《天經(jīng)或問》,后被收入《四庫全書》,并流傳于日本。該書在回答地球何以“能浮空而不墜”時說:“天虛晝夜運旋于外,地實確然不動于中……天裹著地,運旋之氣升降不息,四面緊塞不容展側(cè),地不得不凝于中以自守也?！边@里吸取了朱熹關(guān)于氣的旋轉(zhuǎn)支撐地球懸于空中的宇宙結(jié)構(gòu)理論;在解釋地震的原因時,該書又明確運用了朱熹的這一觀點,說:“地本氣之渣滓聚成形質(zhì)者,束于元氣旋轉(zhuǎn)之中,故兀然浮空而不墜為極重亙中心以鎮(zhèn)定也?！痹谡摷叭赵挛逍堑倪\行方向和速度時,該書說道:“日月之行,宋儒言之甚詳”,并且還直接引述朱熹關(guān)于五星運行方向和速度的觀點予以說明。

    清代著名學(xué)者李光地(1642~1718年,字晉卿,號榕村)曾奉命主編《朱子大全》,其中“卷四十九理氣一”有“總論、太極、天地、陰陽、時令”,“卷五十理氣二”有“天文、天度、地理、雷電、風(fēng)雨雪雹霜露”,收錄了朱熹有關(guān)天文學(xué)的不少論述。李光地所著的《歷象本要》引述了朱熹所謂“地在中央不動,不是在下”,“天包乎地”以及“天有九重”等,用以說明朱熹的天文學(xué)思想中包含了西方天文學(xué)有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的知識[ ]。他在所撰的《理氣》篇說:“朱子言天,天不宜以恒星為體,當(dāng)立有定之度數(shù)記之。天乃動物,仍當(dāng)于天外立一太虛不動之天以測之,此說即今西歷之宗動天也。其言九層之天。近人者最和暖故能生人物。遠(yuǎn)得一層,運轉(zhuǎn)得較緊似一層。至第九層則緊不可言。與今西歷所云九層一 一吻合?！盵 ]他的《御定星歷考原》六卷,也引述了朱熹有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的言論,并且認(rèn)為,朱熹所說的“天包乎地,地特天中之一物爾”就是指“天渾圓地亦渾圓”,而與西方天文學(xué)的宇宙結(jié)構(gòu)理論相一致。

    李光地與被譽為清初“歷算第一名家”的梅文鼎(1633~1721年,字定九,號勿庵)[ ]交往甚密,并且對當(dāng)時的西方科學(xué)都持“西學(xué)中源”說。梅文鼎在所著《歷學(xué)疑問》中多處引用朱熹有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的言論。該書認(rèn)為,朱熹已經(jīng)具有西方天文學(xué)所謂“動天之外有靜天”、“天有重數(shù)”和“以輪載日月”的觀點,并且說:“朱子以輪載日月之喻,兼可施諸黃、赤,與西說之言層次者實相通貫?！盵 ]

    除此之外,清代還有黃鼎(生卒不詳)的《天文大成管窺輯要》八十卷,其中也包括朱熹有關(guān)天文學(xué)的不少論述。

    朱熹是古代的大哲學(xué)家,代表了中國古代哲學(xué)發(fā)展的一座高峰。也許正是這個原因,他在天文學(xué)上所取得的成就一直沒有能引起人們足夠的注意。但是,這并不能否認(rèn)他在天文學(xué)上確實做出過卓越的貢獻,他的宇宙結(jié)構(gòu)理論對后世產(chǎn)生過重大的影響。

    注釋:

    [ ] 李約瑟:《中國科學(xué)技術(shù)史》第四卷《天學(xué)》,北京:科學(xué)出版社1975年版,第2頁。

    [ ] 〔宋〕黎靖德編:《朱子語類》,北京:中華書局1986年版,卷第九十四。

    [ ] 《朱子語類》,卷第一百四。

    [ ] 陳來:《朱子書信編年考證》,上海人民出版社1989年版。

    [ ] 《答林擇之》,《晦庵先生朱文公文集》(四部叢刊初編),以下簡稱《文集》,卷四十三。

    [ ] 《答蔡季通》,《文集》續(xù)集卷二。

    [ ] 《答呂子約》,《文集》卷四十七。

    [ ] 胡道靜:《朱子對沈括科學(xué)學(xué)說的鉆研與發(fā)展》,《朱熹與中國文化》,學(xué)林出版社1989年版。

    [ ] 《答蔡季通》,《文集》卷四十四。

    [ ] 《答蔡伯靜》,《文集》續(xù)集卷三。

    [ ] 《答廖子晦》,《文集》卷四十五。

    [ ] 《答蔡季通》,《文集》續(xù)集卷二。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二十三。

    [ ] 樂愛國、高令印《朱熹格物致知論的科學(xué)精神及其歷史作用》,《廈門大學(xué)學(xué)報》,1997年第1期。

    [ ] 《朱子語類》,卷第一。

    [ ] 《朱子語類》,卷第一。

    [ ] 《朱子語類》,卷第一。

    [ ] 梅森:《自然科學(xué)史》,上海譯文出版社1980年版,第75頁。

    [ ] 《晉書?天文志上》。

    [ ] 《朱子語類》,卷第一。

    [ ] 《朱子語類》,卷第一。

    [ ] 朱熹:《楚辭集注》,上海古籍出版社1979年版,第51頁。

    [ ] 杜石然等:《中國科學(xué)技術(shù)史稿》(下),科學(xué)出版社1982年版,第106頁。

    [ ] 朱熹:《楚辭集注》,第51頁。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二。

    [ ] 《晉書?天文志上》。

    [ ] 朱熹:《楚辭集注》,第51頁。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二。

    [ ] 李約瑟:《中國科學(xué)技術(shù)史》第4卷,科學(xué)出版社1975年版,第547頁。

    [ ] 沈括:《夢溪筆談》卷七《象數(shù)一》。

    [ ] 朱熹:《楚辭集注》,第53頁。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二。

    [ ] 樂愛國:《李光地的中西科技觀述評》,載《李光地研究》,廈門大學(xué)出版社1993年版。

    [ ] 《榕村語錄》卷二十六《理氣》

天文學(xué)的理論范文第3篇

威廉姆斯：大多數(shù)科學(xué)成就都是在意料之外偶然發(fā)現(xiàn)的?；蛟S，我們最終能夠收到他們回復(fù)的信號，但我表示強烈的懷疑！對信號進行巡天搜索似乎更重要，那也許會于偶然間找到外星信號。當(dāng)然，人類可能永遠(yuǎn)不會發(fā)現(xiàn)任何來自地外的信號，但重要的是我們擁有那份探索的好奇心。即使我們最終沒有接收到任何回音，勇于探索宇宙卻是人類開放態(tài)度的重要體現(xiàn)。所以，我堅決支持“地外文明搜尋”（Search for extraterrestrial intelligence，SETI）項目為尋找地外生命所進行的嘗試。同時，我也要承認(rèn)，發(fā)現(xiàn)地外生命的可能性微乎其微。這兩者并不相互矛盾。延展我們在宇宙中的探索范圍是人類的使命，因此，我們必須不斷地搜尋、搜尋、再搜尋，永不停息。

《中國國家天文》：現(xiàn)代天文學(xué)首先在歐洲而非其它地區(qū)發(fā)展起來，您如何看待這樣的事實？您認(rèn)為這是歷史的必然還是偶然？與其它文明相比，現(xiàn)在西方在發(fā)展天文學(xué)方面擁有怎樣的優(yōu)勢？

威廉姆斯：現(xiàn)代天文學(xué)可能最早是在歐洲發(fā)展起來的，但毫無疑問，古天文學(xué)起源于亞洲，特別是中國，因為那時亞洲擁有更好的社會和政治組織結(jié)構(gòu)。科學(xué)的發(fā)展需要有良好的教育基礎(chǔ)體系和技術(shù)。就教育和技術(shù)而言，在文藝復(fù)興時期，歐洲恰好比亞洲先進，因此，現(xiàn)代天文學(xué)在那時取得了飛速發(fā)展。是歷史的偶然嗎？答案是否定的，那要歸功于彼時歐洲興起的向之外擴展知識的傾向。但是，這場啟蒙運動并沒有發(fā)生在同時期的明代中國。

目前，西方世界有這樣一種趨勢，傾向于支持那些不同于現(xiàn)有社會思想和宗教信條的想法。這種開放的環(huán)境對于創(chuàng)造力和新認(rèn)識的產(chǎn)生十分關(guān)鍵?，F(xiàn)行的西方教育體系比較容易接受新觀念和新技術(shù)。東方社會，例如中國，對教育和技術(shù)的資源投人令我印象深刻，所以中國的科技發(fā)展正在快速追趕西方的腳步。

《中國國家天文》：在我們的雜志上，有作者將IAU稱為“天文學(xué)家的國際組織”。人們通常認(rèn)為天文學(xué)很專業(yè)，很難參與。您是否曾經(jīng)與業(yè)余科學(xué)家，特別是那些科學(xué)家圈子外的思考理論問題的人討論過？作為前任IAU主席，您是否支持民間科學(xué)家進行理論思考？

威廉姆斯：我認(rèn)為每個人都可以平等地思考。如果民間科學(xué)家的想法有證據(jù)支持，我相信那可能是有價值的。像IAU這樣的專業(yè)組織并不是產(chǎn)生好主意的必要條件。生命的智慧存在于任何有著開放意識和思想，并樂于探索宇宙和地球的那些人之中。

《中國國家天文》：天文現(xiàn)象有時被一些人用來鼓吹“末日來臨”，例如“2012預(yù)言”。您對那些末日論者要說些什么？您是否相信一些宗教所說的“最后的審判”？

威廉姆斯：科學(xué)所能解決的是我們擁有事實和證據(jù)的那部分現(xiàn)象。如果某個事件沒有確鑿的證據(jù)，那么它就不能納入到科學(xué)研究的范疇。沒有證據(jù)的任何推論都是基于哲學(xué)或者是宗教，那是個人信仰。就個人而言，我對許多世界上有組織的宗教并無信仰，但我很贊賞他們所傳遞的良好的道德準(zhǔn)則。至于“最后的審判”，我認(rèn)為那很難成為令人接受的事實。它與我所認(rèn)知的地球生命及其進化史格格不入。立足腳下，好好生活，與人互敬互愛，這才是人類最好的選擇。

《中國國家天文》：作為一本天文科普雜志的編輯，經(jīng)常有人問我們天文對日常生活有什么影響。有些讀者認(rèn)為，雖然天文學(xué)在古代的日常生活中非常重要，但現(xiàn)在已經(jīng)逐漸淡出了人們的生活。您是否同意這樣的說法？如何使天文學(xué)與人類日常生活的關(guān)系更緊密？

威廉姆斯：相對于那些“應(yīng)用”科學(xué)來說，天文學(xué)更“純粹”一些，在日常生活中的實際應(yīng)用并不太多。一個人即使沒有任何天文學(xué)知識，仍會生活得很好。但事實是，天文學(xué)沒有實際應(yīng)用并不意味著它“淡出人們的生活”。天文學(xué)直接影響著人類對宇宙和自身的認(rèn)識。人與宇宙關(guān)系的基本認(rèn)知對于我們的自我了解是十分關(guān)鍵的。

《中國國家天文》：在一些科幻小說和電影中，有許多天文學(xué)方面的錯誤。您認(rèn)為專業(yè)天文學(xué)家有必要去澄清它們嗎？您之前是否這樣做過？

威廉姆斯：的確，電影中確實有很多天文學(xué)的錯誤。而且，電影中還有更多關(guān)于人類行為的錯誤！但我認(rèn)為糾正這些錯誤并不重要。重要的是，更要通過關(guān)注其它更積極的活動去表現(xiàn)我們的創(chuàng)造力。隨其他人去犯你認(rèn)為的錯誤吧，而你自己則要努力去做那些更具有創(chuàng)新性的和異于其他人想法的事情。

天文學(xué)的理論范文第4篇

濰坊市奎文區(qū)實驗小學(xué)　 王初迪

《哥白尼》這本書講敘了哥白尼寫《天體運行論》時所經(jīng)歷的磨難，使我深受啟發(fā)——真理必勝！

當(dāng)時天文學(xué)中占星術(shù)是一種非常流行的職業(yè)，當(dāng)時的天文大師托勒密認(rèn)為：“地球是宇宙的中心，太陽、月亮、水星、土星、金星、木星等都繞著地球轉(zhuǎn)”。而哥白尼的“日心說”就像顆原子彈扔進了教堂里，把托勒密炸成了骨灰。

哥白尼創(chuàng)立的“日心說”，不但是天文學(xué)上的一次偉大革命，也是人類宇宙觀的一次重大革新，沉重地打擊了封建社會神權(quán)的統(tǒng)治。從此，天文學(xué)便大踏步地飛速前進了。因此，后人稱他為“天文學(xué)之父”。

天文學(xué)的理論范文第5篇

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論不但應(yīng)該是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果的概論，而且也應(yīng)該是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷史和規(guī)律的概論。離開現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)生、發(fā)展的歷史，靜止、孤立地介紹現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基本理論和成果，就會使現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論這門課程變得零亂龐雜而不成體系。而如果把“史”與“論”有機地結(jié)合和統(tǒng)一起來，則不但能克服“零亂龐雜”的缺陷，而且還能為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論這門課程注入生機和活力。同時，把“史”與“論”結(jié)合起來，更是為思想政治教育專業(yè)學(xué)生開設(shè)這門課程的教學(xué)目的之所需。作為思想政治教育專業(yè)的學(xué)生，通過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論課程的學(xué)習(xí)，不但要了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的主要成果、歷史演進和完整體系，而且要了解科學(xué)技術(shù)發(fā)生、發(fā)展的一般過程和規(guī)律，了解哲學(xué)產(chǎn)生的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)以及對于推動科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要作用和意義。因此，只有做到史論結(jié)合，才能達到開課的目的和要求。

2現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論的教學(xué)內(nèi)容與體系

根據(jù)上述三原則，筆者認(rèn)為，思想政治教育專業(yè)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論課程的內(nèi)容與體系可做如下安排。導(dǎo)言。概要介紹現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及其理論基礎(chǔ)、前沿陣地、中心內(nèi)容和綜合體現(xiàn)。

第一章，現(xiàn)代物理學(xué)革命及其影響。介紹現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論基礎(chǔ)———相對論和量子力學(xué)。引言，概述近代物理學(xué)的輝煌成就及其所遇到的“兩朵烏云”。第一節(jié)，相對論的建立。根據(jù)邏輯與歷史相統(tǒng)一的原則，具體講授伽利略變換和力學(xué)相對性原理，邁克爾遜—莫雷實驗，洛倫茲變換的提出，愛因斯坦的狹義相對論及其主要結(jié)論，廣義相對論及其驗證。第二節(jié)，量子力學(xué)的建立和發(fā)展。一、量子力學(xué)產(chǎn)生的歷史背景，概要介紹黑體輻射理論和紫外災(zāi)難。二、量子力學(xué)的建立與發(fā)展，具體講述普朗克的量子假說，愛因斯坦的光量子理論，玻爾對原子結(jié)構(gòu)的量子解釋，德布羅意的物質(zhì)波，薛定諤的波動方程，海森伯的矩陣力學(xué)。第三節(jié)，現(xiàn)代化學(xué)理論的發(fā)展。主要講授元素周期理論的新發(fā)展和現(xiàn)代化學(xué)鍵理論。

第二章，原子物理學(xué)的開發(fā)研究及應(yīng)用。主要講授從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究到原子能的開發(fā)和應(yīng)用。第一節(jié)，對微觀世界的探索和認(rèn)識。一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)初探，復(fù)習(xí)回憶德謨克利特的原子論，道爾頓的原子說，門捷列夫的元素周期律。二、向原子世界的進軍，主要講授X射線、放射性元素及電子的發(fā)現(xiàn)，原子結(jié)構(gòu)模型及其實驗和發(fā)現(xiàn)，原子核結(jié)構(gòu)模型及其實驗和發(fā)現(xiàn)，對基本粒子家族的認(rèn)識。第二節(jié)，原子能的開發(fā)研究及應(yīng)用。一、原子能的開發(fā)研究:重點介紹原子能開發(fā)研究中的三大發(fā)現(xiàn)，即慢中子效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)、核裂變的發(fā)現(xiàn)和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)現(xiàn)。二、原子能的應(yīng)用，包括能源方面的應(yīng)用和放射性同位素的應(yīng)用。能源方面的應(yīng)用包括兩個方面:一是軍用三彈即原子彈、氫彈和中子彈的研制;二是核電站的發(fā)展，主要介紹從慢中子反應(yīng)堆到快中子增殖堆再到核聚變反應(yīng)堆的歷史發(fā)展。放射性同位素的應(yīng)用可概要介紹在生產(chǎn)、生活、科研、軍事上的應(yīng)用及其成果。

第三章，生物學(xué)與生物工程技術(shù)。生物學(xué)是研究生命的科學(xué);生物工程技術(shù)是用人工的方法創(chuàng)造生命的技術(shù)。生命科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)的三大前沿陣地之一;生物工程技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的主要內(nèi)容。第一節(jié)，生命的起源和生物的進化。一、生命起源的化學(xué)進化歷程:從無機小分子物質(zhì)生成有機小分子物質(zhì);從有機小分子物質(zhì)形成有機高分子物質(zhì);從有機高分子物質(zhì)形成有機多分子體系;從有機多分子體系演化成原始生命物質(zhì)。二、生物進化論，主要介紹拉馬克的生物進化學(xué)說和達爾文的生物進化論。第二節(jié)，現(xiàn)代遺傳學(xué)和分子生物學(xué)。一、遺傳學(xué):主要講授孟德爾的豌豆實驗及其遺傳學(xué)說;摩爾根的果蠅實驗及其遺傳學(xué)說。二、分子生物學(xué):重點介紹蛋白質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能;核酸的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能。第三節(jié)，生物工程技術(shù)。生物工程包括酶工程、發(fā)酵工程、細(xì)胞工程和基因工程四個部分的內(nèi)容。因?qū)W時限制，可重點介紹細(xì)胞工程和基因工程兩個部分。一、細(xì)胞工程，應(yīng)首先講授細(xì)胞的全能性，然后在細(xì)胞全能性的基礎(chǔ)上具體介紹植物組織培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、細(xì)胞折合和胚胎移植技術(shù)、克隆技術(shù)等內(nèi)容。二、基因工程:(1)基因工程的基礎(chǔ)研究，主要介紹限制性內(nèi)切酶、連接酶和基因載體的發(fā)現(xiàn)和研制。(2)基因工程的基本程序和方法，包括獲取目的基因DNA、獲取載體基因DNA、目的基因DNA與載體基因DNA的重組、把重組的DNA轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞進行增殖和篩選轉(zhuǎn)基因生物體五個步驟及方法。三、生物技術(shù)的應(yīng)用前景。主要介紹生物醫(yī)藥的研制及應(yīng)用、生化工業(yè)的迅速發(fā)展、轉(zhuǎn)基因動植物的大量出現(xiàn)，人類基因組計劃(HGP)及其廣闊的應(yīng)用前景。

第四章，天文學(xué)和天體演化學(xué)說。天體演化學(xué)說是現(xiàn)代科學(xué)的三大前沿陣地之一，本章在重點講述天體演化學(xué)說之前，先把天文學(xué)的相關(guān)知識作一簡單介紹。第一節(jié)，天文學(xué)及其產(chǎn)生和發(fā)展。一、概要介紹天文學(xué)的研究對象和分類;二、重點講授天文學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展:具體介紹古代天文學(xué)、近代經(jīng)典天文學(xué)和現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展情況。第二節(jié)，獲取天體信息的渠道和手段;可分三個大問題來講述。一、獲取天體信息的渠道，主要介紹電磁輻射、宇宙線和中微子三條途徑;二、獲取天體信息的物質(zhì)手段和儀器設(shè)備，主要介紹人眼的構(gòu)造和功能、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、射電望遠(yuǎn)鏡和天體攝譜儀;三、天文觀測發(fā)展簡史:依次介紹光學(xué)天文學(xué)、射電天文學(xué)和空間天文學(xué)。第三節(jié)，天體的起源和演化。一、宇宙的起源和演化:主要介紹牛頓“無限無邊”宇宙模型及其疑難、愛因斯坦“有限無邊靜態(tài)”宇宙模型及其疑難、哈勃定律與大爆炸宇宙模型;二、星系的形成和演化:先對星系及其類型作一簡單的介紹，然后在此基礎(chǔ)上介紹星系的形成和演化;三、恒星的形成和演化:具體介紹恒星的形成，表征恒星演化過程的赫羅圖，恒星演化過程的三階段，即主序星階段、紅巨星階段和恒星的三種歸宿(白矮星、中子星和黑洞);四、太陽系的形成和演化:主要介紹太陽系的基本情況和太陽系的形成和演化兩部分內(nèi)容;五、地球的構(gòu)造和演化:包括地球概況、地球的圈層構(gòu)造和地球的形成和演化。

第五章，信息技術(shù)和激光技術(shù)。人類歷史在經(jīng)歷了6000年的農(nóng)業(yè)社會和近300年的工業(yè)社會以后，現(xiàn)在正在迅速走向第三個文明社會———信息社會。所謂信息社會，就是信息在社會生產(chǎn)和生活中起主導(dǎo)作用的社會。信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)，是信息社會的重要支柱。所謂信息技術(shù)，就是信息的獲取、傳遞和處理技術(shù)。信息技術(shù)以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，包括計算機技術(shù)、通信技術(shù)、光導(dǎo)技術(shù)和人工智能技術(shù)等。第一節(jié)，微電子技術(shù)。一、微電子技術(shù)的出現(xiàn):具體介紹集成電路的誕生、集成電路的種類及其歷史發(fā)展和集成電路的制作工藝;二、微電子技術(shù)的應(yīng)用。第二節(jié)，計算機技術(shù)。一、計算機概述:具體介紹計算機的結(jié)構(gòu)與功能、計算機的特點和計算機的歷史發(fā)展;二、計算機的應(yīng)用:主要包括數(shù)值計算或科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理或稱信息處理、實時控制或稱過程控制、計算機輔助系統(tǒng)、人工智能或稱智能模擬等;三、信息高速公路。第三節(jié)，通信技術(shù)。一、電氣通信:主要介紹電話通信和非電話通信及傳真;二、光纖通信:具體介紹光纖通信的基本原理、光纖通信的優(yōu)點、光纖通信的應(yīng)用和發(fā)展;三、衛(wèi)星通信。第四節(jié)，激光技術(shù)。一、激光與激光器:具體介紹激光產(chǎn)生的基本原理、激光的特點、激光器的構(gòu)造等內(nèi)容。二、激光技術(shù)的應(yīng)用:概要介紹激光加工(包括激光鑄模、激光切割、激光焊接、激光雕刻等)技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事上的廣泛應(yīng)用。