1西方天文學(xué)發(fā)展史

第一西方天發(fā)展天文學(xué),從無史可考,到現(xiàn)在粗具規(guī)模。從信仰崇拜的幻想世界到理性科學(xué)的自由思想。我們走了很遠(yuǎn)。現(xiàn)在,讓我們順著歷史的足跡來看看天文走過的路,和西方先人們努力的足跡。時(shí)間的洪流上古的古文明中,直接影響現(xiàn)今西方天文學(xué)思想的是巴比倫和埃及,印度。直接傳承者便是希臘,羅馬,建立了所謂古典天文體系。隨之而來的近一千年中古黑暗時(shí)期中,科學(xué)思想被視為異端邪說,中國在這時(shí)期保存了相當(dāng)多的觀測資料貢獻(xiàn)不可謂不大。隨著十字軍東征,從前傳至阿拉伯世界的天文知識(shí)又回流歐洲風(fēng)氣漸開,教廷的束縛終于被打破,隨后的三百年,科學(xué)突飛猛進(jìn)。最后我們踏上了月球,在你我的有生之年,人類也將踏上火星,至于距離我們最近的半人馬座星?未來,是值得想象的。1.上古天文學(xué)天文學(xué)和所有科學(xué)一樣,起源于需要。四季的判別農(nóng)耕的時(shí)間,乃至于對天象的敬畏崇拜,都造成了天文學(xué)的發(fā)展。巴比倫文明:蘇美人已能從月相來訂出歷法并已知潤月的觀念。巴比倫人更改進(jìn)并統(tǒng)一了歷法,且訂出了黃道十二宮。亞述人則更認(rèn)識(shí)了黃道和白道也訂出了一星期七天的制度。隨后的迦勒底人更可預(yù)測日月食對于天文的觀測也是有名的詳實(shí),對于五大行星的紀(jì)錄更是如此?？傃灾捅葌愇幕癁槿蘸蟪薪拥南ＥD文化打好了良好的基礎(chǔ)。埃及文明:埃及的天文學(xué)是僧侶祭司的特權(quán)埃及的天文學(xué),在早期第三到第六王朝間發(fā)展最為快速,金字塔,太陽歷的訂定都是在這個(gè)時(shí)期。比較特別的是埃及

人將一天分為晝夜,各分為十二小時(shí),但由于隨季節(jié)日夜長短會(huì)有變化所以古埃及一小時(shí)的長度不是一定的。印度文明;印度文明發(fā)源雖早,但發(fā)展較慢后期天文發(fā)展還有受到希臘的影響。印度使用二十七星宿,他們將一個(gè)朔望月分為白月和黑月又以月圓時(shí)月亮所在的星座命名該月份,是比較特殊的。2.西方古典天文體系的形成----希臘時(shí)代古希臘素有西方文明搖籃的美譽(yù)。從公元前八世紀(jì)的荷馬時(shí)期起由于巴爾干半島上的希臘多山陸路交通不便,所以沒有形成古代東方國家特有的中央集權(quán)體制而形成了另一種新型的城市國家。在主要的城市國家里城市平民在和貴族的抗?fàn)幹腥〉昧藙倮?這些平民在外貿(mào)和擴(kuò)展領(lǐng)地的活動(dòng)中接觸到了外來的文化又因?yàn)榈亟＜?巴比倫,古埃及和巴比倫的天文知識(shí)也就這樣為他們所吸收。這些平民相對來說思想較開放,在這樣的環(huán)境下使他們能夠自由的進(jìn)行科學(xué)研究和獨(dú)立思考一個(gè)百花齊放的時(shí)代便就此展開。首先登場的是地處小亞細(xì)亞,和埃及以及巴比倫最為接近的愛奧尼亞泰勒斯(Thales)是愛奧尼亞學(xué)派的始祖,他曾預(yù)言公元前年的一次日蝕,制止了兩個(gè)種族的戰(zhàn)爭。但后來波斯攻陷愛奧尼亞,此學(xué)派便漸趨沒落。隨后而起的是意大利南希臘端民地上的畢達(dá)哥拉斯Pythagoras)學(xué)派,畢達(dá)哥拉斯曾用船的桅桿,星星的高度,月食時(shí)的地球影來證明地球是圓的。但后來此學(xué)派因分裂和政治壓迫而告沒落。愛奧尼亞學(xué)派沒落之后,僅尋的學(xué)者移居雅典繼續(xù)工作畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的學(xué)者也漸聚集在雅典,兩派學(xué)者在雅典的聚集造成了雅典學(xué)派的興起。柏拉圖Plato)便是此學(xué)派代表人物之一,此學(xué)派的歐多克斯Eudoxus)用許多復(fù)雜同心球殼的套迭來證明行星的運(yùn)動(dòng)。亞理士多德(Aristotle)僅支持此學(xué)說,并用恒星不動(dòng)的理由

來說明天動(dòng)說的可信性。賀拉客利特(Heraclides)由觀測水,金星,認(rèn)為內(nèi)行星繞日運(yùn)動(dòng),這點(diǎn)對哥白尼的日心體系具有啟發(fā)作用。公元前四世紀(jì),馬其頓興起,公元前338年整個(gè)希臘被納入馬其頓統(tǒng)治,隨后的亞歷山大大帝,更建立了跨歐亞非三洲的大帝國。后來亞歷山大帝國崩潰他的大將托勒密占領(lǐng)埃及,由于他曾為亞理士多德的學(xué)生故重視學(xué)術(shù)發(fā)展,在亞歷山大城設(shè)立了一個(gè)規(guī)模龐大的研究教學(xué)機(jī)構(gòu),還有一間五十萬卷書的圖書館直接造成了亞歷山大學(xué)派的產(chǎn)生。阿利斯塔克(Aristarchus)那時(shí)首先提出日心說,但此想法超前時(shí)代太多,不為人接受。后來阿基米得記錄下了這個(gè)看法為一千多年后哥白尼的日心地動(dòng)說起了重要的啟發(fā)作用。阿利斯塔克也是第一個(gè)測量日月地距離地球直徑,黃赤交角的人。托勒密王朝后來也脫離不了衰亡的命運(yùn),漸淪為羅馬附庸,學(xué)術(shù)中心漸轉(zhuǎn)移至羅德斯島和愛琴諸島,喜帕恰斯是這時(shí)代的代表人物最大貢獻(xiàn)是在觀測天文學(xué)上,他的發(fā)現(xiàn)十分多,其中他編篡的星表,更在1800之后,幫助哈雷發(fā)現(xiàn)了恒星的自行。曾被人稱為「天文學(xué)之父」。喜帕恰斯的傳人是托勒枚(ClaudiusPtolemy),他的主要著作【大綜合論】(MegaleSyhtaxis)涵蓋了希臘化時(shí)期所有的天文學(xué)成就。拖勒枚承認(rèn)行星的運(yùn)動(dòng)可以用地球運(yùn)動(dòng)來說明,但當(dāng)時(shí)還不了解萬有引力所以他否定了這個(gè)說法。后來的羅馬人對于科學(xué)研究并不醉心,他們只學(xué)到了希臘人的科學(xué)知識(shí)。但并沒學(xué)到希臘的研究精神,所以,羅馬時(shí)代天文學(xué)的進(jìn)展是很緩慢的。羅馬本來的歷法是陰陽合歷,到了儒略、凱薩(JuliusCaesar)的時(shí)代,已經(jīng)和實(shí)際的時(shí)間差了三個(gè)月,于是廢除了陰陽合歷,采用太陽歷,新修改后的歷稱為儒略歷現(xiàn)今的七月就是Julius的變形。后來的奧古斯都(Augustus)把八月用自己的名字代替也就是August的由來。

羅馬帝國崩潰之后,傳統(tǒng)的希臘知識(shí)被基督教義取代天文學(xué)發(fā)展停滯。加上阿拉伯人入侵,毀掉了東方希臘文化的幾個(gè)中心。希臘文化就此成為教科書名詞長達(dá)一千年的黑暗時(shí)代開始。3.日心體系和古典天文學(xué)的誕生羅馬帝國衰亡,隨后文化中心的沒落,日耳曼蠻族的入侵基督教興起。一直到十一世紀(jì),希臘科學(xué)和所有的新科學(xué)思想被教會(huì)以圣經(jīng)的內(nèi)容加以壓制。歐洲直到十字軍東征,才又接觸到古希臘和阿拉伯的天文學(xué)。遠(yuǎn)洋航行技術(shù)的進(jìn)步造成天體導(dǎo)航的需1求,和新航路的開拓,以及資本主義的發(fā)生。哥倫布和麥哲倫隨后完成了他們的偉大航行。教會(huì)的枷鎖漸漸被打破了。由于觀測技術(shù)的進(jìn)步,到了哥白尼時(shí)代托勒玫地心體系中的圓不斷增加至八十個(gè)之譜。如此復(fù)雜的系統(tǒng),已使一些科學(xué)家感到不滿。在十三世紀(jì)時(shí)知曉天文的西班牙國王阿耳豐索就開了個(gè)玩笑,結(jié)果連王位都不保。哥白尼NicolausCopernicus)分析了托勒玫體系的行星運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)如果把三種共同的運(yùn)動(dòng)周日旋轉(zhuǎn),周年運(yùn)動(dòng),歲差)用地球在運(yùn)動(dòng)來表示,則復(fù)雜的系統(tǒng)變得簡潔明暸。他花了數(shù)十年的時(shí)間反復(fù)證明自己的論點(diǎn)無誤,最后在臨終前出版了【天體運(yùn)行論】改變了人們的視野。之后的布魯諾,本為牧師,但一生為科學(xué)奮斗。他延伸哥白尼的學(xué)說創(chuàng)造出了和我們?nèi)缃裾J(rèn)同的宇宙觀相當(dāng)?shù)乃枷?。但在這種宇宙中沒有上帝的存在,于是他被教會(huì)視為公敵,于1592年被教會(huì)逮捕,八年后燒死在羅馬。開普勒(JohannesKepler)幼年時(shí)在神學(xué)院接觸哥白尼學(xué)說后來在弟谷(TychoBrache)麾下與其合作,最后繼承了弟谷的觀測數(shù)據(jù)創(chuàng)出了行星運(yùn)動(dòng)三大定

律。首先,他發(fā)現(xiàn)觀測的資料和前人推算的值有左右的誤差,而在一千條的火星觀測數(shù)據(jù)中,都有相同的誤差,他開始試著找出原因。歸納出了第一條行星運(yùn)動(dòng)定律-行星在橢圓軌道運(yùn)動(dòng),太陽在其中一個(gè)焦點(diǎn)上。隨后又發(fā)現(xiàn)了第二定律面積定律和第三定律-行星公轉(zhuǎn)周期平方和半長軸立方成正比為牛頓的萬有引力定律開辟了道路。和開普勒同時(shí)期的伽利略(GalileoGalilei)則是第一位用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測的天文學(xué)家。他看到了太陽黑子,月球的表面,木星的衛(wèi)星金星的盈虧,這些都證明了哥白尼學(xué)說的正確。最后他被教會(huì)逮捕下獄,打成招,簽下悔過書,軟禁終生。稍后的牛頓(IssacNewton)生在教會(huì)控制較少的英國。他發(fā)現(xiàn)了統(tǒng)治行星運(yùn)動(dòng)的定律。古典天文學(xué),至此趨于完備。5.18,19世紀(jì)天文學(xué)的進(jìn)展首先登場的是哈雷(EdmondHalley),他二十二歲時(shí)就因出版了一份南天星表而享有盛名,1705年,他計(jì)算出了二十四顆彗星的軌道發(fā)現(xiàn)有一顆是1681-1682出現(xiàn)過的,而且和1607,1531年彗星出現(xiàn)的軌道也相近于是他預(yù)言,下一次將會(huì)在1758年回歸。到了1758年,哈雷彗星果然回來了計(jì)算所依據(jù)的牛頓定律被大眾完全接受,彗星是大氣現(xiàn)象的說法也不攻自破了。布拉德雷(J.Bradley)在誤打誤撞的情形下則發(fā)現(xiàn)了光行差求得了更精確的光速數(shù)值。他晚年編制了一份龐大的星表,被譽(yù)為十八世紀(jì)最精密的星表對近代研究恒星自行有偉大的價(jià)值。十八世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了一條行星位置的規(guī)律,將日地距離取為則已發(fā)現(xiàn)的行星位置都符合0.4+0.3*2^n的規(guī)律,稱為提丟斯(Titius)則,或稱波德守則,于是人們在發(fā)現(xiàn)到了天王星后,又在火星和木星間找到了小行星帶根據(jù)天王星的軌道攝動(dòng),又找到了海王星。值得一提的,最先計(jì)算出海王星位置的是一名英國的大學(xué)生亞當(dāng)斯(J.C.Adams),這是人們用牛頓力學(xué)發(fā)現(xiàn)的第一枚星體。

在歐洲文藝復(fù)興的時(shí)期,東方的中國正處于積弱不振科學(xué)衰落的時(shí)期。教會(huì)利用這個(gè)機(jī)會(huì)藉傳揚(yáng)科學(xué)知識(shí)為傳教活動(dòng)服務(wù)。當(dāng)時(shí)許多派來中國的傳教士都是歐洲一流的天文學(xué)家,但由于教規(guī)的約束,起初他們傳揚(yáng)的多半是中古世紀(jì)的古老科學(xué)思想。開始傳揚(yáng)日心說,已是十八世紀(jì)中葉之后的事了那時(shí)日心說在歐洲已取得絕對的勝利。這些耶穌會(huì)教士對于介紹西方數(shù)學(xué)天文學(xué)到中國,以及將東方古老天文學(xué)數(shù)據(jù)介紹至西方,有著相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。如果說哥白尼創(chuàng)立了行星天文學(xué),則恒星天文學(xué)之父應(yīng)該是威廉、赫歇耳(W.Herschel),他發(fā)現(xiàn)了太陽的自行(太陽朝武仙座方向運(yùn)動(dòng),又發(fā)現(xiàn)了互繞的雙星系統(tǒng),他在估計(jì)銀河的距離時(shí),也開始了恒星統(tǒng)計(jì)學(xué)的工作。貝賽耳(F.W.Bessel)則完成了之前許多天文學(xué)家想證明的恒星視差證明了哥白尼地動(dòng)說唯一未被證明的部份。人類也開始了可測定恒星距離的時(shí)代。此時(shí),分光儀,光度學(xué),照相術(shù)也在天文上展露頭角。分光儀使我們得到遙遠(yuǎn)星球的溫度,化學(xué)組成,甚至視速度。光度學(xué)使我們精確地分析行星光度照相術(shù)則使我們能攝取微弱天象。在1850年代,天體物理學(xué)誕生了。1888年,在天體物理學(xué)終于厘清星云星團(tuán)的面目后德雷耶耳(J.L.E.Dreyer)發(fā)表了星云星團(tuán)【新總星表】(簡稱N.G.C.),直至今,這個(gè)星表還經(jīng)常使用。5.二十世紀(jì)的天文學(xué)天體物理學(xué)在二十世紀(jì)才利用于行星的觀測上南加州威爾遜天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)火星大氣的成份不適于生物生存。金星上的紅外線吸收帶表示有大量的二氧化碳。木星表面存在甲烷和氨分子。使得天文學(xué)家開始建立行星表面構(gòu)造的理論。1930年,靠著照相術(shù),湯鮑(C.Tombaugh)現(xiàn)了預(yù)言中的冥王星。

莫理(A.C.Maury)則靠著十九世紀(jì)哈佛大學(xué)的觀測數(shù)據(jù)將恒星分成O~S數(shù)類。最后羅素(H.N.Russel)發(fā)表了絕對星等對光譜型的統(tǒng)計(jì)圖世稱赫羅圖。勒維特(H.S.Leavitt)則利用已知絕對星等的造父變星求出兩個(gè)麥哲倫云的距離,利用這種方法,很多球狀星團(tuán)的距離也被求出了。1931年,無線電工程師楊斯基(K.G.Jansky)現(xiàn)了宇宙背景輻射,開始了無線電天文學(xué),在無線電干涉儀發(fā)明以后,無線電狹著不受天候限制以及觀測波譜廣的優(yōu)點(diǎn),為天文研究方法造成了革命性的躍進(jìn)。1924年,哈柏(E.Hubble)確定了仙女座星系是河外銀河開辟了河外星系的研究。二戰(zhàn)后,星系集團(tuán)的研究,更發(fā)現(xiàn)了本星系群甚至超星系群。有人也發(fā)現(xiàn),許多星系的運(yùn)動(dòng)方向都遠(yuǎn)離我們,再加上宇宙背景輻射的證據(jù)于是,大霹靂宇宙學(xué)興起。我們能到那兒去嗎?二十世紀(jì),除了天文學(xué)的進(jìn)展之外。由于科技工藝的進(jìn)步人類終于有機(jī)會(huì)一償千年以來的夙愿---到那兒去。但很諷刺的航天科技的萌芽,卻是由于戰(zhàn)爭的栽培。馮布朗,為德國V-2火箭設(shè)計(jì)者,二戰(zhàn)后來到美國為美國太空計(jì)劃貢獻(xiàn)良多。但第一枚飛上太空的物體,是蘇俄的史波尼克一號衛(wèi)星。第一位航天員也是蘇俄的蓋佳林。美國不堪受辱甘乃迪總統(tǒng)于1961/5發(fā)表六零年代送人類上太空的宣言,最后在太空競賽中美國從阿波羅(APOLLO)和諾瓦(NOVA)計(jì)劃中擇其易者,集全國之力擊敗了蘇聯(lián)的龍?zhí)?ZOND)計(jì)劃。

七零年代之后,由于政治因素(美國陷于越戰(zhàn)民意自大),所以航天不再占有重要性的地位。但最近登陸火星的計(jì)劃再度登上臺(tái)面也許,在2012年以前,人類真能踏上火星呢。和哥倫布,麥哲倫,以及希臘時(shí)代的思想家們一樣人們千百年來總是好奇著,自己的界限在哪兒,我們能夠踏出太陽系嗎?我們先看看前一頁這張表。(c代表光速,v為宇宙飛船速度,ε為燃料效率,w/c為噴射速度對光速比質(zhì)量比為出發(fā)時(shí)重/最后重)我們現(xiàn)在知道,光憑化學(xué)燃料是無法踏出太陽系的現(xiàn)在有很多人提出了多種理論,核分裂,核融合,電漿推進(jìn),或是反物質(zhì)光帆,星際沖壓……這里面有些構(gòu)想天馬行空,有些十分可行,但要實(shí)現(xiàn),也許需要再一次像登月競賽一樣的動(dòng)機(jī)才可行吧?隨著無線電天文學(xué)的發(fā)達(dá),觀測的精度也跟著增加在1980年代,開始有人試著把無線電望遠(yuǎn)鏡朝向天空,試著接收非地球傳來的人造訊號。最近幾年一個(gè)精密的搜尋計(jì)劃---SETI計(jì)劃(有人翻成賽提)展開了。我們也曾多方送出信息如果我們的銀河系中真有智能生物,希望能獲得回音。到底外星人存在的可能性有多少呢?下面是【德瑞克公式】后面的估算值是CarlSagen博士所提出的。N=R*Fp*n*Fl*Fi*Fc*LN:銀河系中可能和人類同時(shí)存在的文明社會(huì)R:銀河系中一年誕生的恒星數(shù)(10)Fp:在其中擁有行星的比例(1)n:此行星系中具備生命誕生和演化的行星數(shù)1)Fl:在如此的行星系中擁有知性生物的比例1)

Fc:其中擁有星際通訊能力的比例(0.01)L:這個(gè)文明的壽命(10000000)不管外星人是否存在,人類跨出大氣圈是必然的趨勢?；鹦且苍S會(huì)成為新人類的故鄉(xiāng)。未來,浩瀚的星海,我們能到那兒去嗎附錄:一、古文明之宇宙觀1.埃及人認(rèn)為星星是分布在天神的身上,此天神弓著身體伏在大地上。2.希伯來人(圣經(jīng)):上帝創(chuàng)造天地與萬物。3.中國人:盤古開天辟地。宇:四方上下─三度空間的無極。宙古往今來─時(shí)間的無窮。天外有天。二、古文明的天文觀測1.英格蘭南方的石柱群(2800-2200BC):考古學(xué)家認(rèn)為它是用以觀測太陽與月亮升起的位置與時(shí)間尤其是Heelstone是標(biāo)示著夏至太陽升起的位置。2.猶加敦半島(Yucatan)上的馬雅文明的廢墟〝〞(~AD1000),它的窗戶的設(shè)計(jì)可能是為了便于觀測金星和其它的星體。3.古代埃及人的觀測:

1)2000~3000BC,每年天狼星偕同太陽東升以后不久尼羅河即發(fā)生泛濫。2)大金字塔的北面主要隧道正指