天文學(xué)論文（精選15篇）

　　論文是各專業(yè)學(xué)員都必須完成的集中實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，不能免修。要求每位學(xué)員在學(xué)校指定的指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成論文的寫作，下面小編帶來的是天文學(xué)論文，希望對你有幫助。

　　天文學(xué)論文 篇1

　　摘要：天文學(xué)是自然科學(xué)六大基礎(chǔ)學(xué)科之一，它推動(dòng)了人類社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展。天文學(xué)對于提高民族素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神及科學(xué)的思維方法，建立正確的世界觀、宇宙觀方面有著不可替代的作用。普及天文知識(shí)，對破除迷信、反對偽科學(xué)也具有重要的科學(xué)意義。發(fā)達(dá)國家及一些發(fā)展中國家的大學(xué)、中學(xué)都普遍開設(shè)了天文學(xué)課程。

　　現(xiàn)在，我們學(xué)校也同樣開設(shè)了天文學(xué)選修課,這為我們這些從小就對天文產(chǎn)生好奇、現(xiàn)在對天文依然抱有興趣的人開了一扇圓夢的窗口。

　　現(xiàn)在社會(huì)中，多數(shù)青年男女都熱衷于星座分析和配對等，根據(jù)星座來推斷一個(gè)人的性格，甚至根據(jù)一個(gè)人的星座來判定這個(gè)人是不是適合做自己的另一半。我不知道這是不是有科學(xué)依據(jù)，我覺得根據(jù)星座來斷定一個(gè)人太過武斷。在天文學(xué)的課堂上，關(guān)于星座老師給我們做了詳細(xì)的解析，它命名的由來和它們所處的位置，老師有他獨(dú)特的講課方式，內(nèi)容豐富而不乏味，幾個(gè)小小的亮點(diǎn)組成圖形復(fù)雜的星組，人類的想法真是豐富到了極致。星座的說法來自西方，其命名是和西方神話有一定聯(lián)系的。

　　九大行星，課堂上老師逐個(gè)做了解釋，所謂太陽系“九大行星”是歷史上流行的一種的說法，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。在2006年8月24日于布拉格舉行的第26屆國際天文聯(lián)會(huì)中通過的第5號(hào)決議中，冥王星被劃為矮行星，并命名為小行星134340號(hào)，從太陽系九大行星中被除名。所以現(xiàn)在太陽系只有八顆行星。

　　老師講課的重點(diǎn)是宇宙大爆炸�！按蟊�炸宇宙論”認(rèn)為：宇宙是由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)于137億年前一次大爆炸后膨脹形成的。1929年，美國天文學(xué)家哈勃提出星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律，并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹說。宇宙并非永恒存在而是從虛無創(chuàng)生的思想在西方文化中可以說是根深蒂固。雖然希臘哲學(xué)家曾經(jīng)考慮過永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅(jiān)持認(rèn)為宇宙是上帝在過去某個(gè)特定時(shí)刻創(chuàng)造的。

　　這個(gè)理論也經(jīng)歷了很多演變，是現(xiàn)代人類通過一種假象加上研究和證據(jù)得出的理論。大約在50億年前，宇宙所有的物質(zhì)都高度密集在一點(diǎn)，有著極高的溫度，因而發(fā)生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質(zhì)開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。大爆炸的整個(gè)過程是復(fù)雜的，現(xiàn)在只能從理論研究的基礎(chǔ)上描繪過去遠(yuǎn)古的宇宙發(fā)展史。

　　天文學(xué)對于人類的意義絕非一個(gè)“不簡單”可以形容的。他的重要性也決不僅僅體現(xiàn)于我上面所說的幾個(gè)方面。天文學(xué)這一學(xué)科就像天空一樣廣袤無邊，人類要走的路還很長，要探索的旅程還很遠(yuǎn)。而人是一切發(fā)現(xiàn)的原動(dòng)力，所以對于天文學(xué)愛好者及專門從事天文學(xué)的職業(yè)工作者來說，任重而道遠(yuǎn)！

　　天文學(xué)論文 篇2

　　本學(xué)期我選修了天文學(xué)概論這門課程，通過這十周課程的學(xué)習(xí)，我收獲了很多有關(guān)天文學(xué)方面的知識(shí)，也有了不少感想。

　　還未上學(xué)的時(shí)候，我就喜歡看各類的百科全書，其中對天文方面的書最感興趣。1997年第一次來北京，我參觀了天文館和古觀象臺(tái)，現(xiàn)在仍然記得在古觀象臺(tái)通過望遠(yuǎn)鏡觀察太陽的景象，可以說，我與天文學(xué)自小就結(jié)下了不解之緣。上了中學(xué)以后，具備了一定的科學(xué)知識(shí)，從物理方面對天文學(xué)又有了更深入的了解，清楚了諸如背景輻射，紅移藍(lán)移等一些專業(yè)概念，也發(fā)掘出了天文知識(shí)中更神奇的一面，激發(fā)了我探索天文奧秘的興趣。

　　這學(xué)期的天文學(xué)概論課程中，來自北京天文館的老師們?yōu)槲覀兿到y(tǒng)的總結(jié)了天文學(xué)中最基本的一些知識(shí)，諸如星座，彗星，行星與恒星以及關(guān)于觀察天文現(xiàn)象的一些常識(shí)，這些知識(shí)對于天文學(xué)走進(jìn)我們的日常生活中起著關(guān)鍵作用。 宇宙中的天體，近到月球，遠(yuǎn)到銀河系，都對地球產(chǎn)生著直接或間接的影響，進(jìn)而影響著人類活動(dòng)。其中，太陽系作為地球所在的宇宙環(huán)境，太陽這顆恒星又深深的影響這地球的各項(xiàng)物理指標(biāo)與地球上生物的生命活動(dòng)。因此，天文學(xué)與我們的生活息息相關(guān)。作為非物理系的學(xué)生，我們對天文的了解也許不會(huì)那么深入，所以本課程為我們提供了一個(gè)普及天文知識(shí)的平臺(tái)，為我們了解基本的天文知識(shí)提供了一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)。

　　天文學(xué)知識(shí)中，星座知識(shí)是一個(gè)重要組成部分。古代的東西方都對星座有著不同方面較為深入的研究。盡管現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)否認(rèn)了諸如占星術(shù)這類的研究，但是星座對于我們了解宇宙依然有著重要的意義。星座可以為我們指明方向，便于野外活動(dòng)的人們在晴朗的夜晚辨別位置，同時(shí)可以為人們更好的定位天體以及相關(guān)的天文現(xiàn)象，從而更好的研究天體。

　　對于人類來說，天文現(xiàn)象不僅受到科學(xué)家的關(guān)注，還有許許多多天文愛好者的喜愛。天文現(xiàn)象不僅指諸如日月食，流星雨這樣可供天文愛好者觀看的現(xiàn)象，也有諸如太陽風(fēng)這類影響人類活動(dòng)的現(xiàn)象。而作為可供觀察的現(xiàn)象來說，基本的天文設(shè)備是必不可少的。望遠(yuǎn)鏡作為觀察天文現(xiàn)象最簡單最直接的工具，受到了

　　天文愛好者們很大關(guān)注。因此如何選取望遠(yuǎn)鏡以觀察不同的天文現(xiàn)象，也成為了天文學(xué)知識(shí)中必不可少的一部分。

　　通過學(xué)習(xí)本課程，我對天文知識(shí)有了一個(gè)更加系統(tǒng)的了解，同時(shí)學(xué)到了很多觀察天象的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)，激起了我更多的參與到有關(guān)天文學(xué)方面活動(dòng)的興趣。同時(shí)，各位老師生動(dòng)的講解也給我留下了深刻的印象，豐富的圖片以及專業(yè)的講解也讓我受益匪淺。

　　作為新世紀(jì)的大學(xué)生，擁有豐富的知識(shí)儲(chǔ)備是成為社會(huì)所要求的新型人才的關(guān)鍵。而天文學(xué)知識(shí)不僅豐富了我們的知識(shí)，更培養(yǎng)了一種愛好，讓我們的人生更加豐富。同時(shí)，探索宇宙不僅對于整個(gè)人類的進(jìn)步有著深遠(yuǎn)意義，對于個(gè)人，思考宇宙與人生更能讓我們的胸襟開闊，思維活躍，成為更有深度的青年。

　　感謝天文學(xué)概論這門課程，感謝各位老師的辛苦準(zhǔn)備與精彩講解。也希望本課程能為我們提供一些參觀北京天文館或其他有關(guān)天文的博物館或歷史古跡的活動(dòng)，讓我們能夠更全面的了解天文學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)更多的天文興趣。

　　特別說明：本網(wǎng)站內(nèi)容都來源于互聯(lián)網(wǎng)，供瀏覽者學(xué)習(xí)、欣賞，使用原則非商業(yè)性或非盈利性用途，使用者不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人的合法權(quán)利。此外，使用者如對本網(wǎng)站內(nèi)容用于其他用途時(shí)，須征得本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)力人的許可。

　　天文學(xué)論文 篇3

　　摘要：長城是中國古代重要的邊防工程，在兩千多年長城的修建過程中，天文科技發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。在本文的論述中，筆者從長城修建的天文學(xué)背景出發(fā)，將秦、明時(shí)期的長城形體分別與北斗七星和銀河進(jìn)行比對，揭示了一系列長城在設(shè)計(jì)過程中可能蘊(yùn)含的天文特征，這些特征充分反映出中國傳統(tǒng)宇宙現(xiàn)在建筑工程方面的深刻影響。

　　關(guān)鍵詞：長城；天文學(xué)；星宿；銀河

　　中國長城是人類文明史上最偉大的建筑工程之一，自春秋戰(zhàn)國至明清時(shí)期在中國北方疆域發(fā)揮著重要的戰(zhàn)略防御功能。歷史上對長城有兩次大規(guī)模的修筑時(shí)期，一是秦統(tǒng)一后連各國長城為一體所形成的秦長城；一是明朝在原長城基礎(chǔ)上重新規(guī)劃后修筑的如今之格局的明萬里長城。歷代長城工程之浩繁，氣勢之雄偉，堪稱世界奇跡。

　　長城的防御作用是毋庸置疑的，但從戰(zhàn)略發(fā)展角度看，長城位于崇山峻嶺及不毛之地，僅僅出于防御的需要來修建這樣的龐然大物的理由似乎過于單一。翻開歷史志書就會(huì)發(fā)現(xiàn)，中國歷代城池、建筑在動(dòng)土開工前無不仰觀天文、考察星象后進(jìn)行全方位的規(guī)劃布局，使城市、建筑與天體之間形成某種特殊關(guān)聯(lián)。長城是歷代耗費(fèi)巨資建造的重大的建筑工程，它在建造之前是否考察天象并按照天體特征進(jìn)行規(guī)劃與布局呢?長城還有其他的天文特征么?文章將做如下探討。

　　一、長城修建的天文學(xué)背景

　　中國人對天象的觀察由來已久，人們在天文觀測中了解了星辰起落、日月陰晴圓缺的奧秘，揭示了宇宙的一般運(yùn)行規(guī)律，建立了指導(dǎo)日常生活的天文歷法。我國古代有世界上最豐富、最系統(tǒng)的天文觀測記錄。五帝之一的黃帝依靠對天象的觀察確定了陰陽、五行、十方和十二宮完整的天文體系，并在公元前2637年確定了中國歷法的開端，這些天文成就奠定了他崛起中原號(hào)令天下的基礎(chǔ)。商代甲骨文記錄著世界上最早的日食、月食和新星，并已采用干支紀(jì)年法�！吨芏Y》對天體星象亦有記載，分設(shè)天、地、春、夏、秋、冬六官。西周時(shí)我國已用二十八星宿劃分周天。春秋時(shí)期的星官們創(chuàng)立“上天變異，州國受殃”說法，以天空中的星象變化來預(yù)測不同地區(qū)將要發(fā)生的吉、兇、禍、福，將各州、國與星空的區(qū)域互相匹配對應(yīng)形成分野。其所載“保章氏”：“以星土辨九州島之地，所封封域皆有分星，以觀妖祥”即按分野來預(yù)卜各地吉兇。再如《論衡變虛篇》中“熒惑守心。熒惑，天罰也；心，宋分野也，禍當(dāng)君”亦提到“宋”分野�！稌x書天文志》載諸侯國分野如下表：

　　這些將天文與各州縣禍福相關(guān)聯(lián)的做法在歷代政策管理中起著重要的指導(dǎo)作用。河南馬王堆三號(hào)漢墓出土的公元前170年左右的帛書《五星占》載有公元前246年至前177年間土星、金星、木星的空間位置以及金星的會(huì)合周期，充分反映了秦漢時(shí)期高度發(fā)達(dá)的天文觀測水平。

　　自古以來，那些掌握天文科技的星官們成為歷代政治中重要的決策者和參政者�？疾焯煜蟛⒆裾仗煜笾家庑惺虏坏�是中國傳統(tǒng)文化中最重要的一部分，還關(guān)系著人們對日常生活的安排，甚至左右著國家領(lǐng)導(dǎo)對重大事務(wù)的決策�！坝^天象”成為古人作出重大決定時(shí)必須例行的公事。如古人行軍打仗前往往用天象預(yù)測吉兇后方才出軍；建造建筑前亦要按天文現(xiàn)象來布局或決策動(dòng)土日期。至秦漢時(shí)期，觀天之風(fēng)更加彌漫，最具有參考價(jià)值的史實(shí)書籍《史記》中多次提到天象與禍福、行軍等重大事件相關(guān)聯(lián)的事實(shí)，為便于觀察天象和有效地將天文原理加以利用，與之相關(guān)的觀天建筑便應(yīng)運(yùn)而生。

　　中國古代至遲在周代以前形成了以北極星(帝星)為中心，四周三垣、四象、二十八星宿相環(huán)繞的古代天宮系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)深深地影響了歷代王室的營國計(jì)劃。春秋時(shí)期各國都城建筑布局多以“象天”為指導(dǎo)思想，其都城形象多反映以帝星為中心的天體系統(tǒng)。秦人發(fā)展了“象天法地”和“象天立宮”的思想，使城市布局真正反映了上天的宮闕形態(tài)。經(jīng)學(xué)者實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)：秦朝曾修建數(shù)量甚眾的“完全式全天星臺(tái)，這些星臺(tái)分布面積甚廣，遍及甘肅、陜西、山西、內(nèi)蒙等多個(gè)省區(qū)，反映出秦長城修建時(shí)觀天現(xiàn)象的普遍性�；�于以上背景筆者認(rèn)為，長城的大規(guī)模修建正是在宮殿“象天法地”、民間“觀星”與“星運(yùn)”說極為昌盛的秦朝時(shí)期，為強(qiáng)化皇權(quán)及滿足皇帝對國家長久統(tǒng)治的需求，在秦長城修建過程中，極有可能將“星象”文化融入到長城的建設(shè)中。至明朝初期，天文科技已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，與天文相關(guān)的數(shù)學(xué)、物理學(xué)、堪輿學(xué)成為社會(huì)重要的科技支柱，明長城的修建具備著更加雄厚的天文學(xué)和科技基礎(chǔ)。

　　二、秦長城天文學(xué)特征設(shè)想

　　1.秦長城用來觀測天文

　　秦長城大多在甘肅、寧夏、陜西與沿北岸邊界一帶，經(jīng)歷了自秦厲公至秦統(tǒng)一前修建的長城和統(tǒng)一后秦始皇命蒙恬將戰(zhàn)國諸侯國長城相接連形成萬里長城的兩個(gè)歷史時(shí)期。關(guān)于秦河西長城，據(jù)《史記秦本紀(jì)》載，厲公“十六年，塹河旁。以兵二萬伐大荔，取其王城�！�…簡公六年，塹洛。城重泉”。秦昭王長城見《史記匈奴列傳》：“秦昭王時(shí)，……筑長城以拒胡�！鼻亟y(tǒng)一后將北部長城連接起來，形成一道天然屏障。

　　秦長城兼有天文臺(tái)的觀測功能。天文臺(tái)一般具有兩大功能，一是祭天，二是觀象，中國早期的高臺(tái)建筑都具有觀象性質(zhì)。長城是高臺(tái)建筑，它所包括的關(guān)城、城墻、墻臺(tái)、敵臺(tái)、煙墩、營、寨和城堡等均具有高空望功能，可以作為觀察天文現(xiàn)象的場所。長城每隔一段距離便設(shè)置相應(yīng)的關(guān)城、營寨、堡寨等，這些為那些時(shí)刻準(zhǔn)備出征或等待敵情的決策者們提供了觀察星象變化的絕佳場所。據(jù)《全天星臺(tái)遺址及其源流考(考證分冊)》記載：“秦統(tǒng)一之初與后期，置星、祭星之制大變，全國郡、縣、軍城、亭障乃至長城遍置星臺(tái)�？ぁ⒖h多置心宿。軍城、亭障多置天槍、平星，角宿臺(tái)也較普遍，龍文化更進(jìn)一步體現(xiàn)在星臺(tái)文化中”�？梢娫陂L城的各個(gè)區(qū)域“遍置星臺(tái)”已成為秦王朝極為普遍的事情。由此可知，在戰(zhàn)爭頻繁的秦朝，長城不但承擔(dān)著重要的防御功能，還為決策者們提供觀察星象以對重大事物做出重要決策的場所，同時(shí)兼具舉行祭天、祭星、祈神等宗教活動(dòng)場所的功能。

　　2.秦長城象北斗而建

　　體現(xiàn)秦長城星臺(tái)文化較突出的一段為臨洮與上郡所在的秦南段長城(秦上郡塞)。為進(jìn)一步了解秦長城可能存在的天文內(nèi)涵，筆者將南段長城與歷代星圖作了詳細(xì)對比。在對比中筆者發(fā)現(xiàn)，秦南段長城與咸陽城、渭水三者之間形成了美妙的天宮圖：南段長城極有可能模擬北斗七星之形與位置建造，咸陽城正是帝星所在，而渭水則代表了銀河(見圖1)。秦長城、咸陽、渭水三位一體確立了北斗星、帝星與銀河的相對位置，它們共同營造了北天極區(qū)最完美的天宮圖，而地上的郡、縣或星臺(tái)也可能與天體星辰相對位，共同完善著這幅巨大的天宮圖的其他部位。(見圖1與圖2)

　　秦南段長城原本只有上郡這一段(原稱上郡塞)，秦統(tǒng)一后增加了斗形部分，使得南段長城從形體上滿足了北斗形。從司馬遷《史記》中描述秦皇陵“上具天文，下具地理”便知秦始皇十分重視天象，他既然可以動(dòng)用數(shù)以百萬計(jì)的人力打造他死后的人間天堂，也可以在他的國土中創(chuàng)造現(xiàn)世中的天上宮闕。

　　(1)成陽城象帝居，渭水象天漢

　　咸陽城的規(guī)劃是法天象地的結(jié)果。秦王朝強(qiáng)大后，咸陽城成為秦朝經(jīng)濟(jì)、政治和文化中心。為標(biāo)榜前所未有的帝王成就，秦始皇將自己比擬為不可一世的玉皇大帝，在總結(jié)并繼承前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將咸陽城用“象天法地”手法重新規(guī)劃和調(diào)整，使咸陽城的整體布局與天象呈現(xiàn)一一對應(yīng)關(guān)系。據(jù)《史記秦始皇本紀(jì)》載，秦始皇建咸陽“為復(fù)道，自阿房渡渭，屬之咸陽，以象天極閣道絕漢抵營室也”�！度�輔黃圖》亦描繪秦始皇“筑咸陽宮，因北陵?duì)I殿，端門四達(dá)，以則紫宮，象帝居。渭水貫都，以象天漢；橫橋南渡，以法牽�！薄Ｎ淖种械摹白蠈m”即紫微垣，象征天帝居所。咸陽自營建之初象“帝居”而建，并以其為中心，各宮殿環(huán)列周圍，形成拱衛(wèi)之勢。渭水則被視為“天漢”即銀河。

　　秦始皇建宮殿“象天極”的手法不僅體現(xiàn)在咸陽城，公元前220年秦始皇“作信宮，已而更命信宮為極廟，象天極”；阿房宮也營造了非常完美的天官體系：“表山南之巔以為闕，并為復(fù)道，自阿房宮渡渭，屬之咸陽，以象天極絕漢抵營室也”，表明咸陽象征北天極的北極星，阿房宮象征營室星，咸陽宮與阿房宮之間的復(fù)道，象征天橋。由此可知，秦始皇在國土規(guī)劃中將城市、河流作為基本要素與天體星座相對應(yīng)：咸陽以“帝居”身份建造，渭水象征銀河，阿房宮為營室星，三者相聯(lián)系確立了完美的人間天宮圖。秦朝的這種做法深刻影響了漢長安的規(guī)劃布局，漢承秦制，在建設(shè)工程方面“非壯麗無以重威”。根據(jù)《三輔黃圖》記載，漢長安“城南為南斗形，城北為北斗形，至今人呼京城為斗城是也”。

　　(2)北斗為帝車

　　為使“象天極”的宏偉計(jì)劃得以呼應(yīng)，秦咸陽將周邊更大的宏觀地域納入到整個(gè)城市的規(guī)劃范圍內(nèi)。秦始皇以咸陽為中心修建了二百七十多個(gè)宮觀，并通過復(fù)道、甬道將這些宮殿聚集在“天極”咸陽城周圍，猶如眾星拱極一般，突出了帝都成陽的核心地位。而秦南段長城模擬北斗星形態(tài)和位置而建，最終成為北斗星的象征。

　　《史記天官書》說：“北斗七星，所謂‘旋、璣、玉衡、以齊七政’。……斗為帝車，運(yùn)于中央，臨制四鄉(xiāng)。分陰陽，建四時(shí)，均五行，移節(jié)度，定諸紀(jì)，皆系于斗�！薄渡袝�緯》認(rèn)為：“七星在人為七瑞。北斗居天之中，當(dāng)昆侖之上，運(yùn)轉(zhuǎn)所指，隨二十四氣，正十二辰，建十二月，又州國分野、年命，莫不政之，故為七政�！薄陡适�星經(jīng)》：“北斗星謂之七政，天之諸侯，亦為帝車�！薄豆谧印酚涊d：“斗杓東指，天下皆春；斗杓南指，天下皆夏；斗杓西指，天下皆秋；斗杓北指，天下皆冬。”由此可見，北斗七星不但是協(xié)助君王治理天下的“齊政”法寶和輔助辨方正位的重要星辰，還是天帝巡游各地的帝車，象征君王巡游天下所乘坐的御輦，其重要性可見一斑。秦始皇這個(gè)自視功高堪比玉皇大帝的一代帝王，在咸陽、渭水已經(jīng)具備的前提下，只要將長城之形略作改動(dòng)便可以使自己居住的咸陽穩(wěn)如天宮，而自己則足以比擬偉大的天帝之布政與施德，何樂而不為呢?

　　在將長城成功地對比北斗星位置建造之后，秦南段長城、咸陽城與渭水三者形成的空間關(guān)系與當(dāng)時(shí)北斗七星、帝星、銀河在天體宮闕的位置相一致(見圖3)，三者正反映出秦始皇將自己比擬為坐守帝居(咸陽)并可隨時(shí)乘坐帝車(南段長城)在銀河星漢遨游的玉皇大帝之本身。

　　3.秦長城修建的科技背景

　　前文已經(jīng)闡述，秦長城修建前秦朝的天文學(xué)已十分發(fā)達(dá)，這為秦長城進(jìn)行天文布局提供了良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，秦朝高超的大地測量水平、建筑施工技術(shù)和數(shù)學(xué)運(yùn)算能力是確保長城與天體相對位的技術(shù)條件。我國大地測量技術(shù)的歷史很早，相傳大禹時(shí)期已開始使用“準(zhǔn)、繩、矩”等原始工具進(jìn)行測量，春秋以后水準(zhǔn)測量已較為普遍。戰(zhàn)國時(shí)期的漳水渠、都江堰、鄭國渠能夠建成，表明當(dāng)時(shí)的測量技術(shù)和建筑施工已具有相當(dāng)高的水平。數(shù)學(xué)測算方面也有很大進(jìn)步，《九章算術(shù)》中記載了勾股定理和立表法、連索法、參直法等先進(jìn)的測量方法。在堪輿方面，秦朝朱仙桃所著的《搜山記》，是至今流傳下來的最早的風(fēng)水學(xué)著作�？梢�，秦朝修建長城時(shí)具備良好的技術(shù)基礎(chǔ)，它們保證了長城得以順利的進(jìn)行天文規(guī)劃布局和實(shí)際工程建造的條件。

　　三、明長城天文特征的可能性

　　明朝為加強(qiáng)北方邊防于洪武元年(1368年)開始修建長城，一直持續(xù)了近兩百年。雖然修建之初存有一些北魏、北齊、隋長城，但大多殘損嚴(yán)重且不可用。為實(shí)現(xiàn)宏偉的防御體系，明帝王重新設(shè)定了長城的走向，向東將長城延長至鴨綠江畔的遼東境內(nèi)，向西修建至甘肅的嘉峪關(guān)。明朝的天文學(xué)十分發(fā)達(dá)，明初營建的南京故宮、北京紫禁城、北京十三陵均依天象布局，紫禁城以模擬天體宮闕布局和命名而著稱于世。作為國內(nèi)最重要的建筑工程，明長城既然經(jīng)歷了重新規(guī)劃，就有可能將之與天象相聯(lián)系以達(dá)到最佳的防御與象征功能。

　　1.明長城沿銀河走向布局

　　有國外學(xué)者研究認(rèn)為明長城蘊(yùn)含了中國“龍”的概念，除了在文化上將長城比擬為“巨龍”外，還在形體上與龍的體征相契合，如山海關(guān)為龍頭，嘉峪關(guān)為龍尾，長城重鎮(zhèn)、軍堡則對應(yīng)龍身其他部位，以展示出中國龍應(yīng)有的特征。根據(jù)多方對比分析筆者認(rèn)為：明長城可能與銀河系建立了多種關(guān)聯(lián)，具體表現(xiàn)為：

　　第一，從象征主義出發(fā)，明長城與銀河具有相似的防御功能。

　　明長城與銀河是人間與天上兩道不可逾越的屏障，具有阻隔之功能。長城用以防御北方民族入侵，已成為一道人工防御體系；銀河被認(rèn)為是天空中無法逾越的天然屏障，其將天體星空劃分兩大部分，彼此之間不能逾越，是阻隔彼此相愛的牛郎與織女的天塹�！对娦⊙糯髺|》“維天有漢，監(jiān)亦有光。跛彼織女，終日七襄。雖則七襄，不成報(bào)章。皖彼牽牛，不以服箱”，《詩經(jīng)周南漢廣》中述“漢有游女，不可求思”，及明代孫仁孺的《東郭記鉆穴隙》：“到而今可是難依傍，只落得一水銀河隔兩廂”，均表達(dá)了銀河作為屏障讓人求之不得的心理。基于對銀河“阻隔”含義的深刻理解，明帝王極有可能將長城的防御功能比喻為銀河的阻隔作用來設(shè)計(jì)建造，明長城因此在文化語義上與銀河具有一定相似性。

　　第二，從形態(tài)模擬角度，明長城沿銀河走向布局。

　　在比對明長城與銀河走向時(shí)發(fā)現(xiàn)，明長城與銀河系的走向表現(xiàn)出驚人的一致性(見圖4)，這種一致性不但體現(xiàn)在整體走向上，其拐彎處、分支結(jié)構(gòu)也幾乎相同。歷史上各時(shí)期的長城形態(tài)與明長城有許多不同，明長城的起點(diǎn)、終點(diǎn)、蜿蜒走勢、波折點(diǎn)都作了重新調(diào)整，而這些調(diào)整卻使明長城的外形與銀河系的固有形態(tài)相一致(見圖5)。

　　從建造的角度，明長城與其他時(shí)期長城的修

　　建過程略顯不同。在修建長城之初，明廷已推翻了蒙古政權(quán)，實(shí)現(xiàn)了全國統(tǒng)一。盡管邊防戰(zhàn)事不斷，但國內(nèi)已經(jīng)開始大面積的興復(fù)工作。建造長城是興復(fù)工作的重要內(nèi)容，如何合理規(guī)劃并保證長治久安是明廷在建造長城前必須思考的，這使得明長城并非在原長城基址上的“重建”，而是重新規(guī)劃后的“再建”，由此設(shè)置了九邊重鎮(zhèn)。因此我們有理由相信在最初的規(guī)劃中，設(shè)計(jì)者將銀河象征納入到長城設(shè)計(jì)中的假設(shè)。

　　2.明長城的重鎮(zhèn)與天上明星位置相對

　　明長城沿線的一些重鎮(zhèn)與銀河系個(gè)別亮星的位置相一致(見圖4)。每到夏季，銀河系中部的天津四、牛郎(河鼓二)、織女三星在周天中最亮，即使在城市燈紅酒綠之夜也可肉眼相見，形成了著名的“夏季大三角”現(xiàn)象。對于這三顆亮星史書上有數(shù)不盡的語言在贊美，還有凄婉的故事與之相連，故此它們在中國的天文史上享有重要地位。這些特殊的亮星與重鎮(zhèn)不但在位置上相對應(yīng)，在文化寓意上也表現(xiàn)出相似性，表現(xiàn)如下：

　　(1)大同市對位天津四

　　大同府對應(yīng)著天津四這顆明星。大同北據(jù)元蒙，地處西域與中原的交同要塞，明初被列為九邊重鎮(zhèn)之一，有“大同士馬甲天下”之說，大將軍徐達(dá)鎮(zhèn)守于此。朱元璋在洪武二十四年(公元1391年)改封他的第十三子豫王朱桂為代王，坐鎮(zhèn)大同(封藩于大同)，可見大同的地位不一般。天津四是全天第19亮星，在銀河中部的渡口之處，我國古代把天津四所在的星座天鵝座看成渡船，具有輪渡之意，因而有“天津”這個(gè)名字。由于大同是蒙古通往晉冀魯豫的咽喉要道，也有隘口、交通要道之意。無論從天津四的明亮程度和顯赫的咽喉位置來講，它都與大同十分接近。

　　(2)宣化市對位織女星

　　宣化市于1394年在原宣德府的基礎(chǔ)上擴(kuò)建為宣府，明朱元璋次子朱穗受封谷王，就藩宣府，宣府由此成為重要的邊防重地�！墩f文》：“宣，天子宣室也”可知宣府意為皇家宮室。朱元璋之所以將“宣德府”改為“宣府”，并將皇子朱穗派封于此，源于在對宣府的整體規(guī)劃上體現(xiàn)了“皇家”二字。與此意義相同，織女星正為天帝之子“織女”之宮室。以天子之“宣府”對位天帝之子的“織女星”應(yīng)該說有足夠的理由。

　　(3)北京城對位牛郎星(河鼓二)

　　明朝的北京城無疑是在北方防御戰(zhàn)線上最重要的城市，從擁有重兵的燕王朱棣的藩府再到后來的國都，它都是最重要的城市之一。牛郎星不但是排名全天第十二的明星，在我國古代的星象術(shù)數(shù)學(xué)領(lǐng)域又是很重要的天象星�！墩f文解字》中說：“物，萬物也；牛為大物，天地之?dāng)?shù)起于牽牛，故從牛，勿聲�！惫湃苏J(rèn)為，日月起于牽牛星，從牽牛星左轉(zhuǎn)，止于北斗。日月起于此，則天地間一切術(shù)數(shù)皆起于此。因此，天地萬物之“物”的部首從牛。北京意味著萬物之中心，一切事物從此衍生并發(fā)展，有著同心臟一樣重要的地位。于是把重要的北京城與牽牛星相對位規(guī)劃便可知其原因了。

　　(4)山海關(guān)對位心宿二

　　山海關(guān)是在明朝洪武十四年(公元1381年)由中山王徐達(dá)所創(chuàng)建。山海關(guān)有著特殊的地理位置和文化背景，它鎖住海陸交通口，是萬里長城之源，亦是萬里長龍之“龍首”。龍首及龍頭是皇帝的象征，代表著尊貴和顯赫。另外，山海關(guān)屬于秦皇島轄區(qū)，秦始皇多次駐蹕于此成為佳話�！洞笄逡唤y(tǒng)志永平府臨榆縣》中記載：“秦皇島，在臨榆縣西南二十五里，人海一里，四面皆水。相傳秦始皇嘗駐蹕于此。”秦始皇是統(tǒng)一中國歷史上最偉大的帝王之一，亦是秦長城的集大成者，與之相關(guān)的山海關(guān)和秦皇島成為帝王的代名詞。居于以上兩種原因，山海關(guān)暗示著“龍首”與“帝居”的帝王之意。與之相對應(yīng)的是天蝎座的心宿二。心宿有三顆星，分別代表了皇帝和皇子。心宿二居中，古時(shí)又叫大火，屬東方蒼龍七宿的心宿，是帝王的象征。心宿二為夏季第一個(gè)月應(yīng)候之星宿，常用來論述“中央支配四方”。山海關(guān)與此相對，皇帝統(tǒng)籌天下之意。

　　(5)千百軍堡對應(yīng)閃閃明星

　　如果做進(jìn)一步考證會(huì)發(fā)現(xiàn)，長城周邊上百千個(gè)軍堡、營寨、關(guān)口等或許與天體星辰是對應(yīng)設(shè)置的(見圖6)。這些布于不同時(shí)期的戰(zhàn)爭產(chǎn)物體現(xiàn)了中國古代傳統(tǒng)文化的深厚內(nèi)涵。目前已知建于隋末山西張壁古堡就是與天文結(jié)合緊密的最好例證，其古堡外圍堡墻、堡內(nèi)東面三口水井、西面八口水井、南斗六星槐、北斗七星槐、奎星樓、真武廟、張壁村村名來歷、德星聚門、聯(lián)輝門、金墓等均顯示出與天文學(xué)的重要關(guān)聯(lián)。作為軍事文化產(chǎn)物的長城堡寨，也有可能在某些或大部分建筑中將建筑設(shè)計(jì)與天文科技相結(jié)合。由于數(shù)量眾多，工程浩大，筆者未能一一考證，希望日后能有所進(jìn)展。

　　四、結(jié)語

　　中國古代建筑無論從外部形體還是內(nèi)部空間都深受古代宇宙觀的影響，長城作為中國歷史上最偉大的建筑工程之一也不例外。自周朝末年開始，人們修建長城時(shí)盡管主要出于防御目的，但受中國傳統(tǒng)文化的制約與影響，長城通過形體變化和文化象征等手法使其與象天法地、星象論、宿命論等天文思想相結(jié)合，使長城因特殊的形體和所富含的象征含義而備受人們尊重。秦南段長城與咸陽、渭水相結(jié)合，在形體上形成了中國古代天宮形態(tài)；而明長城則循銀河之走向進(jìn)行宏大的銀河系布圖，體現(xiàn)了中國傳統(tǒng)宇宙觀在建筑工程方面的深刻影響。

　　天文學(xué)論文 篇4

　　摘要：天文學(xué)是一門最古老的科學(xué)，它一開始就同人類的勞動(dòng)和生存密切相關(guān)。它同數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地學(xué)同為六大基礎(chǔ)學(xué)科。天文學(xué)家觀測從行星、恒星、星系等各種天體來的輻射，小到星際的分子，大到整個(gè)宇宙。天文學(xué)家測量它們的位置，計(jì)算它們的軌道，研究它們的誕生，演化和死亡，探討它們的能源機(jī)制。由于科技的不斷發(fā)展，人們對天文學(xué)的定義，研究對象，研究范疇，學(xué)科分支，論研究等方面都取得了突破性的進(jìn)展。天文學(xué)正朝著高、精、尖的方向發(fā)展。我們期待著天文學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展為科學(xué)事業(yè)和人們的社會(huì)生活造福。

　　關(guān)鍵字：天文學(xué)，研究對象，研究理論，天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)，矮行星，中子星，黑洞

　　通過聽天文學(xué)基礎(chǔ)的課使我對天文學(xué)有了一定的了解。天文學(xué)是研究天體、宇宙的結(jié)構(gòu)和發(fā)展的自然科學(xué)，內(nèi)容包括天體的構(gòu)造、性質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律等。人類生在天地之間，從很早的年代就在探索宇宙的奧秘，因此天文學(xué)是一門最古老的科學(xué)，它一開始就同人類的勞動(dòng)和生存密切相關(guān)。它同數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地學(xué)同為六大基礎(chǔ)學(xué)科。天文學(xué)主要通過觀測天體發(fā)射到地球的輻射，發(fā)現(xiàn)并測量它們的位置、探索它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、研究它們的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、能量來源及其演化規(guī)律。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，天文學(xué)的研究對象從太陽系發(fā)展到整個(gè)宇宙。現(xiàn)在天文學(xué)按研究方法分類已形成天體測量學(xué)、天體力學(xué)和天體物理學(xué)三大分支學(xué)科。按觀測手段分類已形成光學(xué)天文學(xué)、射電天文學(xué)和空間天文學(xué)幾個(gè)分支學(xué)科�！皫缀跛�有的自然科學(xué)分支研究的都是地球上的現(xiàn)象，只有天文學(xué)從它誕生的那一天起就和我們頭頂上可望而不可及的燦爛的星空聯(lián)系在一起。天文學(xué)家觀測從行星、恒星、星系等各種天體來的輻射，小到星際的分子，大到整個(gè)宇宙。天文學(xué)家測量它們的位置，計(jì)算它們的軌道，研究它們的誕生，演化和死亡，探討它們的能源機(jī)制。

　　自古以來，人類一直對恒星和行星十分感興趣。古代的天文學(xué)家僅僅依靠肉眼觀察天空，1608年，人們發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，此后，天文學(xué)家就能夠更清楚的觀察恒星和行星了。意大利科學(xué)家伽利略，就是最早使用望遠(yuǎn)鏡研究太空的人之一。今天天文學(xué)家使用許多不同類型的望遠(yuǎn)鏡來收集宇宙的信息。有些望遠(yuǎn)鏡可以收集到來自遙遠(yuǎn)天體的微弱亮光，如X射線。絕大多數(shù)望遠(yuǎn)鏡是安放在地球上的，但也有些望遠(yuǎn)鏡被放置在太空中，沿著軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，如哈勃太空望遠(yuǎn)鏡�，F(xiàn)在，天文學(xué)家還能夠通過發(fā)射的航天探測器來了解某些太空信息。天文學(xué)的研究范疇和天文的概念從古至今不斷發(fā)展。在古代，人們只能用肉眼觀測天體。2世紀(jì)時(shí)，古希臘天文學(xué)家托勒密提出的地心說統(tǒng)治了西方對宇宙的認(rèn)識(shí)長達(dá)1000多年。直到16世紀(jì)，波蘭天文學(xué)家哥白尼才提出了新的宇宙體系的理論——日心說。到了1610年，意大利天文學(xué)家伽利略獨(dú)立制造折射望遠(yuǎn)鏡，首次以望遠(yuǎn)鏡看到了太陽黑子、月球表面和一些行星的表面和盈虧。在同時(shí)代，牛頓創(chuàng)立牛頓力學(xué)使天文學(xué)出現(xiàn)了一個(gè)新的分支學(xué)科天體力學(xué)。天體力學(xué)誕生使天文學(xué)從單純描述天體的幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)入到研究天體之間的相互作用和造成天體運(yùn)動(dòng)的原因的新階段，在天文學(xué)的發(fā)展歷史上，是一次巨大的飛躍。

　　19世紀(jì)中葉天體攝影和分光技術(shù)的發(fā)明，使天文學(xué)家可以進(jìn)一步深入地研究天體的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和演化規(guī)律，從而更加深入到問題本質(zhì)，從而也產(chǎn)生了一門新的分支學(xué)科天體物理學(xué)。這又是天文學(xué)的一次重大飛躍。20世紀(jì)50年代，射電望遠(yuǎn)鏡開始應(yīng)用。到了20世紀(jì)60年代，取得了稱為“天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)”的成就：微波背景輻射、脈沖星、類星體和星際有機(jī)分子。而與此同時(shí)，人類也突破了地球束縛，可到天空中觀測天體。除可見光外，天體的紫外線、紅外線、無線電波、X射線、γ射線等都能觀測到了。這些使得空間天文學(xué)得到巨大發(fā)展，也對現(xiàn)代天文學(xué)成就產(chǎn)生很大影響。

　　隨著天文學(xué)的發(fā)展，人類的探測范圍到達(dá)了距地球約100億光年的距離，根據(jù)尺度和規(guī)模，天文學(xué)的研究對象可以分為包括行星系中的行星、圍繞行星旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星和大量的小天體，如小行星、彗星、流星體以及行星際物質(zhì)等。太陽系是目前能夠直接觀測的唯一的行星系。但是宇宙中存在著無數(shù)像太陽系這樣的行星系統(tǒng)。 現(xiàn)在人們已經(jīng)觀測到了億萬個(gè)恒星，太陽只是無數(shù)恒星中很普通的一顆。

　　人類所處的太陽系只是處于由無數(shù)恒星組成的銀河系中的一隅。而銀河系也只是一個(gè)普通的星系，除了銀河系以外，還存在著許多的河外星系。星系又進(jìn)一步組成了更大的天體系統(tǒng)，星系群、星系團(tuán)和超星系團(tuán)。

　　一些天文學(xué)家提出了比超星系團(tuán)還高一級的總星系。按照現(xiàn)在的理解，總星系就是目前人類所能觀測到的宇宙的范圍，半徑超過了100億光年。

　　在天文學(xué)研究中最熱門、也是最難令人信服的課題之一就是關(guān)于宇宙起源與未來的研究。對于宇宙起源問題的理論層出不窮，其中最具代表性，影響最大，也是最多人支持的的就是1948年美國科學(xué)家伽莫夫等人提出的大爆炸理論。根據(jù)現(xiàn)在不斷完善的這個(gè)理論，宇宙是在約137億年前的一次猛烈的爆發(fā)中誕生的。然后宇宙不斷地膨脹，溫度不斷地降低，產(chǎn)生各種基本粒子。隨著宇宙溫度進(jìn)一步下降，物質(zhì)由于引力作用開始塌縮，逐級成團(tuán)。在宇宙年齡約10年時(shí)星系開始形成，并逐漸演化為今天的樣子。

　　天文學(xué)研究的對象有極大的尺度，極長的時(shí)間，極端的物理特性，因而地面試驗(yàn)室很難模擬。因此天文學(xué)的研究方法主要依靠觀測。由于地球大氣對紫外輻射、X射線和γ射線不透明，因此許多太空探測方法和手段相繼出現(xiàn)，例如氣球、火箭、人造衛(wèi)星和航天器等。

　　天文學(xué)的理論常常由于觀測信息的不足，天文學(xué)家經(jīng)常會(huì)提出許多假

　　說來解釋一些天文現(xiàn)象。然后再根據(jù)新的觀測結(jié)果，對原來的理論進(jìn)行修改或者用新的理論來代替。這也是天文學(xué)不同于其他許多自然科學(xué)的地方。 天文學(xué)的不斷發(fā)展使得人們對行星以及宇宙中的天體有了更加精確的定義。

　　在2006年8月24日在捷克首都布拉格舉行的第26屆國際天文學(xué)大會(huì)中確認(rèn)了矮行星的稱謂與定義，決議文對矮行星的描述如下：1、以軌道繞著太陽的天體；

　　2、有足夠的質(zhì)量以自身的重力克服固體應(yīng)力，使其達(dá)到流體靜力學(xué)平衡的形狀（幾乎是球形的）；

　　3、未能清除在近似軌道上的其它小天體；

　　4、不是行星的衛(wèi)星，或是其它非恒星的天體。

　　在行星的基本定義上，科學(xué)家們大致上認(rèn)同這樣的說法：直接圍繞恒星運(yùn)行的天體，由于自身重力作用具有球狀外形，但是也不能大到足夠讓其內(nèi)部發(fā)生核子融合。矮行星的家族成員有冥王星、卡戎星、齊娜星、谷神星。矮行的基本特點(diǎn)是外幔和表面由冰凍的水和氣體元素組成的一些低熔點(diǎn)的化合物組成，有的其中混雜著的一些由重元素化合物組成的巖石質(zhì)的礦物質(zhì)，厚度占星體半徑的比例相對較大，但所占星體相對質(zhì)量卻不大，內(nèi)部可能有一個(gè)巖石質(zhì)占主要物質(zhì)組成部分的核心，占星體質(zhì)量的絕大部分，星體體積和總質(zhì)量不大，平均密度較小，一些大行星的衛(wèi)星也具有這種類似冰矮星的結(jié)構(gòu)。

　　中子星（neutron star）又名波霎。它是恒星演化到末期，經(jīng)由重力崩潰發(fā)生超新星爆炸之后，可能成為的少數(shù)終點(diǎn)之一。簡而言之，即質(zhì)量沒有達(dá)到可以形成黑洞的恒星在壽命終結(jié)時(shí)塌縮形成的一種介于恒星和黑洞的星體，其密度比地球上任何物質(zhì)密度大相當(dāng)多倍。中子星的表面溫度約為一百一十萬度，輻射χ射線、γ射線和和可見光。中子星有極強(qiáng)的磁場，它使中子星沿著磁極方向發(fā)射束狀無線電波（射電波）。中子星自轉(zhuǎn)非�？�，能達(dá)到每秒幾百轉(zhuǎn)。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如果中子星的磁極恰好朝向地球，那么隨著自轉(zhuǎn)，中子星發(fā)出的射電波束就會(huì)像一座旋轉(zhuǎn)的燈塔那樣一次次掃過地球，形成射電脈沖。人們又稱這樣的天體為“脈沖星”。

　　天文學(xué)家稱這種由于恒星死亡形成的天體為恒星級黑洞。一般認(rèn)為，宇宙中的大多數(shù)黑洞是由恒星坍縮形成的。此外，在許多恒星系的中心也有一個(gè)因引力坍縮而形成的超大質(zhì)量黑洞，比如在類星體星系的中心。在宇宙誕生初期可能曾經(jīng)形成過很多微型黑洞（太初黑洞），這些黑洞的體積很小，質(zhì)量相當(dāng)于一座大山。

　　黑洞本身不可見，但可以用至少兩種方法檢測出它的存在。當(dāng)一個(gè)黑洞吸引塵埃、氣體或恒星時(shí)，它的強(qiáng)大引力會(huì)把這些物質(zhì)撕碎成原子微粒，原子微粒會(huì)從黑洞的邊緣沿螺旋線墜向中心，速度會(huì)越來越快，直至達(dá)到每秒九百多公里。當(dāng)物體被黑洞吞沒時(shí)，會(huì)因?yàn)榛ハ嗯鲎捕�使溫度上升到幾百萬度，并發(fā)出χ射線和γ射線。在宇宙中，只有黑洞能使物體在密集的軌道上加速到如此高的速度；也只有黑洞才會(huì)以這種方式發(fā)射χ射線和γ射線。 任何物質(zhì)或輻射到達(dá)黑洞邊緣，越過它的視界就永遠(yuǎn)消失了。在黑洞的奇點(diǎn)附近，現(xiàn)有的任何物理定律都是不適用的。黑洞的奇點(diǎn)和我們現(xiàn)已認(rèn)識(shí)的宇宙中的所有物質(zhì)狀態(tài)截然不同。到目前為止，還沒有任何科學(xué)方法能用來測量黑洞�，F(xiàn)在我們說找到了一個(gè)黑洞都是通過間接途徑推算出來的。

　　通過學(xué)習(xí)天文學(xué)基礎(chǔ)這門課程，我對天文學(xué)的定義、研究方向、研究領(lǐng)域、研究理論以及矮行星和中子星等重要的天體有了系統(tǒng)的了解。它也豐富了我的知識(shí)體系，拓寬了我的知識(shí)面。我期待天文學(xué)取得更大的進(jìn)展，也期待我國的科學(xué)事業(yè)的發(fā)展越來越好。

　　附錄:

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]：《基礎(chǔ)天文學(xué)》；

　　[2]：《天文學(xué)教程》。

　　天文學(xué)論文 篇5

　　也談《周易》和天文學(xué)——向李申先生討教

　　經(jīng)常拜讀李申先生有關(guān)《周易》與古代科技關(guān)系的大作，今又在國際易學(xué)聯(lián)合會(huì)網(wǎng)站上看到李申的文章“《〈周易〉和天文學(xué)》”，受益匪淺。由于曾經(jīng)撰寫《儒家文化與中國古代科技》對這一問題略有涉獵，故有些疑問，提出來向李先生討教。

　　李先生承認(rèn)劉歆、一行是古代有貢獻(xiàn)的天文學(xué)家，并且都用《周易》的象數(shù)解釋歷法的基本數(shù)據(jù)。我本以為僅憑這兩點(diǎn)就可以認(rèn)定《周易》對古代歷法有積極作用。而李先生則認(rèn)為，劉歆用《周易》的象數(shù)解釋歷法，“不過是在已經(jīng)做成的歷法上涂了一層油彩。無論這層油彩的色調(diào)如何，但歷法本身沒有變。”又說：“假如我們把歷法當(dāng)作一本書，那么，周易，僅僅被某些人(如劉歆，一行)用來做了這本書的封皮”。憑我的理解，李先生的觀點(diǎn)是：《周易》對古代歷法是有作用的，只是作用不那么大（或可有可無）。（不知這種理解恰當(dāng)否？）

　　問題一，如果《周易》對古代歷法的作用不那么大，劉歆、一行為什么在修訂歷法時(shí)，還予以高度的重視？這會(huì)有很多可能的答案。但有一點(diǎn)可以肯定，在當(dāng)時(shí)，《周易》對于歷法是非常重要的。如果這是事實(shí)，那么，我們憑什么說《周易》對古代歷法的作用不那么大。

　　問題二，如果劉歆、一行用《周易》的象數(shù)解釋歷法所起的作用是可有可無的，那么，這種解釋方法為什么會(huì)被一直沿用，而且，古代歷法一直是不斷發(fā)展的？雖然古代歷法的不斷發(fā)展可以用多種原因來解釋，但是，《周易》所起的作用是不可低估的。

　　問題三，如果劉歆、一行用《周易》的象數(shù)解釋歷法所起的作用是積極的，我們憑什么說《周易》對古代歷法的作用不那么大呢？劉歆、一行用《周易》的象數(shù)解釋歷法雖然在歷史上也受到批評，但應(yīng)當(dāng)從歷史發(fā)展的角度來看，后人的批評，不應(yīng)當(dāng)否認(rèn)其曾經(jīng)起過的作用，就像今天可以不用《周易》的象數(shù)來研究天文學(xué)，但不能以此否認(rèn)《周易》的象數(shù)對研究歷法曾經(jīng)起過的作用。

　　我個(gè)人以為，要否認(rèn)《周易》對古代歷法有積極作用有很多困難，所以，我更愿意研究這樣的問題：《周易》為什么能對古代歷法產(chǎn)生積極作用？若李先生有興趣，我們可進(jìn)一步探討這樣的問題。

　　再談《周易》和天文學(xué)——向李申先生討教

　　對于中國古代歷法史上用《周易》象數(shù)比附歷法基本數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，李申先生在《〈周易〉和天文學(xué)》中，用不少篇幅論述了古代天文學(xué)家所做出的批評。 其實(shí)，古代天文學(xué)家的不少批評仍然是根據(jù)《周易》而做出的。試舉李申先生所引的兩例進(jìn)行分析：

　　其一，李申先生引杜預(yù)、何承天對劉歆三統(tǒng)歷的評論。杜預(yù)對劉歆三統(tǒng)歷的批評主要是講三統(tǒng)歷不準(zhǔn)確，并根據(jù)《周易》“革”卦的《象》曰：“澤中有火，革，君子以治歷明時(shí)”為依據(jù)，提出修歷的原則。他說：

　　《書》所謂‘欽若昊天，歷象日月星辰’，《易》所謂‘治歷明時(shí)’，言當(dāng)順天以求合，非為合以驗(yàn)天者也。

　　后來的何承天也說:

　　夫圓極常動(dòng)，七曜運(yùn)行，離合去來，雖有定勢，以新故相涉，自然有毫末之差，連日累歲，積微成著。是以《虞書》著欽若之典，《周易》明治歷之訓(xùn)，言當(dāng)順天以求合，非為合以驗(yàn)天也。

　　這里所謂的“順天以求合”，就是要求根據(jù)天象制定歷法并使歷法符合天象；《尚書·堯典》中帝堯命令羲氏、和氏通過觀測日月星辰的運(yùn)行制定歷法以及《周易》中所說“《易》與天地準(zhǔn)，故能彌綸天地之道。仰以觀于天文，俯以察于地理，是故知幽明之故”，就是“順天以求合”。何承天認(rèn)為，制定歷法應(yīng)當(dāng)以儒家經(jīng)典《尚書》中的《虞書》以及《周易》為依據(jù)，應(yīng)當(dāng)“順天以求合”，而不是為了讓天象符合于歷法，不是“為合以驗(yàn)天”。

　　其二，李申先生引邢云路的《古今律歷考》對一行大衍歷的評論。邢云路的《古今律歷考》的第一卷為《周易考》，討論《周易》和歷法的關(guān)系。其開宗明義便是：《象》曰：“澤中有火，革，君子以治歷明時(shí)”，主張改歷。接著，便是“律歷配六十四卦”，講64卦與12律24節(jié)氣相配。又說：“大衍為天地之樞，如環(huán)之無端，蓋律歷之大紀(jì)也�！痹撈�最后說：

　　夫是易也，顯道佑神，何物不有，歷固在其中矣……至于氣朔之分秒，升降，消長、一而不一，則在人隨時(shí)測驗(yàn)，以更正之。正其數(shù)即神乎《易》也（這幾個(gè)加點(diǎn)的字，李申先生沒引述——筆者注），漢史不知，遂以大衍之?dāng)?shù)，牽強(qiáng)湊合，以步氣朔，而謂歷數(shù)諸率皆出于此，則非矣。

　　李申先生認(rèn)為，“邢云路的話反映了他那個(gè)時(shí)代的某種精神：理學(xué)已經(jīng)嚴(yán)密地控制了人的思想，作為六經(jīng)之首的《周易》，更加不容褻瀆。易“顯道佑神”，給人們指示大道，贊美和擁護(hù)神靈，所以歷“固在其中”，因?yàn)椤吨芤住芬呀?jīng)包含了一切；不僅歷，而且醫(yī)、律，可能還有許多別的什么，都“固在其中”。邢云路還沒有膽量說不在其中，或者是沒必要說那些結(jié)論性的，授人以柄的話，還是就事論事吧�！蔽乙詾�，李申先生的解釋有臆測之嫌。我認(rèn)為，邢云路想要說明的是，牽強(qiáng)湊合地去附會(huì)《周易》象數(shù)并不是《周易》之神妙之處，只有“隨時(shí)測驗(yàn)，以更正之”才是《周易》的根本。這與以上杜預(yù)、何承天所言是一致的。

　　所以，我認(rèn)為，古代歷法中的爭論，大都依據(jù)于《周易》，誰也沒有貶低《周易》對于古代歷法的作用。但是，在對《周易》的理解上略有不同。

　　三論《周易》和天文學(xué)——向李申先生討教

　　李申先生在《〈周易〉和天文學(xué)》中認(rèn)為，古代歷法家用《周易》解釋歷法是牽強(qiáng)附會(huì)、“大約有些苦衷”，或者說是，可有可無，不得已而為之。筆者不敢茍同。我認(rèn)為，古代歷法家用《周易》解釋歷法反映了三方面的積極意義：

　　其一，從科學(xué)發(fā)現(xiàn)與理論解釋的關(guān)系來看，用《周易》解釋歷法是歷法研究的進(jìn)一步深入。在歷法研究中，獲得正確的歷法數(shù)據(jù)是非常重要的。雖然我們可以知道古代歷法家大都精通《周易》，并且用《周易》解釋歷法的基本數(shù)據(jù)，但他們?nèi)绾嗡愠鲞@些數(shù)據(jù)，《周易》在他們計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)際上起了怎樣的作用，無論是積極的，還是負(fù)面的，這涉及歷法家的思維和心理過程，我們不得而知。我們可以討論的是，古代歷法家用《周易》解釋歷法的基本數(shù)據(jù)，這對于古代歷法的發(fā)展來說，是積極的，還是負(fù)面的。我們首先必須承認(rèn)，在科學(xué)研究中理論解釋的必要性。古代歷法家不滿足于歷法的基本數(shù)據(jù)，而試圖對它做出解釋，這是科學(xué)研究的進(jìn)一步深入，是必要的，不是可有可無。至于為什么用《周易》來解釋，這是由當(dāng)時(shí)歷法研究的“范式”來決定的，不能說是“有些苦衷”。

　　其二，從遵循“范式”與打破“范式”的關(guān)系看，用《周易》解釋歷法是古代歷法研究的重要組成部分。《周易》象數(shù)是當(dāng)時(shí)歷法研究所遵循的“范式”。這個(gè)問題證明起來很復(fù)雜，但有一點(diǎn)可以肯定，古代歷法家大都遵循這個(gè)“范式”，如果古代歷法與《周易》相矛盾，肯定不會(huì)被認(rèn)可，即使是用現(xiàn)代天文學(xué)的理論加以解釋。如果承認(rèn)《周易》象數(shù)是古代歷法研究的“范式”，那么，《周易》象數(shù)對于古代歷法研究的積極意義，那就是不言而喻的。當(dāng)然，在科學(xué)研究中，既有遵循“范式”，還有打破“范式”，這在科學(xué)發(fā)展中是同樣重要的，不可顧此失彼。

　　其三，從科學(xué)與文化的關(guān)系看，用《周易》解釋歷法是運(yùn)用文化來促進(jìn)科技發(fā)展。在中國古代，《周易》文化是一種強(qiáng)勢。用《周易》解釋歷法可以使歷法得到普及和延續(xù)，相反，如果歷法與《周易》相矛盾，不僅無人會(huì)認(rèn)同，而被拋棄，而且作為歷法家，他們也不可能這樣做。有人可能會(huì)以現(xiàn)代科學(xué)與文化的差異性來否認(rèn)這種做法，但是，在中國古代，科技是文化的一部分，這一點(diǎn)在拙著《儒家文化與中國古代科技》已作論述。筆者甚至認(rèn)為，即使在今天，把科學(xué)與文化對立起來也是有危害的，科學(xué)與文化之間應(yīng)當(dāng)保持一種和諧。在今天，科技成了強(qiáng)勢，用文化解釋科學(xué)，可能是可有可無，但是，用科學(xué)來解釋文化，就非常必要；與此對應(yīng)，在古代，《周易》是強(qiáng)勢，用《周易》解釋歷法，當(dāng)然也非常必要，也具有積極意義。

　　以上只是就中國古代用《周易》解釋歷法對于古代歷法發(fā)展的積極意義做些闡述，至于今天是否還具有同樣的意義，這只能另行再議。

　　天文學(xué)論文 篇6

　　〔摘要〕

　　劉子華1918年赴法就讀于巴黎大學(xué)醫(yī)學(xué)院時(shí)，業(yè)余愛好天文，將現(xiàn)代天文數(shù)據(jù)同《周易》宇宙論相合，以獨(dú)特的易學(xué)象數(shù)思維方法，開展研究，從而預(yù)測太陽系存在有待發(fā)現(xiàn)的的第十大行星而轟動(dòng)歐洲。本文著重研究劉子華如何運(yùn)用《周易》的象數(shù)思維方法進(jìn)行其科學(xué)預(yù)測，從而首創(chuàng)宇宙太極中心論，綜觀宇宙星系；闡發(fā)兩儀配偶律，探索星際關(guān)系；營建八卦家族，編排星群結(jié)構(gòu)；借重陰陽平衡律，測算木王星數(shù)據(jù)以及取象比類的直覺思維之妙用。

　　〔關(guān)鍵詞〕

　　劉子華；《周易》象數(shù)原理；研究天文；預(yù)測太陽系；思維方法

　　中國近代易學(xué)史上，從象數(shù)易發(fā)展為科學(xué)易，杭辛齋開其先河，沈仲濤、薛學(xué)潛踵事增華，劉子華獨(dú)獲碩果。杭辛齋《易學(xué)筆談》(1919)乃傳統(tǒng)象數(shù)學(xué)向科學(xué)易過渡。沈仲濤《易卦與代數(shù)之定律》(1924)、《易卦與科學(xué)》(1934)、薛學(xué)潛《易與物質(zhì)波量子力學(xué)》(1937)，是易學(xué)同現(xiàn)代數(shù)學(xué)、物理學(xué)結(jié)合的嘗試。劉子華獨(dú)辟蹊徑，將易學(xué)象數(shù)原理用于研究天文，預(yù)測太陽系存在有待發(fā)現(xiàn)的第10大行星，轟動(dòng)歐洲。

　　劉子華(1899-1992)四川成都洛帶人。1918年中學(xué)畢業(yè)，官費(fèi)赴法勤工儉學(xué)，就讀于巴黎大學(xué)醫(yī)學(xué)院。業(yè)余愛好天文，對《周易》情有獨(dú)鐘。

　　劉子華是客家人。客家人素有“東方猶太人”之美譽(yù)，具有敏銳的科學(xué)思維頭腦。當(dāng)時(shí)歐洲盛談太陽系是否存在第10大行星。劉子華將現(xiàn)代天文數(shù)據(jù)同《周易》宇宙論結(jié)合，勞心苦思，以獨(dú)特易學(xué)象數(shù)思維方法，開展研究，終于寫成博士論文《八卦宇宙論與現(xiàn)代天文——一顆新行星的預(yù)測》，1940年獲得博士學(xué)位。

　　劉子華流寓法國近20年，掌握西方天文學(xué)最新成果，了解天文研究的前沿課題。他查閱巴黎所能獲得的近700種易學(xué)著作，對令人眼花繚亂的易圖，特別感興趣。終于從易圖中找到科學(xué)研究的突破口，以易圖為工具，進(jìn)行創(chuàng)造性思維和精密數(shù)學(xué)運(yùn)算，取得驚人成就。

　　他身居巴黎，有接受世界最新科學(xué)思想的優(yōu)越條件。曾親聆著名科學(xué)家居里夫人、愛因斯坦、郎之萬等的學(xué)術(shù)講演，打開了廣闊胸襟。他手捧《周易》，仰望星空，獨(dú)自沉吟：“天為帳蓬地為氈，日月星辰伴我眠。仰望北斗掛霄漢，俯察地形囊萬千�！辈浑y想象，用《周易》思維探索尚未發(fā)現(xiàn)的大行星，其難度不亞于憑一葉扁舟橫渡大西洋。好學(xué)深思的“東方猶太人”，竟然橫渡大西洋，凱旋而歸，博得當(dāng)時(shí)法國補(bǔ)日爾天文臺(tái)臺(tái)長摩爾的“高聲祝賀”。

　　首創(chuàng)宇宙太極中心論，綜觀宇宙星系

　　公元1930年，冥王星被發(fā)現(xiàn)，人們已知太。陽系共有9大行星，繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，月亮只是地球的衛(wèi)星。劉子華把恒星、行星、衛(wèi)星看作整體，以《周易》理論予以新解釋，別出心裁創(chuàng)立宇宙太極中心論。這是他萌發(fā)的第一個(gè)中心論點(diǎn)。此論點(diǎn)受《周易·說卦傳》中“坤為地，坎為月，離為日”的思想啟發(fā)。他說：“《說卦傳》既能明顯的將上述三卦配太陽系中的三顆星球，則其余五卦未嘗不可配合其余之五顆星球�！币虼耍�他力圖找出其余五星在八卦中的位置。他遍查易學(xué)書籍，“斷然以伏羲先天卦位與易學(xué)對五星之排列相互對照，才能確定某一卦位應(yīng)合某一星球�！痹谒拇ㄖ�名易學(xué)家明代來知德《易經(jīng)來注圖解》中，發(fā)現(xiàn)一幅《日月五星周天圖》，對“合定”五星頗有參考價(jià)值。星與卦合定結(jié)果為：震合木星，兌合火星，乾合土星，巽合金星，艮合水星，加上離日、坎月、地坤，八卦已各與一星相合。星與卦相合，是劉子華一大創(chuàng)造。它打破太陽中心論，將太陽同行星并列；不取月球衛(wèi)星說，將其與行星并重。盡管看似違背現(xiàn)代天文知識(shí)，卻奠定了宇宙太極中心論的基石，邁出了科學(xué)預(yù)測第一步。劉子華說：“我國古人似乎已徹底明瞭，這萬象的底蘊(yùn)，綜合在八卦之上，……我即從這些卦的各種排列或配合中，推演出本書的八卦宇宙論�！毙峭�卦相聯(lián)系，在中國傳統(tǒng)文化中不無根據(jù)�！兑拙暋で�鑿度》云：“天地燦明，日月星辰布設(shè)，八卦錯(cuò)序，律歷調(diào)列�！眲⒆尤A論述其放棄太陽中心論的理由說：“哥白尼以太陽為中心，故需將地球與五星同列，而本書則更進(jìn)一步，以太極為中心，故太陽亦應(yīng)失其相對的主體而與五星同居客位�！�

　　劉子華大膽創(chuàng)立宇宙太極中心論，基于他對易學(xué)思想的深刻認(rèn)識(shí)。他說：“由無極而太極，由太極而陰陽，由陰陽而生萬物。故在任何存在中，均無不含有太極與陰陽�！卑素杂钪嬲搶�(shí)以太極宇宙論為基礎(chǔ)，從宏觀角度，用易學(xué)整體思維方法，玄思宇宙，放眼六合，對浩渺星空作整體把握，超越現(xiàn)有天文視角，提出獨(dú)到見解，繞開實(shí)證方法，直 扣科學(xué)殿堂大門。

　　闡發(fā)兩儀配偶律，探索星際關(guān)系

　　八星與八卦合定后，劉子華進(jìn)一步探討卦與卦之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)單卦(經(jīng)卦)與雙卦(別卦)都有男女(陰陽)區(qū)別，存在配偶關(guān)系。使他打開一條新思路。他說：“四象、八卦等等，無一不由陰陽之互相分化和交換而來。此即表明，太極與兩儀為萬有宇宙構(gòu)成之基礎(chǔ)�！庇终f：“伏羲除用陰陽記號(hào)(--、一)表示卦爻以外，并將單卦列成圓形。這是宇宙論最重要的基礎(chǔ)。”所指圓形圖即《先天八卦圖》，劉子華稱之為“初期八位系”。

　　從而深入探討八卦之間的配偶關(guān)系。他在圖上加一條斜線，將圖分為兩半，對各卦附上男女長少之稱。在圖的中心加一“9”字。他解釋其意義說：“可見卦一、二、三、四居圖之左半周，卦五、六、七、八居圖之右半周”。“男卦者有乾，震，坎，艮(單卦)……，女卦者有坤、巽、離、兌(單卦)�！�…凡成直徑相對之兩卦，均屬男女兩性，并老少對稱�！�…凡如此對應(yīng)之兩卦，即稱為配偶�！边@些配偶卦有三個(gè)特性：“一、每對卦均含有同數(shù)的陰爻及陽爻。二、每對卦之陰陽爻，均按照地位次序而相對。三、每對卦爻數(shù)之和為九劃，……，此證明各對卦均有相同之平衡存在�！彼麑㈥栘匙饕粍潱�陰爻作二劃。配偶卦均為9劃，故圖中設(shè)“9”字。《先天八卦圖》是劉子華象數(shù)思維利用的基本圖，圖中加上斜線和9字，是他對此圖的新認(rèn)識(shí)，賦予新含義，對其行星預(yù)測有特殊作用，此為歷代易學(xué)家所不及，顯示劉子華象數(shù)思維的智慧。他將配偶卦的特性，稱為陰陽平衡律，成為他進(jìn)行科學(xué)預(yù)測的重要法寶。

　　劉子華將八卦配偶思想應(yīng)用于觀察天體，發(fā)現(xiàn)星球之間有某些相似現(xiàn)象。利用天文學(xué)家佛那馬雍、愛斯克郎恭提供的研究成果，認(rèn)為太陽同木星相似，月球同金星相似，地球同水星相似。劉子華把相似的星亦看作配偶，然后將各星球的天文數(shù)據(jù)代入，經(jīng)過計(jì)算，證明它的確也構(gòu)成平衡的常數(shù)。使他的行星預(yù)測工作又前進(jìn)一大步。

　　劉子華進(jìn)一步利用配偶律研究三個(gè)王星。從歷學(xué)古籍《天原歷理三書》(1682年徐發(fā)圃撰)，知有“四隅星”之說，盜星在西南，種陵在東南，天狗在西北，女帛在東北。劉子華將四隅星同三個(gè)王星配合，盜星合天王、種陵合冥王、天狗合海王、女帛無星與合。他預(yù)感莫非是未知的第10大行星。他繼續(xù)從易圖中探索，發(fā)現(xiàn)元代易學(xué)家張理《易象圖說》內(nèi)篇，有《先天八卦對待圖》，(如圖二)如獲至寶。他對此圖作了特殊解釋。寫道：“今按卦加上星球，則見太陽與木星同出于少陰，月球與金星同出于少陽，地球與水星同出于老陰，……以此證之日與木、金與月、水與地之成對相似，確有令人不能不詫異之符合�！睋�(jù)此圖應(yīng)有第4對雙生卦，其對應(yīng)之星球當(dāng)為土與火。但劉子華考訂，從星球看來，“土不似火而類木”。

　　劉子華想到，既然八個(gè)相差很大的天文數(shù)據(jù)相加，可以得到相同的常數(shù)，將它們聯(lián)結(jié)成三對配偶，也得出與之相應(yīng)的恒數(shù)，若再進(jìn)一步，將三個(gè)王星相配，則冥王星同海王星成雙，天王星卻等待著配偶。為天王星尋求配偶，成為強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。劉子華依已知三王星的速度、密度及其同太陽的距離，通過反復(fù)驗(yàn)算，得到天王星的配偶星的一些參數(shù)。他喜出望外，肯定他所要尋找的大行星必然存在。

　　營建“八卦家族”，編排星群結(jié)構(gòu)

　　劉子華確定整個(gè)太陽系應(yīng)是由12顆星構(gòu)成的一大家族，其中有初期八大星球，加上已發(fā)現(xiàn)的三王星，還有尚待發(fā)現(xiàn)的新星。他用“家族”模式看待太陽系，是基于《周易》原理的認(rèn)識(shí)。他說：“八卦為伏羲和文王之科學(xué)的、有結(jié)構(gòu)而有系統(tǒng)的、有定規(guī)而有變易的一種特別而又具體的原理表示，亦即有關(guān)萬有宇宙之發(fā)展的總模式。”這一表述有以下合理內(nèi)涵：一、太極原理是關(guān)于宇宙萬有的總模式；二、此原理的核心思想是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；三、它不止具有規(guī)律性并有變易法則。這的確把握了太極原理的基本思想。

　　劉子華創(chuàng)立的“八卦家族”論，有以下基本內(nèi)容：陰陽配偶是基本概念，乾坤父母，三男三女均成配偶；八卦與八星(日月五星加地球)合定，是家族中基本成員；臨、復(fù)、姤、遯四雙卦為兌、震、巽、艮四隅卦之子，故屬乾坤二卦之孫輩、三王星及未知星正好同四隅卦之子合定，形成父母、六子、四孫三代共榮的八卦家族。而其中心動(dòng)力總數(shù)則經(jīng)過計(jì)算為198。(如圖三)

　　劉子華用八卦原理概括中國特有的宇宙論，利用八卦組合及卦星合定方法，賦予八卦新涵義，使之利于聯(lián)貫思索與運(yùn)算操作。這種思維方法是傳統(tǒng)象數(shù)易學(xué)難以做到的。劉子華做到了，取得預(yù)期效果。在已知八卦家族中11顆星的數(shù)據(jù)的前提下，依照配偶及母子關(guān)系，就可算出未知行星的數(shù)據(jù)�！鞍素约易濉蹦Ｊ�，實(shí)為劉子華科學(xué)預(yù)測的橋梁�！吨芤住废髷�(shù)思維方法，在中國科學(xué)發(fā)展史上，的確曾經(jīng)發(fā)揮過這種橋梁作用。劉子華巧妙地利用這一思維模式，獲得碩果，再創(chuàng)易學(xué)史上的奇跡。

　　借重陰陽平衡律，測算木王星數(shù)據(jù)

　　劉子華十分清楚，現(xiàn)代科學(xué)依靠的是精確數(shù)據(jù)。他說：“人們常謂：無數(shù)量不成科學(xué)。因此舉上述八卦宇宙論在性質(zhì)上之證實(shí)，姑無論如何明顯，均可認(rèn)為偶然之巧合。所以必須有現(xiàn)代天文上測量與計(jì)算之證實(shí)，方有科學(xué)之意義�！睘榱诉M(jìn)行數(shù)量計(jì)算，他再次乞靈于易圖。朱熹《周易本義》卷首附有《河圖》。劉子華說：“卦之男女兩性，固已見諸《周易》。至男女性之價(jià)值，則吾人須求自《河圖》。”原先的《河圖》并未同八卦相聯(lián)系，劉子華從宋元之際易學(xué)家胡方平《易學(xué)啟蒙通釋》(見《四庫全書》)中意外地發(fā)現(xiàn)《河圖與八卦相配圖》。(如圖四)正如欲橫渡大西洋而覓得一葉扁舟，喜不自禁。他以河圖之?dāng)?shù)稱為八卦男女性價(jià)值，作為數(shù)量計(jì)算之基數(shù)。他說：“八卦男女性價(jià)值之發(fā)現(xiàn)，確在八卦宇宙論上展開一個(gè)新局面，因?yàn)橛纱丝赏蒲莸玫綌?shù)量的規(guī)律�！眲⒆尤A對此圖作了幾點(diǎn)說明。一、河圖與八卦聯(lián)系，古已有之，孔安國云：“河圖即八卦。”二、河圖之?dāng)?shù)即八卦男女性價(jià)值，未來的計(jì)算以此為準(zhǔn)。三、圖中心的五與十兩數(shù)，居太極位置，為絕對中心，絕對靜止，故無卦與之相配。

　　八卦分男女兩性，各有不同價(jià)值，是八卦宇宙論又一新觀點(diǎn)。依上圖，其男女性價(jià)值為：乾7、兌2、離8、震3、巽4、坎9、艮1、坤6。一般易學(xué)著作極少應(yīng)用此數(shù)。劉子華化腐朽為神奇，賦予妙用，以之驗(yàn)證配偶星、母子星之間的平衡關(guān)系。劉子華解釋母子星時(shí)說：“母子行星之說，雖為比喻，而確有實(shí)際之價(jià)值。因各個(gè)母星之速度，均約等于其子星速度的666倍。恰如某家庭分財(cái)產(chǎn)，凡子輩之所得，均各與其父母所得成相等比例。這種比例相等關(guān)系，毫無疑義的證明上述四個(gè)現(xiàn)代行星配偶之合理�！必苑帜信�性價(jià)值，亦旨在證明“配偶之合理”。

　　劉子華賦予太陽系12顆星球以男女性價(jià)值，組成三代共榮的八卦家族，實(shí)際上涉及太陽系各主要星球的平均進(jìn)行速度和平均密度的恒數(shù)，十分完善的符合，實(shí)在令人驚異。前八星(日、月、地及五星)三對配偶星，其速度與密度的比例恒數(shù)，簡直完全相同，均為60。(見圖三)

　　劉子華根據(jù)八卦家族的系統(tǒng)關(guān)系，經(jīng)過復(fù)雜運(yùn)算程序，終于得到未知木王星的幾個(gè)基本數(shù)據(jù)，其平均軌道速度為每秒2公里，平均密度為每立方厘米0.424克，離太陽平均距離為74億公里，后來算出運(yùn)轉(zhuǎn)周期為736年。運(yùn)算程序雖出自卦理，其結(jié)果可脫離卦理而獨(dú)立。劉子華對這一成果非常自信。他說：“以現(xiàn)代天文資料來證實(shí)宇宙的真面目能與八卦宇宙學(xué)理相吻合。……本書所有引據(jù)，純系現(xiàn)代天文學(xué)以優(yōu)良之工具和最近數(shù)世紀(jì)若干科學(xué)家辛苦研究所得之科學(xué)知識(shí)，故其結(jié)果應(yīng)毫無疑義地相當(dāng)精確而完備�！�

　　法國巴黎大學(xué)科技史學(xué)院院長、劉子華博士論文審查委員會(huì)主席阿伯海爾，不通八卦卦理，反復(fù)研究論文后說：“關(guān)于科學(xué)方面，其結(jié)果令人滿意�！闭撐脑u審者法國著名漢學(xué)家馬伯樂本已拒絕論文答辯，經(jīng)反復(fù)考慮，收回成見，同意將論文印交答辯委員會(huì)。他對劉子華說：“你拿我們的數(shù)字，證明你們玄之又玄的八卦，再拒絕，就等于我們的數(shù)字錯(cuò)了。”論文獲得一致通過，木王星的預(yù)測得到法國權(quán)威天文學(xué)家的認(rèn)同，引起轟動(dòng)，對八卦宇宙論的魅力大為震驚。

　　取象比類的直覺思維之妙用

　　劉子華的科學(xué)思維方法，十分古怪，天文學(xué)家難以認(rèn)同，這只能從中國易學(xué)中得到解釋。他所運(yùn)用的是中國先哲常用的“取象比類”的象數(shù)思維方法。中國古代醫(yī)學(xué)、天文、歷法、樂律、內(nèi)丹的發(fā)展，都得益于這一思維方法�！兑讉鳌氛f：“其稱名也小，其取類也大�！比“素�、六十四卦的卦象(“象”)，觸類旁通，比擬其他各類事物(“類”)。這種象數(shù)思維的特點(diǎn)，如王弼所說，可以“得魚而忘筌”，“得意而忘象”。劉子華通過易圖，運(yùn)算天文數(shù)據(jù)，得到天文結(jié)果，是“得意忘象”的范例。取象比類思維方法，是理論思維的一種特殊形態(tài)，它將歸納法同演繹法統(tǒng)一，是分析與綜合的靈活運(yùn)用。它通過喜聞樂見的卦象聯(lián)系，去探討客觀對象之間的實(shí)際聯(lián)系。劉子華所運(yùn)用的“先天八卦方位圖”、“先天八卦對待圖”、“河圖與先天八卦對應(yīng)圖”，以及陰陽配偶，男女兩家、母子卦、八卦家族、宇宙太極中心等形象描述，無非是把易圖視為過河的橋梁。

　　象數(shù)思維方法在科學(xué)中的運(yùn)用，更表現(xiàn)為利用直覺思維誘發(fā)靈感。正如劉子華所說：“我之所以能將八卦原理應(yīng)用于太陽系，決不是偶然的。因我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)家對宇宙的認(rèn)識(shí)或論點(diǎn)，與我國相傳甚久的太極八卦圖象很有共通之處(均源于旋渦形狀)�！庇终f：“我國常見之太極圖，既顯出螺旋形狀，其象征必與宇宙有關(guān)，或與太陽系研究有密切聯(lián)系。”正是通過易圖形象，產(chǎn)生一種直覺，這種直覺導(dǎo)向科學(xué)探索的明確目標(biāo)，針對目標(biāo)，努力探索，果有理想結(jié)果。劉子華總結(jié)自己的探索過程道：“八卦宇宙學(xué)理固因科學(xué)而得完美的證實(shí)，但科學(xué)之對于宇宙，特如太陽系，亦以卦理而有更深切完整之認(rèn)識(shí)�？茖W(xué)可以證實(shí)卦理，卦理亦可以補(bǔ)充科學(xué)，且同時(shí)又可以反證天文數(shù)字之正確。”

　　劉子華有勇于創(chuàng)新的精神。正如英國哲學(xué)家羅素所說：“創(chuàng)立近代科學(xué)的那些人有兩種不一定并存的長處：作觀察時(shí)萬分耐心，設(shè)假說時(shí)有大無畏精神。”劉子華的大無畏精神，是人所公認(rèn)的。他大膽利用直覺思維這一點(diǎn)，得到博士論文審查委員會(huì)繼任主席、巴黎大學(xué)哲學(xué)系主任、哲學(xué)史教授愛米爾卜勒野的肯定。他公正地寫道：“我對于劉子華先生在巴黎大學(xué)所提之論文，非常尊重。他費(fèi)了許多考證與靈巧，來闡明近代科學(xué)與中國古代單憑直覺而構(gòu)成之科學(xué)，有深?yuàn)W的符合�！�…它(指論文)指出人類思想，乃同歸而殊途，一致而百慮也�！狈▏�哲學(xué)家、漢學(xué)家、天文學(xué)家們沒有因?yàn)閯⒆尤A離開西方實(shí)證方法、依靠直覺思維而取得的成果，就置之不理或加以歧視，他們懂得：“科學(xué)的論斷，卻是在蓋然性的基礎(chǔ)上，按嘗試的方法提出來的，認(rèn)為隨時(shí)難免修正。”物理學(xué)家普恩迦赫說得更直率：“科學(xué)大多數(shù)的創(chuàng)獲——定律的發(fā)現(xiàn)和假設(shè)的成立——實(shí)有待于“靈機(jī)”和“頓悟”的洞見和直覺——一種超常的、創(chuàng)造性的想象力�！�

　　劉子華的確富有“超常的、創(chuàng)造性的想象力”，同時(shí)富有精密計(jì)算的科學(xué)精神。在博士論文中，他用了31幅易圖來幫助自己構(gòu)思，更用了27張表格來精確計(jì)算各種參數(shù)，從而求得木王星的幾個(gè)必要的基本數(shù)據(jù)，若沒有這些易圖作橋梁，所需要的數(shù)據(jù)無法求知；若沒有無容挑剔的科學(xué)數(shù)據(jù)，其論文決不會(huì)讓法國權(quán)威天文學(xué)家與哲學(xué)家們折服。劉子華無愧為：“把中華的古老文化與西方的現(xiàn)代科學(xué)結(jié)合起來的先驅(qū)者�！卑素杂钪嬲摷暗�10大行星的預(yù)測，是中西文化結(jié)合的結(jié)晶，堪稱中國易學(xué)史上的奇葩。

　　天文學(xué)論文 篇7

　　摘要：中國古代天文學(xué)有著上千年的悠久歷史，自神話時(shí)期興起，綿延千年不衰。但中外學(xué)者對于中國古代天文學(xué)的質(zhì)疑也從未停止過。本文從科學(xué)哲學(xué)角度，敘述中國古代天文學(xué)的興起與發(fā)展，詳細(xì)分析其功能效用與歷史影響，從而辨別中國古代天文學(xué)是否為真科學(xué)。

　　關(guān)鍵詞：中國古代天文學(xué)；科學(xué)哲學(xué)；真科學(xué)

　　一、中國古代天文學(xué)的興起

　　從眾多資料來看，中國古代天文學(xué)的歷史之悠久，可以追溯到上古時(shí)期。傳說在少昊氏時(shí)，人人私下研習(xí)天文，都搞起了溝通上天的巫術(shù)，致使天下大亂。顓頊帝命令重、黎二人“絕地天通”，禁止了平民與上天溝通交流。之后與天交流的權(quán)利就專屬于天子，也只有天子欽定的巫覡才有資格去溝通上天。從此天文學(xué)在古代中國就成了皇家的專屬品，而天子也開始擁有了對“天命”的解讀權(quán)。這也就是中國漫長天文學(xué)史的開端。

　　二、中國古代天文學(xué)的發(fā)展

　　我國天文學(xué)至于夏商周代時(shí)已經(jīng)有了一定水準(zhǔn)的歷法。特別是到了周代，已經(jīng)有人開始觀測流星、行星等天象及星辰。相比于上古時(shí)代，這已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。

　　傳統(tǒng)的天文學(xué)體系是在春秋戰(zhàn)國時(shí)期正式完成的。在這一時(shí)期，不僅二十八星宿體系確立，而且在歷法方面有了重大的進(jìn)步。我們古人開始通過觀測日影長短的周年變化來確定冬至和夏至的日期。并且在這一時(shí)期流傳了大量人們觀測流星、彗星等天象的詳細(xì)記錄。這些都成了我國歷史上的寶貴資料。

　　自從春秋戰(zhàn)國時(shí)期傳統(tǒng)天文學(xué)大框架建立之后，秦、漢、魏晉南北朝、隋、唐、宋時(shí)期，天文學(xué)進(jìn)一步蓬勃發(fā)展。不僅歷法得到統(tǒng)一，二十四節(jié)氣，渾天儀等天文知識(shí)以及天文學(xué)儀器的進(jìn)一步發(fā)明使得我國的天文學(xué)一路高歌猛進(jìn)。到了元朝，由于鐵木真締造了一個(gè)橫跨歐亞大陸的輝煌帝國，我國古代天文學(xué)甚至傳到阿拉伯等國，可謂是盛極一時(shí)。明清時(shí)期，中國開放了千年來“嚴(yán)禁私習(xí)天文”的禁令，使得我國古代天文學(xué)有機(jī)會(huì)走向一個(gè)新的巔峰。

　　三、對中國古代天文學(xué)的質(zhì)疑

　　也正是因?yàn)槲覈�古代天文學(xué)在很長一段時(shí)間是服務(wù)于皇室，很多中西方學(xué)者就質(zhì)疑中國古代天文學(xué)是否是真正的科學(xué)。甚至有些激進(jìn)派的學(xué)者直接將中國古代天文學(xué)打入偽科學(xué)的深淵。在此，筆者持有不同看法。

　　馬克思主義的科學(xué)觀認(rèn)為，科學(xué)是歷史發(fā)展總過程的產(chǎn)物，它抽象地表現(xiàn)了這一歷史發(fā)展總過程的精華，這個(gè)精華顯然包括自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)。每一種不同的運(yùn)動(dòng)形式都構(gòu)成每一門具體科學(xué)的研究對象，而整個(gè)物質(zhì)世界和精神世界在總體上便構(gòu)成總體科學(xué)的研究對象。因此，所謂科學(xué)就是對自然界和人類社會(huì)運(yùn)動(dòng)、變化規(guī)律的概括，都是人們在感覺經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上用“理性方法”整理概括的結(jié)果。此外在科學(xué)的本質(zhì)與功能上，馬克思還突出強(qiáng)調(diào)了科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力，科學(xué)是一種在人類歷史上起推動(dòng)作用的、革命力量的思想。

　　按照馬克思的觀念，我們反觀中國古代天文學(xué)，這是一門有著上千年悠久歷史的學(xué)科，毫無疑問它也是歷史發(fā)展的產(chǎn)物。無數(shù)古代先賢們定歷法、造儀器、編文獻(xiàn)來研究這浩渺天空中天體運(yùn)轉(zhuǎn)的奧秘。這分明就是在研究自然界的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。更為重要的是，我國古代天文學(xué)對社會(huì)發(fā)展變革起了很大的推動(dòng)作用。

　　中國古代天文學(xué)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一便是航海。早在戰(zhàn)國時(shí)期中國人就根據(jù)天文學(xué)中觀測到的星辰位置，發(fā)明了具有指向性功能的“司南”。這在當(dāng)時(shí)的世界上是獨(dú)一無二的。這為日后開辟海上絲綢之路做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

　　如果大家覺得航海之術(shù)離我們?nèi)粘Ｉ�活過于遙遠(yuǎn)，不能說對社會(huì)變革起了決定性的作用。那么，中國作為一個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)該是我們的立身之本了吧。中國古代天文學(xué)對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展也起到巨大的推動(dòng)作用。在石器時(shí)代，人們保持著刀耕火種的農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式，這種粗放的耕作模式導(dǎo)致了極端的低產(chǎn)。不過正是伴隨著天文學(xué)的發(fā)展，歷法的完善，節(jié)氣的確立，使得傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)高度關(guān)注農(nóng)時(shí)后，精耕細(xì)作的優(yōu)良方式才逐步趨于成熟，造福了無數(shù)黎民百姓。

　　如果說馬克思的觀點(diǎn)太過于陽春白雪，那當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)界的泰斗吳國盛教授在《什么是科學(xué)》一書中精辟分析了科學(xué)的兩種基本用法，堪稱下里巴人式的真知灼見。第一種是可以依靠它來振興國家，第二種是某種積極意義上的價(jià)值判斷。根據(jù)這種觀點(diǎn)，中國古代天文學(xué)及推動(dòng)了航海時(shí)代的發(fā)展，促進(jìn)了國家的繁榮發(fā)展。同時(shí)，它又大力推動(dòng)了農(nóng)業(yè)的進(jìn)步，在價(jià)值意義上來講也是毋容置疑的“好東西”。那么我們?yōu)槭裁床荒艹姓J(rèn)中國古代天文學(xué)是真正的科學(xué)呢？

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]遵媯.中國天文學(xué)史[M].上海人民出版社，2007.

　　[3]張之滄.科學(xué)哲學(xué)導(dǎo)論[M].人民出版社，2004.

　　[4]吳國盛.什么是科學(xué)[M].民出版社，2023.

　　天文學(xué)論文 篇8

　　宇宙中有第二個(gè)地球嗎？宇宙是如何形成的？為什么地球能產(chǎn)生生命？太陽的運(yùn)動(dòng)對地球有什么影響？瑪雅人為什么會(huì)消失？天文學(xué)中的十萬個(gè)為什么總能勾起人們的求知欲望！

　　天文學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，它和人類歷史同樣悠久。天文學(xué)的研究內(nèi)容和許多概念總是伴隨著人類社會(huì)的文明和進(jìn)步而不斷發(fā)展的。

　　在望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以前，天文觀測采用的是目視方法，直接觀測天體在天空的視位置和視運(yùn)動(dòng)，另外也粗略的估計(jì)星星的亮度和顏色。17世紀(jì)以后相繼有了望遠(yuǎn)鏡、分光鏡和光度計(jì)，不僅提高了天體位置觀測的準(zhǔn)確度，而且擴(kuò)大了人們對宇宙的認(rèn)識(shí)。到了20世紀(jì)，由于大口徑望遠(yuǎn)鏡的問世，使得人類探測宇宙的深度和廣度與日俱增，不少模型、學(xué)說由觀測得到證實(shí)，新天體、新發(fā)現(xiàn)大量涌現(xiàn)。20世紀(jì)30年代以后，人們越來越廣泛的使用無線電方法研究天體和宇宙間的輻射，從而誕生了射電天文學(xué)。20世紀(jì)50年代人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，人類把觀測范圍由地面擴(kuò)展到地外空間，天文學(xué)家可以自由地探測天體的各種輻射�，F(xiàn)代，天文空間探測已經(jīng)有了長足的發(fā)展，人類不僅把望遠(yuǎn)鏡送上天，而且借助太空飛行器踏上月球，或把儀器送到其他行星上進(jìn)行直接觀測或?qū)嶒?yàn)。

　　我一直都覺得天文學(xué)是一門很神秘的學(xué)科，尤其在觀看課堂的視頻后，真是不得不感嘆天文學(xué)的魅力，以及現(xiàn)在科學(xué)的強(qiáng)大。

　　對于天文學(xué)，我最感興趣的是以下幾個(gè)方面：

　　一、宇宙大爆炸

　　宇宙大爆炸(Big Bang)是一種學(xué)說，是根據(jù)天文觀測研究后得到的一種設(shè)想。 大約在150億年前，宇宙所有的物質(zhì)都高度密集在一點(diǎn)，有著極高的溫度，因而發(fā)生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質(zhì)開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。

　　比利時(shí)牧師、物理學(xué)家喬治·勒梅特首先提出了關(guān)于宇宙起源的`大爆炸理論，但他本人將其稱作“原生原子的假說”。 這一模型的框架基于了愛因斯坦的廣義相對論，并在場方程的求解上作出了一定的簡化。描述這一模型的場方程由蘇聯(lián)物理學(xué)家亞歷山大·弗里德曼于1922年將廣義相對論應(yīng)用在流體上給出。1929年，美國物理學(xué)家埃德溫·哈勃通過觀測發(fā)現(xiàn)從地球到達(dá)遙遠(yuǎn)星系的距離正比于這些星系的紅移，這一膨脹宇宙的觀點(diǎn)也在1927年被勒梅特在理論上通過求解弗里德曼方程而提出，這個(gè)解后來被稱作弗里德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規(guī)。哈勃的觀測表明，所有遙遠(yuǎn)的星系和星團(tuán)在視線速度上都在遠(yuǎn)離我們這一觀

　　察點(diǎn)，并且距離越遠(yuǎn)退行視速度越大。如果當(dāng)前星系和星團(tuán)間彼此的距離在不斷增大，則說明它們在過去的距離曾經(jīng)很近。從這一觀點(diǎn)物理學(xué)家進(jìn)一步推測：在過去宇宙曾經(jīng)處于一個(gè)極高密度且極高溫度的狀態(tài)，在類似條件下大型粒子加速器上所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果則有力地支持了這一理論。

　　2003 年 2 月 12 日，美國宇航局公布了探測器拍到的宇宙“嬰兒期照片”，為宇宙大爆炸理 論提供了新的依據(jù)。根據(jù)這張照片科學(xué)家還精確地測量出了宇宙的實(shí)際年齡是 137 億年。圖 片中的微波光線來自宇宙大爆炸后的38萬年，大約是在130多億年前。美國宇航局的科學(xué)家說， 這張照片中可以觀測到的輻射是一種電磁波，它充滿了整個(gè)宇宙。電磁波里包含的微觀模型信息，顯示了形成星系以及我們周圍一切結(jié)構(gòu)的萌芽的特征。這次公開的宇宙“嬰兒期照片”清晰地顯示了這個(gè)遺跡的存在，有力地支持了宇宙大爆炸理論。另外， 圖片還顯示宇宙中最早的恒星誕生于宇宙大爆炸發(fā)生的2億年后，比許多科學(xué)家認(rèn)為的要早 得多。宇宙起初是由不斷相互影響的粒子和射線所構(gòu)成的一團(tuán)熾熱且無定形的云狀物組成的：大爆炸后又過了40萬年，宇宙膨脹和冷卻到一定程度時(shí)，電子和質(zhì)子結(jié)合成中性原子，它們再 與周圍的射線相互影響。

　　經(jīng)過科學(xué)研究，目前被絕大多數(shù)人接受的結(jié)論是：宇宙誕生之前，沒有時(shí)間，沒有空間，也沒有物質(zhì)和能量。大約150億年前，在這片四大皆空的“無”中，一個(gè)體積無限小的點(diǎn)爆炸了。時(shí)空從這一刻開始，物質(zhì)和能量也由此產(chǎn)生，這就是宇宙創(chuàng)生的大爆炸。但，若真是四大皆空的狀態(tài)，那么宇宙為何會(huì)爆炸？爆炸后的物質(zhì)又是從哪里來的？不是說自然界的一切物質(zhì)都是守恒的，那么這個(gè)宇宙大爆炸是如何無中生有的呢？

　　二、黑洞

　　黑洞（black hole ）是由一個(gè)只允許外部物質(zhì)和輻射進(jìn)入而不允許物質(zhì)和輻射從中逃離的邊界即視界所規(guī)定的時(shí)空區(qū)域。

　　根據(jù)第七節(jié)課影片的介紹，黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)一顆恒星衰老時(shí)，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料（氫），由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點(diǎn)進(jìn)軍，直至成為一個(gè)體積很小、密度趨向很大。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯(lián)系——“黑洞”誕生了。2023年11月16日凌晨1點(diǎn)30分，美國宇航局宣稱，科學(xué)家通過美國宇航局錢德拉X 射線望遠(yuǎn)鏡在距地球5000萬光年

　　處發(fā)現(xiàn)了僅誕生30年的黑洞。這是有史以來所發(fā)現(xiàn)的最年輕的黑洞。

　　據(jù)科學(xué)家揣測，銀河系的中心是一個(gè)超巨型黑洞。超巨黑洞位于星系中心，據(jù)推測每個(gè)星系都有，質(zhì)量一般約為星系總質(zhì)量的0.5%。目前，關(guān)于超巨黑洞的形成主要有兩種理論。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，它可能是隨著星系的誕生一次性產(chǎn)生的。但也有推測說，超巨黑洞是以質(zhì)量更小的黑洞為基礎(chǔ)形成的，后者就好比是一些“種子”，隨著時(shí)間的推移進(jìn)化成了巨型黑洞。

　　因?yàn)樗�有的能量都是守恒的，科學(xué)家們提出設(shè)想，既然宇宙中有黑洞，那么一定存“白洞”。黑洞可以用強(qiáng)大的吸力把任何物體都吸進(jìn)去，而白洞可以把這些東西都吐出來�？茖W(xué)家們設(shè)想，黑洞與白洞是連在一起的，黑洞把物質(zhì)吸進(jìn)去，物質(zhì)在里面會(huì)經(jīng)過一個(gè)叫做“奇異點(diǎn)”的東西，然后物質(zhì)就到達(dá)了白洞的“管轄范圍”，會(huì)被白洞“吐”出來。然后物質(zhì)就到達(dá)了另一個(gè)宇宙（第一平行宇宙到達(dá)第二平行宇宙）。但是，如果白洞存在，所有的物體將會(huì)以極快的速度離開。這會(huì)是我們這個(gè)宇宙形成的原因嗎？我們是否就生活在被白洞所拋出的物質(zhì)至上呢?

　　三、太陽活動(dòng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

　　太陽活動(dòng)主要是指周期為11年左右的太陽黑系活動(dòng)和太陽爆發(fā)活動(dòng)，它們將對地球上的水文、氣候、地震活動(dòng)以及無線電通訊、衛(wèi)星運(yùn)行和人類健康有極大的影響。對太陽黑子的活動(dòng)，我國早在2000多年前 ( 公元前4 3 年漢光帝永光元年) 《 漢書》中就有 “日中黑子，大如彈丸”的記載。1 8 4 4 年德國天文學(xué)家許瓦培首先提出太陽黑子活動(dòng)具有周期性變化，其平均長度約為111年。后經(jīng)國際規(guī)定，從資料比較可靠的1755年那次黑子數(shù)量最低年起作為第一個(gè)周期。從1755年到1976年，即第一周到2 1 周始，從1 9 8 6 年起太陽黑子活動(dòng)使進(jìn)入第22周，1990年太陽活動(dòng)進(jìn)人高峰期，黑子活動(dòng)和太陽耀斑活動(dòng)頻繁。在太陽黑子活動(dòng)的每個(gè)周期中，太陽黑子數(shù)通常從極小直徑經(jīng) 3～4年后達(dá)到黑子數(shù)的極大值，到極大值后黑子數(shù)下降較慢，大約要經(jīng)7～8年后才降到黑子數(shù)的極小值，然后開始下一周期。峰年間隔最長1 7.1 年 ( 第4周) ，最短7.3 年 ( 第 7周) ，平均周期為11.1年。黑子極大年又稱“太陽活動(dòng)峰年”。

　　太陽活動(dòng)周期的氣候變化。 太陽輻射是地球上能量的主要源泉，也是支配地球氣候的外因中重要的因素之一。反映在太陽黑子數(shù)的變化是，當(dāng)太陽黑子數(shù)增多時(shí)，太陽活動(dòng)增強(qiáng)，結(jié)果使地球氣溫升高； 當(dāng)太陽黑子數(shù)出現(xiàn)特多時(shí)，有時(shí)太陽輻射反而減弱，使地球氣溫下降。氣象學(xué)家從長期的氣候變化規(guī)律中觀測到，太陽黑子活動(dòng)周期的單數(shù)周與雙數(shù)周氣候變化存在著明顯的差異。在太陽黑子活動(dòng)周期數(shù)的單數(shù)周， 氣候一般都是由冷轉(zhuǎn)暖；在雙數(shù)周氣候一般都是由暖變冷。 研究指出，在太陽發(fā)生耀斑大爆發(fā)后的一個(gè)月內(nèi)，一些地方的

　　地面溫度有明顯的升高。黑子峰年和谷年或峰年、谷年附近， 會(huì)出現(xiàn)大范圍氣溫偏低，春寒，夏韶之氣候。我國著名氣象學(xué)家竺可楨等人曾利用大量的歷史資料，發(fā)現(xiàn)太陽活動(dòng)頻繁，我國往往是南澇北早， 1 9 8 0 年，1 9 9 1 年正是太陽活動(dòng)峰年，長江中、下游出現(xiàn)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)，莊稼被淹，而北方卻千旱，伏雨奇映。

　　太陽活動(dòng)峰年與氣候異常。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析資料表明，天氣和氣候異常與太陽黑子活動(dòng)似乎有一定相關(guān)性。太陽活動(dòng)峰年，大氣徑向 ( 南北向) 環(huán)流加強(qiáng)、發(fā)展，有利于南北冷暖空氣交換，造成溫帶氣旋活動(dòng)次數(shù)增多，高空多大槽大脊活動(dòng)，多暴風(fēng)雪、大到暴雨、雷陣雨、冰雹等強(qiáng)對流性天氣。同時(shí)。當(dāng)冷空氣頻繁南下時(shí)，天氣寒冷，暖空氣北上時(shí)，回暖快，升溫多。在冬春季節(jié)常有寒潮、降溫，冷雨濕雪，春寒夏涼的天氣。太陽活動(dòng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系極為密切，這種相關(guān)的科學(xué)依據(jù)，目前科技界還只能作一些粗淺的研究和分析。我們只有掌握和利用太陽活動(dòng)規(guī)律，合理安排生產(chǎn)，方可奪取農(nóng)業(yè)豐收。

　　四、瑪雅預(yù)言

　　關(guān)于瑪雅人預(yù)言的2023世界末日是我最感興趣的一個(gè)部分。地球上有多處跡象表明瑪雅人曾經(jīng)生活在這個(gè)地球上過，可是他們?yōu)槭裁聪�失了？在過去的時(shí)間里，也曾有許多關(guān)于世界末日的說法，但當(dāng)所被預(yù)言的那一刻真正到來時(shí)，所有的預(yù)言就不攻自破了。那么瑪雅預(yù)言也是這樣嗎？隨著2023的漸漸來臨，關(guān)于瑪雅預(yù)言的有關(guān)事跡、傳聞、猜測越來越多�，斞蓬A(yù)言受到了前所未有的關(guān)注！

　　根據(jù)瑪雅歷法的預(yù)言傳說，我們所生存的世界，共有五次毀滅和重生周期——每一周期即所謂的“太陽紀(jì)”。按照這一傳說，現(xiàn)在我們正處在第四個(gè)“太陽紀(jì)”，而2023年左右將是“第5太陽紀(jì)”的開始；并且，當(dāng)時(shí)的瑪雅人認(rèn)為，在每一紀(jì)結(jié)束時(shí)，都會(huì)在我們生存的家園上演一出驚心動(dòng)魄的毀滅悲劇。

　　瑪雅預(yù)言為何會(huì)受到如此多的關(guān)注呢？

　　瑪雅人認(rèn)為一個(gè)月等于20天，一年等于18個(gè)月，再加上每年之中有5未列在內(nèi)的忌日：一年實(shí)際的天數(shù)為365天，這正好與現(xiàn)代人對地球自轉(zhuǎn)時(shí)程的認(rèn)識(shí)相吻合。瑪雅民族在天文學(xué)方面的成就是十分突出的。

　　瑪雅古國有五大預(yù)言：

　　1：瑪雅文明的終結(jié)。也就是他自己的末日，自己預(yù)測到了。卻改變不了。

　　2：汽車，飛機(jī)，火箭的出現(xiàn)時(shí)期。

　　3：大魔頭（希特勒）的出生和死亡的大致時(shí)期。

　　4：毀滅性戰(zhàn)爭的爆發(fā)時(shí)期（一二戰(zhàn)）。

　　5：2023年12月21日太陽落下以后。將不會(huì)出現(xiàn)。

　　這五大預(yù)言中的前四個(gè)都已準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)，如今就差世界末日這一預(yù)言。它會(huì)像前四個(gè)預(yù)言一樣準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)嗎？

　　科學(xué)家對瑪雅預(yù)言并不信以為然，他們首先利用瑪雅歷法來揭穿所謂的“世界末日”預(yù)言。瑪雅歷法并沒有結(jié)束于2023年，因此瑪雅人自己也沒有把這一年當(dāng)作是世界的末日。不過，2023年12月21日（冬至）肯定是瑪雅人的一個(gè)重要日子。美國科爾蓋特大學(xué)考古天文學(xué)家安東尼-阿維尼是一名瑪雅文化研究專家。阿維尼表示，“在瑪雅歷法中，1872000天算是一個(gè)輪回，即5125.37年�！�

　　瑪雅人對于時(shí)間的計(jì)算比其他許多文化都要精細(xì)。阿維尼介紹說，瑪雅人曾經(jīng)發(fā)明了所謂的“長歷法”，這種歷法把最初的計(jì)算時(shí)間一直追溯到瑪雅文化的起源時(shí)間，即公元前3114年8月11日。根據(jù)“長歷法”，到2023年冬至?xí)r，就意味著當(dāng)前時(shí)代的時(shí)間結(jié)束，即完成了5125.37年的一個(gè)輪回。長歷法于是重新開始從“零天”計(jì)算，又開始一個(gè)新的輪回。阿維尼認(rèn)為，“這僅僅是一個(gè)重新計(jì)時(shí)的思想，與我們每年元旦或周一早上重新開始一年或一周生活完全一樣�！�

　　也有一種這樣的說法，地球環(huán)境正在遭受前所未有的破壞，2023世界末日說純粹是為了提醒人類保護(hù)地球的重要性。最近世界總是不太平靜，地震、暴雨不停侵襲著人類的家園，造成人類巨大的損失。無論2023是否真的存在，我們都應(yīng)該珍惜每一天的美好生活！

　　五、外星文明

　　茫茫宇宙中，地球上的人類建立的文明是微不足道的。因?yàn)榈厍蛭拿魇侨绱硕虝�，人類開始創(chuàng)造文明才不過幾萬年，發(fā)展科學(xué)技術(shù)不過幾百年，探索航天技術(shù)不過幾十年，這和地球年齡的46億年、銀河系年齡100億至150億年相比，何異于滄海一粟。因此，我始終堅(jiān)信外星人是真實(shí)存在的，他們就在我們的周圍，在某一個(gè)星球上，只是我們的科學(xué)技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)，我們無法發(fā)現(xiàn)對方。

　　早在19世紀(jì)，人們就在想辦法和外星文明聯(lián)系上。在20世紀(jì)的四分之一的時(shí)間中，我們已在不停地用電波轟擊太空，現(xiàn)在電波在所有方向上已經(jīng)傳播了70光年，覆蓋了數(shù)千個(gè)恒星系統(tǒng)。我們可以設(shè)想，某個(gè)星球上的智慧生命，現(xiàn)在已經(jīng)打開收音機(jī)，正在收聽地球上的一些流行歌曲。

　　目前科學(xué)家一直不懈的努力著、假設(shè)著外星人的一切，外星人居住的環(huán)境或許與地球相似，但由于大氣比例不同，他們生活的星球或許比地球高溫，或許比地球潮濕，或許比地球壓強(qiáng)大�；蛟S那個(gè)存在生物的星球的環(huán)境真的會(huì)像視頻中那樣，有飛鯨、跟蹤鳥、氣球草。

　　天文學(xué)的一切以其未知性和不確定性不停的勾起人們的求知欲望。人們不停假設(shè)、不停研究，想要知道宇宙是如何形成的？黑洞究竟是怎么一回事？外星文明是否存在？外星人是什么模樣？

　　天文學(xué)的研究對于我們的生活有很大的實(shí)際意義，對于人類的自然觀有很大的影響。本學(xué)期我選修了《天體物理概觀》這門課程，向老師繪聲繪色的講課、播放有趣的天文短片，都讓我收獲了很多關(guān)于天文學(xué)的知識(shí)，也有了不少感想，使我對天文學(xué)的定義、研究方向、研究領(lǐng)域、研究理論以及矮行星和中子星等重要的天體有了系統(tǒng)的了解，也豐富了我的知識(shí)體系，拓寬了我的知識(shí)面。我期待天文學(xué)取得更大的進(jìn)展，也期待我國的科學(xué)事業(yè)的發(fā)展越來越好。

　　最后，祝老師身體健康，萬事如意！

　　參考文獻(xiàn)：

　　天文學(xué)論文 篇9

　　天文學(xué)是一門古老的科學(xué)，自有人類文明史以來，天文學(xué)就有重要的地位，下面為大家提供了關(guān)于天文學(xué)的論文，一起來看看吧！

　　示范性中學(xué)擁有較好的教學(xué)資源和硬件條件，給校本課程開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。文章以江蘇省震澤中學(xué)為例，探討了開設(shè)天文實(shí)踐課的可行性。

　　示范性中學(xué)；天文；實(shí)踐課

　　示范性中學(xué)通常是所在地區(qū)教學(xué)力量比較雄厚，成績相對突出的學(xué)校，還獲得了較好的教學(xué)資源和硬件條件，很多學(xué)校配備了天文觀測設(shè)備，個(gè)別學(xué)校甚至還有獨(dú)立的天文臺(tái)，這對于開展天文活動(dòng)與相關(guān)教學(xué)提供了物質(zhì)上的支持和保證。校本課程的開發(fā)和設(shè)置已經(jīng)成為新課改的熱點(diǎn)，它對于增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性、批判性思維都有著獨(dú)特的作用。地理是義務(wù)教育階段學(xué)生認(rèn)識(shí)地理環(huán)境、形成地理技能和可持續(xù)發(fā)展觀念的一門必修課程，怎樣在校本課程中發(fā)揮地理學(xué)科的優(yōu)勢和特色就成為教師必須考慮的問題。俗話說：“上知天文，下知地理。”天文和地理之間聯(lián)系緊密，因而在中學(xué)開設(shè)天文實(shí)踐類的地理校本課程具有可行性。本文將對這些問題進(jìn)行討論。

　　一、開設(shè)天文實(shí)踐課的重要意義

　　《高中地理新課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：地理學(xué)是研究地理環(huán)境以及人類活動(dòng)與地理環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)。1.符合新課改要求地理課程要促使學(xué)生學(xué)習(xí)、觀察、了解周圍的客觀世界，熟悉我們周圍的地理環(huán)境。而環(huán)境從微觀講，有我們身邊的環(huán)境，如學(xué)校環(huán)境、城市環(huán)境等，從宏觀講，有海洋環(huán)境、地球環(huán)境等，最宏觀的環(huán)境就要算宇宙環(huán)境了，它也是地理環(huán)境的重要組成部分，當(dāng)然也屬于學(xué)生學(xué)習(xí)、觀測的內(nèi)容。但由于種種原因，在現(xiàn)階段中學(xué)教育中，有關(guān)天文宇宙環(huán)境的學(xué)習(xí)幾乎一片空白。因此，天文觀測活動(dòng)的開展，了解人類生活的宇宙環(huán)境就完全符合新課程改革的方向，屬于新課改的內(nèi)容。2.對學(xué)生的人格和思想產(chǎn)生重要影響“研究”二字指明了中學(xué)地理教育不僅擔(dān)負(fù)著地理基礎(chǔ)知識(shí)的傳授，還要對學(xué)生進(jìn)行智能訓(xùn)練和思想教育，形成正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，以及對待處理人地關(guān)系的態(tài)度和思維方式。在這些方面，天文無疑有著極大的優(yōu)勢，面對浩瀚無垠的宇宙，地球不過是一顆普通的行星，人類更是滄海一粟，微不足道，根本沒有理由，也沒有資格凌駕于萬物之上。同時(shí)，天文學(xué)是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖匀豢茖W(xué)，它有客觀、科學(xué)的研究方法和思維模式，會(huì)對學(xué)生的人格和思想產(chǎn)生重要的影響。由此可知，天文實(shí)踐課完全滿足新課改的要求，還順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展對中學(xué)地理教學(xué)的需求，這是時(shí)代發(fā)展的趨勢。因此，教師要充分認(rèn)識(shí)這種變化，主觀上重視，積極應(yīng)對時(shí)代的要求，把天文實(shí)踐活動(dòng)開展起來。

　　二、天文實(shí)踐課的突出特點(diǎn)

　　1.較強(qiáng)的實(shí)踐操作性天文觀測是操作性很強(qiáng)的活動(dòng)，首先要具備一定的基本條件，如觀測用的器具，天文望遠(yuǎn)鏡及各種輔助設(shè)施；其次，觀測者要具備一定的天文理論知識(shí)，或有專職的人員指導(dǎo)，保證觀測活動(dòng)的安全；最后，對客觀事物或現(xiàn)象發(fā)生過程的真實(shí)描敘、記錄，這就要求觀測者能熟練運(yùn)用、操作工具儀器，準(zhǔn)確對天體搜索、跟蹤、觀察。2.較強(qiáng)的科學(xué)體驗(yàn)性天文觀測有較強(qiáng)的思想教育性，在觀測過程中人們會(huì)自覺或不自覺地樹立科學(xué)的人生觀、價(jià)值觀。一方面，人們對神秘未知的星空充滿了敬畏幻想，如果缺少科學(xué)體驗(yàn)性教育，受教育者仍然不能為社會(huì)服務(wù)、做貢獻(xiàn)，甚至?xí)�走向反�?dòng)和愚昧，成為社會(huì)的對立面；另一方面，人們進(jìn)行天文觀測時(shí)會(huì)親身地感受、體驗(yàn)到閃爍的星辰是由實(shí)在的物質(zhì)構(gòu)成的，就連耀眼的太陽、遼闊的地球也只不過是宇宙中極普通的天體，從而建立唯物主義科學(xué)觀、人生觀，再輔以其他學(xué)科最終確立起科學(xué)的世界觀，這才是教育的根本目的和最終歸宿。3.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維高中生這個(gè)年齡段恰好處于思維的形式運(yùn)算階段，也是形象思維向抽象思維過渡的重要時(shí)期，科學(xué)思維方式的建立和培養(yǎng)顯得尤為重要。一方面，天文研究對象的特殊性決定了它必須綜合利用各學(xué)科，特別是物理、數(shù)學(xué)進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯思維分析；另一方面，在中學(xué)階段，人們習(xí)慣將地理視為文科，那么學(xué)生就習(xí)慣用文科的思維方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，偏重于知識(shí)的記憶和背誦，不重視理解分析，但事實(shí)上地理文理兼跨，既有文科內(nèi)容，也有理科知識(shí)。例如，高一上冊宇宙環(huán)境和大氣環(huán)境的學(xué)習(xí)需要學(xué)生運(yùn)用空間想象力，并注重各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，推導(dǎo)出其中的邏輯因果關(guān)系，天文的邏輯思維方法恰好有助于地理學(xué)習(xí)和地理教學(xué)。

　　三、天文觀測對地理教學(xué)的促進(jìn)作用

　　地理是在中學(xué)教育階段設(shè)置的國家課程，對完善、豐富學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)有著重要的意義。高效地進(jìn)行地理教學(xué)，是教師必須解決的問題。筆者從以下方面來闡述天文對中學(xué)地理教學(xué)的作用。1.改變對地理的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)教育對地理的偏見，使地理明顯受到冷落。學(xué)生普遍認(rèn)為學(xué)與不學(xué)無所謂，認(rèn)真與不認(rèn)真也無所謂，學(xué)好與學(xué)差同樣無所謂。通過學(xué)校開展的天文觀測學(xué)習(xí)，學(xué)生都有較大的轉(zhuǎn)變。其原因在于天文觀測的實(shí)踐活動(dòng)較多，學(xué)習(xí)天文知識(shí)要求思維縝密，緊跟科學(xué)發(fā)展最前沿，這就不由自主地改變了對地理的偏見，實(shí)際上歐美國家都已經(jīng)開設(shè)天文課。2.促進(jìn)教學(xué)方式向操作化、實(shí)驗(yàn)化、科學(xué)化發(fā)展教育的目的不僅僅是傳授知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、研究過程，在實(shí)踐中培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。天文觀測恰好符合這樣的要求，讓學(xué)生自己動(dòng)手利用各種天文儀器探索新知，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)學(xué)校教學(xué)更具實(shí)踐性。3.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的興趣天文觀測是一種實(shí)踐活動(dòng)，它改變了地理教學(xué)單一的課堂學(xué)習(xí)模式，學(xué)生能夠在自由的空間里自主開展學(xué)習(xí)，擺脫了教室的限制，因而學(xué)生對天文觀測的積極性非常高。從江蘇省震澤中學(xué)天文小組的各項(xiàng)活動(dòng)情況來看，都有半數(shù)以上的學(xué)生報(bào)名參加，并形成一大批活躍骨干分子。例如，去年11月18日晚上，學(xué)生為了觀看獅子座流星雨，徹夜不眠，與地理教師共同在學(xué)校操場上記錄了美麗、壯觀的天文現(xiàn)象。自此，師生不僅結(jié)下了深厚情誼，而且學(xué)生在學(xué)習(xí)地理時(shí)更加認(rèn)真、專注，學(xué)習(xí)興趣和積極性有很大提高。4.培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力不同的學(xué)科存在較大的差異，不僅表現(xiàn)在研究對象、研究方法上，思維的差異也是重要方面。地理偏重于綜合性思維，往往疏于推理性思維，而新時(shí)代要求人們平衡發(fā)展，各方面的素質(zhì)均衡。因此，天文學(xué)的推理思維就成了地理教育不足的有益補(bǔ)充。5.提高教師的教學(xué)能力天文學(xué)涉及許多相關(guān)學(xué)科，如物理、數(shù)學(xué)、機(jī)械自動(dòng)化等。這就要求教師努力鉆研，擴(kuò)大知識(shí)面。另外，天文的獨(dú)特性也要求教師在教學(xué)內(nèi)容安排、課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法的選擇上下功夫�？偟膩碇v，它會(huì)顯著提高地理教師的教學(xué)能力。

　　四、開展天文教育的途徑和要求

　　1.實(shí)踐活動(dòng)課程化在天文教學(xué)中，要安排足量的實(shí)踐活動(dòng)，并用課程的形式將之固定、數(shù)量化，這樣才不流于形式和口號(hào)，扎扎實(shí)實(shí)地落到實(shí)處，真正發(fā)揮天文教學(xué)的重要作用。2.教學(xué)管理制度化天文教學(xué)要有學(xué)期計(jì)劃和活動(dòng)安排，做到時(shí)間、內(nèi)容、活動(dòng)方式、輔導(dǎo)教師、活動(dòng)效果評估逐項(xiàng)落實(shí)，并做好教材、教學(xué)雙保證。學(xué)校要把教學(xué)計(jì)劃檢查、教學(xué)工作的督導(dǎo)、教學(xué)成績的總結(jié)和評估作為常規(guī)工作的重要環(huán)節(jié)。3.教學(xué)研究課題化適當(dāng)開展研究性學(xué)習(xí)，并將其作為課題內(nèi)容，由師生共同完成，形式可以多樣化，如組建天文協(xié)會(huì)、興趣小組等。為學(xué)生將來的發(fā)展奠定基礎(chǔ)、指明方向，真正培養(yǎng)學(xué)生的能力，落實(shí)素質(zhì)教育。隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，在我國東部的大部分中學(xué)已具備開展天文教學(xué)的條件，這不光是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的結(jié)果，更主要是時(shí)代的要求及天文本身的特點(diǎn)共同作用的需要。

　　天文學(xué)論文 篇10

　　摘要：天文學(xué)是一門最古老的科學(xué)，他一開始就和人類的勞動(dòng)和生存密切相關(guān)。他同數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地學(xué)同為六大基礎(chǔ)學(xué)科。大地天文學(xué)也是由來已久，從公元前開始到現(xiàn)在，從用傳統(tǒng)的方法到現(xiàn)在的各種精密的測量儀器，經(jīng)歷了翻天覆地的變化。本文主要從大地天文學(xué)的基礎(chǔ)概念入手，主要利用大地天文學(xué) 只是來測定經(jīng)緯度和其他，從而確定地面點(diǎn)的位置。基礎(chǔ)知識(shí)主要有天球上基本的概念，天球與地球的關(guān)系以及天球與地球坐標(biāo)系的關(guān)系與轉(zhuǎn)換，運(yùn)用這些關(guān)系，確定的一些大地天文學(xué)的測量方法和在各種方面的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵字：大地天文學(xué)，天球坐標(biāo)系，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，測量方法與應(yīng)用

　　Abstract: astronomy is a one of the oldest science, he started and is closely related to the ministry of Labour and survival of human beings. He with mathematics, physics, chemistry, biology, study as the six basic subjects. Astronomy earth also has a long history, from the beginning to now, from the traditional way to the present all kinds of precision measuring instruments, undergone earth-shaking changes. This article mainly from the basic concept of the astronomy, the main use of the land of astronomy is to determine the latitude and longitude and the other, to determine the position of the ground points. Basic knowledge is mainly on the basic concept, the celestial sphere celestial's relationship with the earth and the relationship between the celestial coordinate system with earth and transformation, using these relationships, determine some of the astronomy measurement on the methods and applications in various aspects.

　　Key words: the astronomy, celestial coordinate, coordinate transformation, measuring method and application

　　目 錄

　　摘 要 ......................................................................................................................... 1

　　一 、大地天文學(xué)基本概念 ......................................................................................... 1

　　二 、大地天文學(xué)的發(fā)展概況 ..................................................................................... 1

　　三 、天球的基本概念 ................................................................................................. 2

　　3.1天球的定義 ......................................................................................................................... 2

　　3.2 天球的分類 ........................................................................................................................ 2

　　3.3天球的兩個(gè)特性 ................................................................................................................. 2

　　3.4 關(guān)于天球的基本知識(shí) ........................................................................................................ 2

　　四 、天球與地球的相關(guān)關(guān)系......................................................................................................... 3

　　4.1 天球上與地球公轉(zhuǎn)有關(guān)的圈、線、點(diǎn) .......................................................................... 3

　　4.2 天球上與地球自轉(zhuǎn)有關(guān)的圈、線、點(diǎn) .......................................................................... 5

　　五 、天球坐標(biāo)系 ............................................................................................................................ 6

　　5.1 天球坐標(biāo)系分類 .............................................................................................................. 6

　　5.1.1 地平天球坐標(biāo)系 ................................................................................................... 7

　　5.1.2 時(shí)角天球坐標(biāo)系 ................................................................................................... 8

　　5.1.3 赤道天球坐標(biāo)系 ................................................................................................... 9

　　5.1.4 黃道天球坐標(biāo)系： ............................................................................................... 9

　　5.2 天球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 .................................................................................................. 9

　　5.2.1 天文坐標(biāo)與天球坐標(biāo)之間的關(guān)系 ..................................................................... 10

　　5.2.2 地平坐標(biāo)與時(shí)角坐標(biāo)之間的關(guān)系 ..................................................................... 10

　　5.2.3 天球直角坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換 ................................................................................. 11

　　六 、大地天文學(xué)的方法及應(yīng)用................................................................................................... 13

　　參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................ 15

　　大地天文學(xué)

　　一 、大地天文學(xué)基本概念 大地天文學(xué)是天文學(xué)的一個(gè)分支,也是大地測量的一個(gè)重要組成部分。它的重要任務(wù),是用天文方法觀測天體的位置來確定地面點(diǎn)在地球上的位置(經(jīng)緯度)和某一方向的方位角,以供大地測量和其他有關(guān)的科學(xué)技術(shù)部門使用. 這是天體測量學(xué)與大地天文學(xué)的邊緣學(xué)科，在測站（通常稱為天文點(diǎn)）使用天體測量儀器觀測天體以測定天文經(jīng)度和緯度，也可測定測站至相鄰固定目標(biāo)的方位角從而確定測站的子午線。

　　大地天文學(xué)的傳統(tǒng)課題包括：①測定地面點(diǎn)的天文經(jīng)度，就是在同一瞬間測定地面上一點(diǎn)與本初子午線上的地方時(shí)之差。該點(diǎn)上的時(shí)刻可使用經(jīng)緯儀、中星儀、棱鏡等高儀以及照相天頂筒等儀器測定；本初子午線上的地方時(shí)則可通過收錄無線電時(shí)號(hào)求得。②測定地面點(diǎn)的天文緯度。這等同于測定地面點(diǎn)的天極高度。該點(diǎn)的緯度可使用帶有緯度水準(zhǔn)的經(jīng)緯儀、天頂儀、棱鏡等高儀以及照相天頂筒等儀器測定。③地面目標(biāo)方位角的測定。這等同于確定某天文點(diǎn)的子午線方向。觀測恒星，測定其時(shí)角，算出它的方位角，然后測定該瞬間恒星與地面目標(biāo)之間的水平角，從而得到目標(biāo)的方位角。這些任務(wù)都包含對各種誤差的分析及對削弱和消除誤差的研究。近代已能測定地面點(diǎn)在以地心為原點(diǎn)的三維直角坐標(biāo)系中的地心直角坐標(biāo)，用諸如甚長基線干涉測量、激光測距、全球定位系統(tǒng)測量等技術(shù)，精度可達(dá)幾厘米量級。

　　二 、大地天文學(xué)的發(fā)展概況

　　大地天文學(xué)是天文學(xué)中發(fā)展最早的一個(gè)分支。公元前3世紀(jì)，古希臘天文學(xué)家用觀測夏至日正午太陽高度的方法測定了子午線的長度。公元8世紀(jì)，中國天文學(xué)家一行(本名張遂，683～727)等通過觀測北極星高度推算出了子午線1°的弧長。元代天文學(xué)家郭守敬(1231～1316)組織過全國范圍的緯度測量。然而，直到17世紀(jì)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、測微器與天文鐘問世以后，才形成精密的大地天文學(xué)�，F(xiàn)代大地天文學(xué)的測量設(shè)備包括天文觀測儀器、守時(shí)儀器、記時(shí)儀器和無線電接收機(jī)。 天文觀測儀器主要是全能經(jīng)緯儀，也可用中星儀和棱鏡等高儀等。守時(shí)儀器已全部采用石英鐘。記時(shí)儀器用以記錄觀測恒星的時(shí)刻。無線電接收機(jī)則用

　　以收錄時(shí)號(hào)。為提高觀測精度和效率，各國都在研制新的觀測儀器，例如美國的自動(dòng)天文定位系統(tǒng)、方位角監(jiān)測儀，意大利的天頂攝影機(jī)等。

　　三 、天球的基本概念

　　3.1天球的定義

　　各個(gè)天體同地球上的觀測者的距離都不相同。天體和觀察者間的距離與觀測者隨地球在空間移動(dòng)的距離相比要大得多，人的肉眼分辨不出天體的遠(yuǎn)近，所以看上去天體似乎都離我們一樣遠(yuǎn)，仿佛散布在以觀測者為中心的一個(gè)圓球的球面上（站心天球）。實(shí)際上我們看到的是天體在這個(gè)巨大的圓球的球面上的投影位置，這個(gè)圓球就稱為天球。

　　3.2 天球的分類

　　文學(xué)上就將以空間某一點(diǎn)為中心，以無限大為半徑，內(nèi)表面分布著各種各樣天體的球面稱為天球。天球是研究天體的位置和運(yùn)動(dòng)而引進(jìn)的一個(gè)半徑為無限大的假想圓球，想象中所有天體都附著在天球表面上。根據(jù)所選取的天球中心不同，有站心天球、日心天球、地心天球等。

　　3.3天球的兩個(gè)特性

　　由于天球的半徑可視為無窮大，在空間任何有限的距離與天球半徑相比，都微小到可以忽略不計(jì)。因此天球具有下面兩個(gè)特性：

　　1)相距有限距離的所有平行直線，向同一方向延長與天球交于一點(diǎn)。

　　2)相距有限距離的所有平行平面天球交于同一大圓。

　　3.4 關(guān)于天球的基本知識(shí)

　　觀測者所能直接辨別的只是天體的方向。在球面上處理點(diǎn)和弧段的關(guān)系，比在空間處理視線方向間的角度要簡便得多，在天文學(xué)的一些應(yīng)用中，都用天體投影在天球上的點(diǎn)和點(diǎn)之間的大圓弧段來表示它們之間的位置關(guān)系。天球的半徑是任意選定的，可以當(dāng)作數(shù)學(xué)上的無窮大。

　　我們站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都離我們一樣遠(yuǎn)。星星就好

　　像鑲嵌在一個(gè)圓形天幕上的寶石。實(shí)際上星星和我們的距離有遠(yuǎn)有近，我們看到的是它們在這個(gè)巨大的圓球球面上的投影，這個(gè)假想的圓球就稱為天球，它的半徑是無限大。而地球就懸掛在這個(gè)天球中央。星星在天空中移動(dòng)的方向并不是雜亂無章的，而且星座的形狀并不會(huì)改變。星星從東方的地平線爬上來，爬到最高點(diǎn)（中天），然后往西方沉下去�？雌饋砭拖裾麄�(gè)天球圍繞著地球旋轉(zhuǎn)一樣。相信大家都明白，地球并不是宇宙的中心，星體并不會(huì)繞著地球轉(zhuǎn)。星體在天空中繞著我們旋轉(zhuǎn)，是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)而產(chǎn)生的錯(cuò)覺，天球本身是不會(huì)移動(dòng)的。我們身在地球中，并不會(huì)感覺自己在轉(zhuǎn)動(dòng)的，就好像們乘坐火車時(shí)看見窗外的景物向后移動(dòng)，而并不感覺到自己在移動(dòng)中。

　　天球是一個(gè)直觀的假象球，其形成的原因是人的肉眼分辨不出天體的遠(yuǎn)近。設(shè)在地球中心照準(zhǔn)空間遠(yuǎn)近不等的天體，將各天體方向線延長與天球相交的各投影點(diǎn)稱為各天體在天球上的位置。顯然，就存在有兩個(gè)或多個(gè)天體在天球上的投影位置是重合的。

　　四 、天球與地球的相關(guān)關(guān)系

　　4.1 天球上與地球公轉(zhuǎn)有關(guān)的圈、線、點(diǎn)

　　黃道在天球上的位置較難確定。所謂黃道是指地球繞著太陽運(yùn)行的公轉(zhuǎn)軌道平面無限擴(kuò)大與天球相交截出的大圓，它也是地球公轉(zhuǎn)軌道在天球上的投影。地球每年繞太陽運(yùn)行一周，但在地球上的人們看來，卻好像是太陽在天空眾星之間繞地球轉(zhuǎn)圈。因此，黃道也就是太陽每年在天球上所作視運(yùn)動(dòng)的路線。

　　黃道面是地球繞太陽系質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的平均軌道平面，將這一平面延伸與天球相交的大圈稱為黃道；過天球中心作一條直線垂直與黃道面，這條直線與天球相交于K和K′兩點(diǎn)，靠近北天極的K點(diǎn)稱為北黃極，靠近南天極的K′點(diǎn)稱為南黃極。黃道面與赤道面的夾角稱為黃赤交角，一般用ε來表示，其值約為23.5。天球上距離黃道90°的兩點(diǎn)，即黃道軸與天球相交的兩點(diǎn)，稱黃極�？拷�北天極的一點(diǎn)叫北黃極（通常用K表示），靠近南天極的一點(diǎn)叫南黃極（通常用K′表示）。

　　二分點(diǎn)和二至點(diǎn)：天球上黃道與赤道相交于和兩點(diǎn)，稱為二分點(diǎn)，即春分點(diǎn)

　　和秋分點(diǎn)。在黃道上距春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)90的兩個(gè)點(diǎn)稱為二至點(diǎn)，即夏至點(diǎn)和冬至點(diǎn)，其中在赤道以北（最北）的那一點(diǎn)稱為夏至點(diǎn)。在赤道以南（最南）的那一點(diǎn) 稱為冬至點(diǎn)。

　　二分圈和二至圈：在天球上通過天極、春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)的大圈，稱為二分圈。在天球上通過天極、夏至點(diǎn)和冬至點(diǎn)的大圈，稱為二至圈。

　　4.2 天球上與地球自轉(zhuǎn)有關(guān)的圈、線、點(diǎn)，我們要經(jīng)常用到的基本圈、線、點(diǎn)為：

　　天軸和天極：通過天球中心（這里為測站點(diǎn)）而與地球瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸pp′相平行的直線PP′稱為天軸，它與天球相交的兩點(diǎn)P和P′稱為天極。相應(yīng)地球北極p的一點(diǎn)P稱為北天極，相應(yīng)地球南極p′的一點(diǎn)P′稱為南天極。

　　天頂和天底：測站的瞬時(shí)鉛垂線ZZ′與天球相交于Z和Z′兩點(diǎn)，在觀測者頭頂上方的Z點(diǎn)稱為天頂，與天頂相對的Z′點(diǎn)稱為天底。

　　天球地平面和天球地平圈：通過天球中心而垂直于測站瞬時(shí)鉛垂線ZZ′的平面ESWN稱為天球地平面，它與天球相交的大圈稱為天球地平圈。

　　天球上的主要圈、線、點(diǎn)

　　天球赤道面和天球赤道：通過天球中心而與天軸PP′垂直的平面EQWQ′稱為天球赤道面（簡稱赤道面），它與天球相交的大圈EQWQ′稱為天球赤道（簡稱赤道）。其中在天球地平面之上的赤道圈上的點(diǎn)Q稱為赤道上點(diǎn)；與赤道上點(diǎn)Q相對應(yīng)的另一點(diǎn)Q′稱為赤道下點(diǎn)。

　　天球子午面和天球子午圈：由測站鉛垂線ZZ′和北天極P所決定的平面PZP′Z′N稱為天球子午面（或稱天文子午面），它與天球相交的大圈稱為天球子午圈（或稱天文子午圈）。也可以說通過測站天頂Z和北天極P的大圈即為測站的天文子午圈。其中包含天頂Z和赤道上點(diǎn)Q的半圓PZQSP′稱為上子午圈，相對的另一半PNQ′Z′P稱為下子午圈。

　　子午線和四方點(diǎn)：天球子午面與天球地平面垂直，它們的交線NS稱為子午線。子午線與天球相交于兩點(diǎn)，靠近北天極的那一點(diǎn)N稱為北點(diǎn)，和它相對的另一點(diǎn)S稱為南點(diǎn)。觀測者面向北，在右方地平圈上距南北點(diǎn)各90度的E點(diǎn)稱為東點(diǎn)，在左方與東點(diǎn)相對稱的一點(diǎn)W稱為西點(diǎn)。東南西北四個(gè)方向點(diǎn)稱為四方點(diǎn)。東西兩點(diǎn)也是天球赤道圈與天球地平圈的兩個(gè)交點(diǎn)。

　　垂直圈和卯酉圈：通過天頂和天底的任意大圈，例如ZbZ′稱為垂直圈。其中過東西點(diǎn)的垂直圈稱為卯酉圈。

　　時(shí)圈：通過北天極和南天極或包含天軸的任意大圈，例如PbP′稱為時(shí)圈。 我們在地球上隨著地球的自轉(zhuǎn)而不停地繞著地球自轉(zhuǎn)軸由西向東旋轉(zhuǎn)。所以我們相對地看到地球上的日月星辰都像隨著天球繞著地球由東向西旋轉(zhuǎn)，每日旋轉(zhuǎn)一周。因而產(chǎn)生天體東升西落的現(xiàn)象。這種直觀的由于地球由西向東自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的天球或天體的視運(yùn)動(dòng)，稱為天球周日視運(yùn)動(dòng)或天體周日視運(yùn)動(dòng)。

　　在周日視運(yùn)動(dòng)中不變的圈、點(diǎn)為：南北天極、地方性圈、點(diǎn)（如：子午圈、地平圈、天頂、天底、四方點(diǎn)等）。赤道則在赤道面上原位旋轉(zhuǎn)。其他的圈線點(diǎn)則均繞天軸旋轉(zhuǎn)。

　　五 、天球坐標(biāo)系

　　5.1 天球坐標(biāo)系分類

　　為了表示天體在天球上的位置和進(jìn)行天文測量的需要，需在天球上建立球面坐標(biāo)系。要建立天球坐標(biāo)系，須首先確定兩個(gè)基本要素，如圖（5-1）所示：

　　1）基本平面，由天球上某一選定的大圓所確定。大圓稱為基圈，基圈的兩個(gè)幾何極之一作為球面坐標(biāo)系的極。

　　2）原點(diǎn)，由天球上某一選定的過坐標(biāo)系極點(diǎn)的大圓與基圈的交點(diǎn)所確定。 天體在天球坐標(biāo)系中的位置由兩個(gè)球面坐標(biāo)標(biāo)定，如圖（5-1）所示：

　　1）經(jīng)向坐標(biāo)，作過該點(diǎn)和坐標(biāo)系極點(diǎn)的大圓稱為副圈（或終圈），從原點(diǎn)到副圈與基圈交點(diǎn)的弧長為經(jīng)向坐標(biāo)。

　　2）緯向坐標(biāo)，從基圈上起沿終圈到該點(diǎn)的大圓弧長為緯向坐標(biāo)。天球上任何一點(diǎn)的位置都可以由這兩個(gè)坐標(biāo)唯一地確定。這樣的球面坐標(biāo)系是正交坐標(biāo)系。對于不同的基圈和原點(diǎn)，以及經(jīng)向坐標(biāo)所采用的不同量度方式，可以引出不

　　同的天球坐標(biāo)系，常用的有地平坐標(biāo)系、赤道坐標(biāo)系、黃道坐標(biāo)系和銀道坐標(biāo)系等。

　　地平天球坐標(biāo)系是一種最直觀的天球坐標(biāo)系，和我們?nèi)粘５奶煳挠^測關(guān)系最為密切。取測站的地平圈作為基圈（橫坐標(biāo)圈），子午圈作為次圈（縱坐標(biāo)圈），南點(diǎn)為原點(diǎn)的球面坐標(biāo)系，稱為地平坐標(biāo)系。它用地平緯度（高度）h或天頂距Z和地平經(jīng)度（方位角）A來表示天體在天球上的位置。

　　地平高度h和天頂距z:過天體ζ作一個(gè)垂直圈，設(shè)它與地平圈相交于A點(diǎn)。

　　從A點(diǎn)沿垂直圈量至天體ζ的弧距Aζ稱為天體的地平高度、或地平緯度、或垂直角，常用h表示。h從地平圈起算，向天頂量為正，向天底量為負(fù)，其值由0到±90。

　　由天頂至天體的弧距離Zζ，或在天體垂直面上的平面角∠ZOζ，稱為天體的天頂距，一般以z表示，其取值范圍為0到180恒為正。

　　天頂距與地平高度的關(guān)系是：

　　地平方位角A：通過天體的垂直面與測站的子午面所夾的二面角∠SZA，或在天球地平面上的平面角∠SOA，或大圓弧距SA稱為天體的地平經(jīng)度（方位角），用A表示。

　　地平方位角的量算方法：由南點(diǎn)S起算，沿地平圈向西量，取值范圍為0到360恒為正；或者由南點(diǎn)S起算，分別沿地平圈向東、和向西量，且約定向西量為正，向東量為負(fù)，其值由0到±180。

　　時(shí)角坐標(biāo)系的基圈是赤道，次圈是子午圈，原點(diǎn)是上點(diǎn)Q（即赤道與子午圈的交點(diǎn)）；此坐標(biāo)系用赤緯和時(shí)角來表示天體在天球上的位置。

　　赤緯δ：通過天體ζ作一時(shí)圈，設(shè)它與赤道交于點(diǎn)T。由T點(diǎn)沿時(shí)圈量至天體ζ的弧距Tζ，稱為天體的赤緯，以δ表示。

　　赤緯的量度方法：從赤道起算，沿時(shí)圈向北天極量為正，向南天極量為負(fù)。其值范圍：0到±90 。

　　時(shí)角t：通過天體的時(shí)圈面與測站的子午面所夾的二面角∠QPT、或大圓弧距QT稱為天體的時(shí)角，用t表示。

　　時(shí)角的量算方法：由上點(diǎn)Q起算沿赤道向西量，取值范圍為：0到360，或0到24小時(shí)；或者由上點(diǎn)Q起算，分別沿赤道向東西量，由0到±180，或0到±12小時(shí)，且約定向西量為正，向東量為負(fù)。

　　赤緯與周日視運(yùn)動(dòng)、測站無關(guān)，時(shí)角與周日視運(yùn)動(dòng)、測站有關(guān)有。測量時(shí)必須說明時(shí)刻。否則毫無意義。

　　5.1.3 赤道天球坐標(biāo)系

　　赤道坐標(biāo)系的基圈是赤道，次圈是過春分點(diǎn)的極分圈，原點(diǎn)為春分點(diǎn)γ。 此坐標(biāo)系用赤緯δ和赤經(jīng)α來表示天體在天球上的位置。

　　赤緯δ：同時(shí)角坐標(biāo)系。

　　赤經(jīng)α：過春分點(diǎn)作一極分圈（即過春分點(diǎn)的時(shí)圈），并通過天體ζ作一時(shí)圈，設(shè)它與赤道交于T點(diǎn)。則天體ζ的時(shí)圈面與極分圈面

　　所夾的二面角∠γPT，或大圓弧距γT稱為天體的赤經(jīng)，以α表示。

　　赤經(jīng)的量度方法：從春分點(diǎn)γ起算，沿赤道按反時(shí)針方向（即與周日視運(yùn)動(dòng)相反的方向）計(jì)量，0到24小時(shí)。

　　5.1.4 黃道天球坐標(biāo)系：

　　黃道坐標(biāo)系的基圈是黃道，次圈為過春分點(diǎn)和黃極黃經(jīng)圈，原點(diǎn)為春分點(diǎn)γ； 它用黃緯β和黃經(jīng)l來表示天體在天球上的位置。

　　黃緯β：通過天體ζ作一黃經(jīng)圈，設(shè)它與黃道交于R點(diǎn)。由R點(diǎn)沿黃經(jīng)圈量至天體ζ的弧距Rζ稱為天體的黃緯，以β表示。

　　黃緯的度量方法：從黃道起算，沿黃經(jīng)圈向北黃極量為正，向南黃極量為負(fù)。其值：0到±90。

　　黃經(jīng)λ：過春分點(diǎn)作一黃經(jīng)圈（即過春分點(diǎn)和黃極的大圈），則天體ζ的黃經(jīng)圈面與過春分點(diǎn)的黃經(jīng)圈面所夾的二面角∠γKR，或大圓弧距γR稱為天體的黃經(jīng)，以λ或l表示。

　　黃經(jīng)的量度方法：從春分點(diǎn)γ起算，沿黃道按反時(shí)針方向計(jì)量，0到±360。

　　5.2 天球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換

　　天球坐標(biāo)系是天文學(xué)中描述天空中物體位置的坐標(biāo)系。類似于我們在地球表面上用到的地理坐標(biāo)系。天球坐標(biāo)系隨著投影到天球上的坐標(biāo)格網(wǎng)的不同而不同，沿著大圓將天空分成兩個(gè)相等的半球的平面稱為基礎(chǔ)平面，而這種坐標(biāo)系僅

　　僅會(huì)因?yàn)榛�本面的不同而不同。每個(gè)坐標(biāo)系的名字是根據(jù)基本面的選擇而定的。

　　5.2.1 天文坐標(biāo)與天球坐標(biāo)之間的關(guān)系

　　測站的天文緯度定義為測站的瞬時(shí)鉛垂線與地球赤道面之間的夾角；測站的地球天文子午面定義為測站的瞬時(shí)鉛垂線和地球瞬時(shí)北極所決定的平面；而測站的天文經(jīng)度定義為格林尼治天文臺(tái)的地球天文子午面與測站的地球天文子午面之間的二面角。另外，測站的地球天文子午面投影到天球上就是測站的天球子午面，而地球赤道面與天球赤道面平行（或在天球上重合）。

　　天球坐標(biāo)與天文坐標(biāo)間存在兩個(gè)重要關(guān)系：

　　1）測站的天文緯度等于北天極的地平高度，也等于測站天頂?shù)某嗑�，即�?/p>

　　Φ = z + δ = δz

　　2）地面A、B兩地同時(shí)觀測同一天體的時(shí)角之差（tA - tB），等于A、B兩地的天文經(jīng)度之差（λA - λB），即：

　　A - λB = tA - tB

　　顯然，若測站與各林尼治天文臺(tái)同步觀測一天體，則有λA – λG = tA – tG ，但λG = 0，故有：λA = tA – tG

　　由此可知，地面上任意一測站的天文經(jīng)度，等于測站與各林尼治天文臺(tái)在同一瞬間觀測同一天體的時(shí)角之差。

　　5.2.2 地平坐標(biāo)與時(shí)角坐標(biāo)之間的關(guān)系

　　由天頂Z、北天極P和天體ζ為頂點(diǎn)構(gòu)成的球面三角形稱為定位三角形（也稱天文三角形），局部圖見圖（5-5）。

　　在此定位三角形中，各邊、角的數(shù)值如下：

　　= 900 – δ，

　　而∠PζZ = q 一般稱為星位角。

　　根據(jù)球面三角形的邊余弦公式可得：

　　根據(jù)正弦公式可得：

　　根據(jù)五元素公式可得：

　　及關(guān)系式：

　　因此，天體的地平坐標(biāo)z、A和時(shí)角坐標(biāo)t、δ與測站的天文坐標(biāo)φ存在以上關(guān)系。 = 900 – φ， = z ∠ζPZ = t， ∠ζZP = 1800 - A

　　5.2.3 天球直角坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換

　　地平直角坐標(biāo)系：坐標(biāo)原點(diǎn)在天球中心，Z軸指向天頂Z，X軸指向地平坐標(biāo)系的原點(diǎn)—南點(diǎn)S，由于地平方位角是由南點(diǎn)順時(shí)針量起（從Z軸往下看），因此Y軸應(yīng)該在X軸的右側(cè)指向西點(diǎn)W。地平直角坐標(biāo)系形成左手系。天體的直角坐標(biāo)與其地平坐標(biāo)的關(guān)系為：

　　時(shí)角直角坐標(biāo)系：坐標(biāo)原點(diǎn)在天球中心，Z軸指向北天極P， X軸指向時(shí)角坐標(biāo)系的原點(diǎn)—赤道上點(diǎn)Q，由于時(shí)角是由上點(diǎn)Q順時(shí)針量起（從Z軸往下看），因此Y軸應(yīng)該也在X軸的右側(cè)指向西點(diǎn)W。時(shí)角直角坐標(biāo)系形成左手系，天體的直角坐標(biāo)與其時(shí)角坐標(biāo)的關(guān)系為：

　　可見時(shí)角直角坐標(biāo)系與地平直角坐標(biāo)系有共同的Y軸，兩個(gè)坐標(biāo)系X軸或Z軸之間的夾角為測站的天文余緯度，即：900 – φ。

　　赤道直角坐標(biāo)系：坐標(biāo)原點(diǎn)在天球中心，Z軸指向北天極P，X軸指向時(shí)角坐標(biāo)系的原點(diǎn)—春分點(diǎn)γ，由于赤經(jīng)是由春分點(diǎn)γ逆時(shí)針量起（從Z軸往下看），因此Y軸應(yīng)該在X軸的左側(cè)90。赤道直角坐標(biāo)系形成右手系，天體的直角坐標(biāo)與其赤道坐標(biāo)的關(guān)系為：

　　可見赤道直角坐標(biāo)系與時(shí)角直角坐標(biāo)系有共同的Z軸，兩個(gè)坐標(biāo)系X軸或Y軸之間的夾角為春分點(diǎn)的時(shí)角tr ，即地方恒星時(shí)S。

　　黃道直角坐標(biāo)系：坐標(biāo)原點(diǎn)在天球中心，Z軸指向北黃極K，X軸指向黃道坐標(biāo)系的原點(diǎn)—春分點(diǎn)γ，由于黃經(jīng)是由春分點(diǎn)γ逆時(shí)針量起（從Z軸往下看），因此Y軸應(yīng)該在X軸的左側(cè)90。黃道直角坐標(biāo)系形成右手系，天體的直角坐標(biāo)與其黃道坐標(biāo)的關(guān)系為：

　　可見黃道直角坐標(biāo)系與赤道直角坐標(biāo)系有共同的X軸，兩個(gè)坐標(biāo)系Z軸或Y軸之間的夾角為黃赤交角ε。

　　根據(jù)前面講述的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣方法，可導(dǎo)出天球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。 時(shí)角直角坐標(biāo)與地平直角坐標(biāo)之間的關(guān)系：

　　赤道直角坐標(biāo)與時(shí)角直角坐標(biāo)之間的關(guān)系：

　　黃道直角坐標(biāo)與赤道直角坐標(biāo)之間的關(guān)系：

　　可見只要知道測站的瞬時(shí)天文緯度φ和觀測瞬間的地方真恒星時(shí)s，就可將觀測天體的地平坐標(biāo)h和A轉(zhuǎn)換成赤道坐標(biāo)α和δ，反之亦然。

　　六 、大地天文學(xué)的方法及應(yīng)用

　　大地天文學(xué)的主要任務(wù)是研究精確測定天文點(diǎn)的天文經(jīng)緯度、方位角以及地方恒星時(shí)的理論和方法。已實(shí)現(xiàn)天文定位的地面點(diǎn)叫天文點(diǎn)。定位方法都是在測出某些天體的某些量(如天頂距z、高度h、方位角A或天體通過特定平面的時(shí)刻T) 后求解天文三角形。測定緯度的方法常用天頂距差法(或稱太爾各特法)和等高法。無線電時(shí)號(hào)法與中天法專門用于測定經(jīng)度。多星等高法則可同時(shí)測定經(jīng)度與緯度。恒星時(shí)角法用于測定方位角。這些測定法在軍事上得到廣泛應(yīng)用。軍用地圖的編繪、火炮射擊目標(biāo)的迅速定位和導(dǎo)彈等武器發(fā)射的準(zhǔn)確性等，都需要用到它們。大地網(wǎng)的定向、測角的驗(yàn)核、部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗隊(duì)形各要素的大地聯(lián)測和部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗行動(dòng)的測繪保障等工作，也都離不開天文定位資料。工程建設(shè)、海洋開發(fā)、國土整治、科學(xué)研究、軍事測繪都需要進(jìn)行大地網(wǎng)的布設(shè)。天文經(jīng)緯度與大地測量結(jié)果相比對，可獲得點(diǎn)位的垂線偏差，這是研究地球形狀和大地水準(zhǔn)面結(jié)構(gòu)的必要參數(shù)。測量天文方位角可確定地面子午線的方向。天文方位角還可用以推算大

　　地方位角，從而控制大地網(wǎng)中的累積誤差。大地天文學(xué)的測量精度通常在0.5″以下，固定的天文儀器則可達(dá) 0.05″ 左右。在保障軍事行動(dòng)的近似測量中，也可使用中、低精度的經(jīng)緯儀，天文鐘則可用精密秒表代替。

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　　天文學(xué)論文 篇11

　　中國是世界上最早進(jìn)行天文觀測和記錄的國家之一。中國古代帝王自稱為天子，并且在歷代王朝中都設(shè)有專門的官員進(jìn)行天文觀測，由此可見古代天文學(xué)在我國政治和社會(huì)生活中的重要作用。在秦代，負(fù)責(zé)天文學(xué)研究的官員被稱為太史令，以后歷代多沿襲這一稱呼并稍有變化，到明清時(shí)期，天文觀測主要由欽天監(jiān)這一專門機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。

　　天文學(xué)和數(shù)學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)被公認(rèn)為中國古代最發(fā)達(dá)的四門自然科學(xué)。中國古代天文學(xué)的很多成就不僅在當(dāng)時(shí)處在世界前列，即使在現(xiàn)代，許多觀測數(shù)據(jù)仍然具有十分重要的研究意義，有些數(shù)據(jù)更是我國所獨(dú)有。相比中國古代天文學(xué)，西方天文學(xué)在16世紀(jì)以前發(fā)展較緩慢，只是在近幾百年隨著其他自然科學(xué)的發(fā)展才取得突破性進(jìn)展。

　　中國古代天文學(xué)早在新石器時(shí)代已經(jīng)開始有所萌芽，在中國出土的彩陶中，有不少上面已經(jīng)繪有太陽和月亮的圖案，代表了古人原始的天文學(xué)觀念。中國進(jìn)入奴隸社會(huì)以后，在夏商周三代，天文學(xué)更是有了飛躍式的發(fā)展。在河南安陽殷墟出土的甲骨中，我們可以看到大量關(guān)于商代天文觀測的記錄。根據(jù)當(dāng)?shù)爻鐾恋募坠牵�我們知道商代將一年分為十二個(gè)月，閏年十三個(gè)月。同時(shí)甲骨上已經(jīng)有了關(guān)于日食、月食和星辰的記載，這可能是世界上最早的有文字可考的天文學(xué)資料了。商代的歷法被稱為陰陽歷，是迄今為止已知的較為完整的一部最早的歷法。同時(shí)，商代用干支記日，數(shù)字記月，每一個(gè)月又被分為三旬。由此可知，早在商代，我國已經(jīng)建立起一套較為完善的天文歷法系統(tǒng)。戰(zhàn)國秦漢時(shí)期百家爭鳴，也是我國天文學(xué)取得巨大進(jìn)展的一個(gè)輝煌時(shí)期。戰(zhàn)國時(shí)編著的《甘石星經(jīng)》，是世界上最早的天文學(xué)著作。西漢時(shí)期，出現(xiàn)了許多新的天文觀測的儀器，并在天文學(xué)理論方面提出了“渾天說”。隋唐時(shí)期，我國進(jìn)行了世界上最早的子午線長度實(shí)測。宋元時(shí)期我國創(chuàng)制了《授時(shí)歷》，并制作了簡儀等新的天文觀測儀器。明清時(shí)期我國天文學(xué)處于衰落階段，西方天文學(xué)興起，這一時(shí)期主要是翻譯國外天文學(xué)著作。

　　在我國古代天文學(xué)研究中，星象觀測一直是一項(xiàng)重要內(nèi)容。中國古代的正史中有專門記載天文資料的部分叫做天文志，其中就包括星象觀測的方法、觀測的儀器和星象觀測的記錄。在星象觀測中，天文儀器一直發(fā)揮著重要的作用。中國古代的天文儀器種類繁多，各個(gè)功用也不相同，主要有用來計(jì)時(shí)的工具、用來觀測星象的工具、用來制定歷法等幾種，具有代表性的有圭表、渾儀和簡儀等。

　　除此以外，古代中國人還設(shè)計(jì)了地平經(jīng)緯儀，赤道經(jīng)緯儀，黃道經(jīng)緯儀等許多儀器進(jìn)行天文觀測。在我國天文學(xué)發(fā)展的歷程中，天文儀器的不斷革新，極大地推動(dòng)了天文觀測的發(fā)展，也為我國天文學(xué)歷法的發(fā)展提供了可靠的依據(jù)。

　　我國古代天文歷法起源得非常早，從最早的成文歷法《四分歷》開始，后又經(jīng)多次歷法改革，其不斷得到完善和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國從古至今使用過的歷法有一百多種，不管有多少種歷法，都可以分別歸到陰歷、陽歷、陰陽合歷三大系統(tǒng)當(dāng)中。陽歷是以地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為計(jì)算基礎(chǔ)的；陰歷則以月亮繞地球的公轉(zhuǎn)周期為計(jì)算的基礎(chǔ)；陰陽合歷是調(diào)和太陽、地球、月亮的運(yùn)轉(zhuǎn)周期制定的歷法。其中，《太初歷》是中國有完整資料的第一部傳世歷法，與《四分歷》相比，其進(jìn)步之處主要表現(xiàn)在以正月為歲首，將我國獨(dú)創(chuàng)的二十四節(jié)氣分配于十二個(gè)月中，并以沒有中氣的月份為閏月，從而使月份與季節(jié)配合得更合理；同時(shí)行星的會(huì)合周期測得也較準(zhǔn)確。到東漢末年，劉洪制定了《乾象歷》，第一次將月球運(yùn)行有快慢變化引入歷法。在天文歷法方面，有三位科學(xué)家做出過非常杰出的貢獻(xiàn)，他們是祖沖之、僧一行、郭守敬，他們極大地推動(dòng)了中國歷法的改革和發(fā)展。

　　在祖沖之以前，人們使用的歷法是天文學(xué)家何承天編制的《元嘉歷》。祖沖之通過自己多年的觀測，發(fā)現(xiàn)了《元嘉歷》中存在的許多錯(cuò)誤，并編制了新的《大明歷》。在新歷法中，他首次將歲差引進(jìn)到歷法中，區(qū)分出了回歸年和恒星年，并且通過多年的觀測，得出了木星每84年超辰一次的結(jié)論。僧一行修訂的《大衍歷》是一部具有創(chuàng)新精神的歷法，它繼承了中國古代天文學(xué)的優(yōu)點(diǎn)和長處，對不足之處和缺點(diǎn)作了修正，因此，取得了巨大成就。它比較正確地掌握了太陽在黃道上運(yùn)動(dòng)的速度和變化規(guī)律。此外，僧一行還組織在全國13個(gè)點(diǎn)的天文測量，并在觀測的數(shù)據(jù)中得到了北極高度相差一度，南北距離就相差351里80步(約合131.3千米)的結(jié)論，這個(gè)數(shù)據(jù)在當(dāng)時(shí)世界上是非常領(lǐng)先的。郭守敬的主要貢獻(xiàn)也是在歷法編著方面，他編著了中國一部很精良的歷法《授時(shí)歷》，為了編撰這部歷法，他分析研究了以前的幾十部立法，并設(shè)計(jì)和建造了許多新的天文儀器。

　　在天文理論方面，我國古代人民也取得了輝煌的成就。特別是在兩漢時(shí)期，人們對宇宙的認(rèn)識(shí)不斷深化，提出了“渾天說”，認(rèn)為“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居于內(nèi)”。進(jìn)而又有人提出了“宣夜說”，認(rèn)為天沒有固定的邊際，無邊無際，模糊地提出了宇宙的無限性。著名的中國科技史學(xué)家李約瑟先生在其所著的《中國科學(xué)技術(shù)史》天文學(xué)卷中，曾為“宣夜說”專設(shè)一節(jié)，盛贊這種宇宙模型，認(rèn)為這種宇宙觀非常進(jìn)步，與同時(shí)期的希臘任何學(xué)說相比都毫不遜色。雖然如此，但是我們必須承認(rèn)“宣夜說”并不是一種正確的宇宙模型，而且對古代中國產(chǎn)生的作用也遠(yuǎn)沒有“渾天說”大。在我國古籍《周髀算經(jīng)》中，古代中國人還建立了“蓋天說”的宇宙模型。這種模型提出了大地與天相距80,000里；大地中央有高大的柱形物；日月星辰在天上環(huán)繞北極作平面圓周運(yùn)動(dòng)等9個(gè)觀點(diǎn)。特別值得一提的是，這種宇宙模型與古代印度的宇宙模型具有驚人的相似性。在中國古代，人們?yōu)榱伺�清楚人與宇宙的關(guān)系，還提出了各種假說，每種假說都不乏支持者。從公元前100年開始直到唐代，人們?yōu)榱颂骄坑钪鎶W秘，圍繞這些假說進(jìn)行了持續(xù)的爭論，其中有不少我們所熟悉的古代科學(xué)家為自己支持的觀點(diǎn)著書立說。同時(shí)，人們還探討了日食，月食，太陽和地球的距離等很多問題。如我們熟知的“兩小兒辯日”的故事，其中就表達(dá)了古代人對太陽與地球關(guān)系的思考。由于“渾天說”不能很好地解釋月食的現(xiàn)象，所以歷代很多天文學(xué)家都去努力思考，試圖解決這個(gè)問題，并提出了許多猜想，其中以張衡在《靈憲》和朱熹在《朱子全書》中的猜想最具代表性。

　　在中國古代，天文學(xué)與星象具有非常密切的關(guān)系，并以天人感應(yīng)為哲學(xué)基礎(chǔ)，形成了中國古代很具特色的占星學(xué)。占星學(xué)在古代的主要功能是昭示天命及其變化，為當(dāng)權(quán)者的統(tǒng)治提供理論基礎(chǔ)。天命如果有所改變，就會(huì)通過天象昭示天下。所以古代帝王非常重視天象的變化，堯帝“歷象日月，敬授人時(shí)”(《尚書?堯典》)，舜帝“在璇璣玉衡，以齊七政”(《尚書?舜典》)都被作為重大事件記錄在冊。

　　中國古代天文學(xué)不僅在當(dāng)時(shí)取得了巨大的成就，而且為我們留下了許多寶貴的資料。如在20世紀(jì)四十年代初，金牛座蟹狀星云被天體物理學(xué)家認(rèn)出是公元1054年超新星爆發(fā)的痕跡，而在我國古籍中已經(jīng)找到了關(guān)于這次爆發(fā)詳細(xì)的記載。我國古代文獻(xiàn)中保留了大量世界獨(dú)有的天文記錄，但是在20世紀(jì)以前，對我國古代天文學(xué)資料的研究并不充分。

　　對于中國古代天文資料的研究，早期主要由一批海外歸來的學(xué)者進(jìn)行，他們做了許多開創(chuàng)性的工作，創(chuàng)辦了許多介紹中外天文學(xué)的期刊，使中國天文學(xué)資料的研究逐步專業(yè)化，并形成了天文史學(xué)這一新的研究學(xué)科。新中國成立后，中國天文史學(xué)的研究終于走上正軌，出現(xiàn)了一批國際知名的天文史學(xué)家，他們著書立說，考證許多中國古人杰出的天文學(xué)貢獻(xiàn)，所以我們現(xiàn)在才可以看到我國古代如此輝煌的天文學(xué)成就。

　　天文學(xué)論文 篇12

　　中國古代的天文和歷法，具有政治象征意義。頒布?xì)v法，標(biāo)明正朔之所在，是政權(quán)正當(dāng)性的表現(xiàn)。歷法又與農(nóng)時(shí)節(jié)氣密不可分，是非常實(shí)用的知識(shí)。而要調(diào)整歷法，就必須觀察天文。中國古代是陰陽合歷，既要考慮月相周期，又要考慮二十四節(jié)氣和四季的變化，必須保持每隔一段時(shí)間修訂歷法。唐朝有天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家僧一行借鑒印度歷法編撰《大衍歷》；元代有郭守敬吸收回回歷法，制作《授時(shí)歷》。

　　明崇禎二年 （1629 年 ），欽天監(jiān)據(jù)大統(tǒng)歷、回回歷推算日食皆不驗(yàn)，曾向利瑪竇學(xué)習(xí)歷法天文的徐光啟，以新法推算，預(yù)測“五月初一日，順天府日食，二分有余，不及五刻”.結(jié)果獲得驗(yàn)證。說明又到修訂歷法的當(dāng)口了。

　　禮部乃奏請開局修歷，禮部侍郎徐光啟領(lǐng)銜，耶穌會(huì)士龍華民、鄧玉函、羅雅谷、湯若望等，先后被聘入局。其實(shí)，早在利瑪竇在北京時(shí)，朝廷已因大統(tǒng)歷預(yù)報(bào)天象屢次失誤而持續(xù)多年議論改歷。加之弘治以來逐漸放開“私習(xí)天文”之禁，這就為西洋天文歷法技術(shù)提供了立足機(jī)會(huì)。

　　利瑪竇曾自薦修歷，未被理會(huì)。但他并不灰心，而是強(qiáng)烈要求羅馬派遣精通天文學(xué)的耶穌會(huì)士來中國，陽瑪諾、熊三拔、鄧玉函等都可能是因此來到中國的。來華耶穌會(huì)士成為一個(gè)天文學(xué)造詣很高的群體，令與他們接觸的不少中國官員傾倒，以致多次主動(dòng)上書，推薦耶穌會(huì)士參與修歷。

　　1629 年這次欽天監(jiān)官員用郭守敬的方法推算日食，再次失誤，才出現(xiàn)中西學(xué)者聯(lián)合修撰新歷的局面，并于1634 年撰成《崇禎歷書》�！冻绲潥v書》修成后，又經(jīng)過8 次實(shí)測，以及與保守派的數(shù)次較量，崇禎確信西方天文學(xué)方法的優(yōu)越，決定頒行�？上�，此時(shí)遭遇易代鼎革之變，竟未克進(jìn)行。

　　清軍進(jìn)京后，“奉天承運(yùn)”,迫切需要頒布新歷，以明正朔。湯若望將《崇禎歷書》作了刪改、補(bǔ)充和修訂后，自費(fèi)刻印獻(xiàn)上，改名為《西洋新法歷書》，給順治皇帝獻(xiàn)上一份厚禮，于是清廷即刻頒行�？滴鯐r(shí)去“西洋”二字，改題《新法歷書》。

　　《崇禎歷書》涉及到西方天文學(xué)理論，行星運(yùn)行觀測和計(jì)算的數(shù)據(jù)表格、必備的天文數(shù)學(xué)知識(shí)、天文儀器的制造與使用以及中西度量單位的換算。其理論部分《法原》總篇幅的 1/3,系統(tǒng)介紹西方古典天文學(xué)理論和方法，包括日、月、五星、恒星的運(yùn)行規(guī)律，球面天文學(xué)原理，著重闡述托勒密、哥白尼、第谷 3 人的工作，大體未超出開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律之前的水平，但也有少數(shù)更先進(jìn)的內(nèi)容。

　　《崇禎歷書》所參考的天文學(xué)著作，已明確考證出的以17 世紀(jì)初期的作品居多，而最晚近的是1622 年出版的作品。西方幾種主要宇宙模式理論，明末都已傳入中國，包括亞里士多德的“水晶球”體系、托勒密的行星系說、第谷宇宙模型、哥白尼的日心地動(dòng)說。

　　關(guān)于哥白尼的日心地動(dòng)說，在 1760 年耶穌會(huì)士蔣友仁向乾隆進(jìn)獻(xiàn)《坤輿全圖》前，就已經(jīng)引用和介紹到中國，但蔣友仁的《坤輿全圖》明確宣稱托勒密體系是錯(cuò)誤的，第谷的理論不如哥白尼的正確。與此不同的是，《崇禎歷書》雖然引用了哥白尼《天體運(yùn)行論》中 27 項(xiàng)觀測記錄中的 17 項(xiàng)，對《天體運(yùn)行論》中的有些章節(jié)甚至直接翻譯，對其日心地動(dòng)說的重要內(nèi)容也有所披露，但對日心說卻持否定態(tài)度，認(rèn)為哥白尼用來論證地動(dòng)的理由，不具說服力。

　　哥白尼1543 年發(fā)表《天體運(yùn)行論》，其宇宙觀從學(xué)理體系說雖屬先進(jìn)，但直到 17 世紀(jì)都還沒有取得令人信服的優(yōu)勢。特別是哥白尼在儀器制造、觀測技術(shù)和精度方面并不出眾，他的日心說對歷法制訂影響不大。與觀測精準(zhǔn)的第谷學(xué)說相比，哥白尼學(xué)說對于修歷缺乏實(shí)用性。這不僅說明了國人選擇西學(xué)中的實(shí)用主義傾向，為蔣友仁潤色文字的錢大昕和作序的阮元都對哥白尼學(xué)說持否定態(tài)度；而且也說明中國學(xué)者將科學(xué)修歷的技術(shù)實(shí)踐，轉(zhuǎn)向探索自然奧秘的天文學(xué)理論興趣，仍然存在一道鴻溝，后者必須有更多的社會(huì)制度條件加以配合。

　　天文學(xué)論文 篇13

　　一 水晶球體系從形成到成為欽定

　　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�心球組，通過各球轉(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。后來小輪理論大行于世，Eudoxus體系遂湮沒無聞。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�！�4〕

　　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表示和計(jì)算天象，不過這個(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Eudoxus體系作過一些改進(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�不滅、完全透明、硬不可人的物質(zhì)構(gòu)成，水晶球之名即由此而來。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。不過我們發(fā)現(xiàn)，在Aristotle原著中并沒有宗動(dòng)天這一球?qū)�。他的安排是：“第一天為恒星天……恒星天為總�?dòng)天”，并闡述說：“第一原理或基本實(shí)是創(chuàng)作第一級單純永恒運(yùn)動(dòng)，而自己絕不運(yùn)動(dòng)，也不附帶地運(yùn)動(dòng)。……又因?yàn)槲覀円姷搅怂�說不動(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)�？梢姾阈翘烨蛑�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〕。不過平衡天球?yàn)楹文芊崔D(zhuǎn)，他未說明。

　　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，這在國內(nèi)外著作中都很常見，但這樣做是有問題的。在《至大論》中，我們沒有發(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)他說得更明白：“我們的問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。”〔7〕他把本輪、偏心圓等視為幾何表示，或稱為“圓周假說的方式”。顯然，他心目中并無任何實(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》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)樱�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�！�8〕不過“假說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Ⅱ”并無直接關(guān)系。其原因應(yīng)該另外尋找。

　　然而，“假說Ⅱ”對中世紀(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�！�9〕稍后有Ibnal-Haythan，他對《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Ⅱ”中的體系�！�10〕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)討論過水晶球體系。

　　“假說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)說全盤與神學(xué)相結(jié)合。他也寫了一部對《論天》的注釋，巧妙地將Aristotle的天文學(xué)說與《圣經(jīng)》一致起來。〔14〕并特別引用Ptolemy的著作來證明地心和地靜之說。〔15〕

　　這里必須強(qiáng)調(diào)指出，Aristotle的學(xué)說直到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)說得到了教會(huì)官方的認(rèn)可，這也正是Aristotle學(xué)說——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〕之類的說法，而且遞相祖述，這種說法有兩方面的問題。

　　首先，在13世紀(jì)之前Aristotle和Ptolemy的學(xué)說與其他古希臘學(xué)說一樣，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，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，至少是過于簡單化了。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)訉酉嘟樱�毫無間隙；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解決具體的天文學(xué)計(jì)算問題，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)家對水晶球體系的態(tài)度

　　1．哥白尼在這個(gè)問題上的態(tài)度。

　　最近有人提出，哥白尼(Copernicus)主張以太陽為中心的—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)為這一說法未免穿鑿附會(huì)，很難成立。理由有四：

　�、儆捎谛行桥c太陽的距離有一個(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，也就沒有必要給出精確的比例。②如果對圖的解釋有歧義，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實(shí)體天球，文〔21〕全書的其他部分也沒有任何這類主張。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，無論如何無法與人們的直接感覺相一致。除非認(rèn)為地球及其上的萬物都被“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》中說得更明確：“Callipus和Eudoxus力圖用同心球來解決這個(gè)問題，但他們未能解釋行星的所有運(yùn)動(dòng)，……因此看來還是使用大多數(shù)學(xué)者最后都接受了的偏心圓和本輪體系為好。”〔24〕

　　2．第谷對水晶球體系的打擊。

　　第谷(Tycho)并不主張日心地動(dòng)之說，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，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。不過翌年他發(fā)表其觀測工作時(shí)，尚未與水晶球體系決裂�！�25〕1577年又出現(xiàn)大彗星，TYcho的觀測無可懷疑地表明：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)沒有任何球體。……當(dāng)然，幾乎所有古代和許多當(dāng)今的哲學(xué)家都確切無疑地認(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�！薄�26〕Tycho反對水晶球的三條主要理由后來開普勒(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火星軌道與太陽軌道相割(這是Tycho體系的特點(diǎn))，表明沒有實(shí)體天球�！�27〕

　　Tvcho對超新星和彗星的觀測是那個(gè)時(shí)代對水晶球教條最有力的打擊。對于其他反對理由，水晶球捍衛(wèi)者皆可找到遁詞，比如折射問題，可以推說天界物質(zhì)未必服從地上的光學(xué)定律；火日軌道相割問題可以用否認(rèn)Tycho體系的正確性來回避；對日心地動(dòng)說與水晶球的不相容也可仿此處理。但對于Tycho提供的觀測事實(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。〔29〕此兩人皆力主日心地動(dòng)之說，他們對水晶球體系的態(tài)度無疑是Copernicus學(xué)說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水晶球體系。T．Campanella借太陽城人之口表示“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)來反對世界永恒存在的說法”〔30〕。C．Bruno和W．Gilbert的態(tài)度更為明確，已有人注意到了�！�31〕

　　三 水晶球體系在中國傳播的情況

　　關(guān)于水晶球體系在中國的情況，李約瑟的說法影響很大。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；這種學(xué)說認(rèn)為，宇宙是由許多以地球?yàn)橹行牡耐�心固體水晶球構(gòu)咸的”，又說“存宇宙結(jié)構(gòu)問題亡，傳教士們硬要把一種基本上錯(cuò)誤的圖式(固體水晶球說)強(qiáng)加給一種基本上正確的圖式(這種圖式來自古宣夜說，認(rèn)為星辰浮于無限的太空)”〔32〕。他的說法曾被許多文章和著作引用，但是我們不得不指出，李約瑟的說法至少不很全面。

　　眾所周知，耶穌會(huì)土在中國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)靡了中國的天文界，成為中國天文學(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，不僅沒有采用任何固體水晶球的說法，恰恰相反，它明確否定了水晶球體系：問：古者諸家日天體為堅(jiān)為實(shí)為徹照，今法火星圈割太陽之圈，得非明背昔賢之成法乎?曰：自古以來測候所急，追天為本，必所造之法與密測所得略無乖爽，乃為正法�！�…是以舍古從今，良非自作聰明，妄違迪哲�！�33〕

　　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)說了。

　　雖然早期來華耶穌會(huì)土中利瑪竇(Matthaeus Ricci)和陽瑪諾(Emmanuel Diaz)兩人曾在他們的宣傳介紹性小冊子中傳播過水晶球之說〔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)問題，因此也不被中國天文學(xué)家所重視。

　　清代中國天文學(xué)家對各層天球或軌道是否為實(shí)體有過熱烈討論。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、梅兩人是否受過水晶球理論的影響，目前還缺乏足夠的史料來斷言。何況當(dāng)時(shí)“本天”一詞往往被用來指二維圓環(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：“可知諸論皆以實(shí)測而設(shè)之。非天之真有諸輪也�！薄�38〕江永也承認(rèn)非實(shí)體：“則在天雖無輪之形質(zhì)，而有輪之神理，雖謂之實(shí)有焉可也�！薄�39〕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：“舊說諸天重重包裹皆為實(shí)體，乃細(xì)測火星能割人日天，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)與后來的小輪體系并無不同，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)來沖破它。舉例來說，超新星、彗星和太陽黑子，本來無論地心說還是日心說都可以接受，但在水晶球體系中就不能容忍。水晶球體系傳人中國之后，如果曾起過某些作用的話，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，那么這種影響看來只是引起了他思路的混亂，因?yàn)樗麑�Tycho宇宙體系的修改是不成功的。〔42〕

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　　〔20〕Swerdlow，Neugegauer,〔10〕，P．56，P．474．

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　　〔22〕Copernicus，〔21〕，110．

　　〔23〕E．Rosen，3 CopernicanTreatises，Dover，(1959)P．11．

　　〔24〕Copernicus，Commentariolus，〔23〕，P．57．

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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〕陽瑪諾：《天問略》。

　　〔36〕王錫闡：《五星行度解》。

　　〔37〕梅文鼎：《歷學(xué)疑問》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。

　　〔41〕盛百二：《尚書釋天》卷一。

　　〔42〕江曉原：《科技史文集》，《天文學(xué)史專輯(4)》。

　　天文學(xué)論文 篇14

　　成吉思汗征戰(zhàn)建立起橫跨歐亞大陸的大帝國。在他身后，據(jù)有中國的元朝與歐、亞諸汗國先后并立，故各國間文化交流頗為活躍。關(guān)于這一時(shí)期中國天文學(xué)與伊斯蘭天文學(xué)之間的接觸，中外學(xué)者曾有所論述�？偟膩碚f給人們造成的印象是此種接觸確實(shí)存在，但其中不少具體問題尚缺乏明確的線索和結(jié)論。本文大體按照年代順序，對較為重要的六個(gè)問題略加考述，以求對這一時(shí)期華夏與伊斯蘭天文學(xué)之間的交流接觸有一更為全面和清晰的認(rèn)識(shí)。

　　一耶律楚材與丘處機(jī)在中亞的天文活動(dòng)

　　有關(guān)耶律楚材與丘處機(jī)這兩位著名人物在中亞的天文學(xué)活動(dòng)的記載，是頗為重要的背景材料。它們表明，元代中國與伊斯蘭天文學(xué)的接觸，在忽必烈時(shí)代的高潮到來之前，早巳非�；钴S地進(jìn)行著。

　　耶律楚材(1189---1243)本為契丹人，遼朝皇室的直系子孫，先仕于金，后應(yīng)召至蒙古，于1219年作為成吉思汗的星占學(xué)和醫(yī)學(xué)顧問，隨大軍遠(yuǎn)征西域。在西征途中，他與伊斯蘭天文學(xué)家就月蝕問題發(fā)生爭論，《元史·耶律楚材傳》載其事云：“西域歷人奏：五月望，夜月當(dāng)蝕；楚材曰否，卒不蝕。明年十月，楚材言月當(dāng)蝕；西域人曰不蝕，至期果蝕八分�！�

　　此事發(fā)生于成吉思汗出發(fā)西征之第二年即1220年，這可由《元史·歷志一》中“庚辰歲，太祖西征，五月望，月蝕不效……”的記載推斷出來�！�1〕發(fā)生的地點(diǎn)為今烏茲別克共和國境內(nèi)的撒馬爾罕(Smarkand)〔2〕，這可由耶律楚材自撰的西行記錄《西游錄》(向達(dá)校注，中華書局1981年版)中的行蹤推斷出來。

　　耶律楚材在中國傳統(tǒng)天文學(xué)方面造詣?lì)H深。元初承用金代《大明歷》，不久誤差屢現(xiàn)，上述1220年五月“月蝕不效”即為一例。為此耶律楚材作《西征庚午元?dú)v》(載于《元史·歷志》之五至六)，其中首次處理了因地理經(jīng)度之差造成的時(shí)間差，這或許可以看成西方天文學(xué)方法在中國傳統(tǒng)天文體系中的影響之一例——因?yàn)榈乩斫?jīng)度差與時(shí)間差的問題在古希臘天文學(xué)中早已能夠處理，在與古希臘天文學(xué)一脈相承的伊斯蘭天文學(xué)中也是如此。

　　據(jù)另外的文獻(xiàn)記載，耶律楚材本人也通曉伊斯蘭歷法。元陶宗儀《南村輟耕錄》卷九“麻答把歷”條云：“耶律文正工于星歷、筮卜、雜算、內(nèi)算、音律、儒釋。異國之書，無不通究。嘗言西域歷五星密于中國，乃作《麻答把歷》，蓋回鶻歷名也�！甭�(lián)系到耶律楚材在與“西域歷人”兩次爭論比試中都占上風(fēng)一事，可以推想他對中國傳統(tǒng)的天文學(xué)方法和伊斯蘭天文學(xué)方法都有了解，故能知己知彼，穩(wěn)操勝算。

　　約略與耶律楚材隨成吉思汗西征的同時(shí)，另一位著名的歷史人物丘處機(jī)(1148—1227)也正在他的中亞之行途中。他是奉召前去為成吉思汗講道的。丘處機(jī)于1221年歲末到達(dá)撒馬爾罕，幾乎可以說與耶律楚材接踵而至。丘處機(jī)在該城與當(dāng)?shù)靥煳膶W(xué)家討論了這年五月發(fā)生的日偏食(公歷5月23日)，《長春真人西游記》卷上載其事云：

　　至邪米思干(按即撒馬爾罕)……時(shí)有算歷·者在旁，師(按指丘處機(jī))因問五月朔日食事。其人云：此中辰時(shí)食至六分止。師曰：前在陸局河時(shí)，午刻見其食既；又西南至金山，人言巳時(shí)食至七分。

　　此三處所見各不同�！�…以今料之，蓋當(dāng)其下即見其食既，在旁者則千里漸殊耳。正如以扇翳燈，扇影所及，無復(fù)光明，其旁漸遠(yuǎn)，則燈光漸多矣。

　　丘處機(jī)此時(shí)已73歲高齡，在萬里征途中仍不忘考察天文學(xué)問題，足見他在這方面興趣之大。他對日食因地理位置不同而可見到不同食分的解釋和比喻，也完全正確。

　　耶律楚材與丘處機(jī)都在撒馬爾罕與當(dāng)?shù)靥煳膶W(xué)家接觸和交流，這一事實(shí)看來并非偶然。150年之后，此地成為新興的帖木兒王朝的首都，到烏魯伯格(Ulugh Beg)即位時(shí)，此地建起了規(guī)模宏大的天文臺(tái)(1420)，烏魯伯格親自主持其事，通過觀測，編算出著名的《烏魯伯格天文表》——其中包括西方天文學(xué)史上自托勒密(Ptolemy)之后千余年間第一份獨(dú)立的恒星表�！�3〕故撒馬爾罕當(dāng)?shù)�，似乎長期存在著很強(qiáng)的天文學(xué)傳統(tǒng)。

　　二馬拉蓋天文臺(tái)上的中國學(xué)者是誰

　　公元13世紀(jì)中葉，成吉思汗之孫旭烈兀(Hulagu，或作Hulegu)大舉西征，于1258年攻陷巴格達(dá)，阿拔斯朝的哈里發(fā)政權(quán)崩潰，伊兒汗王朝勃然興起。在著名伊斯蘭學(xué)者納速拉丁·圖思(Nasir al-Din al-Tusi)的襄助之下，旭烈兀于武功極盛后大興文治。伊兒汗朝的首都馬拉蓋(Maragha，今伊朗西北部大不里士城南)建起了當(dāng)時(shí)世界第一流的天文臺(tái)(1259)，設(shè)備精良，規(guī)模宏大，號(hào)稱藏書四十余萬卷。馬拉蓋天文臺(tái)一度成為伊斯蘭世界的學(xué)術(shù)中心，吸引了世界各國的學(xué)者前去從事研究工作。

　　被譽(yù)為“科學(xué)史之父”的薩頓博士(C．Sarton)在他的《科學(xué)史導(dǎo)論》中提出，馬拉蓋天文臺(tái)上曾有一位中國學(xué)者參加工作�！�4〕此后這一話題常被西方學(xué)者提起。但這位中國學(xué)者的姓名身世至今未能考證出來。

　　薩頓之說，實(shí)出于多桑(C．M．D’Ohsson)《蒙古史》，此書中說曾有中國天文學(xué)家隨旭烈兀至波斯，對馬拉蓋天文臺(tái)上的中國學(xué)者則僅記下其姓名音譯(Fao-moun-dji)�！�5〕由于此人身世無法確知，其姓名究竟原是哪三個(gè)漢字也就只能依據(jù)譯音推測，比如李約瑟著作中采用“傅孟吉”三字。〔6〕

　　再追溯上去，多桑之說又是根據(jù)一部波斯文的編年史《達(dá)人的花園》而來。此書成于1317年，共分九卷，其八為《中國史》。書中有如下一段記載：

　　直到旭烈兀時(shí)代，他們(中國)的學(xué)者和天文家才隨同他一同來到此地(伊朗)。其中號(hào)稱“先生”的屠密遲，學(xué)者納速拉丁·圖思奉旭烈兀命編《伊兒汗天文表》時(shí)曾從他學(xué)習(xí)中國的天文推步之術(shù)。又，當(dāng)伊斯蘭君主合贊汗(Ghazan Mahmad Khan)命令纂輯(被贊賞的合贊史》時(shí)，拉施德丁(Rashid al-Din)丞相招致中國學(xué)者名李大遲及倪克孫，他們兩人都深通醫(yī)學(xué)、天文及歷史，而且從中國隨身帶來各種這類書籍，并講述中國紀(jì)年，年數(shù)及甲子是不確定的�！�7〕

　　關(guān)于馬拉蓋天文臺(tái)的中國學(xué)者，上面這段記載是現(xiàn)在所能找到的最早史料�！巴烂苓t”、“李大遲”、“倪克孫”都是根據(jù)波斯文音譯懸擬的漢文姓名，具體為何人無法考知�！巴烂苓t”當(dāng)即前文的“傅孟吉”——編成《伊兒汗天文表》正是納速拉丁·圖思在馬拉蓋天文臺(tái)所完成的最重要業(yè)績。由此還可知《伊兒汗天文表》(又稱《伊兒汗歷數(shù)書》，波斯文原名作Zij11-Khani)中有著中國天文學(xué)家的重要貢獻(xiàn)在內(nèi)。

　　最后還可知，由于異國文字的輾轉(zhuǎn)拼寫，人名發(fā)音嚴(yán)重失真。要確切考證出“屠密遲”或“傅孟吉”究竟是誰，恐怕只能依賴漢文新史料的發(fā)現(xiàn)。

　　三雙語的天文學(xué)文獻(xiàn)

　　李約瑟曾引用瓦格納(Wagner)的記述，談到昔日保存在俄國著名的普耳科沃天文臺(tái)的兩份手抄本天文學(xué)文獻(xiàn)。兩份抄本的內(nèi)容是一樣的，皆為從1204年開始的日、月、五大行星運(yùn)行表，寫就年代約在1261年。值得注意的是兩份抄本一份為阿拉伯文(波斯文)，一份則為漢文。1261年是忽必烈即位的第二年，李約瑟猜測這兩份抄本可能是札馬魯丁(詳下文)和郭守敬合作的遺物。但因普耳科沃天文臺(tái)在第二次世界大戰(zhàn)中曾遭焚毀，李氏只能“希望這些手抄本不致成為灰燼”〔8〕。

　　在此之前，薩頓曾報(bào)道了另一件這時(shí)期的雙語天文學(xué)文獻(xiàn)。這是由伊斯蘭天文學(xué)家撒馬爾罕第(Ata ibn Ahmad al-Samarqandi)于1362年為元朝一王子撰寫的天文學(xué)著作，其中包括月球運(yùn)動(dòng)表。手稿原件現(xiàn)存巴黎，薩頓還發(fā)表了該件的部分書影，從中可見此件阿拉伯正文旁附有蒙文旁注，標(biāo)題頁則有漢文。〔9〕此元朝的蒙古王子據(jù)說是成吉思汗和忽必烈的直系后裔阿刺忒納�！�10〕這件文獻(xiàn)中的天文學(xué)內(nèi)容則尚未見專題研究問世。

　　四札馬魯丁以及他送來的七件西域儀器

　　元世祖忽必烈登位后第七年(1267)，伊斯蘭天文學(xué)家札馬魯丁進(jìn)獻(xiàn)西域天文儀器七件。七儀的原名音譯、意譯、形制用途等皆載于《元史·天文志》，曾引起中外學(xué)者極大的研究興趣。由于七儀實(shí)物早已不存，故對于各儀的性質(zhì)用途等，學(xué)者們的意見并不完全一致。茲簡述七儀原名音譯、意譯(據(jù)《元史·天文志》)、哈特納(W．Hartner)所定阿拉伯原文對音，并略述主要研究文獻(xiàn)之結(jié)論，依次如下：

　　1．“咱禿哈刺吉(Dhatu al-halaq-i)，漢言混天儀也�！崩罴s瑟認(rèn)為是赤道式渾儀，中國學(xué)者認(rèn)為應(yīng)是黃道渾儀〔11〕，是古希臘天文學(xué)中的經(jīng)典觀測儀器。

　　2．“咱禿朔八臺(tái)(Dhatu’sh-shu‘batai)，漢言測驗(yàn)周天星曜之器也�！敝型鈱W(xué)者都傾向于認(rèn)為即托勒密(Ptolemy)在《至大論》(Almagest)中所說的長尺(Organon parallacticon)。〔12〕

　　3．“魯哈麻亦渺凹只(Rukhamah-i-mu‘—wajja)，漢言春秋分晷影堂�！庇脕頊y求春、秋分準(zhǔn)確時(shí)刻的儀器，與一座密閉的屋子(僅在屋脊正東西方向開有一縫)連成整體。

　　4．“魯哈麻亦木思塔余(Rukhamah-i-mustawiya)，漢言冬夏至晷影堂也。”測求冬、夏至準(zhǔn)確時(shí)刻的儀器，與上儀相仿，也與一座屋子(屋脊正南北方向開縫)構(gòu)成整體。

　　5．“苦來亦撒麻(Kura-i-sama’)，漢言渾天圖也�！敝型鈱W(xué)者皆無異議，即中國與西方古代都有的天球儀。

　　6．“苦來亦阿兒子(Kura-i-ard)，漢言地理志也�！奔吹厍騼x，學(xué)者也無異議。

　　7．“兀速都兒刺(al-Ustulab)，漢言定晝夜時(shí)刻之器也�！睂�(shí)即中世紀(jì)在阿拉伯世界與歐洲都十分流行的星盤(astrolabe)。

　　上述七儀中，第1、2、5、6皆為在古希臘天文學(xué)中即已成型并采用者，此后一直承傳不絕，阿拉伯天文學(xué)家亦繼承之；第3、4兩種有著非常明顯的阿拉伯特色；第7種星盤，古希臘已有之，但后來成為中世紀(jì)阿拉伯天文學(xué)的特色之一——阿拉伯匠師制造的精美星盤而久負(fù)盛名。如此淵源的七件儀器傳人中土，意義當(dāng)然非常重大。

　　札馬魯丁進(jìn)獻(xiàn)七儀之后四年，忽必烈下令在上都(今內(nèi)蒙古多倫縣東南境內(nèi))設(shè)立回回司天臺(tái)(1271)，并令札馬魯丁領(lǐng)導(dǎo)司天臺(tái)的工作。及至元亡，明軍占領(lǐng)上都，將回回司天臺(tái)主要人員征召至南京為明朝服務(wù)，但是該臺(tái)上的西域儀器下落，卻迄今未見記載。由于元大都太史院的儀器都曾運(yùn)至南京，故有的學(xué)者推測上都回回司天臺(tái)的西域儀器也可能曾有過類似經(jīng)歷。但據(jù)筆者的看法，兩座晷影堂以及長尺之類，搬運(yùn)遷徙的可能性恐怕非常之小。

　　這位札馬魯丁是何許人，學(xué)者們迄今所知甚少。國內(nèi)學(xué)者基本上傾向于接受李約瑟的判斷，認(rèn)為札馬魯丁原是馬拉蓋天文臺(tái)上的天文學(xué)家，奉旭烈兀汗或其繼承人之派，來為元世祖忽必烈(系旭烈兀汗之兄)效力的。〔13〕最近有一項(xiàng)研究則提出：札馬魯丁其人就是拉施特(即本文前面提到的“拉施德丁丞相”)《史集》(Jami al-Tawatikh)中所說的Jamal al-Din(札馬刺丁)，此人于1249—1252年間來到中土，效力于蒙哥帳下，后來轉(zhuǎn)而為忽必烈服務(wù)，忽必烈登大汗之位后，又將札馬魯丁派回伊兒汗國，去馬拉蓋天文臺(tái)參觀學(xué)習(xí)，至1267年方始帶著馬拉蓋天文臺(tái)上的新成果(七件西域儀器，還有《萬年歷》)回到忽必烈宮廷(事見 李迪撰《納速拉丁與中國》，載《中國科技史料》11卷4期，1990)。

　　五回回司天臺(tái)上的異域天文學(xué)書籍

　　上都的回回司天臺(tái)，既與伊兒汗王朝的馬拉蓋天文臺(tái)有親緣關(guān)系，又由伊斯蘭天文學(xué)家札馬魯丁領(lǐng)導(dǎo)，且專以進(jìn)行伊斯蘭天文學(xué)工作為任務(wù)，則它在伊斯蘭天文學(xué)史上，無疑占有相當(dāng)重要的地位——它可以視為馬拉蓋天文臺(tái)與后來帖木兒王朝的撒馬爾罕天文臺(tái)之間的中途站。而它在歷史上華夏天文學(xué)與伊斯蘭天文學(xué)交流方面的重要地位，只要指出下面這件事就足以見其一斑：

　　至元十年(1273)閏六月十八日，太保傳，奉圣旨：“回回、漢兒兩個(gè)司天臺(tái)，都交秘書監(jiān)管者。”〔14〕

　　兩個(gè)所持天文學(xué)體系完全不同的天文臺(tái)，由同一個(gè)上級行政機(jī)關(guān)——秘書監(jiān)來領(lǐng)導(dǎo)，這在世界天文學(xué)史上也是極為罕見(如果不是僅見的話)的有趣現(xiàn)象。

　　可惜的是，對于這樣一座具有特殊地位和意義的天文臺(tái)，我們今天所知的情況卻非常有限。在這些有限的信息中，特別值得注意的是元代《秘書監(jiān)志》中記載的一份藏書目錄——這些書籍都曾收藏在回回司天臺(tái)中，書目中天文數(shù)學(xué)部分共13種著作，茲錄如下：1．兀忽列的《四擘算法段數(shù)》十五部。2．罕里速窟《允解算法段目》三部。3．撒唯那罕答昔牙《諸般算法段目并儀式》十七部。4．麥者思的《造司天儀式》十五部。5．阿堪《訣斷諸般災(zāi)福》 部。6．藍(lán)木立《占卜法度》 部。7.麻塔合立《災(zāi)福正義》 部。8．海牙剔《窮歷法段數(shù)》七部。9．呵些必牙《諸般算法》八部。10．《積尺諸家歷》四十八部。11．速瓦里可瓦乞必《星纂》四部。12．撒那的阿刺忒《造渾儀香漏》八部。13．撒非那《諸般法度纂要》十二部�！�15〕這里的“部”大體上就是“卷”。第5、6、7三種的部數(shù)數(shù)目空缺；由“本臺(tái)見合用經(jīng)書一百九十五部”減去其余10種的部數(shù)總和，可知此三種書共有58"部”。

　　這些書是用什么文字寫成的，尚未見明確記載。雖然不能完全排除它們是中文書籍的可能性，但筆者認(rèn)為它們更可能是波斯文或阿拉伯文的；它們很有可能就是札馬魯丁從馬拉蓋天文臺(tái)帶來的。

　　由于上述書目中音譯的人名和意譯的書名都很難確切還原成原文，因此這13種著作的證認(rèn)工作尚無多大進(jìn)展。方豪認(rèn)為第1種就是著名的歐幾里得(Euclides)《幾何原本》，“十五部”也恰與《幾何原本》的15卷吻合(方豪《中西交通史》，岳麓書社1987年版)，這個(gè)判斷可信。還有人認(rèn)為書目中第4種可能是托勒密(Ptolemy)《至大論》〔16〕，似不可信；因《造司天儀式》顯然是講天文儀器制造的，但《至大論》中并不講儀器制造，況且《至大論》全書13卷，也與“十五部”之?dāng)?shù)不合。

　　六伊斯蘭天文學(xué)對郭守敬及其儀器有無影響

　　在札馬魯丁進(jìn)獻(xiàn)七件西域儀器之后九年、上都回回司天臺(tái)建成后五年、回回司天臺(tái)和“漢兒司天臺(tái)”奉旨同由秘書監(jiān)領(lǐng)導(dǎo)之后三年，中國歷史上最偉大的天文學(xué)家之一郭守敬，奉命為“漢兒司天臺(tái)”設(shè)計(jì)和建造一批天文儀器，三年后完成(1276--1279)。這批儀器中頗多創(chuàng)新之意，如簡儀、仰儀、正方案、門規(guī) 幾等�！�17〕由于郭守敬造儀器在札馬魯丁獻(xiàn)西域儀器之后，所造各儀又多前此中國所未見者，因此很自然地產(chǎn)生了“郭守敬儀器是否曾受到伊斯蘭天文學(xué)影響”的問題。

　　對此問題，國內(nèi)學(xué)者主要的意見是否定的，認(rèn)為札馬魯丁所獻(xiàn)儀器“都沒有和中國傳統(tǒng)的天文學(xué)結(jié)合起來”，原因有二：一是這些黃道體系的儀器與中國的赤道體系傳統(tǒng)不合；二是使用西域儀器所需的數(shù)字知識(shí)等未能一起傳人。〔18〕國外學(xué)者也有持否定態(tài)度的，如M．約翰遜(Johnson)明確指出年天文儀器的設(shè)計(jì)者們拒絕利用他們所熟知的穆斯林技術(shù)”�！�19〕李約瑟對此問題的態(tài)度不明確。例如關(guān)于簡儀是否受到阿拉伯影響，他既表示證據(jù)不足，卻又說“從一切旁證看來，確實(shí)如此(受過影響)”。〔20〕但是這些旁證為何，他卻沒有給出。

　　筆者以為，就直接的層面而言，郭守敬的儀器中確實(shí)看不出伊斯蘭天文學(xué)的影響，相反倒能清楚見到它們與中國傳統(tǒng)天文儀器之間的一脈相傳。對此可以給出一個(gè)非常有力的解釋。前述回、漢兩司天臺(tái)同歸秘書監(jiān)領(lǐng)導(dǎo)這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)檫@一事實(shí)無疑已將郭守敬與札馬魯丁以及他們各自領(lǐng)導(dǎo)的漢、回天文學(xué)家置于同行競爭的狀況中。郭守敬既奉命另造天文儀器，他當(dāng)然要盡量“拒絕”對手的影響，方能顯出他與對手各擅勝場，以便更求超越對手；倘若他接受了伊斯蘭儀器的影響，就會(huì)被對手指為步趨仿效，技不如人，則“漢兒司天臺(tái)”在此競爭中將何以自立?

　　但是在另一方面，筆者又以為，就間接的層面而言，郭守敬似乎又受到了阿拉伯天文學(xué)的一些影響。此處姑先舉兩個(gè)例子以說明之。其一是簡儀。簡儀之創(chuàng)新，即在其“簡”——它不再追求環(huán)組重疊，一儀多效，而改為每一環(huán)組測量一對天球坐標(biāo)(簡儀實(shí)際上是置于同一基座上的兩個(gè)分立儀器：赤道經(jīng)緯儀和地平經(jīng)緯儀)；這種一儀一效的風(fēng)格，是歐洲天文儀器的傳統(tǒng)風(fēng)格，從札馬魯丁所獻(xiàn)七儀到后來耶穌會(huì)士南懷仁(F．Verbiest)奉康熙帝之命所造六儀(今尚保存在北京古觀象臺(tái))，可看到這一風(fēng)格。其二為高表。札馬魯丁七儀中有“冬夏至晷影堂”，其功能與中土古老的圭表一樣，但精確度可以較高；郭守敬不屑學(xué)之，仍從傳統(tǒng)的圭表上著手改進(jìn)，他的辦法是到河南登封去建造巨型的高表和量天尺(即巨型的圭表)。但是眾所周知，“巨型化”正是阿拉伯天文儀器的特征風(fēng)格之一。在上述兩例中，一是由阿拉伯天文學(xué)所傳遞的歐洲風(fēng)格，一是阿拉伯天文學(xué)本身所形成的風(fēng)格，它們都可以視為伊斯蘭天文學(xué)對郭守敬的間接影響——當(dāng)然，在發(fā)現(xiàn)更為確實(shí)的證據(jù)前，筆者并不打算將上述看法許為定論。

　　以蒙古征服為契機(jī)，在歐亞大陸上所引發(fā)的東西方天文學(xué)交流，是一個(gè)遠(yuǎn)未獲得充分研討的課題。這場交流中的史實(shí)、遺跡、它的影響、意義等等，都是非常引人人勝的。我們迄今所知者，很可能僅是冰山之一角。

　　參考文獻(xiàn)

　　〔1〕“太祖”原文誤為“太宗”，但太宗在位之年并無庚辰之歲，故應(yīng)從《歷代天文律歷等志匯編》(中華書局，1976)9冊，3330頁之校改。

　　〔2〕此城在漢文古籍中有多種音譯，如“颯秣建”(《大唐西域記》)、“薛米思堅(jiān)”(《元朝秘史》)、“邪米思干”(《長春真人西游記》)、“尋思干”(《西游錄》)等，皆指同一城，即古之Semiscant之地也。

　　〔3〕托勒密的恒星表載于《至大論》中，此后西方的恒星表都只是在該表基礎(chǔ)上作一些歲差改正之類的修訂而得，故不是獨(dú)立觀測而得的。還有許多人認(rèn)為托勒密的表也只是在他的前輩喜帕恰斯(Hipparchus)的恒星表上加以修訂而成的。

　　〔4〕G．Sarton，Introduction to the History Of Science，W．&W.，Baltimore，V01．2(1931)，P，1005．

　　〔5〕D’Ohsson：《多桑蒙古史》，馮承鈞譯，下冊，91頁，中華書局，1962。

　　〔6〕李約瑟：《中國科學(xué)技術(shù)史》第一卷，226頁，科學(xué)出版社一上海古籍出版社，1990。

　　〔7〕韓儒林編：《中國通史參考資料》古代部分第六冊(元)，258頁，中華書局，1981。引用時(shí)對譯音所用漢字作了個(gè)別調(diào)整。

　　〔8〕〔10〕李約瑟：《中國科學(xué)技術(shù)史)第四卷(實(shí)為原書第三卷)，475頁，科學(xué)出版社，1975。

　　〔9〕同〔4〕，V01．3(1947)，P.1529．

　　〔11〕中國天文學(xué)史整理研究小組編：《中國天文學(xué)史》，200頁，科學(xué)出版社，1981。

　　〔12〕參見Almagest，V，12；以及〔8〕，478頁所提供的文獻(xiàn)。

　　〔13〕同〔11〕，199頁。

　　〔14〕王士點(diǎn)、商企翁編次：《秘書監(jiān)志》，115頁，浙江古籍出版社，1992。

　　〔15〕同〔14〕，129--130頁。

　　〔16〕同〔11〕，214--215頁。

　　〔17〕關(guān)于諸儀的簡要記載見《元史·天文志》之一。又關(guān)于最引人注目的簡儀、仰儀，可參見〔11〕，190--194頁。

　　〔18〕同〔11〕，202頁。

　　〔19〕M．Johnson：《藝術(shù)與科學(xué)思維》，傅尚逵等譯，131頁，工人出版社，1988。

　　〔20〕同〔8〕，481頁。

　　天文學(xué)論文 篇15

　　1.導(dǎo)言

　　說到西方古典觀測天文學(xué)，對此稍有了解的人會(huì)立即聯(lián)想到著名的丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫（TychoBrahe）。他對星體位置的精確和詳細(xì)的觀測直接促成了其助手約翰內(nèi)斯·開普勒（JohannesKepler）發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的三大定律，而這又進(jìn)一步幫助艾薩克·牛頓（IssacNewton）奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)。如果說牛頓的名言“站在巨人們的肩膀上”的確具有正面含義的話，那么，第谷無疑是這些巨人中的一個(gè)（文獻(xiàn)中對第谷·布拉赫的簡稱不統(tǒng)一，有稱布拉赫，有稱第谷，本文采用后者）。第谷在觀測天文學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)是極其重大的，在他之后鮮有人能夠達(dá)到類似的高度。然而在天文學(xué)史上，的確有一位堪與第谷相媲美的觀測天文學(xué)家，他就是本文所要敘述的波蘭天文學(xué)家約翰內(nèi)斯·赫維留（JohannesHevelius）。

　　2.出身與早年生涯

　　赫維留1611年1月28日出生于格但斯克（Gdansk），該城市雖然位于現(xiàn)今波蘭的北部，在歷史上，卻曾多次被德國占領(lǐng)，因此它還有個(gè)德語名，叫做但澤（Danzig）。格但斯克位于波羅的海沿岸，是個(gè)海港城市，赫維留誕生時(shí)，該城市正處在由波蘭統(tǒng)治和管轄的黃金時(shí)期，它在當(dāng)時(shí)不但屬于漢撒同盟，在貿(mào)易上享有特權(quán)，而且在民族和宗教上也享有充分的自由，使其成為當(dāng)時(shí)歐洲少有的籠罩在繁榮開放、和平富裕氣氛下的城市。赫維留出生在格但斯克的一個(gè)啤酒釀造世家，從小被寄予傳承家業(yè)的厚望。他的母語是德語，其家族是具有德國和捷克血統(tǒng)的路德教貴族。他6歲起在家鄉(xiāng)格但斯克接受基礎(chǔ)教育，12歲時(shí)，家人為使其通曉波蘭語，將他送到格但斯克南邊的一個(gè)通行波蘭語的村鎮(zhèn)上學(xué)，三年后回到格但斯克繼續(xù)學(xué)習(xí)。

　　在格但斯克，有一位叫彼得·克魯格（PeterCrüger）的數(shù)學(xué)老師，對赫維留今后的人生與事業(yè)起了至關(guān)重要的作用�？唆敻裨�就讀于德國維滕堡大學(xué)（第谷也曾就讀于此），本身是一名優(yōu)秀的天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家。他不但教授赫維留數(shù)學(xué)與天文知識(shí)，還向他傳授天文儀器制造技術(shù)和雕刻術(shù)。受老師影響，年輕的赫維留對天文產(chǎn)生了濃厚興趣，尤其敬仰第谷卓越的觀測技術(shù)及其在天文領(lǐng)域的成就。20歲時(shí)，赫維留被家人送往荷蘭萊頓大學(xué)主修法律。盡管如此，他仍心系天文，在學(xué)業(yè)完成后，游歷了英國和法國，在那里結(jié)識(shí)了一些著名學(xué)者，包括天文學(xué)家皮埃爾·伽桑狄（PierreGassendi）和伊斯馬爾·布里奧（IsmaelBoulliau）。23歲的他回到家鄉(xiāng)，開始接手家業(yè)并于次年和其隔壁釀酒商的女兒卡特琳（KatharinaRebeschke）結(jié)婚。1639年6月1日，格但斯克發(fā)生日食，赫維留對此進(jìn)行了細(xì)心的觀測。五天之后，克魯格告別人世，臨終前他希望赫維留能夠繼續(xù)保持天文觀測和研究。恩師的離世以及對天文的持之以恒的興趣終于讓赫維留下定決心，從此投身于天文事業(yè)。

　　3.天文成就

　　赫維留在天文領(lǐng)域的貢獻(xiàn)主要有如下幾個(gè)方面：月球觀測、太陽和恒星觀測、行星和彗星觀測、儀器制造和星圖繪制。這些將在下文中一一闡述。

　　3.1月球觀測

　　從1642年開始，赫維留使用自己制造的望遠(yuǎn)鏡對月球進(jìn)行了歷時(shí)5年的觀測，終于在1647年正式出版了其生平第一部天文著作--《月面圖》（Selenographia）。月面圖，顧名思義，就是描繪月球表面的圖譜，總共六十幅，其中包括三幅直徑約29厘米的滿月面大銅版畫，以及諸多描繪不同月相表面的小銅版畫。這些銅版畫均由赫維留親自制作，其精湛的繪畫與雕刻技藝在此得以充分施展，而在這之前尚無人能夠如此精確詳細(xì)地繪制月球表面（圖2）。在這本著作中，赫維留用地球上的地名來標(biāo)注所觀測到的月面地貌特征，雖然同時(shí)期的意大利學(xué)者吉奧瓦尼·瑞齊奧利（GiovanniRiccioli）也創(chuàng)立了人名法來命名月球地貌并被廣泛采用，但地名法依舊在一定程度上保留并沿用至今。

　　赫維留的月面圖集首創(chuàng)性、學(xué)術(shù)性和精致性于一身，堪稱當(dāng)時(shí)天文界之鴻篇，它的出版為赫維留贏得了當(dāng)時(shí)歐洲天文界乃至科學(xué)界和社會(huì)界的崇高威望。1651年，他受聘為格但斯克市議員。1664年，被推選為倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。另外還必須提及的是，在繪制月面圖期間，赫維留發(fā)現(xiàn)了月球的經(jīng)天平動(dòng)。天平動(dòng)是指從地球上觀察，月球的可見部分會(huì)出現(xiàn)上下左右的浮動(dòng)。上下浮動(dòng)稱為經(jīng)天平動(dòng)，左右浮動(dòng)稱為緯天平動(dòng)。由于天平動(dòng)，使得人們能夠看到月球表面多于50%的區(qū)域（而不是正好50%）。今天，人們知道，天平動(dòng)是由多種因素造成的，其中經(jīng)天平動(dòng)是月球繞地軌道為橢圓所致。

　　3.2太陽和恒星觀測

　　赫維留在1642~1645年間對太陽黑子進(jìn)行了觀測。他認(rèn)為太陽是個(gè)火球，黑子是極細(xì)的蒸汽聚集體，耀斑則是太陽表面最明亮的地方。他測量了太陽的直徑，并推測其自轉(zhuǎn)周期約為27天。他還多次對日食進(jìn)行了觀測記錄（包括1639,1659和1661年）。

　　赫維留對著名的鯨魚座o星進(jìn)行過長期觀測。鯨魚座o星也叫米拉變星，中文名為蒭藁增二，由于其亮度不斷變化，因此很早就被天文學(xué)家所注意。最早描述該星的是德國天文學(xué)家大衛(wèi)·法布里奇烏斯（DavidFabricius），他在1596年搜尋水星時(shí)發(fā)現(xiàn)它。1638年荷蘭天文學(xué)家約翰·霍華德（JohannHolwarda）確定其變光周期為11個(gè)月。從1659年開始，赫維留對這顆變星進(jìn)行了長達(dá)25年的觀測。他曾撰寫了專論--《米拉星之歷史》（HistoriolaMiraeStellae），第一次將該星命名為米拉，意思是不可思議、美妙無比。在此，他根據(jù)時(shí)間順序，將前人的研究成果加以介紹，隨后給出了自己的觀測結(jié)果。他最終認(rèn)為，米拉星的變光原因在于該星擁有很厚的云層，這些云層密度的變換導(dǎo)致了其亮度變化。今天我們知道，蒭藁增二是一顆脈動(dòng)變星，其亮度變化起源于其自身的收縮與膨脹，變光周期為80~1000天。

　　經(jīng)過對恒星堅(jiān)持不懈的觀測，赫維留成功編撰了新的星表--《赫維留星表》（CatalogusStellarumFixarum）。該星表有兩個(gè)版本，手寫版由赫維留親自制作完成，現(xiàn)收藏在美國猶他州楊百翰大學(xué)的克拉克圖書館中，而印刷版則出自1690年的《天文導(dǎo)覽》（ProdromusAstromiae）一書（該書內(nèi)容雖在赫維留生前已完成，但在他死后才出版）。印刷版的星表共107頁，大小為35.5×22.0厘米，共收錄1564顆恒星，其中有600多顆是赫維留新發(fā)現(xiàn)的星，而在此之前的《魯?shù)婪蛐潜怼罚═abulaeRudolphinae）共收錄1005顆恒星（包括第谷的777顆和開普勒補(bǔ)充的228顆）。

　　3.3行星和彗星觀測

　　赫維留對五大行星均有觀測記錄。1661年水星凌日，他對此作了詳細(xì)觀察，給出了水星大小、軌道傾斜角等數(shù)值，并發(fā)現(xiàn)《魯?shù)婪蛐潜怼吩陬A(yù)測凌日發(fā)生的時(shí)間上存在較大誤差。他把這些觀測結(jié)果總結(jié)在其1662年出版的《水星凌日》（MercuriusInSoleVisusGedani）一書中。

　　他觀測了水星、金星和火星的相位，觀察到了木星表面上的暗斑和條紋，推測木星自轉(zhuǎn)周期遠(yuǎn)長于一個(gè)月。還觀察了木星的四顆伽利略衛(wèi)星，給出了它們的直徑。對于土星，赫維留認(rèn)為，它是由一個(gè)球形和兩個(gè)月狀天體所組成，由此來解釋在目視觀測中土星所呈現(xiàn)的變化多端的形狀，并將這一理論發(fā)表在1665年出版的《論土星的真實(shí)形狀》（Dissertatio,DeNativaSaturniFacie）一書中。另外，他還對土星的衛(wèi)星進(jìn)行了觀測，并給出了其與土星之間的距離。

　　赫維留對彗星頗有興趣，對它們作了極其仔細(xì)的觀測，并將其結(jié)果總結(jié)在《彗星導(dǎo)覽》（ProdromusCometicus）、《彗星研究》（DescriptioCometae）和《彗星圖》（Cometographia）三本著作中。其中最為著名的是《彗星圖》，該書于1668年出版，厚達(dá)近1000頁，赫維留不但在書中標(biāo)出了他所觀測的彗星在天球上的移動(dòng)軌跡，并由此推測彗星的運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線，而且還繪制了單個(gè)彗星的圖譜，這些圖譜詳盡記錄了彗核和彗尾的外觀、形狀、大小、長度等細(xì)節(jié)，其高超的繪畫技藝在此又派上了用場。圖3展示的是該書的卷首插圖。左邊是亞里士多德，手里拿著的圖表明他的觀點(diǎn)，即彗星游走于月球和地球之間。右邊是開普勒，認(rèn)為彗星是沿著直線運(yùn)動(dòng)的。中間坐著的則是赫維留，他與前兩者的觀點(diǎn)都不一樣，認(rèn)為彗星以拋物線軌跡繞日運(yùn)行。

　　3.4儀器制造

　　同第谷一樣，赫維留也是一位出色的天文儀器制造家。他獨(dú)立于荷蘭物理學(xué)家和天文學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯（ChristiaanHuygens），發(fā)明了精確到秒單位的擺鐘。當(dāng)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡剛剛興起不久（伽利略于1609年第一次將望遠(yuǎn)鏡用于天文觀測），為了便于科學(xué)研究，赫維留親自磨制鏡片制造望遠(yuǎn)鏡，由于當(dāng)時(shí)鏡片磨制技術(shù)有限，導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡在實(shí)際觀測中產(chǎn)生很大像差，不能得到滿意結(jié)果。為減小觀測誤差，赫維留采用了通過加長物鏡焦距來彌補(bǔ)鏡片不足的方法，為此他甚至制造了焦距四十多米的超長望遠(yuǎn)鏡。

　　赫維留的老師克魯格曾試圖制造過半徑1.5米的水平式四分儀，但沒有完成，1644年，格但斯克市把此遺物托付予赫維留，后者將其完成。隨后，他又制成了半徑分別為1.8米和2.4米的木制六分儀。后來，他又改用黃銅作為材料制作了類似器具。四分儀和六分儀是赫維留最為常用的天文儀器，前者用來測量星體相對于地平線的高度，后者用來測量兩個(gè)星體之間的角距離。

　　赫維留建有自己的天文臺(tái)，并將其稱為星堡（第谷也將自己的天文臺(tái)稱為星堡）。在那里，赫維留不但安置了各種天文儀器，而且還建造了工房、印刷所、圖書館等設(shè)施，其先進(jìn)程度在當(dāng)時(shí)的歐洲堪稱第一，甚至連當(dāng)時(shí)波蘭和法國的國王也慕名前來參觀。直到17世紀(jì)70年代巴黎和格林尼治天文臺(tái)建立之前，赫維留天文臺(tái)始終保持著歐洲領(lǐng)先地位。

　　1673年，赫維留出版了著名的《天文儀器上卷》（MachinaeCoelestisParsPrior），對其所使用的天文儀器（測量儀、鐘、望遠(yuǎn)鏡）和天文臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)描述。他在書中宣稱，肉眼觀測比使用望遠(yuǎn)鏡更加精確。事實(shí)上，赫維留一直對望遠(yuǎn)鏡持保留態(tài)度，只將其限于對月球、太陽和行星的觀測，而他的其他觀測活動(dòng)則主要靠肉眼（借助四分儀和六分儀）來完成。這引起了以羅伯特·胡克（RobertHooke）為首的一些學(xué)者的不滿，因?yàn)楹�克剛剛研發(fā)了具有瞄準(zhǔn)功能的帶十字叉絲的望遠(yuǎn)鏡，貶低望遠(yuǎn)鏡就是貶低他的發(fā)明功勞。胡克挑釁般地指責(zé)赫維留的觀測方法既老掉牙也不準(zhǔn)確。而當(dāng)時(shí)英國皇家天文學(xué)家約翰·弗拉姆斯蒂德則表示，赫維留的肉眼觀測精度不亞于那些使用望遠(yuǎn)鏡得到的結(jié)果。一場學(xué)術(shù)論戰(zhàn)隨即爆發(fā)，雙方各不相讓。為平息這場論戰(zhàn)，皇家學(xué)會(huì)于1679年5月特意派埃德蒙德·哈雷（EdmondHalley）前往格但斯克去探個(gè)究竟。哈雷花了數(shù)星期時(shí)間，將其用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)具觀測到的數(shù)據(jù)與赫維留的肉眼觀測數(shù)據(jù)作對比，最后得出結(jié)論，后者的精確程度的確不亞于前者。數(shù)月后，哈雷將這一調(diào)查結(jié)果發(fā)表在哲學(xué)學(xué)報(bào)上，這無疑是對赫維留精湛的觀測技術(shù)的極大褒獎(jiǎng)。

　　3.5星圖繪制

　　赫維留對天文的另一重大貢獻(xiàn)是繪制了《赫維留星圖》（FirmamentumSobiescianum），它與《拜耳星圖》（Uranometria）、《波德星圖》（Uranographia）和《弗拉姆斯蒂德星圖》（AtlasCoelestis）并稱為歐洲四大古典星圖。此星圖同赫維留的星表一起出現(xiàn)在《天文導(dǎo)覽》一書中，包括兩幅南北半天球圖以及54幅星座圖，總共73個(gè)星座。其中，北半天球圖直徑為46.5厘米，上面的大部分星體位置由赫維留親自測定。而南半天球圖上的星體位置則是參考了哈雷的數(shù)據(jù)。其余的54幅圖則精細(xì)地繪制了各個(gè)星座并標(biāo)明了其所在天區(qū)的星體。在此，赫維留仍舊采用了黃道坐標(biāo)系而非更為先進(jìn)的赤道坐標(biāo)系，且未給恒星標(biāo)注字母，星體位置也是左右鏡像的，這些都限制了該星圖的實(shí)際應(yīng)用。盡管如此，赫維留星圖的精確性與細(xì)致性的特點(diǎn)影響了此后的諸多星圖繪制者，在西方古典星圖領(lǐng)域可謂影響深遠(yuǎn)。20世紀(jì)60年代和70年代，赫維留的星圖曾被分別翻譯成俄文和日文出版。

　　另外需要指出的是，赫維留在繪制星圖過程中，創(chuàng)建了一些新的星座，其中有7個(gè)得以沿用至今，它們分別是六分儀座（為感謝該儀器對他的幫助）、盾牌座（為感謝支持他的波蘭國王索比斯基，后者于1683年打敗了圍困維也納的土耳其軍隊(duì)）、獵犬座、天貓座、小獅座、狐貍座和蝎虎座。

　　4.晚年的不幸和萬幸

　　赫維留68歲時(shí)，即1679年，不幸的事情發(fā)生了。這年的9月26日，在赫維留外出之際，他的天文臺(tái)發(fā)生了重大火災(zāi)（據(jù)說是因?yàn)樗�解雇了一名員工而遭到后者的縱火報(bào)復(fù)），諸多珍貴的儀器、著作和尚未發(fā)表的手稿因此被毀。這對赫維留來說無疑是一場巨大的災(zāi)難。好在他得到了各方朋友的同情與贊助，其中包括法國和波蘭國王。他很快將天文臺(tái)重新修好，再次投入到觀測研究之中。在此，他的第二任妻子（第一任妻子在1662年去世）伊麗莎白（ElisabethaKoopman）對其在事業(yè)上給予了極大的支持（受赫維留影響，伊麗莎白對天文也有極大興趣），同他一起觀測記錄，并將結(jié)果寫在1685年出版的《危機(jī)之年》（AnnusClimactericus）一書中。1687年1月28日，正好在76歲生日之際，赫維留在格但斯克去世。他死后，多虧伊麗莎白將其尚未出版的手稿加以整理，并于1690年正式出版，這就是前文提到的《天文導(dǎo)覽》，赫維留星表和星圖均在其中。

　　5.結(jié)語

　　今天，赫維留依舊是格但斯克市的象征之一。在其老市政廳前，樹立著一座赫維留手持六分儀觀測星空的雕像（圖4）。正對著他的是一面繪著赫維留星圖的墻壁（圖5）。在老市政廳里的墻上，掛著一塊赫維留紀(jì)念像（圖6）。

　　赫維留從一個(gè)愛好天文的少年到最終成為名垂千古的偉大學(xué)者，他將一生中的大部分時(shí)間都獻(xiàn)給了天文事業(yè)。赫維留不但詳細(xì)觀測了太陽、月球、行星、恒星、彗星等諸多天體，而且還自己發(fā)明和制作天文儀器，并繪制編撰星圖和星表，不愧是繼第谷之后在古典觀測天文學(xué)領(lǐng)域最為杰出的集大成者。他給后人留下的那些不朽之作，將作為燦爛的里程碑永遠(yuǎn)矗立在人類探索自然和宇宙的宏偉歷程中。寂靜的夜晚，當(dāng)我們再次抬頭仰望那深邃浩渺的星空時(shí)，請不要忘記這位成就卓越的偉大學(xué)者。