天文學概念精選(九篇)

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第1篇：天文學概念范文

廣義相對論對于包括天文學、導航、測地、時間同步等許多實際應用都是必不可少的。同時廣義相對論也在許多高精度的實驗中得到了成功的檢驗。

探索太陽系中的相對論引力不僅涉及多種高精度技術，同時需要許多基礎理論知識。近幾十年，國際天文學聯合會（IAU）開展了將廣義相對論應用于太陽系以及系外星體的高精度天文觀測的建模和解釋的相關研究工作，1994年建成了一個關于相對論在天體力學與天文學中的應用的工作小組，從事定義和推行相對論參考架和時間標度。這項任務成功地完成并在2000年在英國曼徹斯特召開的第24次會員大會的決議中被采納。然而，這些決議對于相對論的實際應用只形成了一個框架，對于很多普通天文學中的應用細節(jié)，有著許多待解決的問題，需要持續(xù)性努力。

2006年在布拉格召開的第26次會員大會上組建了名為“基礎天文學中的相對論”的第52委員會，旨在相對論框架下闡明基礎天文學的幾何學和動力學概念；提供在基礎天文學中使用的合適的數學和物理學形式；深化天文學家和學習天文學的學生們對相對論的理解；鼓勵實現上述任務所需要的各種研究工作。本書正是試圖對該委員會承擔的任務做一些理論貢獻。本書正是基于國際天文學聯合會（IAU）最近所推薦內容編寫的教材。

本書的前三章評述了天體力學和狹義及廣義相對論的基本原理。這些背景材料是理解構成本書主要內容的相對論天體力學、天體測量學和測地學的基礎。接著幾章討論了應用相對論于太陽系中的一些理論和實驗原理。

全書內容共分9章，1. 牛頓天體力學；2. 狹義相對論導論；3. 廣義相對論；4. 相對論參考架；5. 后-牛頓坐標變換；6. 相對論天體力學；7. 相對論天體測量學； 8. 相對論測地學； 9.國際天文學聯合會（IAU）決議中的相對論。

書末給出了3個附錄。附錄A簡單介紹拉普拉斯方程基本解；附錄B 列出了天文學常數；附錄C 給出了1997、2000、2006和2009年的4次國際天文學聯合會（IAU）的決議。

本書內容異常廣泛，實例非常豐富，敘述深入簡潔，特別注重實際應用。本書雖是一本專著，但很適合從事引力物理學及其在現代天文學領域應用的相關專業(yè)的研究生作為輔助教材，也是研究人員重要的參考書。

丁亦兵，教授

(中國科學院研究生院)

第2篇：天文學概念范文

關鍵詞：開普勒，科學發(fā)現，哥白尼革命，影響

約翰尼斯?開普勒（1571-1630）是德國近代時期杰出的天文學家和物理學家，也是近代自然科學的開創(chuàng)者之一。繼承哥白尼的日心體系，創(chuàng)立了行星運動三定律，使之成為指導天體力學的基本定律。開普勒是繼哥白尼之后第一個站出來捍衛(wèi)太陽中心說，并在天文學方面有突破性成就的人物，被后世的科學史家稱為"天上的立法者"。

一、"天上的立法者"

開普勒是一個狂熱的數學愛好者，對自然界數的和諧的神秘感受，始終支配著他對天空奧秘的探索活動，這正是哥白尼體系令人贊嘆的數學和諧和美，是他直覺到它就是真實的宇宙圖景。哥白尼體系執(zhí)著的堅持希臘古典的正圓運動觀念，因此不得不繼續(xù)沿用本輪--均輪組合法，以獲得與觀測現象的相符。惟有開普勒徹底拋棄了正圓運動的概念，才確立了太陽系的概念。

（一）開普勒的科學發(fā)現

開普勒以一個科學家應有的嚴謹的態(tài)度，毫不猶豫的拋棄了原有方案中偏心圓運動軌跡和圓周勻速運動的設想，重新尋找行星運行軌道圖形和速度分布的規(guī)律性。經過多年的努力，他找到了行星運行的軌道圖形：橢圓型，并發(fā)現行星在軌道上并不是做一成不變的勻速運動，而是在做有規(guī)律的變速運動。

1543年，哥白尼的日心說拉開了近代科學的研究序幕。他建立了"太陽中心說"，雖然他的日心說在觀點上新奇，但是卻在方法上十分的保守。要使哥白尼日心說得到重視，這一切還是由德國天文學家開普勒來發(fā)現，他提出了哥白尼革命能站得住腳的證據，回答了"行星運動的軌道到底是什么樣子"的問題，并且探求了行星運動的規(guī)律，還從數學方法的角度上嚴格證明了觀察與數學一致。

（二）開普勒的天文學研究

人們常常以為用科學發(fā)現的內在邏輯就足以說明科學的變化，開普勒的例子卻并非如此。在那個時代，不論是地心說還是日心說，都認為行星作勻速圓周運動。但開普勒發(fā)現，對火星的軌道來說，按照哥白尼、托勒密和第谷提供的三種不同方法，都不能推算出同第谷的觀測相吻合的結果，于是他放棄了火星作勻速圓周運動的觀念，并試圖用別的幾何圖形來解釋，在第谷觀測材料的基礎上，開普勒繼續(xù)尋找他的宇宙秩序。

1609年，開普勒發(fā)表《以對火星運動的評論表達的新天文學或天空物理學》，闡述了他對火星運動規(guī)律的發(fā)現，即開普勒第一定律：火星劃出一個以太陽為焦點的橢圓，認為每個行星都在一個橢圓形的軌道上繞太陽運轉，而太陽位于這個橢圓軌道的一個焦點上。即：行星的軌道是橢圓的。行星運動第二定律認為行星運行離太陽越近則運行就越快，行星的速度以這樣的方式變化：行星與太陽之間的連線在等時間內掃過的面積相等。1618年，開普勒又出版了《哥白尼天文學概論》，將他已經發(fā)現的火星運動兩大規(guī)律推廣到了太陽系的所有行星，而且同時公布了他所發(fā)現的第三定律：行星公轉周期的平方與它同太陽距離的立方成正比。這就是所謂的"周期定律"或"和諧定律"。開普勒定律對行星繞太陽運動做了一個基本完整、正確的描述，解決了天文學的一個基本問題。

二、開普勒在哥白尼學說的基礎上前行

哥白尼的新天文學的發(fā)展得到普遍認可，并成為現在天文學的樣式，歸功于另外一位偉大的近代天文學家，那就是開普勒。許多科學家們喜歡把哥白尼和開普勒放到一起來討論，事實上，開普勒的科學成就比哥白尼的科學成就更能給人留下深刻的印象。

（一）哥白尼革命對天文學的發(fā)展

哥白尼的"日心說"發(fā)表之前，"地心說"在中世紀的歐洲一直居于統(tǒng)治地位。在天文學方面，哥白尼的主要貢獻在于他試圖革新舊有托勒密體系諸多繁雜與牽強的解釋，而從本質上追求地球三重運動的和諧性，以及幾何上的完滿一致性。哥白尼的書對伽利略和開普勒的工作是一個不可缺少的序幕。哥白尼的日心宇宙體系既然是時代的產物，它就不能不受到時代的限制。哥白尼所指的宇宙是局限在一個小的范圍內的，具體來說，他的宇宙結構就是今天我們所熟知的太陽系，即以太陽為中心的天體系統(tǒng)。

（二）開普勒對天文學的發(fā)展

開普勒三大定律的成功在于條件：就是哥白尼的日心說體系，因為開普勒是一個堅定的哥白尼主義者，這樣才能一開始就跟著哥白尼日心說體系的方向走，并且比哥白尼走的更遠。開普勒把哥白尼式的革命運用到哥白尼的數學體系中，改進了日心說體系。開普勒開始很欣賞哥白尼的日心說，后來他發(fā)現這不符合實際情況，開普勒在明確了哥白尼失敗的方面后得到結論：各行星圍繞太陽運行的軌道并不是正圓，而是橢圓。太陽真正成了導引六大行星晝夜不舍運動的力量源泉，而在哥白尼體系中，太陽并未處在任何一個行星的軌道中心。以橢圓代替正圓是宇宙學史上劃時代的事件。于是創(chuàng)立了開普勒三定律。

（三）開普勒的研究方法和方法論特點

開普勒是一個深受畢達哥拉斯和柏拉圖影響的數學家。他堅信上帝是按照完美的數學原則來創(chuàng)造世界的，他用數學的和諧性來探索宇宙體系。開普勒研究天文學并不具備優(yōu)越的條件，他不僅缺乏相應的觀察設備，而且眼睛的視力也不好，但他卻具有豐富的想象和概括能力。開普勒尊重科學事實，敢于創(chuàng)新和探索，他認為科學進步需要創(chuàng)新，創(chuàng)新是科學的生命，而創(chuàng)新必須建立在科學事實的基礎上，這種尊重科學事實，敢于創(chuàng)新的精神在開普勒身上得到了充分體現，也是他成功的關鍵。他提出自己的理論，用三定律來完善和發(fā)展哥白尼的日心說，推動了天文學向前發(fā)展的步伐。

三、開普勒定律在天文學中的意義

開普勒的行星三定律對于推動整個科學領域起到了非常重要的作用。他的天文學成就和方法論特點給了我們很重要的意義。

（一）要以科學事實為依據，敢于放棄舊科學的束縛

開普勒對哥白尼體系給予了充分的肯定。許多天文學家對天體運動的觀念提過不同的見解，而對天體遵循完美的均勻圓周運動這個觀念還沒有人懷疑。但是開普勒卻否定了它。他結合哥白尼的日心說再加上他的數學知識，得出三大定律。科學發(fā)展的過程并不是一帆風順一成不變的，它作為一種知識和社會現象發(fā)展過程肯定會受很多因素的影響。科學的舊觀念也是束縛科學發(fā)展的一大因素，科學工作者首先要有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，敢于摒棄舊觀念。

（二）要有為科學奉獻的精神，敢于正確面對科學失敗

科學研究是一項非常艱苦的創(chuàng)造性勞動，開普勒向人們證明了日心說的正確性，證明行星世界是一個勻稱的系統(tǒng)。這個體系的中心天體的太陽，太陽位于每個行星軌道的焦點之一，行星公轉周期決定于各個行星與太陽的距離，與質量無關。而在哥白尼體系中，太陽雖然居于宇宙"中心"，卻并不扮演這個角色，因為沒有一個行星的軌道中心是同太陽相重合的。

四、結論

開普勒行星運動三大定律的發(fā)現，直接把哥白尼的日心說推向了定量化與精確化的階段，證明了行星運行的軌道到底是什么樣子的。使整個太陽系成為一個嚴格按照確定規(guī)律運行的力學體系。開普勒堅持了哥白尼的日心說，在哥白尼的理論基礎上結合自己的觀測結果，利用第谷對火星精確的觀測和周期的確定，加上自己的數學知識，最后提出了日心說體系，在當時逐漸被人們接受，代替了錯誤的地心說體系。這為后來宇宙天體的發(fā)現和觀測奠定了有利的基礎。

參考文獻：

[ 1] 吳國盛. 科學的歷程第二版[ M] . 北京： 北京大學出版.2002

[ 2] 徐建科， 鄧聯合. 論哥白尼開普勒對宇宙和諧之探求.燕山大學學報.2008

[ 3] 楊耀坤. 論開普勒在自然科學方法論史上的地位. 湖北： 湖北科范學院學報.1986

第3篇：天文學概念范文

關鍵詞：高等教育；大學物理；天文學；教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）41-0072-03

一、引言

大學物理作為面向理工科專業(yè)的一門基礎課、必修課，其知識的掌握程度和能力的培養(yǎng)對后續(xù)專業(yè)知識的學習有著直接的影響，其重要性不可言喻。當然，有很多學生，特別是他們處在低年級，對這種重要性并沒有直觀的印象。所以，在實際教學活動中適當穿插一些相關專業(yè)或者前沿科技的知識，讓學生感受物理是如何被應用的，從而提高學生對物理學習的興趣，激發(fā)其主動性和創(chuàng)造性。穿插的內容也應是學生普遍感興趣的，比如對學生所學專業(yè)或者是一些重大的科技進展。除此之外，我發(fā)現天文學是一個很好的穿插對象。天文學是研究宇宙空間天體、宇宙結構和發(fā)展的學科，是一門古老的學科，也是當代最活躍的前沿學科之一，本身具有強大的吸引力，很容易抓住學生的注意力。而且關于天文學的新聞時常出現在各種媒體，對一些字眼和基本概念，學生也不會感覺太陌生，這樣也就容易拿來當作素材介紹，用物理理論來講解會讓學生對之理解得更深入透徹。本文通過幾個實例來介紹天文學知識是如何穿插在大學物理教學中的。

二、應用實例

恒星是天體中大家都比較熟悉和關注的，比如離我們最近的恒星——天陽。下面我們就以恒星為例子，看看里面包含哪些物理過程。首先關于恒星的形成，恒星是分子云引力塌縮形成的。那在什么條件下分子云才可能塌縮形成恒星？如果僅僅只是引力，那么分子云內任何微小的密度漲落必將導致引力塌縮，很自然就會形成恒星。剛剛學過氣體運動理論，就會想到分子熱運動不可避免。因此，分子云內部必然存在著引力相抗衡的熱壓力。其結果是，較小的密度漲落產生的引力會被熱壓力所克服，并不能導致塌縮。只有當分子云本身密度較大時，才可能存在較強的密度漲落，從而引起引力不穩(wěn)定性，并導致塌縮。此時，熱壓力不足以抵抗引力導致的塌縮。這里只需要利用理想氣體壓強的概念，學生很容易順著這條思路找到答案。下面，我們來簡單估計產生引力不穩(wěn)定的臨界條件。假設分子云為理想氣體，溫度為T、密度為ρ。考慮半徑為r的球，其質量為M∝r3ρ，球體受到的引力為∝GM2/r2，熱壓力為∝Pr2。若氣體分子的平均分子質量為m，利用理想氣體狀態(tài)方程，氣體壓強為P=ρkT/m。這樣就可以得到引力不穩(wěn)定發(fā)生的臨界尺度和臨界密度：r>rJ≈■，ρ>ρJ≈■ （1）.

上面的式子就是天文學中常用的金斯不穩(wěn)定性判據，更嚴格的解比上面的會多出一個常數π，但是作為量級來估計，（1）式已經足夠了。

這里用的物理知識都很簡單基礎，很容易讓學生入手。通過這個例子，學生感覺自己也會用物理知識，而且跟天文更近了。

是不是滿足金斯不穩(wěn)定性引起引力塌縮就能形成恒星呢？這里還有一個關鍵的問題是關于恒星的點火條件。我們知道恒星能量來源于輕核聚變，例如天陽中心的氫核聚變。但是恒星內部是否能夠發(fā)生核聚變呢？

事實上，核聚變會受到原子間庫侖勢壘的阻礙。下面我們可以簡單估計該勢壘的大小。在原子核物理簡介這一章，我們學習過原子核中核子半徑為rN=R0A1/3≈1.2A1/3fm，其中A為原子核質質量數。在大于rN的區(qū)域，庫侖作用主導，則兩個核電荷數分別為Z1和Z2，質量數為A1和A2的原子核之間的庫侖勢壘為：Vc=■≈1.2■MeV （2）.

恒星中心典型溫度約107K，原子核的動能只有≈kT≈1keV？塏VC。因此，用經典物理知識我們甚至無法理解太陽為什么會發(fā)光這樣基本的問題。但是，微觀粒子具有波粒二象性，這里需要考慮量子隧道效應，只要核子動能足夠大，還是可以大規(guī)模穿過庫侖勢壘的，從而“點火”。這要求星體中心溫度不能太小，被稱為點火溫度。通過這個例子，學生感覺到像太陽這樣的宏觀天體，其核心的基本物理過程也需要借助微觀的量子效應。

關于恒星的特征溫度，天文學中常用維里溫度來估算。這里需要用到維里定理是：E■■=-■Egr （3）.其中，Egr為星體的自引力能，E■■為星體的總熱能。上式表明，當星體收縮時，一半的自引力能被輻射掉，剩下的一半將轉化為熱能，增加恒星的溫度。我們可以用它來估計恒星內部的特征溫度。

星體自引力能可以估計為Egr=-GM2/R，星體熱能Eth=■NkTvir，于是有■NkTvir≈■■=■■ （4）.這樣給出的溫度Tvir被稱為維里溫度。就以太陽為例，在上式中代入太陽質量和半徑后，估算的特征溫度為Tvir≈6×106K，與標準模型得到的結果量級一致。

上式（4）其實也很容易理解，只是用了氣體動理論里面的一些基本知識。關鍵是維里定理怎么來的，下面我們給出一個簡單推導，同樣是用到這部分的基礎知識。

考慮星體內部的流體靜力學平衡，某一半徑r流體元受到的引力與壓強梯度平衡，即：■=■ （5）.其中M（r）是半徑r所包圍的質量，式子兩邊同乘以4πr3dr，并從星體中心到表面（假設恒星半徑為R）進行積分，即：■4πr3■dr=-■4πr3■dr （6）.

上式右邊為星體的自引力能Egr.我們對（6）式左邊做分部積分，即：■4πr3■dr=4πr3P（r）■■-3■4πr2P（r）dr （7）.一般將P（R）=0的地方定義為星體表面，因此右邊第一項為零。右邊第二項可以改寫為：-3■4πr2P（r）dr=-3V■=-3VP （8）.

其中P為星體的平均壓強，這與求平均速度的方法類似。綜合以上（6）～（8）式，我們得到引力束縛系統(tǒng)的維里公式：3VP=-Egr （9）.

仍然把星體內氣體分子當作經典理想氣體。利用理想氣體狀態(tài)方程PV=NkT，和氣體熱能Eth=■NkT，我們得到 P=■■。對其兩邊同乘以4πr2dr并積分有：PV=■E■■（10）.聯立上面的（9）式和（10）式，即可以自然得到維里定理。

還有其他一些天文學問題，如當恒星演化至晚期，恒星中心合成鐵元素后，若再進一步核聚變需要吸熱，在原子核物理章節(jié)，其中給出的核子的平均結合能曲線就是這個意思。其結果是晚期星體核心必然塌縮，通過核聚變的方式合成比鐵重的元素是不可能的。這些都是能夠緊密結合所學內容，提出一些有趣的天文學問題，讓學生通過自己思考，能夠找到合理的解釋。只要留心，還能找到很多類似的例子。

三、總結

天文學本身具有很強的吸引力，容易引發(fā)學生的好奇心，因此在大學物理課程中穿插一些天文學知識能夠起到較好的教學效果，讓學生通過積極思考，感受如何運用物理知識，從而激發(fā)學習的主動性和創(chuàng)造性。另一方面，天文學作為一門古老的學科，作為自然科學的源泉，其發(fā)展對于人類的自然觀產生了重大影響，也最容易激發(fā)人們的求知欲望，理應更受重視。在國外，高校大都開設有天文課，而國內相對很少。我國是世界上天文學發(fā)展最早的國家之一，曾經在天文觀測和研究中取得了不少世界矚目的成就，但在近代卻陷于停滯，落后于西方。目前國內也僅有5所高校開設有天文專業(yè)，高校天文普及教育還亟待提高。在當前背景下，通過這樣的結合也有助于天文學知識的普及，讓學生在感受美妙的天文現象的同時，也思考其中的物理奧秘，切身感受到運用物理知識的確能使我們更加了解天文。

參考文獻：

[1]徐仁新.天體物理導論[M].北京：北京大學出版社，2006.

第4篇：天文學概念范文

王廷相是明代中葉重要儒家學者。他以信守孔子之道為己任，指出：“儒者之論，合于圣者，即圣人也，則信而守之；戾于圣者，即異學也，則辨而正之，斯善學道者也。”[ ]他還根據孔子所言“多聞闕疑，慎言其余，則寡尤；多見闕殆，慎行其余，則寡悔”[ ]中的“慎言其余”著《慎言》。同時，他明確主張研究自然，要求把握“物理”。王廷相在所作“策問”中說：

諸士積學待叩久矣，試以物理疑而未釋者議之，可乎？天之運，何以機之？地之浮，何以載之？月之光，何以盈缺？山之石，何以欹側？經星在天，何以不移？海納百川，何以不溢？吹律何以回暖？懸炭何以測候？夫遂何以得火？方諸何以得水？龜何以知來？猩何以知往？蜥蜴何以為雹？虹霓何以飲澗？何鼠化為鴽，而鴽復為鼠？何蜣螂化蟬，而蟬不復為蜣螂？何木焚之而不灰？何草無風而自搖？何金之有辟寒？何水之有溫泉？何蜉蝣朝生而暮死？何休留夜明而晝昏？蠲忿忘憂，其感應也何故？引針拾芥，其情性也何居？是皆耳目所及，非騁思于六合之外者，不可習矣而不察也。請據其理之實論之。[ ]

顯然，王廷相是主張研究各種自然現象、研究科學的。而且他還認為，研究天地之道是學者“窮理盡性”所必不可少的。他說：

古之圣人，仰以觀乎天文，俯以察乎地理，而人之道益明。蓋以人性貫徹上下，通極內外，彌滿于無垠，周匝于六合，茍一物之未知，是于性猶有所未盡也。故天地之道，雖悠遠高深，學者不可不求其實矣。[ ]

王廷相不僅主張研究自然，同時自己也廣泛深入地研究自然、研究科學。在天文學上，他進行過大量的天文觀測，主張渾蓋合一論，并且通過對渾天說與蓋天說的優(yōu)點加以綜合，以解釋各種天文現象；他還專門研究了古代天文學上的“歲差”概念的發(fā)展，撰有《歲差考》。[ ]

明清之際，顧炎武、黃宗羲、王夫之三大儒講經世致用，與此相聯系，他們也極力推崇科學，主張研究科學，包括研究天文學。

顧炎武對當時的王學末流提出批評。他說：“不習六藝之文，不考百王之典，不綜當代之務，舉夫子論學、論政之大端一切不問，而曰‘一貫’，曰‘無言’，以明心見性之空言，代修己治人之實學。”[ ]顧炎武認為，王學末流清談“明心見性”之類，實際上是棄“修己治人之實學”，其結果是“股肱惰而萬事荒，爪牙亡而四國亂；神州蕩覆，宗社丘墟”。

顧炎武所謂的“修己治人之實學”，就是“博學于文”、“行己有恥”。關于“博學于文”，顧炎武說：

君子博學于文，自身而至于家國天下，制之為度數，發(fā)之為音容，莫非文也。[ ]

顧炎武講的“博學于文”，當然也包括研究科學。顧炎武的《日知錄》三十余卷“凡經義史學、官方吏治、財賦典禮、輿地藝文之屬，一一疏通其源流，考證其謬誤”[ ]，其中也包括科技知識。《日知錄》第30卷“論天象數術”，有《天文》、《日食》、《月食》、《歲星》、《五星聚》、《百刻》、《雨水》等條涉及天文學。

黃宗羲的《明夷待訪錄》被認為是“中國歷史上第一部系統(tǒng)地闡發(fā)民主主義思想的著作”[ ]。同時在該書中，黃宗羲還非常重視“學校”，認為學校不僅在于養(yǎng)士，更重要的是“必使治天下之具皆出于學校”。他認為學校除了有“五經”師，“兵法、歷算、醫(yī)、射各有師”。他還說：

學歷者能算氣朔，即補博士弟子。其精者同入解額，使禮部考之，官于欽天監(jiān)。學醫(yī)者送提學考之，補博士弟子，方許行術。歲終，稽其生死效否之數，書之于冊，分為三等：……上等解試禮部，入太醫(yī)院而官之。[ ]

對于取士，黃宗羲提出了8種渠道，有科舉、薦舉、太學、任子、邑佐、辟召、絕學和上書。其中所謂“絕學”，黃宗羲說：

絕學者，如歷算、樂律、測望、占候、火器、水利之類是也。郡縣上之于朝，政府考其果有發(fā)明，使之待詔。否則罷歸。[ ]

顯然，黃宗羲非常強調天文學的學習，注重選拔天文學人才。

黃宗羲在為學上有《明儒學案》、《宋元學案》等重要著作流傳于世，同時也撰寫了不少科學著作，其中天文學類著作“有《授時歷故》一卷，《大統(tǒng)歷推法》一卷，《授時歷法假如》一卷，《西歷假如》、《回歷假如》各一卷”[ ]。

王夫之一生潛心著述，著作等身。除了對經學、史學、文學以及政治等有深入研究外，他對科學也有較多的關注。尤為重要的是，他把研究科學與理學的“格物窮理”聯系在一起。他曾說：

密翁與其公子為質測之學，誠學思兼致之實功。蓋格物者，即物以窮理，惟質測為得之。[ ]

密翁，即方以智（公元1611～1671年），字密之，號曼公，明清之際的思想家、科學家。在學術思想上，他主儒、釋、道三教合一，[ ]并且著有《物理小識》、《通雅》等科學著作。他認為，學問有“質測”、“宰理”、“通幾”之分，[ ]所謂的“質測”就是要研究“物理”；他還明確指出：“物有其故，實考究之，大而元會，小而草木螽蠕，類其性情，征其好惡，推其常變，是曰‘質測’。”[ ]可見，方以智的“質測之學”就是指自然科學。王夫之以方以智的“為質測之學”解“格物”，實際上就是以研究科學解“格物”。把研究科學與儒家為學成人所必需的“格物”聯系起來，足以表明王夫之對科學的重視。

王夫之不僅以研究科學解“格物”，他本人對科學也進行了廣泛的研究。王夫之晚年著《思問錄》以及《張子正蒙注》，其中《思問錄》外篇和《張子正蒙注》的《太和》、《參兩》等篇包含了豐富的科學方面的論述，涉及天文學、地學以及醫(yī)學等方面的內容。

在天文學上，王夫之反對蓋天說，贊同渾天說。他認為，蓋天說“可狀其象而不可狀其動也，此渾天之說所以為勝”。他還說：

乃渾天者，自其全而言之也；蓋天者，自其半而言之也。要皆但以三垣二十八宿之天言天，則亦言天者畫一之理。[ ]

王夫之還具體分析了歷家的“天左旋，日月五星右轉”以及張載的“日月五星順天左旋”，并且說：

張子據理而論，伸日以抑月，初無象之可據，唯陽健陰弱之理而已。乃理自天出，在天者即為理，非可執(zhí)人之理以強使天從之也。[ ]

顯然，王夫之不贊同張載提出的“日月五星順天左旋”的觀點。與此同時，他也不贊同張載用陰陽五行說解釋日月五星各自運行速度的不同，并且明確指出：“五緯之疾遲，水金火木土以為序，不必與五行之序合。”[ ]關于日月五星運行的速度，王夫之說：

遠鏡質測之法，月最居下，金、水次之，日次之，火次之，木次之，土居最上。蓋凡行者必有所憑，憑實則速，憑虛則遲。氣漸高則漸益清微，而憑之以行者亦漸無力。故近下者行速，高則漸緩。[ ]

此外，王夫之對月食、月中之影、歲差等天文現象以及歷法的有關問題都提出了自己的觀點。

明清之際的陸世儀也非常重視天文學的研究。陸世儀（公元1611～1672年），字道威，號剛齋，又號桴亭，太倉（今屬江蘇）人。他贊同朱熹的格物窮理之說，反對王陽明的致良知。他說：“致良知雖是直截，終不賅括，不如窮理穩(wěn)當。……天下事有可以不慮而知者，心性道德是也。有必待學而知者，名物度數是也。假如只天文一事，亦儒者所當知，然其星辰次舍，七政運行，必觀書考圖，然后明白，純靠良知，致得去否？”[ ]陸世儀認為，科學方面的知識不同于心性道德方面的知識，其認知方法也不相同；儒者應當學習科學知識、研究科學，而不是靠“致良知”。與此同時，陸世儀還從經世致用的角度強調學習科學的重要性。他說：“六藝古法雖不傳，然今人所當學者，正不止六藝。如天文、地理、河渠、兵法之類，皆切于用世，不可不講。俗儒不知內圣外王之學，徒高談性命，無補于世，此當世所以來迂拙之誚也。”[ ]

清初大儒李光地對天文學也有研究。李光地（公元1642～1718年），字晉卿，號厚庵、榕村，福建安溪人。曾奉命主編《性理精義》、《朱子大全》等著作。李光地一生致力于理學，“以子朱子為宗，得道學正傳。而又多才多藝，旁及天文算數之事，尤能貫通古今，洞明根底”[ ]。他說：“思知人，不可以不知天。仰則觀于天文，窮理之事也，此則儒者所宜盡心也。”[ ]在這里，李光地把研究科學與儒家的“盡心”、“知性”、“知天”、“窮理”聯系在一起。

李光地對天文歷算有特殊的愛好，與當時的天文學家、數學家梅文鼎交往甚密。清康熙二十八年（公元1689年），梅文鼎奉昭參與修《明史歷志》。當時的李光地因仰慕梅文鼎的歷算才華，與他訂交，并就歷算的研究進行了交談。此后，李光地經常前去求教，學問大進。期間，梅文鼎還根據李光地的建議編纂《歷學疑問》。該書寫成后，李光地為之作序，并刊刻行世。后來，李光地又將《歷學疑問》以及梅文鼎推薦給康熙皇帝，梅文鼎受到了褒獎，于是名聲大震。在與梅文鼎的交往過程中，李光地對天文學也作了深入的研究，其天文歷法類著作主要有：《歷象要義》、《歷象合要》、《歷象本要》等，主編《御定星歷考原》、《御定月令輯要》等；還有論文《記太初歷》、《記四分歷》、《記渾儀》、《算法》、《歷法》、《西歷》等。

戴震是清代重要的漢學家。他除參與編修《四庫全書》外，還有著作《原善》、《孟子字義疏證》、《聲韻考》、《聲類表》、《方言疏證》等，有清代考據學大師之譽。同時，他也非常強調研究科學。他說：

誦《堯典》數行，至‘乃命羲和’，不知恒星七政所以運行，則掩卷不能卒業(yè)。……不知古今地名沿革，則《禹貢》、《職方》失其處所。不知‘少廣’、‘旁要’，則《考工》之器不能因文而推其制。不知鳥獸、蟲魚、草木之狀類名號，則比興之意乖。[ ]

顯然，戴震把對科學的研究看作是整理、考訂古典科技文獻必要的知識基礎。

戴震不僅強調研究科學，而且自己也深入研究科學，“凡天文、歷算、推步之法，測望之方，宮室衣服之制，鳥獸、蟲魚、草木之名狀，音和、聲限古今之殊，山川、疆域、州鎮(zhèn)、郡縣相沿改革之由，少廣旁要之率，鐘實、管律之術，靡不悉心討索。”[ ]正是對科技的深入研究，他撰寫了大量的科技著作，其中有天文歷法類著作：《原象》、《續(xù)天文略》、《迎日推策記》、《九道八行說》、《周禮太史正歲年解》、《周髀北極璿璣四游解》、《記夏小正星象》、《歷問》、《古歷考》等。

還需指出的是，明清一些儒家，比如黃宗羲、李光地等，他們在研究天文學時，較多地通過介紹西方的天文學知識，把中國傳統(tǒng)的天文知識與西方的天文學結合起來。這對于西方天文學的傳入是有積極意義的。

注釋：

[1] 《王氏家藏集》卷二十八《與彭憲長論學書》。

[2] 《論語為政》。

[3] 《王氏家藏集》卷三十《策問》。

[4] 《王氏家藏集》卷三十《策問》。

[5] 參見高令印、樂愛國：《王廷相評傳》，江蘇：南京大學出版社1998年版，第228—261頁。

[6] 《日知錄》卷七《夫子之言性與天道》。

[7] 《日知錄》卷七《博學于文》

[8] 《日知錄》潘耒“序”。

[9] 馮契：《中國古代哲學的邏輯發(fā)展》（下），上海：上海人民出版社1984年版，第1023頁。

[10] 《明夷待訪錄學校》。

[ 1] 《明夷待訪錄取士下》。

[ 2] 全祖望：《鮚埼亭集》卷十一《梨洲先生神道碑文》，《續(xù)修四庫全書》，上海：上海古籍出版社2002年版，第1429冊。

[ 3]《船山全書》第12冊《搔首問》，湖南：岳麓書社1992年版，第637頁。

[ 4] 參見羅熾：《方以智的“質測通幾”之學》，載陳鼓應等：《明清實學思潮史》（中卷），山東：齊魯書社1989年版。

[ 5] 方以智：《通雅》卷首三《文章薪火》。

[ 6] 方以智：《物理小識》“自序”。

[ 7] 王船山：《思問錄》外篇。

[ 8] 《思問錄》外篇。

[ 9] 《思問錄》外篇。

[20] 《思問錄》外篇。

[21] 《思辨錄輯要》卷三《格致類》。

[22] 《思辨錄輯要》卷一《大學類》。

[23] 阮元：《疇人傳》卷四十《李光地》，北京：商務印書館1955年版。

[24]梅文鼎：《歷學疑問》“李光地序”。

第5篇：天文學概念范文

這顆直徑320米的小行星是2004年6月被發(fā)現的，經過軌道測算后，于當年12月被劃歸“托里諾等級”第4級，這也是有史以來小行星的最高等級。

類似表示地震強度的里氏震級，“托里諾撞擊危險等級”用以評估近地天體（NEOs, Near Earth Objects，包括小行星、彗星等）撞擊地球的危險程度。在綜合考慮天體的大小、運行軌道、速度以及與地球相撞的可能性的基礎上，托里諾等級將NEOs的危險程度分為0～10級。如果危險等級為0，就表明該天體撞擊地球的可能性為0，或者質量很小，在大氣層中熔化而可以忽略不計。

1級表示常規(guī)發(fā)現的有可能接近地球的天體，但無需引起公眾注意和擔心，而且進一步天文觀測后極有可能降為0級。

2～4級被劃為黃色區(qū)域。其中2級表示接近但不是十分靠近地球，應引起天文學家的注意，公眾不必擔心，有可能降為0級；3級表示近距離接近地球，對地球局部地區(qū)構成威脅的概率在1%以上，天文學家應注意觀測。如果10年內便會發(fā)生上述情形，應引起公眾和官員們的注意；4級與3級基本相同，只是威脅范圍有所擴大。

5～7級被劃為橙色區(qū)域。表示有可能對某一地區(qū)甚至全球帶來災難，天文學家應密切監(jiān)測，確認災難最終是否會發(fā)生，并需要確保有當地政府乃至國際間的應急對策。

8～10級被劃為紅色區(qū)域。表示撞擊確定會發(fā)生，只是造成危害程度不同。其中最嚴重的10級威脅如若發(fā)生，將使全球氣候陷入災難，威脅到人類文明的未來存在。這種碰撞一般10萬年以上未準發(fā)生一次。以上的危險等級是有可能變化的。科學家們將隨時測定更加精確的各個參數，并據此重新計算危險等級。

1999年，在意大利都靈召開的國際天文學會議上，美國麻省理工學院的教授理查德?賓策爾提交了一份通過對近地天體分類定級來評估對地球威脅的方案。后來該方案被正式采納，并因會議的舉行地而被命名為“托里諾等級”（Torino Scale）。2005年，天文學家又對它進行了修改，主要變動是較低級別的說明，為的是不引起公眾的恐慌，比如原來2～4級被描述為“值得擔心”。

根據賓策爾的測量計算，還沒有一顆小行星的危險等級大于1，有幾顆最初曾被定為1的小行星，在測算運行軌道后被重新定級為0。這說明，從已經發(fā)現的小行星的情況來看，它們與地球相撞的可能性基本上為0。所以“阿波菲斯”的4級危險就有些不同尋常了。

這顆小行星撞上地球會導致怎樣的后果呢？科學家描述說：2029年，這顆小行星在距地球表面3萬多千米的高空掠過后，其自身狀態(tài)和運行軌道將因地球引力而發(fā)生變化。這一變化可能會導致它在2036年“擊中”地球。其爆炸產生的能量相當于11萬顆廣島原子彈；假設它擊中太平洋，將會掀起200米高的巨浪；它的沖擊波掀起的灰塵，將籠罩地球上1/4的地區(qū)，這一地區(qū)里的動植物和人類將因為嚴寒和食物鏈被破壞而死去。

目前，科學家是否會對“阿波菲斯”的等級重新修正還不得而知。不過，今年春天天文學家將擁有一次良好的觀測機會，可以更精確地測定“阿波菲斯”的軌道。如果到時仍然無法排除“阿波菲斯”撞地球的可能，下一次觀測機會將要等到2013年。事實上，要到2029年，科學家才能完全確定“阿波菲斯”是否會撞上地球，而這已為時晚矣。

不過科學家提醒公眾不必太驚慌，這不僅因為足以對地球構成威脅的小行星數量微乎其微，而且，在所有自然災害中，天外之客的闖入可說是惟一可以做到準確預測的，所以人類應該能想出辦法，逃過一劫。

第6篇：天文學概念范文

關鍵詞：《天體力學》；課程建設；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）05-0058-02

一、引言

天體力學是應用力學規(guī)律研究天體的運動和形狀的一門學科，是天文學的一個分支，同時又與數學和物理學的關系密切。天體力學誕生于1687年，但作為學科名稱是拉普拉斯于1798年首次提出的[1]。天體力學的基本理論雖然源于對自然天體的研究，但同樣適用于人造天體。隨著衛(wèi)星技術的廣泛應用，現代天體力學與航天科學、大地測量學和地球物理學等學科相互交叉，形成了一些共同的研究領域。因此，天體力學不僅是天文學專業(yè)必修的專業(yè)基礎課，也是其他相關專業(yè)的重要選修課。天體力學涉及的內容廣泛，理論性強，公式復雜，對于非天文專業(yè)的學生而言，天體力學是一門難度較大的課程。由于教學對象和教學目標不同，非天文專業(yè)開設的《天體力學》課程不可能照搬天文學專業(yè)的課程體系，而必須結合自身專業(yè)特點和需求進行課程體系建設。本文以武漢大學測繪學院天體力學課程為例，從教學目標、教學內容與教材、教學方法和考核等方面對非天文專業(yè)天體力學課程建設進行探討，以供同行參考。

二、教學目標

武漢大學測繪學院開設天體力學課程主要針對測繪工程和地球物理兩個本科專業(yè)。目前，全球衛(wèi)星導航技術、遙感技術和衛(wèi)星重力等現代衛(wèi)星技術廣泛用于測繪、地球物理領域的生產實踐和科學研究，掌握基本的天體力學理論對于理解和掌握后續(xù)的專業(yè)課程具有重要作用。因此，天體力學是一門重要的專業(yè)基礎課，一般在二年級下學期開設。通過本課程的教學，應達到以下目標：（1）使學生了解天體運動的基本規(guī)律，掌握天體運動的基本理論，為GPS原理及應用、衛(wèi)星大地測量學、衛(wèi)星重力學等后續(xù)專業(yè)課的學習奠定基礎；（2）使學生了解天體力學的研究方法，通過一些理論公式的推導和天體運動規(guī)律的分析，增強學生科學理性的邏輯思維能力；（3）指導學生將天體力學基本理論應用于實際天體，利用案例介紹天體力學在本專業(yè)中的應用，培養(yǎng)學生獨立分析與解決問題的能力。

三、教學內容與教材

人造天體的出現與電子計算機的廣泛應用，極大擴展了天體力學的內容和應用范圍，但是非天文專業(yè)天體力學課程不可能也沒必要涉及天體力學的所有內容。結合專業(yè)特點和需求，選擇的教學內容以經典天體力學的核心內容為主，即二體問題和攝動理論。考慮到非天文專業(yè)大學生的實際，教學內容側重于基本概念和基礎理論，并輔以所需的數學和物理學基礎知識。表1列出了具體教學內容和課時安排。第1章緒論對課程進行概述，簡要介紹天體力學的研究內容和發(fā)展歷史。第2～3章是針對非天文專業(yè)學生缺乏相應基礎而安排的數學、物理和天文學方面的基礎知識。第4～6章是經典天體力學的主要內容，也是課程學習的重點。第7章是多體問題，重點介紹三體問題。第8章主要以地球為例介紹天體的形狀與自轉理論。教學內容由淺到深、由易到難逐漸遞進，便于學生理解吸收。

國內天體力學的教材較少，而且由于出版時間較早現已經沒有再版，如《天體力學引論》[2]、《天體力學基礎》[3]。近年來，也鮮有天體力學方面的書籍出版。時間最近的天體力學書籍是2008年出版的《現代天體力學導論》[4]，但是該書專業(yè)性較強，主要介紹現代天體力學的內容和代表性研究成果，不適合作為非天文學專業(yè)本科生的教材。為了滿足課程教學的需要，課程組在2006年就結合國內外資料編寫了《天體力學》講義，內容覆蓋了所需的基礎知識和天體力學基本理論，并添加在本專業(yè)的一些實際應用案例。經過多年的不斷更新和完善，講義基本具備了出版教材的條件。

四、教學方法與手段

1.合理利用計算機技術輔助教學。信息技術的發(fā)展及在教育教學領域的應用，導致了教學方法和手段的深刻變革，目前多媒體教學已成為課堂教學的主流方式。天體力學涉及不少抽象的天文學概念和復雜的空間關系，同時也有較多的公式，因此采用板書和多媒體相結合的方式更利于學生對課程內容的理解。對于一些重要公式的推導采用板書形式，這樣容易引導學生的思路，增加與學生的互動。對于抽象的概念和理論，采用圖片、動畫和視頻等多媒體資料進行講解，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，也有利于他們更好地理解和掌握。例如，第二章中的天球坐標系就涉及到天球上的許多點、線、面的概念，以及地平坐標系、赤道坐標系和黃道坐標系等多種天球坐標系的定義，采用傳統(tǒng)方法講授這些知識需要較多課時。而使用多媒體教學方式，只需幾幅圖片和一個動畫就可以將這些坐標系的定義及相互關系形象直觀地展現出來，極大提高了教學效率。另外，還可以編寫一些程序或運用專業(yè)仿真軟件（如STK衛(wèi)星工具箱[5]）對某些教學內容進行演示，增進學生的感性認識，如天體的運行軌道模擬、攝動力對軌道的影響等內容。

2.理論聯系實際，注重培養(yǎng)知識運用能力。天體力學課程是一門公式多、理論性強、邏輯嚴密的理論課。但是如果過多地講授理論和公式推導，學生聽課會覺得枯燥無味，學習興趣下降，導致教學效果不佳。授課過程中應注重理論知識與實際應用的聯系，特別是增加與本專業(yè)相關的一些應用或者是當前的熱點問題。例如，講授衛(wèi)星軌道的相關知識時可以介紹嫦娥探月衛(wèi)星軌道設計等實際問題，講授軌道攝動問題時可以介紹衛(wèi)星軌道攝動在確定地球重力場方面的應用。還可以采用案例教學法對一些公式較多的知識點進行教學，例如天體星歷的計算，給定某實際天體運行軌道的軌道根數，讓學生編程計算該天體在任意時刻的位置。通過介紹應用案例或者讓學生自己動手解決實際問題，能激發(fā)學生的學習興趣，增強對知識的理解。

3.利用靈活多樣的考核方式保障課程教學質量和學生的學習效果。課程考核是實現教學目標和檢驗學生學習效果的一種手段，是課程教學的一個重要環(huán)節(jié)。為了避免傳統(tǒng)期末考試“一考定成績”的諸多弊端，本課程采用多元的考核方式，課程成績由平時成績和期末考試成績兩部分組成，分別占總成績的45%和55%。平時考核可采取考勤、作業(yè)、課堂演講與討論、編程實驗等多種形式，對于全面了解學生的學習狀況和教師的授課效果非常有效，同時也可減小學生對考試的畏懼心理，避免考前突擊行為。期末考試可采用開卷、半開卷和閉卷三種形式。開卷考試以應用題為主，題目覆蓋課程的主要知識點，但又不能在學生攜帶的參考資料中找到完整的考題答案，以考察學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力。半開卷形式則允許學生考試時將自己覺得重要的公式和理論抄寫在一張紙上帶進考場，這種方式有利于使學生理解知識點之間的聯系，全面系統(tǒng)地復習、歸納和總結知識體系。閉卷形式雖然要求學生不準攜帶任何資料進入考場，但是為了避免學生對理論和公式死記硬背，試卷中會給出可能用到的重要公式，從而引導學生在學習過程中著重對知識點的理解、分析和運用。

五、結語

《天體力學》課程專業(yè)性較強，開設該課程的多為天文學專業(yè)。非天文專業(yè)開設《天體力學》，無論是教學內容還是教學方法，都沒有經驗可以借鑒。我院開設該課程已近十年，在課程建設方面進行了一系列教改實踐，并取得了良好效果。學生學習該課程后掌握了本專業(yè)所需的基本知識，有的學生因此喜歡上天文專業(yè)并考取了該專業(yè)的研究生。本文在多年的教學實踐基礎上，在教學內容、教學方法和教學手段、考核方式等方面總結了教學經驗，為非天文類的其他相關專業(yè)開設《天體力學》課程提供了參考。

參考文獻：

[1]易照華.天文動力學和天體力學[J].云南天文臺臺刊，2002，（3）：1-8.

[2]易照華.天體力學引論[M].北京：科學出版社，1978.

[3]易照華.天體力學基礎[M].南京：南京大學出版社，1993.

[4]孫義燧，周濟林.現代天體力學導論[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]張文昭，高健.STK衛(wèi)星仿真軟件在天體力學教學中的應用[J].實驗技術與管理，2013，30（2）：118-121.

第7篇：天文學概念范文

人類知識體系的形成根植于三種最古老的科學，即天文學、數學和力學。這三種科學之所以古老，原因就在于其直接服務于先民的生產和生活。如果說力學的產生是人類為從事農業(yè)生產而適應定居生活的需要的話，那么天文學則是作為農業(yè)生產的基礎而存在的。當先民擺脫了原始的采集狩獵經濟，而以人工栽培農業(yè)的生產方式為氏族提供有保障的食物來源的時候，天文學就應運而生了。眾所周知，氣候條件對于農業(yè)的起源具有直接的影響，這意味著原始農業(yè)一定首先發(fā)生在寒暑季節(jié)變化分明的緯度地區(qū)，而在這樣的地區(qū)從事農耕生產，一年中真正適合播種和收獲的時間非常有限，有時甚至只有短短幾天②，顯然，了解并掌握時間――農時――對農作的豐歉至為關鍵。因此就農業(yè)的起源而言，古人對于時間的認識已成為其不可或缺的首要前提。事實上，沒有古人對時間的掌握便不會有人工栽培農業(yè)的出現，我們不能想象，一個對時間茫然無知的民族可以創(chuàng)造出發(fā)達的農業(yè)文明，這種情況是根本不可能發(fā)生的。而對早期先民而言，解決時間問題的唯一方法只能到天上去尋找，這個工作就是觀象授時。顯然，原始農業(yè)時間服務的需要促使天文學最早發(fā)展了起來。

為解決農業(yè)生產所遇到的時間問題，粗略地仰觀天象顯然毫無意義，人們需要將對星象的觀測盡量精確，通過了解星象的運行周期以建立時間的周期。在這個使星象觀測逐漸精確化的過程中，數學知識及相應的計算工作必須被引入，從而使數學作為早期天文學不可分割的部分同時得到了發(fā)展。中國古人素以天數不分，正是基于這樣的傳統(tǒng)。

在人類創(chuàng)造的三大古典科學之中，天文學不僅出現最早，而且具有特殊的價值。如果說這三大古典科學構筑了人類知識體系的基礎的話，那么天文學則不僅是這一知識體系的核心，而且更成為古代制度與思想之淵藪。盡管探索天象的初衷只是為農業(yè)生產提供準確的時間服務，但隨著人類文明的進步，天文學則對中國古代文明與傳統(tǒng)文化的形成產生了深刻影響。具體地說，天文學不僅是古人賴以建立時空體系的重要手段，而且直接促進了傳統(tǒng)政治觀、宗教觀、祭祀觀、禮儀制度、哲學觀與科學觀的形成，這些觀念在構建中國傳統(tǒng)文化核心內涵的同時，也形成了獨具特色的傳統(tǒng)字宙觀，體現了古人對于天、地、人相互關系的深刻思考。這意味著如果我們探求中國文化，就不能不首先研究作為這一文化背景的天文學及字宙觀。事實上，如果我們不了解古代的天文學以及相應的宇宙觀，我們就無法從根本上把握文明誕生和發(fā)展的脈絡。顯然，天文學作為中國傳統(tǒng)文明之源的事實相當清楚。

一、“文明”考原

何謂文明，澄清這一問題對正確認識中國文化及字宙觀非常重要。文明的誕生源自先民對于天人關系的獨特理解，體現了天文作為文明之源的固有思考。《易?乾?文言》云：

見龍在田，天下文明。

“見龍在田”為《乾》卦之九二爻辭。孔穎達《正義》：“陽氣在田，始生萬物，故天下有文章而光明也。”龍本為上古時代觀象授時的重要星象，其由二十八宿東宮七宿中的六宿所組成。每當黃昏日沒后蒼龍之角宿初現于東方的時候，這一天象便被稱為“見龍在田”。古人又以東方屬陽，故龍星自東方地平線上升起的天象也就是所謂“陽氣在田”，而傳統(tǒng)則以陽氣主生，所以初民根據龍星東升天象的觀測以行農事，便會“始生萬物”而享有豐年，終致天下有文章而光明。很明顯，天文作為文明之源的思想于此表述得清楚而明確。

“天下有文章而光明”的思想，其本質所強調的實為人文之彰著，這里的“文”也就是“文明”之“文”。先民對于“文”的推崇反映了一種根深蒂固的文化思考與文明傳統(tǒng)。商周古文字的“文”本作，象人形而特彰明其心，所以“文”的原始內涵實相對于“質”，如果說“質”的思想乃在表現人天生所具有的動物的本能，那么“文”顯然已是經德養(yǎng)之后所表現的文雅，這種通過內心修養(yǎng)所獲得的文雅自然是對初民本能之質的修飾，這種修養(yǎng)的文雅由內而外，以德容的形式彰顯出來，這便是古人所稱的“文明”的本義。

傳統(tǒng)的文明觀念其實體現的是初民經過內心的德行修養(yǎng)而表現出的文德，從而將人從以質為本能的動物世界中分離出來的精神追求，所以“文明”之“文”的義涵就是文德。這種文質思想后來被儒家哲學所繼承，而在傳統(tǒng)的禮儀制度中則更多地以文武的思想加以闡釋。當然，不論文、質相對還是文、武相對，“文”所具有的文德的本義都是明確的。

文德修養(yǎng)不足，自然不可能彰明顯著，于是文德之修養(yǎng)又關系到另一個重要觀念――郁。“文明”之“文”于《說文》別作兩字，一作“文”，訓為錯畫；一作“踅”，訓為堿。許慎的這種做法實不可取，“文”訓錯畫實際乃是其本引申。顯然，“文”、“踅”本為一字，唯作“文”。春秋以前的古文字有“文”而無“ā保知“ā弊治后起，是為明證。《說文?有部》：“磁，有文章也。從有，或聲。”段注本改“文章”作“踅彰”，并云：哺戒古多隈或字為之。或者戒之隸變。今本《論語》‘郁郁乎文哉’，古多作或或。是以茍或字文若，《宋書》王或字景文。《大戴?公冠篇》‘遵并大道鄰或’，鄶或即彬或，謂彬彬或或也。《小雅》‘黍稷或或’，《傳》云：‘或或，茂盛兌。’即有踅彰之義之引申也”。“堿”今通作“郁”，其本義即為文德彰明。《論語?八佾》引孔子曰：“周監(jiān)于二代，郁郁乎文哉！吾從周。”既見文盛德厚則可彰明的思想。《禮記?表記》引孔子曰：“虞、夏之質，殷、周之文，至矣。虞、夏之文不勝其質，殷、周之質不勝其文。”朱彬《訓纂》引方性夫曰：“加乎虞、夏之質，則為上古之洪荒；加乎殷、周之文，則為后世之虛華。”虞、夏近古，其民始修文德而未郁，故文不掩其質。

人何以需要修養(yǎng)文德？因為人必須要與動物相區(qū)別，這一點在后世的儒家思想中反復被強調。然而最早的文德是什么？先民根據怎樣的標準建立并規(guī)范人類的文德？他們又從觀象授時的活動中體會出怎樣的樸素德行的認知呢？這些思考充分體現了古人對于天人關系的理解。

觀象授時的活動使先民首先完成了對時間與空間的規(guī)劃，而人們對時間的認識則是通過對主授農時的標準星象的運行變化實現的，這個標準星象就是東宮蒼龍星象以及位于其中心部位的大火。初民視龍星及大火之昏見以建時，久之而不爽，從而形成時間為信的思想，并由此產生了以信為德的觀念。《禮記?樂記》：“天則不言而信。”即此之謂。顯然，誠信思想是先民從對時間的觀測與規(guī)劃中感悟并懂得的，人們與時間雖無約守，但其每每如期而至，從無差誤，初民據此指導農業(yè)生產，致屢獲豐稔，故時間便具有了誠信不欺的鮮明特點。郭店楚竹書《忠信之道》云：“至信如時，必至而不結。”講的就是這個道理。先民以測影計時之圭為瑞信之物，也體現了同樣的思考。而古代盟誓將約守誠信之盟辭書寫于玉圭，或又以圭臬贈與婦人以顯婦德之忠信，也都是這一思想的反映。事實上，西周金文所見時人之道德觀正體現為信與孝，而信更是構建孝信之德的基礎。事實上，在原始思維的背景下，“至信如時”的思想必然蘊育出時間乃由神靈所司掌的樸素認識，而由此產生的信的本質內涵也一定體現為人神之間的誠信約守。顯然，信的思想不僅源于遠古的觀象授時活動，而且集中體現了中國傳統(tǒng)道德觀的核心價值。這便是“見龍在田”與“天下文明”所呈現的因果脈絡。

以信實為德而構成文明的本質內涵，這種思想在早期文獻中反映得非常清楚。《尚書?舜典》云：

日若稽古帝舜，日重華，協于帝。溶哲文明，溫恭允塞。玄德升聞，乃命以位。

偽孔《傳》：“溶，深；哲，智。舜有深智，文明溫恭之德，信允塞上下。”孔穎達《正義》：“舜有深智，言其智之深，所知不淺近也。經緯天地日文，照臨四方日明。既有深遠之智，又有文明溫恭之德，信能充實上下也。”所論未逮本義。實“溫恭允塞”四字同在闡釋文明之德的基本內涵。“溫”，德容也。《詩?秦風?小戎》：“言念君子，溫其如玉。”《論語?季氏》：“君子有九思，……色思溫。”是以“溫”即德容，其猶《詩》以修德之善之作稱“頌”，“頌”也德容之謂。“恭”，敬肅也。《禮記?曲禮上》：“是以君子恭敬撙節(jié)退讓以明禮。”孔穎達《正義》引何胤日：“在貌為恭，在心為敬。”“允”，誠信也。《尚書?堯典》：“允恭克讓。”偽孔《傳》：“允，信也。”偽《古文尚書?太甲上》：“克終允德。”蔡沈《集傳》：“允，信也。”《左傳?文公十八年》：“明允篤誠。”杜預《集解》：“允，信也。”“塞”，誠實也。《詩?邶風?燕燕》：“仲氏任只，其心塞淵。”孔穎達《正義》：“其心誠實而深遠。”《孟子?公孫丑上》：“以直養(yǎng)而無害，則塞于天地之間。”《詩?大雅?常武》：“王貓允塞。”鄭玄《箋》：“允，信也。尚守信自實滿。”王先謙《詩三家義集疏》：“言王道誠信充實。”知經文實言舜有溫恭允塞之德。《尚書?皋陶謨》論九德而有“愿而恭，直而溫，剛而塞”，偽孔《傳》解云“憨愿而恭恪，行正直而氣溫和，剛斷而實塞”，實“塞”即“允塞”，乃言誠實。此與《舜典》所論正合。

德的觀念的產生源自于觀象，這一思想根深蒂固。《易?大有?彖》云

其德剛健而文明，應乎天而時行，是以元亨。

又《象》云：

火在天上，大有，君子以遏惡揚善，順天休命。

王弼《注》：“德應于天則行，不失時矣。”尚不失本義。文明來源于古人對天象的掌握，觀象以知時，則文德漸成。天行健而不止，故德剛健而不息，其文彰著，遂有享大祀――元亨――之位。“火在天上”之“火”即為大火星，乃位于蒼龍星象中心的授時主星心宿二。古人觀火星以授時而“大有”，“其德剛健而文明”亦“大有”而享祀，皆所謂“順天休命”，故上九爻辭言“白天祜之”。文明源白天文，于此表述得同樣明晰。

人類以修養(yǎng)文德而彰明，而社會則得有制度的建設而彰明，事實上，文德與制度的形成皆有賴于一個根本工作，這就是觀象授時。“見龍在田”所呈現的是蒼龍星象的起始宿角宿昏見于東方地平之上的天象，這既是新的農作周期開始的標志，當然也體現著先民對于空間與時間的規(guī)劃。事實上，人類知識體系的形成是從他們對空間與時間有意識地規(guī)劃開始的，而在時空體系完善的基礎之上，一切人文制度及形上思想才可能最終建立。《禮記?大傳》云：

立權度量，考文章，改正朔，易服色，殊徽號，異器械，別衣服。此其所得與民變革者也。

鄭玄《注》：“文章，禮法也。”即以“文章”所言為禮儀制度。《左傳?隱公五年》云：

昭文章，明貴賤，辨等列，順少長，習威儀也。

杜預《集解》謂“文章”日：“車服旌旗。”皆以文章為禮儀典章，其屬人文制度自明。人文制度包括一系列的禮樂制度與典章制度，這不僅是人類社會區(qū)別于動物世界的重要標志，而且也同德行觀念的推行一樣，是維系社會正常秩序的根本保證，故光大昭明，可見其與野蠻的不同。

毋庸置疑，中國古人對文明的闡釋充分體現了中國文化的獨有特點，其所強調的其實是“文”字所具有的形上思想與制度義涵，而相關思想與制度的形成則直接導源于觀象授時以及先民對于天人關系的思考。物質的創(chuàng)造盡管可以滿足先民生活的需要，但以器載道，借器物以完成思想的表達及制度的昭明才是他們追求的根本目的。很明顯，基于天文作為文明之源的事實，對于早期文明與文明史的研究而言，僅僅關注物質文明而忽略上古形上思想與禮儀制度的探索是極不全面的，忽略對上古天文學與字宇宙觀的探索同樣也難中肯綮。

二、“文化”考原

中國古代天文與人文的關系問題始終是中國文化的根本問題，先民對這一問題的思考和論述精審而深刻。《易?責?彖》云：

剛柔交錯，天文也。文明以止，人文也。關乎天文，以察時變。關乎人文，以化成天下。

王弼《注》：“觀天之文則時變可知也，觀人之文則化成可為也。”“文明”之“文”所體現的由人之心齋而致文雅，到社會制度的完善而有秩序，都呈現出郁郁乎文的彰著。這使“文”具有了堿文的本訓。人有文德則德容昭顯，其猶以文繪飾之而掩其質：社會有制度禮儀則秩序井然，其猶以文繪飾而掩其野。故“文”又引申有錯畫之訓，此即《彖傳》所謂“天文”、“人文”之義。對天之繪飾錯畫即為天文，其本指天上由不同星辰所組成的圖像：而對人類社會之繪飾錯畫則為人文，所指乃人之形上思想與社會制度。孔穎達《正義》：“言圣人觀察人文，則《詩》、《書》、《禮》、《樂》之謂，當法此教而化成天下也。”所論雖不全面，然尚得人文之旨。

“剛柔交錯”意即陰陽迭運，其所描述的是天文星象的回天變化。星象之運行時刻在變，或東升西落，或天淵兩別，這種星象運行的位置變化不僅可以象征陰陽的變化，同時更預示著時間的變化。古人以“剛柔”表述陰陽，既有時間的意義，也有空間的意義，而天象的特征乃在于變，這一點恰好可以借助陰陽思想而加以表現。故先民觀測天象，其目的即重在掌握其變化規(guī)律，唯知其變，時間系統(tǒng)才可能建立。而與隨時變化的天象不同，“文明以止”之“止”則在強調思想與制度的相對不變。如果說變是天象的基本特征，那么因人文制度與思想觀念重在傳承，其所表現的必然是恒守不移的不變傳統(tǒng)。因此對于制度與思想而言，古人更怕其變，而希望其不變，如此才能完成對人類創(chuàng)造的一切知識、思想與制度的有序繼承。天文不變則無以知時，人文若變則無以成傳統(tǒng)。《易傳》以變與不變的對比，準確地闡釋了天文與人文的本質特征，這對客觀理解上古文明是極為重要的。顯然，先民求天文之變以建立時間，求人文之不變以形成傳統(tǒng)，這些思想既體現了天文作為文明之源的思考，也揭示了天文與人文的本質內涵。

源于天文的人文制度與思想的形成，由于其內涵不同于天文所具有的時間意義，而重在強調人及社會之郁文，因此其作用則在于“化成天下”。這里的“化”意即以文明或人文教化，實際也就是以文治化，這當然涉及了古人對“文化”的理解。

是故先王之制禮樂也，非以極口腹耳目之欲也，將以教民平好惡而反人道之正也。……是故君子反情以和其志，比類以成其行。轟聲亂色不留聰明，樂慝禮不接心術，惰慢邪辟之氣不設于身體，使耳目鼻口心知百體皆由順正以行其義。

即在強調人之身體與思想都須以順正之方向行乎道德，這便是“化”字以正人之象以喻德化的本旨。《荀子?正論》：“堯、舜，至天下之善教化者也，南面而聽天下，生民之屬莫不振動從服以化順之。”同樣表達了教化以順正的思想。德化實在于端正人心，端正之心即為化成以正人。故“化”字所體現的文治教化的本義極為鮮明。而《易傳》以人文化成天下，表述的正是這一思想。

準此可知，古人所謂之文化同文明一樣，也不是指人類技術的進步與物質的豐足，而在強調文德教化之尚德追求。《說苑?指武》：“圣人之治天下也，先文德而后武力。凡武之興，為不服也，文化不改，然后加誅。夫下愚不移，純德之所不能化，而后武力加焉。”所言“文化”本即以文德教化為義甚明。《文選?束廣微補亡詩由儀》：“文化內輯，武功外悠。”李善《注》：“言以文化輯和于內，用武德加于外遠也。”其以文化與武功相對，以文德與武德并舉，以內和以外遠互稱，皆明文化本即以文德治化于心，此文明、文治之謂也。

三、中國原始文明的基本內涵

中國的傳統(tǒng)文明體現著一種獨具特色的字宙觀。我們所說的廣義的宇宙觀是指中國古代先民對于天、地、人之間相互關系的獨特思考，這種思考雖然源出于一種最樸素的觀象活動，但卻是以古人對于時空的規(guī)劃、政治制度與宗教觀念的形成、祭祀及典章制度的完善，以及哲學思辨與科學證認的形式呈現的，顯示出天文對于人文的深刻影響。

東西方文明的本質差異即在于兩種字宙觀的不同。中國傳統(tǒng)的字宙觀博大而包容，和而不同，這個特點不僅來自于古人對于天人關系的認識，而且也造就了獨具特色的傳統(tǒng)文明。很明顯，對中國上古文明的研究不可以拋棄其賴以建立的宇宙觀背景。

中國原始文明的誕生是從初民有意識地對空間與時間的規(guī)劃開始的，事實上在他們創(chuàng)造出獨具特色的時空知識體系的同時，也完成了對時空關系的思考，而時空體系的建立以及時空關系的思考都必須基于相應的天文觀測才可能完成。中國傳統(tǒng)的時空關系表現為空間決定時間，這不僅意味著辨方正位成為一切用事的基礎，從而決定了古人對于子午線的重視以及諸如都邑、塋域等的方正布局，而且對于傳統(tǒng)文化中有關時空問題的理解，也都需要首先建立這種時空關系的背景。先民通過對時空的規(guī)劃建立起一整套有關空間、時間的基本概念及表現形式，而且將時空體系與陰陽哲學彼此結合，建構了獨具特色的文化傳統(tǒng)。

陰陽的思辨雖然是對萬物生養(yǎng)原因的哲學解釋，但其本質卻同觀象授時的工作一樣重在祈生，這使以觀象為基礎的時間體系成為表述陰陽的最理想的形式，從而形成傳統(tǒng)的陰陽合歷以及以陰陽為核心的時空傳統(tǒng)與原始宗教傳統(tǒng)。

空間方位的精確辨正顯然得益于染表的發(fā)明，這種天文儀器的出現成為天文觀測精確化的必然結果。在中國傳統(tǒng)的五方觀念中，中的位置不僅是立表的位置，而且在早期文明社會，立表的活動由于被統(tǒng)治者所壟斷，從而導致時空體系、政治制度與宗教思想的結合，使居中而治的傳統(tǒng)政治觀逐漸形成。

上古王權的基礎當然在于對觀象授時的掌握，由此則逐漸發(fā)展出君權天授的政治思想。因此根據傳統(tǒng)的政治觀，人君治民實受天命而為，故其配帝在下，所居之位也必依近于天。《逸周書?度邑》言武王治民作邑“其惟依天”，何尊謂武王定天保而直告于天，且宅中域以義民，都體現了這一根本思想⑨。古人以為，授命之帝居于天之中央――北極，則人王若要依天而立政，就必須居于地之中央。故王庭的選建首先就要解決以圭表求測地中的問題⑩，從而形成以地中為中心的中域、中土、中國、中原的政治地理概念，以及相應的居中而治的傳統(tǒng)政治觀。《論語?堯日》：“天之歷數在爾躬，允執(zhí)其中。”即是這種觀念的反映。

王庭選建于天地之中意味著建筑于觀象授時基礎上的政教合一的王權具有了政治和宗教上的合法性，所以，居于中央的王庭對四方的統(tǒng)治必須通過于王庭所在的內服周圍分封諸侯而實現。外服諸侯所建立的實體為“國”，而由王庭及其所統(tǒng)御的侯國所形成的內外服政治實體則稱為“邦”，國對于中央王庭首先具有的就是拱衛(wèi)的義務，同時通過貢納的形式以表現其對王庭的臣服。西周大盂鼎稱武王嗣文王之業(yè)而“作邦”，即此之謂。而外服侯國以外的“方”則對王庭時叛時服，所以王所巡守之邦本及四國――四方之諸侯國，形成早期家天下王朝的基本政治格局。而王更以耀德使四方荒服之“方”歸附賓服，形成更廣大的內外服政治實體。西周昭王世之作冊令方彝銘云周舍命于“三事四方”，即是這種政治格局的真實反映。

由立表測影而產生的“中”的觀念事實上包括三方面的內涵。其一，因立表測定空間方位所獲得的“中”具有“中央”的內涵，這是居中而治的傳統(tǒng)政治觀的基礎，對中國傳統(tǒng)政治制度及都邑制度的形成具有深刻的影響。其二，立表測影的工作必須以校正表的垂直為前提，由此獲得的“中”則具有“中正”的內涵，從而直接影響著“中庸”哲學觀的形成。其三，表所居的位置在中央，其又以中正的狀態(tài)呈現，這個位置顯然是最為和諧且不偏不倚的，由此又引申出“中和”的內涵，從而使“中”最終具有了陰陽哲學的義涵。

由于觀象授時的工作始終為統(tǒng)治者所壟斷，這使天文學從其誕生的那天起即具有了強烈的政治傾向。很明顯，在生產力水平相當低下的遠古社會，如果有人通過自己的智慧與實踐掌握了在多數人看來神秘莫測的天象規(guī)律，并通過敬授人時維系著氏族的生存，那么這種知識本身也就具有了權力的意義。事實上，當觀象授時作為王權政治的基礎存在的時候，人王的權力源于天授的認知便自然產生了。基于這樣的認知，至上神上帝開始被創(chuàng)造，帝廷組織得以建構，帝與人王的直接血緣關系得到確認，以祖配天的觀念由此形成，進而對天地、天象、祖先、社稷的祭祀及相應的典章制度與禮器制度，以及有關陰陽、刑德的哲學思考相伴而出現。不僅如此，政治觀的形成必須創(chuàng)造出王權的象征形象，而龍星以其授時主星的地位具有了這種資格。畿服的規(guī)劃與王庭的建制必須體現出尊卑的差異，古人對于時空的認識最終解決了這個問題。人居于天地之間如何才能合于天地之道而永續(xù)恒久，這種思考使先民選擇了順時施政的用事法則。而宗教觀的建立則又需要首先確定上帝的居所以及帝與人王的關系，于是有關天極、極星、璇璣的認識相繼完成，而在確立帝作為天子嫡系祖先的同時，也創(chuàng)造出了帝的世俗形象。顯然，天文學不僅導致了君權神授、天命觀念的形成，而且直接關系到原始宗教觀、古代祭祀制度及禮儀制度的建立。而就古典哲學而言，如果說儒家哲學的天命、中庸、道德等核心思想乃是對傳統(tǒng)宇宙觀的繼承的話，那么道家的思辨哲學簡直就是借助天文學的研究完成的⑩。

第8篇：天文學概念范文

美國宇航員帶來最新的好消息是，發(fā)現了大小與地球相似的星球圍著一顆與太陽相似的大星球運轉。而且，一下發(fā)現了兩顆！這兩顆星球被稱為Kepler20f和20e，近距離圍著它們的太陽運轉，星球表面溫度可能高達800攝氏度。這個發(fā)現是朝搜尋能支持生命的星球邁出的重要一步，因為類似太陽系地球圍繞太陽運轉的星系現在已經被證明是存在的。

畢竟地球不過是普普通通的一顆行星，圍繞著太陽這顆普普通通的恒星運轉，而宇宙又是如此浩瀚―像太陽一樣的恒星僅銀河系中就有上千億顆，更不用說銀河系這樣的星系在宇宙中還有上千億個了。如果只有地球存在文明，那未免也太浪費了。

監(jiān)聽外星人

那么，宇宙中到底存在多少外星文明？1961年，美國天文學家弗蘭克?德雷克提出了一個后來以他名字命名的公式，試圖估算銀河系內掌握無線電技術的外星文明的數量。按照他的公式，有能力與我們進行星際通訊的外星文明的數量跟諸多不確定因素有關，包括銀河系里恒星的數目、恒星擁有行星的概率、行星適宜生命生存的概率、宜居行星上誕生生命的概率、生命演化出智慧的概率、智慧生命發(fā)展出無線電通訊的概率，以及這樣的文明向外發(fā)出可探測電波的平均時間。

之所以強調“掌握無線電技術”，不光是因為當時這是人類掌握的速度最快的星際信息傳遞方式（其實現在也仍是如此），更是因為德雷克提出這一公式的初衷：不是為了純粹從理論上估算外星文明的數量，而是要實實在在地為尋找外星文明的首次嘗試提供一個具體的目標。就在提出這一公式的一年之前，德雷克利用美國綠岸天文臺巨大的射電望遠鏡（本質上就是無線電天線），嘗試在其他恒星周圍搜尋智慧生命發(fā)出的無線電信號，史稱“奧茲瑪”計劃。

德雷克的“奧茲瑪”計劃沒有收到任何來自外星人的信號，但搜尋地外智慧文明的SETI計劃卻由此鋪開，時斷時續(xù)一直持續(xù)至今。如今，五十多年過去了，SETI計劃仍然一無所獲。德雷克本人對此并未灰心喪氣，因為在他看來，尚未截獲外星人“電報”是正常的，我們監(jiān)聽的恒星還不夠多！

根據德雷克自己提出的方程式，他估計銀河系內現存擁有無線電通訊能力的智慧文明大約有10000個。按照這個看似相對保守的估計，銀河系內的上千億顆恒星之中，平均每千萬顆恒星才擁有一個這樣的文明。換句話說，想要能夠比較有把握地截獲外星人發(fā)出的訊號，我們至少得掃描上千萬顆恒星才行―而天文學家迄今為止監(jiān)聽過的恒星，還遠遠達不到這一數量。

不過，在2010年紀念“奧茲瑪”計劃50周年的儀式上，德雷克對SETI計劃的未來表示樂觀。天文學家監(jiān)聽無線電信號的技術與當年相比早已不可同日而語。在紀念儀式上，德雷克重新操作那臺射電望遠鏡，短短數秒就重復了當年好幾個月才能完成的監(jiān)聽。再加上計算機數據處理速度的大幅提升，從事SETI項目的天文學家預期，未來二三十年內他們監(jiān)聽的恒星數量就將達到千萬顆量級。

因此，天文學家或許有較大把握，能夠在未來二三十年內，接收到來自外星人的無線電信號，從而獲得確鑿的第一手證據，表明我們在宇宙中并不孤獨。但也有可能，在監(jiān)聽了千萬顆恒星之后，外星文明依舊對我們保持著可怕的無線電靜默。果真如此的話， SETI計劃或許就永遠截獲不到外星人的“電報”了。可能是我們監(jiān)聽的方式不對，也可能德雷克的估計太過樂觀―銀河系中技術文明的數量極為罕見，甚至我們真的是孤獨的。

尋找“螢火蟲”

事實上，德雷克估計錯誤的可能性相當大。他的公式剛被提出時，其中的每一個因素，確切數值幾乎都無法確定，因此他的估計比憑空猜測好不了多少。不過，在五十多年后的今天，天文學家起碼已經確定銀河系中擁有千億顆恒星。而現在，他們正在努力尋找太陽系外可能適宜生命生存的行星。他們的“秘密武器”，是2009年發(fā)射升空的開普勒望遠鏡。

我們知道，行星本身是不發(fā)光的，只能反射來自恒星的光芒，因此兩者在亮度上差異懸殊。如果把恒星比作強光探照燈，行星最多只能算是螢火蟲，還是緊貼在探照燈燈罩上環(huán)繞它飛行的螢火蟲。于是，尋找外星文明可能落腳的行星，就類似于遙望探照燈光，去確定那里有沒有螢火蟲在飛舞。

顯然，想用望遠鏡直接看到那些螢火蟲是不現實的，因為螢火之光會被探照燈耀眼的光亮所淹沒。不過有些時候，螢火蟲也會從探照燈前方飛過，小小的身影會短暫遮擋部分探照燈的光芒。在遠處觀察的我們，就會發(fā)現探照燈的燈光突然暗了一下―雖然幅度極小，卻足以令我們察覺到了。

行星圍繞恒星公轉的軌道，要比螢火蟲的飛行路線規(guī)則得多，因此這樣的現象會周期性出現。開普勒望遠鏡就是用這種方法來尋找外星行星的。自2009年升空以來，它便一刻不停地監(jiān)測著大約15萬顆恒星，記錄它們亮度上的細微變化。如果觀察到某顆恒星出現周期性的星光變暗，至少觀察到4次之后，便可以確定那里存在一顆我們看不見的行星。

然而，找到了外星行星也還是不夠的。行星是否適宜生命生存，要看它距離恒星是否恰到好處―距離太近，行星就會過熱，水會被徹底蒸干；距離太近，行星則會太冷，水會被完全凍結。每顆恒星周圍都存在這樣一個既不太近，也不太遠的區(qū)域，被稱為“宜居帶”。只有在宜居帶內環(huán)繞恒星公轉的行星，液態(tài)水才有機會在它的表面長期存在，類似我們這樣的生命也才有機會在那里誕生、繁衍和演化。

去年12月5日，開普勒任務組宣布，他們首次在另一顆恒星的宜居帶中找到了一顆行星。這顆行星被稱為開普勒-22b，距離地球大約600光年，圍繞母星公轉一圈需要290天。它的半徑僅有地球的大約2.4倍，是迄今為止在宜居帶中找到的外星行星中體積最小的一顆。不過，天文學家仍然無法確定，開普勒-22b就一定適宜生命生存，因為除了到恒星的距離以外，其他因素也會影響行星是否宜居，比如行星的大小。

相對于地球而言，開普勒-22b還是稍大了一些，體積超過地球10倍以上。這么大的行星，天文學家無法確定它是否像地球一樣，是一顆主要由巖石構成的固態(tài)星球。如果它更像是太陽系里的天王星和海王星，我們人類或者類似的生命便無法在那里“立足”，因為那樣的星球主要由氣體構成，根本不存在陸地和海洋這種概念。只有體積與地球類似，甚至更小的行星，天文學家才能斷言它們是類地行星，擁有固體的表面。

就在半個月后，即12月20日，開普勒任務組再次宣布，他們找到了這樣的行星，而且找到了兩顆！這兩顆行星圍繞距離地球約950光年的同一顆恒星運轉，其中開普勒-20e比金星略小，半徑是地球的0.87倍，開普勒-20f則比地球略大，半徑是地球的1.03倍。不過可惜的是，這兩顆確鑿無疑的類地行星，都不在恒星的宜居帶中，不適宜我們這樣的生命生存。

上帝擲骰子？

這兩項發(fā)現，無論是對于開普勒望遠鏡來說，還是對于人類尋找外星文明的歷程來講，都具有里程碑式的意義，因為距離真正找到一顆適宜生存的類地行星似乎只有一步之遙了。不過，找到這樣一顆行星并不是天文學家把開普勒望遠鏡送入太空的首要目的。通過對這15萬顆恒星的小規(guī)模抽樣調查，天文學家想弄清楚銀河系中有多少恒星擁有行星，又有多少行星宜居。迄今為止，開普勒在這些恒星周圍共發(fā)現2326顆疑似行星的候選者，其中有48顆可能位于“宜居帶”中。盡管還有待進一步證實，但這一數字意味著，大約10%的恒星都有行星在其宜居帶中環(huán)繞它們運轉。換句話說，德雷克公式中的第二和第三項因素，未來幾年內將被確定下來，恒星周圍擁有宜居行星的概率很可能不低。

可是，如果適宜生命的環(huán)境在銀河系內相當普遍，那么“他們在哪里”呢？這是諾貝爾物理學獎得主、大物理學家恩里科?費米在1950年，在德雷克啟動外星文明搜尋計劃的10年之前，就提出的一個問題。他問的，不是地球以外生命存在于何處，而是外星智慧生命為何沒有造訪過地球―或者說，為什么我們找不到他們來過地球的可靠證據。

畢竟，就算以人類目前慢如蝸牛的飛行速度展開宇宙大航海時代，也只需要500萬到5000萬年就能殖民整個銀河系。雖然看似漫長，但跟宇宙上百億年的歷史相比，這不過是轉瞬之間。更何況，人類文明短短幾千年就發(fā)展到如今這個地步，如果有智慧文明在技術上領先我們上萬乃至上億年，他們?yōu)槭裁催€沒有占領我們的地球呢？

這個問題的答案，可能就隱藏在德雷克公式的后一半因素之中―即使環(huán)境適宜，生命的誕生也堪稱奇跡；即使生命出現，演化出智慧或許也極為罕見；即使智慧出現，發(fā)展出技術文明的或許也只有鳳毛麟角；又或許，技術文明并不罕見，但它們都如曇花一現，沒能存活多久便煙消云散了。

對于這些因素，科學家仍擺脫不了“基本靠蒙”的尷尬境地。但對于外星文明的搜尋、對于太陽系外宜居類地行星的探索，能讓我們更清楚地認識到，人類文明的出現即使是在浩瀚的宇宙之中，可能也是一個并不多見的奇跡。我們或許終將找到外星文明，或者證明自己確實是孤獨的―如果在此之前，人類文明還沒來得及消亡的話。

第9篇：天文學概念范文

時空，時間與空間的簡略集合名詞。是力學、物理學、天文學和哲學的基本概念。

在力學和物理學中，這些概念是從對物體及其運動和相互作用的測量和描述中抽象出來的；涉及物體及運動和相互作用的廣延性和持續(xù)性。

哲學上，空間和時間的依存關系表達著事物的演化秩序。涉及的發(fā)散性概念有周易里的“乾坤”，道家的“道”以及孔孟之道的大成智慧。

（來源：文章屋網 ）