天文學的定義精選(九篇)

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第1篇：天文學的定義范文

同為地球上的智慧生命，各國人對年齡的詢問有著不同的看法。按照西方傳統禮節，初次見面就問“您貴庚”是不得體的；但中國人習慣以此拉近距離，而且還會根據對方的情況謹慎選擇用語，例如：“您高壽?”當我們拋開世俗放眼星辰之際，詢問星系的年齡則不再是個民俗禮節問題，而是個充滿挑戰的自然科學問題了。

回顧天文學的發展歷史不難發現，天文學家無時無刻不面對著有關天體年齡的尷尬局面：從最原始的認為天地永恒，到發現宇宙大爆炸及其加速膨脹；從相信太陽始終如一地送給人類光明和溫暖，到發現恒星內部的核聚變過程；從因數據有誤而估算出比地球巖石年齡還小的宇宙年齡，產生“先有兒子后有父親”的佯謬，到精確測得今天可觀測宇宙的年齡大約為137億年。這一切都表明天文學家對宇宙以及各類天體的年齡估計是多么艱難、復雜又漫長的過程。但我們不是專業的天文學家，也無需了解艱深繁雜的判斷天體年齡的具體過程，我們只需對宇宙天體的年齡有概念性的了解就足夠了。

時間等于距離

在談論宇宙天體的年齡之前，我們需要進行一個思維轉換——距離等于時間。這不是多難的事，讓我們先想想身邊的情況。假設我們在高速公路上行駛，每個人都會自然想到時速，沒錯，就是我們掛在嘴邊的時速120，時速80，當然我們的默認單位是千米每小時。這樣任何距離部可以等效成時間。例如時速120千米就意味著2千米等于1分鐘，而相距600千米的兩個城市，在我們的腦海中就等于5小時。現在我們把這種時間距離的轉換應用到宇宙中，與高速公路上行駛的機車相比，惟一的不同是現在我們的速度是光速!120千米每小時的速度對于宇宙來說太慢了，我們必須用30萬千米每小時的光速作為衡量標準，這也是我們的宇宙中最快的速度。如果你聽說過愛因斯坦，聽說過相對論，你會立刻想到任何物體的速度部不可能超越光速。之所以要進行這樣的轉換，只是為了更接近專業天文學家的思路，在他們的研究中，在宇宙學尺度上，時間和距離是一回事，對宇宙中星系年齡的估計，就變成對這個星系距離的測量。

宇宙有多老?

目前主流天文學家認為，宇宙作為一個整體有確定的年齡——大約137億年，這個年齡比任何已知的宇宙內天體年齡都要大，也就是說這個數值至少與已有觀測數據不矛盾。

當我們談論宇宙的年齡時，不得不提到一位大名鼎鼎的天文學家——埃德溫?哈勃。正是他在20世紀20年代對銀河系以外星系的觀測，開創了宇宙學的新時代，他提出的“哈勃定律”為大爆炸宇宙學奠定了基石。不要被這些看起來很嚇人的詞匯所迷惑，我們很快就會搞清楚所謂的哈勃定律和哈勃常數。

當年哈勃觀測了幾十個銀河系之外的星系(稱為河外星系，星系是大量恒星_例如我們的太陽——通過引力作用形成的集合體，我們的銀河系就是一個有大約2千億顆恒星的旋渦星系)，發現幾乎所有的星系都在遠離我們，而且距離我們越遠的星系，離開我們的速度越大。為什么哈勃能夠肯定星系在遠離我們呢?他是通過測量星系的光譜，發現其中的譜線(發射線或吸收線)都向光譜的紅端移動(即紅移，redshifl)。譜線的紅移是因為光源在遠離我們，這就好比當救護車遠離我們時，我們聽到其發出的警笛聲越來越低沉，也就是聲波的波長被拉長，這種現象就是多普勒效應。習慣上用一個沒有單位的純數z來表示紅移的大小，z=(λ觀測-λ靜止)／λ靜止，λ觀測為觀測到的波長，λ靜止為實驗室里靜止光源的波長，紅移z的數值越大，說明波向紅端移動得越多，也就是光源離觀測值越遙遠。哈勃因此提出了著名的“哈勃定律”，即星系遠離我們的速度與距離成正比，V=Hod，其中v代表速度，d代表距離，而比例常數H。就是所謂的“哈勃常數”。哈勃的這一發現震驚世界，因為現在我們看到所有的星系都在遠離我們，而且距離越遠速度越快，那就說明，在有限的一段時間之前，所有的星系是聚集在一處的!這就直接支持了大爆炸宇宙學。

我們再來看哈勃常數H0，因為速度v的單位總可以通過轉換為米／秒，而距離d的單位也可以轉換為米，顯而易見H0的單位是秒分之一，也就是說1／H0的單位是時間單位。1／H0在宇宙學中有特別重要的意義，它就是宇宙的年齡!有個專門的詞匯來描述1／H0，即回望時間(Iookback time)。只要能精確地測得H0的數值，我們就知道宇宙的年齡了!當然，僅用1／H0作為宇宙年齡的表示并不準確，還依賴宇宙學模型等等其他復雜的條件，但那已經超出我們感興趣的范疇，我們只要知道哈勃常數的倒數等效于宇宙年齡就足夠了。而現在對哈勃常數最好的測定結果是H0大約為22千米每秒每百萬光年，其對應的宇宙年齡大約為137億年。

歷史上因為對哈勃常數的測定差異很大，鬧出過不少笑話。如果哈勃常數值是一個很大的數，那么它的倒數就會很小，使得宇宙的年齡比某顆恒星的年齡還小，即“先有兒子后有爸爸”，大爆炸宇宙學也因此備受抨擊。但隨著探測設備技術以及宇宙學的發展，目前對哈勃常數的測定已經達到了足夠的精度，所謂年齡的佯謬也不攻自破了。

星系有多老?

隨著新聞媒體越來越關注天文學新發現，我們經常會看到“某星系的年齡為多少億年”的說法。那么天文學家如何確定某星系的年齡呢?

其實這里面存在一種誤解：在天文學專業里，是無法精確定義星系的年齡的。我們知道星系是由各類恒星、氣體以及暗物質等其他成分構成的混合體，各不同部分部有自己的誕生演化歷史，星系中的全部恒星一般不可能是在一個確定的時刻同時產生的，因此無法定義一個星系的年齡，只能說星系中某一成分的年齡大約為多少年。那么我們經常看到的關于星系年齡的報道，其數值究竟對應的是天文學家的科學研究中哪一部分呢?

上文我們提到了時間距離轉換的思維，也提到了紅移的概念，現在就是揭開謎底的時刻。在實際觀測中，天文學家能夠測量到星系的光譜，選擇合適的譜線，就可以準確地測定這個星系的紅移值。而在天文學家眼里，紅移值與距離是完全等價的概念。只要給出宇宙學模型，星系的紅移值與距離是惟一對應關系。知道了距離，就等于知道了時間。因此，媒體報道中提及的星系的年齡，實際上就是天文學家通過測量星系的紅移，轉換為對應的距離即時間，就得到所謂的星系年齡。例如天文學家觀測某星系的紅移值為0.1，那么按照宇宙學模型給出的對應關系(需要用到哈勃常數的數值)，其對應的宇宙學距離為14億光年，我們就可以說這個星系的回望時間是14億年，也就是新聞中提到的14億年的星系年齡。再考慮到整個宇宙的年齡為137億年，也可以認為這個星系是在大爆炸之后123億年時形成的。

其他測定星系距離的辦法

既然星系的年齡與其距離是惟一對應的關系，那么天文學家就要想盡各種辦法來測量星系的距離。由于星系距離我們都十分遙遠，從星系發出的光到達地球時已經非常暗弱，因此說來簡單，但真正要確定某個星系的距離是異常困難的工作。

最初天文學家利用一類特殊的恒星(恒星的光度與其光度變化周期有固定的關系，中文稱為造父變星)或者星系的光譜來推算其所在星系的距離，但由于亮度有限，這種辦法只能測量距離較近的星系。隨著天文學以及探測技術的發展，今天的天文學家有很多種辦法來測量星系的距離，例如Sunyaey—Zerdovich效應、超新星、引力透鏡、塔利-費希爾關系、基本面關系、星系面亮度等等，其中有些可以直接測量星系的絕對距離，有些是通過測量星系的相對距離，再由“距離階梯”逐步推算出星系的絕對距離。需要特別強調的一點是，由于觀測和理論的局限，各種途徑測得同一星系的距離并不完全一致。有些方法得到的距離誤差也比較大。這也是天文學家致力于提高星系距離測量精度的原因。

第2篇：天文學的定義范文

“旅行者”1號發射于1977年9月5日，只需要短短的34年時間，它就能飛出太陽系嗎?可能許多人都像我一樣有這個疑問。資料顯示，它目前距離太陽大約180億千米，即120天文單位(是冥王星距離的3倍)，確實夠遠，但這里是否就是太陽系的邊界呢?

行星之外――不斷擴展的邊疆

太陽系的邊界位于何方?這在天文學上算得上是個冷門的話題。對古人而言答案是顯而易見的，因為肉眼能看到的最遠的行星是土星，它的位置也就自然而然地被認為是邊界之所在。直到1781年3月13日英國天文學家威廉‘赫歇爾在望遠鏡的助力下發現了天王星(把太陽系的疆域向外擴展了整整一倍)，并因此而一舉成名，太陽系的邊界問題才開始變得令人感興趣起來。眾多天文學家和愛好者投身這一領域中，展開了大海撈針般的星空大搜捕，希望能找到新的、更遠的行星，可惜事與愿違，行星沒有找到，倒是發現了不少“副產品”：小行星和小行星帶(位于火星和木星軌道之間)。很快這股熱潮就平息了下來。

幾乎同時，隨著牛頓力學和數學的發展，天文學進入定量化8寸代，天體力學理論的重要性越來越凸顯，成為與觀測幾乎同等重要的研究手段，并于1846年達到巔峰：英國天文學家亞當斯和法國天文學家勒維耶幾乎同時在理論上預言了一顆新行星的存在，并且很快就被觀測所證實。這就是距離太陽約30天文單位的海王星。這一發現再次極大地刺激了天文學家和數學家的興趣。但令人沮喪的是，隨之而來的眾多計算、觀測均以失敗而告終，研究者的熱情再次擱淺。直到近100年后的1930年，美國洛威爾天文臺的湯博發現冥王星，太陽系的邊界才被再次擴展，直達40天文單位處。這項工作的任務是如此艱巨，除了湯博，已經很少有天文學家在觀測上進行搜尋了。湯博又投入了13年的漫長時光，搜索范圍超過了整個夜空的三分之二，發現了6個星團、14顆小行星及一顆彗星，但卻沒能發現任何冥王星以外的新行星。

冥王星所在之處是否就是太陽系的疆界呢?

眾望所歸――柯伊伯帶

既然觀測上已經遭遇瓶頸，天文學家們只得拿起理論工具對此進行探討。當然由于冥王星的發現已屬巧合，加上觀測數據的缺乏，理論研究已經不太可能重演象亞當斯與勒維耶那樣的精密計算了，更多的還是帶一些猜測性質。

當時關于太陽系起源的主流觀點，是認為太陽系是由一個星云演化而來的。這其中行星的形成，是來自于星云盤上的物質彼此碰撞吸積的過程。按照這種理論，行星形成過程的順利與否與星云物質的密度有很大的關系。星云物質的密度越低，則引力相互作用越弱，星云盤上物質相互碰撞的幾率越小，從而吸積過程就越緩慢，行星的形成也就越困難。當星云物質的密度低到一定程度時，行星的形成過程有可能緩慢到在太陽系迄今50億年的整個演化過程中部無法完成，而只能造就一些“半成品”：太陽系小天體。

1943年，愛爾蘭天文學家埃奇沃斯(Kenneth Edgeworth)指出，海王星以外的情形便是如此。那里的星云物質分布過于稀疏，行星無法誕生，而只能形成眾多質量較小的天體。他預言人們將會在海王星之外不斷地發現小天體，其中一些也可能進人內太陽系，成為彗星。

持同一觀點的還有美籍荷蘭裔天文學家柯伊伯(Gerard Kuiper)，不過基于當時對冥王星的質量的錯誤估計(認為其質量與地球質量相當，而事實上只有地球的0.2％)，他認為那些曾經存在過的小天體早就已被冥王星的引力作用甩到了更遙遠的區域，不會再存在于距太陽30天文單位～50天文單位的區域中了。

除了從太陽系起源角度所做的分析外，另一些天文學家根據對彗星的研究，也殊途同歸地提出了海王星之外存在大量小天體的假說。太陽系中的彗星按軌道周期的長短大致可分為兩類：一類是長周期彗星，它們的軌道周期在兩百年以上，長的可達幾千、幾萬、甚至幾百萬年。另一類則是短周期彗星，它們的軌道周期在兩百年以下，短的只有幾年。從理論上講，短周期彗星會因為頻繁地接近太陽而被迅速蒸發掉，而且軌道也會因反復受到行星引力的干擾而變得極不穩定，多數難逃撞入太陽而被吞沒的命運。所以，在太陽系誕生初期形成的短周期彗星，很快就會被蒸發或吞噬，就此絕跡。但如今，50億年過去了，我們卻仍然能觀測到大量短周期彗星，這又怎么解釋呢?

唯一的可能是太陽系中存在一個短周期彗星的發源地。1980年，烏拉圭天文學家費爾南德斯(Julio Fernandez)提出這個“彗星基地”就是位于海王星之外的一個小天體帶。后來被稱為“柯伊伯帶”，目前的主流觀點認為它位于距離太陽30天文單位～55天文單位處。

到20世紀80年代，在尋找太陽系邊疆的歷程中，理論遠遠走在了觀測的前列，那時柯伊伯帶里已知的唯一一個天體，就是孤零零的冥王星。直到1992年人們發現另一顆海王星外天體(稱為“海外天體”)――1992QB1，才從觀測上證實了柯伊伯帶的存在。到2011年底，國際小行星中心(MPC)公布的海外天體數目已經超過1800顆，它們的表面大都覆蓋著由甲烷、氨、水等物質組成的寒冰。

異軍突起――奧爾特云

柯伊伯帶擴展了太陽系的邊界，但無法解釋長周期彗星的起源，而它們應該比柯伊伯帶更遠!最早對此進行系統研究的是荷蘭天文學家奧爾特(Jan Oorf)。1950年，奧爾特發現很多長周期彗星的遠日點位于距太陽50，000天文單位～150，000天文單位(約合0.8光年～2.4光年)的區域內，由此他提出了一個假設，即在那里存在一個長周期彗星的“大本營”，后來被人們稱為“奧爾特云”(OortCloud)。這一假設與將柯伊伯帶視為短周期彗星補充基地的假設有著異曲同工之妙，但時間上更早。

據估計，奧爾特云中約有幾萬億顆直徑在～千米以上的彗星，其總質量約為地球質量的幾倍到幾十倍。由于數量眾多，在一些科普示意圖中奧爾特云被畫礙象一個真正的云團一樣，但事實上，奧爾特云中兩個相鄰小天體之間的平均距離約有幾千萬千米，是太陽系中天體分布最為稀疏的區域之一。

在距太陽如此遙遠的地方為何會有這樣一個奧爾特云呢?一些天文學家認為，與離散盤類似，奧爾特云最初是不存在的，如今構成奧爾特云的那些小天

體最初與行星一樣，形成于距太陽近得多的地方，后來是被外行星的引力作用甩了出去，才形成了奧爾特云。奧爾特云中的小天體由于距太陽極其遙遠，很容易受銀河系引力場的潮汐作用及附近恒星引力場的干擾，那些干擾會使得其中一部分小天體進入內太陽系，從而成為長周期彗星。

“奧爾特云”至今依然只是理論學家的預言，它距我們過于遙遠，而且包含的又大都是小天體，要想從觀測上證實它，難度實在太大。不過因為奧爾特云并不是一個界限分明的區域，也有少數奧爾特云天體的軌道離我們相當近，可能被直接觀測到。2003年，美國帕洛馬天文臺的天文學家布朗(Michael Brown)發現的“賽德娜”(軌道遠日點距離約為976天文單位，近日點距離也有76天文單位，直徑約1500千米，曾一度被當成第十大行星的候選者)，很可能就是內奧爾特云的天體。

奧爾特云的大小，至今仍然沒有定論。今天的很多天文學家認為它的范圍延伸到距太陽約50000天文文單位的地方，但也有人像奧爾特當年一樣，認為它延伸得更遠，直到太陽引力控制范圍的最邊緣。這一邊緣大約在距太陽100000天文單位-200000天文單位處，在那之外，銀河系引力場的潮汐作用及附近恒星的引力作用將超過太陽的引力。如果那樣的話，奧爾特云的外邊緣應該就是太陽系的疆界了。

眼見為實――太陽風層頂

旅行者1號現在的位置離太陽只有120天文單位，堪堪穿過柯伊伯帶，離奧爾特云還有一段遙不可及的距離，為什么新聞報道中說它已經抵達了太陽系的邊界呢?原來，這是從另外一個角度定義的邊界，學名叫做“太陽風層頂”(Heliopause)，即太陽風遭遇到星際介質而停滯的邊界，也就是“滯止區”(stagnation regfon)。所謂太陽風就是從太陽上吹出來的高能帶電粒子，由于整個太陽系位于銀河系中，太陽系之外被銀河系里的星際介質(主要是氫氣和氦氣)所包裹，太陽風在星際介質內吹出的氣泡被稱為太陽圈。在這氣泡的邊界就是太陽風層頂，它是太陽系磁層的磁層頂和銀河系中的等離子氣體交會的地區。

從這個角度上說，“旅行者”1號所到達的位置，是太陽風的邊界，并不能簡單地理解成太陽系的邊界。但與呼聲甚高卻遙不可及的“奧爾特云”不同，“太陽風層頂”是我們實實在在觀測到了的邊界：在過去的1年中，“旅行者”1號還探測到當地磁場的強度翻了一倍。就像汽車堵塞在高速公路的出口處一樣，增強的磁場說明來自星際空間向內的壓力正在擠壓這一區域；此外，“旅行者”1號還探測了向外運動的高能粒子，發現原本數量幾乎不變的粒子數出現了下降，說明它們逃離太陽系、進入了星際空間。

第3篇：天文學的定義范文

2002年，美國約翰?霍普金斯大學的兩名天文學家在研究了20萬個星系光譜之后，宣稱宇宙是綠色的，“比淡淡的青綠色稍綠一點兒”。

這種聽上去有點拗口的顏色，受到紐約曼塞爾顏色科學實驗室的反對。他們的理由是天文學家設定的參考白點錯誤，這一概念是指在特定照明環境下人眼所看到的最白光線，它會隨著施加的環境光照不同而發生變化。曼塞爾顏色科學實驗室的科學家認為，要想在真正的意義上談論宇宙的顏色，應該假想觀看者置身一個黑暗的背景中，而不是天文學家所設定的紅色。

最終，科學家撩開了百億歲高齡宇宙的神秘面紗――近米色。

“還是不準啊！”超過300位社會各界人士在各自的手機、電腦、iPad上反復品味著那團略黃的白，然后將電子郵件發給科學家們，附上自己的定名：“銀河金”、“宇宙土”、“天文杏仁色”……

最終，“拿鐵色”成為獲選者。

想必，讀到這里，地球上最人多勢眾的中國人要皺眉頭了。除了那些國際范兒的公子小姐，沒幾個人知道，拿鐵不是鐵，而是一種多加牛奶的咖啡。

在他們眼里，這團宇宙之光可能更像宣紙、餃子皮兒或是年輕姑娘的后脖頸――淡淡象牙白。

蒼穹之下，有多少雙眼睛“好色”，就有多少種針對同一顏色的不同描述。跨文化研究者認為，各民族在認識顏色和使用顏色詞匯的過程中，差異和共性都很顯著。比如黎明時的天空，英語劃入“玫瑰紅”，而漢語則作比“魚肚白”。

人類學家Berlin和Kay調查了98種語言。他們發現，各民族在定義顏色時，都會在光譜中先找到“焦點色”――比如紅，以此為參照，再區分粉紅、玫紅、高原紅。

這兩位人類學家還發現，各種語言的基本顏色詞不超過11個顏色范疇，并且能自我進化、依序演變。如果某種語言只擁有兩個基本顏色詞，那么一定是黑和白。如果有第3個，紅舍我其誰。要是有4個，那么非黃即綠。再加一個，那黃綠都跑不了。藍色、褐色和紫色隨之列隊而來。

這些顏色語言家族還擁有超強的繁殖能力。根據統計，秦漢《爾雅》出現色彩詞數量117個，到了清《康熙字典》，這個數字暴漲到934。1880年以前，拉丁語里還沒有“褐”。愛喝酒的英國佬為了鑒別啤酒的品質，發明了世界上第一支色度計，用刻度決定各種各樣的“褐”――到底好不好喝。

酒喝干，詩來了。顏色詞匯在不同文化中，承載著不同的審美偏好。臺灣學者謝欣怡比較漢語新詩和英文詩歌后發現，西方人用色彩詞營造崇高、悲壯和優美的美感，基本上三分天下。然而色彩詞到了中國人手里，壓倒性地用來打造優美，君不見“接天蓮葉無窮碧，映日荷花別樣紅”。

正當中國人感悟寫意之時，西方畫家則在追逐新顏色的路上一騎絕塵。1886年，美國人編定了系統的《博物學家的色彩命名法》，很快，《色彩辭典》集大成而誕生。

紅燈停，綠燈行。隨著全球化的浪潮，我們擁有越來越多，同時卻越來越專一的顏色語言，這讓我們生活便捷。可文化差異帶給我們的“好色”體驗，卻仍在我們記憶深處。

第4篇：天文學的定義范文

[關鍵詞]玄學派；科學革命；經院哲學；新哲學

[中圖分類號]I106　[文獻標識碼]A　[文章編號]1004－518X(2012)03－0076－05

沈楊(1970－)，男，浙江大學人文學院博士生，主要研究方向為英國詩歌和比較文學。(浙江杭州　320008)

本文系國家社科基金重大招標項目“外國文學經典生成與傳播研究”(項目批準號：10&ZD135)的階段性成果。

17世紀的英國詩壇在莎士比亞等文藝復興時期詩人開創的抒情詩傳統中汲取養分，延續了詩歌文學在英國文學中的主導地位，因而這一時期也因詩才輩出而備受研究者關注。同時，這一時期也是科學史上現代科學興起與形成的重要階段，多恩等對所處時代的科學革新有著濃厚興趣的大詩人在其詩歌創作中往往會打上時代的烙印，表現出相當明顯的科學特質。當然，多恩是17世紀英國詩壇和彌爾頓并稱的旗幟性詩人，但更多時候，他還作為“玄學派詩人”的“鼻祖”而被寫進文學史，而“玄學派”這一命名本身就折射出人們對多恩為首的該派詩人所具有的科學特質的關照和洞見。關于何謂“玄學派”，雖然說法不一，但下面三種對多恩而言則頗具代表性。《牛津文學術語詞典》的編者巴爾迪克在“玄學派詩人”詞條下列出了其主要特征：“別具心裁地使用知識概念和神學概念，具體表現為令人嘆為觀止的奇喻、奇怪的悖論以及牽強比附的意象。”這里所說的玄學派詩人對“知識概念別具心裁的地使用”在很大程度上是對在17世紀上半葉，科學革命風起云涌之時，新的科學知識被巧妙地融入玄學派詩人的詩歌創作之中這一特征的關注。

需要注意的是，格瑞厄森在編輯標準版《多恩詩集》的時候，曾明確提出了這樣的觀點：“就我所知，沒有任何其他的17世紀詩人像多恩那樣對旅行家、天文學家、生理學家以及醫生的新發現所帶來的影響如此敏感。”格瑞厄森在作為玄學派詩歌的代表性詩人多恩身上看到的是對新科學的敏感和興趣，這在某種程度上反映了他對玄學詩所具有的最重要特征的理解，這樣的認識基于從文學和科學的關系的角度深刻地揭示了玄學詩所具的科學特質。

王佐良在《英國詩史》中說：“所謂玄學派詩，無非多奇想，而所謂奇想，就是不像一般的吟風弄月，而是愛好科學等一般不入詩的比喻、形象、構思。”中國學者對玄學詩派的這一理解，更明確地道明了科學因素之于玄學派詩歌的重要意義，當然，在玄學派代表性詩人多恩的作品中讀者會感受得尤為明顯和強烈。

可以看出，多恩詩歌所具有的科學特質在討論玄學派詩歌定義時備受關注，因此，與多恩詩歌科學特質來源及時代特征的分析對于理解以多恩為代表的玄學派詩歌的詩學風格和詩歌與科學的關系等問題也具有重要的意義，本文即從對多恩詩歌科學特質進行文化闡釋的角度探討玄學派詩人多恩創作中文學與科學關系的文化來源和時代特征。

一、多恩詩歌科學特質來源的追問

多恩詩歌中經常使用各種知識界的名詞和理論等作為自己抒情表達的修辭工具，即使與同時代的其他詩人和作家相比，這一特色顯得獨樹一幟，卓爾不群。辛普森曾說：“他(指多恩)對科學的興趣在同時代的詩人當中獨領。”她甚至進一步明確地將多恩和與其同時代的著名作家進行比較，“莎士比亞、本·瓊生、博蒙特和佛萊切、韋伯斯特——都是伊麗莎白時代和詹姆斯一世時代的偉大劇作家——似乎都對科學的成就無動于衷。多恩幾乎是詩人中唯一認識到那些使用望遠鏡和計算方法的天文學家正在革命性地改變人類之哲學的”。這樣的評論雖然有言過其實的成分，但即使保守地說，完全可以將多恩列為在科學興起之時的英國文學，乃至整個歐洲文學中，對科學的興趣最濃厚并最多地將其融入自己的詩文創作中的作家之一。

第5篇：天文學的定義范文

一、全面理解教材

熟悉教材，這是基礎。一套好的教材必然是專家智慧和經驗的結晶，又經過了國家相關部門的審定，一定有其獨到之處，正因為這樣，教材才成為最重要的課程資源。所以教師要熟悉教材，對教材下一番苦功，做到滾瓜爛熟、了如指掌。教材分析要做到首先分析地理課程標準對本課教學內容的要求，其次分析本課內容的組成成分及其在模塊學習中的地位與作用，再次分析本課內容與初中教材相關內容的區別和聯系。在此基礎上結合學情分析確定教學目標、重點難點、教學策略與手段。這樣才能全面理解教材，從而游刃有余地進行地理教學。

二、調整教材內容的順序

“地理教科書的編寫，應以地理課程標準為依據”，力求讓教科書“建立合理的內容結構和編排體系”。但百密一疏，有時也會不太合理，有的雖合理但不太符合教學的要求，這時教師就有必要打亂教材的原有順序，重新安排教材內容結構和編排體系，調整教材。調整教材也可以表現為“整合”教材。“整合”不只是調整教材內容的順序，而且是將教材中的各個知識點綜合起來，使各個知識點之間相互照應，融合為新的主題。

例如湘教版（下同）必修I第一章“宇宙中的地球”第三節“地球的運動”，有關地球自轉與公轉的特點是分開來敘述的，教師要采用比較法進行教學，就得將后面的“地球公轉的特點”這部分內容提前，以利于教學。

三、補充教材以外的知識

教材的敘述限于篇幅往往非常精要，不夠豐滿，不夠完整。這時為了讓學生更加透徹、全面、完整地理解知識，教師就有必要對教材做些補充。

地理是一門地域性很強的學科，地理教材中有許多案例，并不一定適合本地的學生，這時教師可以“選用聯系學生實際的素材……包括選擇學生熟悉的地理現象，學生生活中遇到的地理問題，符合學生興趣和年齡特征的地理問題，對學生發展自己生存能力有啟示、有幫助的地理素材等”。例如必修III第二章“區域可持續發展”第六節“區域工業化與城市化進程――以珠江三角洲為例”，教材中引用“珠江三角洲‘一鎮一品’的特色經濟”來說明珠江三角洲地區的工業化。為了吸引學生注意，激發學生探究的興趣，教師可以根據浙江的地域特色補充“溫州‘一鎮一品’的特色經濟”，讓學生對照對比學習。

四、刪減教材

有的教材內容不符合課程標準，或者存在過難過深、陳舊、不夠新穎的情況，教師應當大膽刪減。不過這樣的情況比較少見，要慎重對待。

五、修改教材漏洞

教材雖然是專家經驗與智慧的結晶，但難免也會出現差錯。另外教材往往是比較穩定的，而時代的腳步并非停滯不前。地理學科更是如此，它是一門時代性、實踐性非常強的學科，總是在不斷發展變化之中，這就要求教師及時做出修正，更新教材。修正、更新教材是先做“減法”，再做“加法”。

例如必修I第一章“宇宙中的地球”第一節“地球的宇宙環境”，涉及太陽系的知識有“行星包括九大行星與小行星兩類”、“圖13太陽系示意圖”和“閱讀：圍繞太陽運行的天體”，這部分知識現在看來已經是錯誤的知識，應當根據最新的天文學知識予以更正。根據國際天文學聯合會在2006年8月24日通過的新定義，“行星”指的是圍繞太陽運轉、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、并且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。根據新定義，同樣具有足夠質量、呈圓球形，但不能清除其軌道附近其他物體的天體被稱為“矮行星”。 冥王星由于其軌道與海王星的軌道相交，不符合新的行星定義，因此被自動降級，成為一顆矮行星。其他圍繞太陽運轉但不符合上述條件的物體被統稱為“太陽系小天體”。太陽系有了新“家譜”，由此，除太陽外，一個包括行星、矮行星和太陽系小天體在內的太陽系新“家譜”呈現在了我們面前。行星成員包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。矮行星成員包括冥王星和谷神星等。太陽系小天體包括圍繞太陽運轉但不符合行星和矮行星條件的物體。

新課程意味著教師對課程有了更多的權利，教師“應注重地理課程資源的積累和更新”，積極主動地參與課程建設，有效運用地理教材，讓教材更好地為教學服務，提高地理教學效率。

第6篇：天文學的定義范文

【關鍵詞】紅移;小磁針;人體細胞;生命的特性

現代天文學上說到宇宙運行上最常用的名詞就是紅移，先看一下它的定義吧：所謂紅移，最初是針對機械波而言的，即一個相對于觀察者運動著的物體離得越遠發出的聲音越渾厚（波長比較長），相反離得越近發出的聲音越尖細（波長比較短）。

紅移的分類

首先肯定的是，紅移是觀測結果，不存在對錯，對錯只存在于對觀測結果的解釋，我們根據紅移判斷宇宙的情況：宇宙膨脹，現在又根據一些觀測說宇宙在加速膨脹，當然還有宇宙在一脹一縮。很多了，大致的情況就是這些。

我們從幾個方面來簡單的探討一下：按照哈勃定律V=H·R，H為哈勃常數，V：星系的遠離速度，R是星系距地球的距離。現代天文學家根據紅移和哈勃定律，開始了研究距地球很遠的天體，使天體的研究成為可能，這是天文學家認可的研究方法，說的再清楚一點，這是天文學的基礎。

現在我們看一下這個定律以及我們對星系紅移的研究結果表明一件很有意思的事情:地球是宇宙的中心。別笑，真的按我們現代天文學的解釋：所有的星系均在遠離我們，越遠的天體離得越快。當然還有一種解釋：因為觀測者在何處觀測的都一樣，判斷出宇宙沒有中心，哪里去看去研究都是一樣的，可是這種解釋，又和現在的大爆炸宇宙模型沖突了。

1948年，加莫夫和他的同事提出大爆炸宇宙模型，明確提出：宇宙在某一時刻前不存在，在大約150億光年前從一個質量無窮大能量無窮大的點上，爆炸得來的，因為按照現代物理光速是極限速度，我們的宇宙是一個直徑為300億光年的球體，不停地爆炸，碰撞形成今天的宇宙，現在還在不停的膨脹，那么這樣，宇宙一定得有一個中心，最少也得有一個點存在。

紅移許多時候稱為多普勒效應，不解釋了，每次看到紅移和爆炸理論，我都忍不住去笑。真的，真是忍不住：地心說。

大家想一想，如果現在還有人把地球當成宇宙的中心位置，把地球當成宇宙的位置中心，那么我只能說太荒謬了，不是嗎？明擺著地球繞太陽運行，太陽都不是宇宙的中心，地球更不能是。誰說現在的地球是宇宙的位置中心，都是無法讓人接受的，我們天文學家都不說，盡管是那樣研究的，但是不能說明。

當然有許多古人的說過：這里是宇宙的中心，我不知道他們說的對不對。因為我也可以說：這里是宇宙的中心，可是大家是不是要分析一下，這里是指哪里。首先絕不是地球。說起宇宙了，那就不能用我們的一般概念理解了。比如：我說這里是棗莊市，也可以說這里是中國，當然我可以說這里是地球，如果來談論宇宙的話，這里最小也得是銀河系，根據哈勃望遠鏡的觀測結果：所有的河外星系均在以銀河系為中心遠離，那么根據這個觀測結果：我們為什么不大膽地確定銀河系就是我們生存著這個宇宙的中心，至少這點上我們能夠想象、認同一些古人的看法，在現代科學與古人之間尋找一些平衡的杠桿。我已經相信：銀河系一定是我們這個宇宙的中心。

現代天文學的紅移定律解釋：星系遠離速度V與地球距離成正比，其實就是說地球是宇宙的中心，難道不有那么一點荒謬嗎？觀測結果就是這樣的，那么那個地方錯了呢！我們的理論解釋有問題，其實有許多人已經懷疑紅移理論了。

再說另一個問題，大爆炸理論推導出的宇宙年齡約為150億年，也就是現在的光傳播了150億光年了，150億年這個數字不小了，如果用來計算人的年齡是很不錯的，可是我們這是討論大的無邊的宇宙，按照現在周堅的紅移理論，光傳播了132億光年就不傳了，宇宙132億年以前依然存在 而且無法可測，所以我們需要放大自己的思維，我說一個保守數字大家參考一下：幾千萬億年，我們說宇宙在膨脹，我說宇宙是生命：不是在成長就是在衰退。

大的什么樣，小的什么樣；里面什么樣，外面什么樣。在上篇論文中我們根據電磁學的原理解釋了行星運行，大家已經明白星體運行的電磁學原理了。既然都是電磁學的原理，那么我們就從小磁針談談宇宙的運行。

小磁針有磁場，磁場周圍分布，當外界有電磁波（光）傳過來小磁針的磁場會受到影響，周圍的空間磁通量會變化，那么根據楞次定律，小磁針的磁場一定會產生阻礙這種變化電動勢。而且當感應電動勢足夠強時小磁針會發生磁極偏轉、倒置，（也可理解為外來磁場改變了原有磁場，當然這可以解釋地球磁極的多次倒轉）。

變化的越快，阻礙的力量越強，E=d&/dt，E是感應電動勢，反映到宇宙運行中，離我們地球越遠的星體發出光變化越大一定是這種阻礙的力量越強，對E=d&/dt求t常數，對同一磁場即同一個小磁針而言，dt是常數。反映到宇宙當中：紅移是電磁波在傳播過程中對地球磁場的影響變化率，只是一種電磁特性。所以越遠的星體紅移越大，而且變化速度一般為V=H·R（哈勃定律），H哈勃常數即是這個星體電磁波對地球磁場的影響變化率，而且E足夠強會產生原子電流流環，反映到金屬原子內部：則是光電效應，當外界光的頻率不超過金屬原子內部的磁場變化率時，金屬原子內部不會產生感應電動勢，（正是我們現在科學認識的金屬固有頻率），當這個光的頻率超過金屬原子內部的磁場變化率時就會產生感應電動勢。當然這需要我們把金屬的內部當成磁場來處理，也就是說我們有必要把不同的物體結構當成不同的磁場來處理。

紅移只是一個磁場對電磁波的一種自然特性。所以無論我們在地球上何處測量都一樣，即使到另外的星球測量，數值可能不同，但結果一樣都是紅移越遠離星體，紅移越大。現在紅移理論（哈勃定律）還有一個致命的漏洞：離銀河系最近的星系不能適用，只適用遠的，比如仙女河外星系等表現為藍移。

更有：我們用三個紅移理論來填這一個空，當然天文學家看到這么大的宇宙又無法進行研究，這種選擇也是一種無奈吧，無可厚非。

遠的行，近的容易驗證的不行，你也看不到更無法測量，我說對就對吧，反正你也無法反駁，當然也出現許多反對的聲音。但是他們也沒搞明白宇宙的真實情況，只能是大家懷疑大家參考吧。當然，現在的周堅紅移理論也說了許多問題，周堅紅移理論證明紅移是光（電磁波）的傳播的一個自然特性。與觀測者無關，而且光在真空中的傳播不是無限的，大概他算的是130多億光年，我不討論他的對錯，只說有點絕對論的意思。我說的意思：光傳播與觀察者無關，但與所處的環境有關，與宇宙的磁場特性有關，與自己的磁場特性有關。要來認識宇宙，我們人類的思想就必須來一個飛躍。

那么面對這個大的無邊無邊的宇宙我們如何來更好的研究呢。大的什么樣，小的什么樣，我們不能把宇宙拿過來研究，我們可以研究小的物體的規律，借此來研究整個宇宙（當然我只說我們生存的宇宙）。

好了，讓我們從小磁針說起。我們看小磁針的一些特性：

1、我們把一個小磁針分成無數份，那么我們會得到無數的小磁針。

2、我們把小磁針加熱，小磁針會是失去磁性，變成一塊鐵。

3、把小磁針猛烈撞擊，小磁針會失去磁性，變成鋼鐵。

4、一塊鋼我們把它磁化，就會變成一塊磁鐵。

還有許多我們不必列舉了，因為這些就夠了。

我們看一看小磁針，像不像一個生命。在合適的時候能表現出活力，表現出狀態，在巨變時會失去生命。但是物體依然存在，就像人死了還剩下一堆肉一樣，磁鐵失去磁性，只是一塊鐵，人要被劇烈撞擊會失去生命，小磁針也會失去磁性，加熱易燃。在人活著的狀態和磁鐵的狀態類似，按照絕對論的原則，里面的什么樣外面的什么樣，小磁針分成無數份還是小磁針。那么人活著的時候，人體的所有細胞應該還是人的形象，這可以通過高倍顯微鏡證實。

任何事物都有自己的適應范圍，為什么會這樣呢？大的什么樣，小的什么樣，如果把小磁針的特性系統地看一下，它是一個生命體。如果把小磁針當成生命體來看，那么地球、太陽也都是生命體。再向前一大步吧，那么我們生存著的這個宇宙也是一個生命體。

說到生命體，這個問題就變得更深了，因為生命體涉及到的問題比物質更復雜，我也變得高興起來，因為這是更高一級的科學：磁場就是生命的一個特性。

進化論：這個沒有任何科學依據的論斷，竟然得到人類的認可。我沒見過猴子變成人，全世界沒有一個人見過，現在只要發現化石，首先先把人類的痕跡抹去，然后再去研究剩下的動物化石。天呀，這是生物學嗎？這是考古學嗎？承認猴子變成人是我們人類的奇恥大辱，我們現在誰也不去碰那個進化論，明擺著不對，可是我們為什么要承認呢？按照絕對論的原則：人就是人，猴子就是猴子，它永遠變不成人，只要是生命不改變，永遠都不能。

當然有一種可能可以使猴子變成人，那就是：把猴子殺死，變成猴子肉，人把它煮熟吃進肚子里，經過人的消化系統。猴子肉的細胞會有一部分變成了人體的細胞（生吃會拉肚子）。除此以外絕不可能。但是那是生命的改變。

進化論只是一種猜想，達爾文自己都不敢相信是對的，我們現代的人卻相信了，而且寫進了教科書。

我從不喜歡直接去誰，但進化論除外。這樣只是因為它沒有一絲一毫的科學可言。那么我今天就用絕對論來進化論。

如果按一個生命體：大的什么樣小的什么樣，這句話可證實，只要生命不改變，生命的細胞一定是生命的形象，這生命的細胞一定具有這個生命的特性，具備生命的特點，那么猴子的細胞也一定是猴子的形象。如果進化論成立的話，猴子的細胞當中一定有少量的人體細胞，或者類似人類的細胞。那么反映到整體來，猴子一定有人的東西，那么一定會出現半人半猴的動物。當然如果進化論成立,人類的細胞當中也一定有猴子細胞的痕跡，那么也一定會出現半猴半人的人出現，不會像現在的樣，猿就是猿，猴子就是猴子，細胞都一樣，同樣按照絕對論的原則：里面的什么樣，外面的什么樣，那么一個生命體只有屬于一個生命體的細胞。

如果把銀河系看成是宇宙的中心（我真的不知道他是不是，讓后人去證實吧），那么銀河系可以說成是宇宙的一個最小單元了。按照大的什么樣，小的什么樣來推算，那么我們這個宇宙的外觀也會和銀河系一樣：一個橢圓的盤子狀。銀河系是宇宙磁場的一個單元。宇宙對自己所有的單元都用自己的磁場來維持。就像小磁針一樣，對自己的原子都起到磁場的約束：必須是有規律的運動，所以宇宙的所有運行一定有宇宙運行的原則，也就是我們所說的客觀規律。

這里順便說一下，現在對恒星的形成說成是碰撞原理。如果真是那樣，宇宙中的生命早都死光了，沒有磁場能經得起那么大的碰撞，也就沒有什么生命，反正那是猜測，不說它了，看見這一論點我都害怕，人真膽大，什么都敢說。從小磁針大到宇宙，用磁場就是生命的特性來判斷。許多問題迎刃而解。這里簡單的舉幾個例子：地球為什么懸浮在太空中？為什么巖石的磁性形成之后不變了？為什么所有星系都那么有規律地在運行呀。這些問題都可解決。

地球和星系只是宇宙磁場的一部分，宇宙磁場有維持自己生命的特性，所有的生命都會維護自己生命的特性，當地球真的發生了那些毀滅性的災難了，宇宙磁場會恢復生命的特性，和我們那里受到一些傷害一樣，還可以復原，星系和地球都被宇宙磁場約束為一個整體。我們經常說宇宙有90%的暗物體和暗能量，怎么說呢，所有的物質都被宇宙磁場約束著，在這個宇宙中任何地方都存在宇宙的磁場，也就是我在宇宙有殼中所說的：真空不空。

宇宙按照自己的生命特性組建自己的磁場，同樣我們人也組建自己的特有磁場，一個生命只會組建屬于自己的磁場，就像連體人一定不能存活多長時間一樣，建不成自己的場，二個生命無法維持同一個生命體磁場，只能變回一塊肉。再經宇宙磁場的作用變成其他磁場的一部分，正如猴子肉一樣，這樣原子電流重獲磁場，重獲新生。物質亦然，生命亦然。

當我們地球被一些大的碰撞失去了生命時，只要不是太厲害了，宇宙磁場一定會恢復地球上的生命。

第7篇：天文學的定義范文

關鍵詞：明末清初，傳教士，計量

Abstract：DuringthetimebetweentheendoftheMingDynastyandthebeginningoftheQingDynasty,undertheinfluenceofthewesternsciencecarriedbymissionaries,somenewconceptsandunitsaswellasmetrologicalapparatusenteredthefieldofthetraditionalChinesemetrology.ThosenewthingsbroadenedtherangeoftraditionalChinesemetrologyandlayedafoundationforthebirthofsomenewmetrologicalbranchesinChina.ThosenewbrancheswerecoincidewiththatinEurope.TheirappearancemeansthattheChinesetraditionalmetrologybeganitstransitionstagetomodernmetrologies.

KeyWords：thetimebetweentheendoftheMingandthebeginningoftheQingDynasties,missionaris,metrologies

明末清初，中國傳統計量出現了一些新的變化：在西學東漸的影響下，計量領域出現了一些新的概念和單位，以及新的計量儀器，它們擴大了傳統計量的范圍，為新的計量分支的誕生奠定了基礎。這些新的計量分支一開始就與國際接軌，它們的出現，標志著中國傳統計量開始了向近代計量的轉化。這一轉化，是傳教士帶來的西方科學促成的。

一、角度計量的奠基

中國傳統計量中沒有角度計量。之所以如此，是因為中國古代沒有可用于計量的角度概念。

像世界上別的民族一樣，中國古人在其日常生活中不可能不接觸到角度問題。但中國人處理角度問題時采用的是“具體問題具體解決”的辦法，他們沒有發展出一套抽象的角度概念，并在此基礎上制訂出統一的角度體系（例如像西方廣泛采用的360°圓心角分度體系那樣），以之解決各類角度問題。沒有統一的體系，也就不可能有統一的單位，當然也就不存在相應的計量。所以，古代中國只有角度測量，不存在角度計量。

在進行角度測量時，中國古人通常是就其所論問題規定出一套特定的角度體系，就此體系進行測量。例如，在解決方位問題時，古人一般情況下是用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥這十二個地支來表示12個地平方位，如圖1所示。在要求更細致一些的情況下，古人采用的是在十二地支之外又加上了十干中的甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸和八卦中的乾、坤、艮、巽，以之組成二十四個特定名稱，用以表示方位。如圖2所示。但是，不管是十二地支方位表示法，還是二十四支方位表示法，它們的每一個特定名稱表示的都是一個特定的區域，區域之內沒有進一步的細分。所以，用這種方法表示的角度是不連續的。更重要的是，它們都是只具有特定用途的角度體系，只能用于表示地平方位，不能任意用到其他需要進行角度測量的場合。因此，由這種體系不能發展出角度計量來。

在一些工程制作所需的技術規范中，古人則采用規定特定的角的辦法。例如《考工記·車人之事》中就規定了這樣一套特定的角度：

車人之事，半矩謂之宣，一宣有半謂之欘，一欘有半謂之柯，一柯有半謂之磬折。

矩是直角，因此這套角度如果用現行360°分度體系表示，則

一矩＝90°

一宣＝90°×1／2＝45°

一欘＝45°＋45°×1／2＝67°30′

一柯＝67°30′＋67°30′×1／2＝101°15′

一磬折＝101°15′＋101°15′×1／2＝151°52′30″

顯然，這套角度體系只能用于《考工記》所規定的制車工藝之中，其他場合是無法使用的。即使在《考工記》中，超出這套體系之外的角度，古人也不得不另做規定，例如《考工記·磬氏為磬》條在涉及磬的兩條上邊的折角大小時，就專門規定說：“倨句一矩有半。”即該角度的大小為：90°＋90°×1／2＝135°。這種遇到具體角度就需要對之做出專門規定的做法，顯然發展不成角度計量，因為它不符合計量對統一性的要求。

在古代中國，與現行360°分度體系最為接近的是古人在進行天文觀測時，所采用的分天體圓周為3651/4度的分度體系。這種分度體系的產生，是由于古人在進行天文觀測時發現，太陽每3651/4日在恒星背景上繞天球一周，這啟發他們想到，若分天周為3651/4度，則太陽每天在天球背景上運行一度，據此可以很方便地確定一年四季太陽的空間方位。古人把這種分度方法應用到天文儀器上，運用比例對應測量思想測定天體的空間方位，[1]從而為我們留下了大量定量化了的天文觀測資料。

但是，這種分度體系同樣不能導致角度計量的誕生。因為，它從一開始就沒有被古人當成角度。例如，西漢揚雄就曾運用周三徑一的公式去處理沿圓周和直徑的度之間的關系[2]，類似的例子可以舉出許多[3]。

非但如此，古人在除天文之外的其他角度測定場合一般也不使用這一體系。正因為如此，我們在討論古人的天文觀測結果時，盡管可以直接把他們的記錄視同角度，但由這種分度體系本身，卻是不可能演變出角度計量來的。

傳教士帶來的角度概念，打破了這種局面，為角度計量在中國的誕生奠定了基礎。這其中，利瑪竇（MatthieuRicci，1552－1610）發揮了很大作用。

利瑪竇為了能夠順利地在華進行傳教活動，采取了一套以科技開路的辦法，通過向中國知識分子展示自己所掌握的科技知識，博取中國人的好感。他在展示這些知識的同時，還和一些中國士大夫合作翻譯了一批科學書籍，傳播了令當時的中國人耳目一新的西方古典科學。在這些書籍中，最為重要的是他和徐光啟合作翻譯的《幾何原本》一書。《幾何原本》是西方數學經典，其作者是古希臘著名數學家歐幾里得（Euckid，約前325－約前270）。該書是公認的公理化著作的代表，它從一些必要的定義、公設、公理出發，以演繹推理的方法，把已有的古希臘幾何知識組合成了一個嚴密的數學體系。《幾何原本》所運用的證明方法，一直到17世紀末，都被人們奉為科學證明的典范。利瑪竇來華時，將這樣一部科學名著攜帶到了中國，并由他口述，徐光啟筆譯，將該書的前六卷介紹給了中國的知識界。

就計量史而言，《幾何原本》對中國角度計量的建立起到了奠基的作用。它給出了角的一般定義，描述了角的分類及各種情況、角的表示方法，以及如何對角與角進行比較。這對于角度概念的建立是非常重要的。因為如果沒有普適的角度概念，角度計量就無從談起。

除了在《幾何原本》中對角度概念做出規定之外，利瑪竇還把360°圓心角分度體系介紹給了中國。這對于中國的角度計量是至關重要的，因為計量的基礎就在于單位制的統一，而360°圓心角分度體系就恰恰提供了這樣一種統一的可用于計量的角度單位制。正因為這樣，這種分度體系被介紹進來以后，其優點很快就被中國人認識到了，例如，《明史·天文志一》就曾指出，利瑪竇介紹的分度體系，“分周天為三百六十度，……以之布算制器，甚便也。”正因為如此，這種分度體系很快被中國人所接受，成了中國人進行角度測量的單位基礎。就這樣，通過《幾何原本》的介紹，我們有了角的定義及對角與角之間的大小進行比較的方法；通過利瑪竇的傳播，我們接受了360°圓心角分度體系，從而有了表示角度大小的單位劃分：有了比較就能進行測量，有了統一的單位制度，這種測量就能發展成為計量。因此，從這個時候起，在中國進行角度計量已經有了其基本的前提條件，而且，這種前提條件一開始就與國際通用的角度體系接了軌，這是中國的角度計量得以誕生的基礎。當然，要建立真正的角度計量，還必須建立相應的角度基準（如檢定角度塊）和測量儀器，但無論如何，沒有統一的單位制度，就不可能建立角度計量，因此，我們說，《幾何原本》的引入，為中國角度計量的出現奠定了基礎。

角度概念的進步表現在許多方面。例如，在地平方位表示方面，自從科學的角度概念在中國建立之后，傳統的方位表示法就有了質的飛躍，清初的《靈臺儀象志》就記載了一種新的32向地平方位表示法：“地水球周圍亦分三百六十度，以東西為經，以南北為緯，與天球不異。泛海陸行者，悉依指南針之向盤。蓋此有定理、有定法，并有定器。定器者即指南針盤，所謂地平經儀。其盤分向三十有二，如正南北東西，乃四正向也；如東南東北、西南西北，乃四角向也。又有在正與角之中各三向，各相距十一度十五分，共為地平四分之一也。”[4]這種表示法如圖3所示。由這段記載我們可以看出，當時人們在表示地平方位時，已經采用了360°的分度體系，這無疑是一大進步。與此同時，人們還放棄了那種用專名表示特定方位的傳統做法，代之以建立在360°分度體系基礎之上的指向表示法。傳統的區域表示法不具備連續量度功能，因為任何一個專名都固定表示某一特定區域，在這個區域內任何一處都屬于該名稱。這使得其測量精度受到了很大限制，因為它不允許對區域內部做進一步的角度劃分。要改變這種局面，必須變區位為指向，以便各指向之間能做進一步的精細劃分。這種新的32向表示法就具備這種功能，它的相鄰指向之間，是可以做進一步細分的，因此它能夠滿足連續量度的要求。新的指向表示法既能滿足計量實踐日益提高的對測量精度的要求，又采用了新的分度體系，它的出現，為角度計量的普遍應用準備了條件。

角度概念的進步在天文學方面表現得最為明顯。受傳教士影響所制作的天文儀器，在涉及到角度的測量時，毫無例外都采用了360°角度劃分體系，就是一個有力的證明。傳教士在向中國人傳授西方天文學知識時，介紹了歐洲的天文儀器，引起了中國人的興趣，徐光啟就曾經專門向崇禎皇帝上書，請求準許制造一批新型的天文儀器。他所要求制造的儀器，都是西式的。徐光啟之后，中國人李天經和傳教士羅雅各（JacquesRho，1590－1638）、湯若望（JeanAdamSchallvonBell，1591－1666）以及后來南懷仁（FerdinandVerbiest，1623－1688）等也制造了不少西式天文儀器，這些儀器在明末以及清代的天文觀測中發揮了很大作用。這些西式天文儀器，無疑“要兼顧中國的天文學傳統和文化特點。比如，傳教士和他們的中國合作者在儀器上刻畫了二十八宿、二十四節氣這樣的標記，用漢字標數字。”[5]但是，在儀器的刻度劃分方面，則放棄了傳統的3651/4分度體系，而是采用了“凡儀上諸圈，因以顯諸曜之行者，必分為三百六十平度”的做法[6]。之所以如此，從技術角度來看，自然是因為歐洲人編制歷法，采用的是60進位制，分圓周為360°，若在新儀器上繼續采用中國傳統分度，勢必造成換算的繁復，而且劃分起來也不方便。所以，這種做法是明智之舉。

隨著角度概念的出現及360°分度體系的普及，各種測角儀器也隨之涌現。只要看一下清初天文著作《靈臺儀象志》中對各種測角儀器的描述，我們就不難明白這一點。

總之，360°分度體系雖然是希臘古典幾何學的內容，并非近代科學的產物，但它的傳入及得到廣泛應用，為中國近代角度計量的誕生奠定了基礎，這是可以肯定的。

二、溫度計的引入

溫度計量是物理計量的一個重要內容。在中國，近代的溫度計量的基礎是在清代奠定的，其標志是溫度計的引入。

溫度計量有兩大要素，一是溫度計的發明，一是溫標的建立。在我國，這兩大要素都是借助于西學的傳入而得以實現的。

中國古人很早就開始了對有關溫度問題的思考。氣溫變化作用于外界事物，會引起相應的物態變化，因此，通過對特定的物態變化的觀察，可以感知外界溫度的變化。溫度計就是依據這一原理而被發明出來的。中國古人也曾經沿這條道路探索過，《呂氏春秋·慎大覽·察今》中就有過這樣的說法：

“審堂下之陰，而知日月之行，陰陽之變；見瓶水之冰，而知天下之寒，魚鱉之藏也。”

這里所講的，通過觀察瓶里的水結冰與否，就知道外邊的氣溫是否變低了，其實質就是通過觀察水的物態變化來粗略地判定外界溫度變化范圍。《呂氏春秋》所言，當然有其一定道理，因為在外界大氣壓相對穩定情況下，水的相變溫度也是相對恒定的。但盛有水的瓶子絕對不能等同于溫度計，因為它對溫度變化范圍的估計非常有限，而且除了能夠判定一個溫度臨界點（冰點）以外，也沒有絲毫的定量化在內。

在我國，具有定量形式的溫度計出現于十七世紀六七十年代，是耶穌會傳教士南懷仁（FerdinandVerbiest，1623-1688年）介紹進來的。南懷仁是比利時人，1656年奉派來華，1658年抵澳門，1660年到北京，為時任欽天監監正的湯若望當助手，治天文歷法。這里所說的溫度計，就是他在其著作《靈臺儀器圖》和《驗氣圖說》中首先介紹的。這兩部著作，前者完成于1664年，后者發表于1671年，兩者均被南懷仁納入其纂著的《新制靈臺儀象志》中，前者成為該書的附圖，后者則成為正文的一部分，即其第四卷的《驗氣說》。關于南懷仁介紹的溫度計，王冰有詳細論述，這里不再贅述。[7]

南懷仁的溫度計是有缺陷的：該溫度計管子的一端是開口的，與外界大氣相通，這使得其測量結果會受到外界大氣壓變化的影響。他之所以這樣設計，是受亞里士多德“大自然厭惡真空”這一學說影響的結果。考慮到早在1643年，托里拆利（E.Torricelli，1608-1647）和維維安尼（V.Viviani，1622-1703）已經提出了科學的大氣壓概念，發明了水銀氣壓計，此時南懷仁還沒有來華，他應該對這一科學進展有所知曉。可他在20多年之后，在解釋其溫度計工作原理時，采用的仍然是亞里士多德學說，這種做法，未免給后人留下了一絲遺憾。而且，他的溫度計的溫標劃分是任意的，沒有固定點，因此它不能給出被大家公認的溫度值，只能測出溫度的相對變化。這種情況與溫度計量的要求還相距甚遠。

在西方，伽利略（GalileoGalilei，1564－1642）于1593年發明了空氣溫度計。他的溫度計的測溫結果同樣會受到大氣壓變化的影響，而且其標度也同樣是任意的，不具備普遍性。伽利略之后，有許多科學家孜孜不倦地從事溫度計的改善工作，他們工作的一個重要內容是制訂能為大家接受的溫標，波義耳（RobertBoyle，1627－1691）就曾為缺乏一個絕對的測溫標準而感到苦惱，惠更斯（ChristiaanHuygens，1629－1695）也曾為溫度計的標準化而做過努力，但是直到1714年，德國科學家華倫海特（GabrielDanielFahrenheit，1686-1736）才發明了至今仍為人們所熟悉的水銀溫度計，[8]10年后，他又擴展了他的溫標，提出了今天還在一些國家中使用的華氏溫標。又過了近20年，1742年，瑞典科學家攝爾修斯（AndersCelsius，1701－1744）發明了把水的冰點作為100°，沸點作為0°的溫標，第二年他把這二者顛倒了過來，成了與現在所用形式相同的百分溫標。1948年，在得到廣泛贊同的情況下，人們決定將其稱作攝氏溫標。這種溫標沿用至今，成為社會生活中最常見的溫標。

通過對比溫度計在歐洲的這段發展歷史，我們可以看到，盡管南懷仁制作的溫度計存在著測溫結果會受大氣壓變化影響的缺陷，盡管他的溫度計的標度還不夠科學，但他遇到的這些問題，他同時代的那些西方科學家也同樣沒有解決。他把溫度計引入中國，使溫度計成為人們關注的科學儀器之一，這本身已經奠定了他在中國溫度計量領域所具有的開拓者的歷史地位。

在南懷仁之后，我國民間自制溫度計的也不乏其人。據史料記載，清初的黃履莊就曾發明過一種“驗冷熱器”，可以測量氣溫和體溫。清代中葉杭州人黃超、黃履父女也曾自制過“寒暑表”。由于原始記載過于簡略，我們對于這些民間發明的具體情況，還無從加以解說。但可以肯定的是，他們的活動，表現了中國人對溫度計量的熱忱。

南懷仁把溫度計介紹給中國，不但引發了民間自制溫度計的活動，還啟發了傳教士不斷把新的溫度計帶到中國。“在南懷仁之后來華的耶穌會士，如李俊賢、宋君榮、錢德明等，他們帶到中國的溫度計就比南懷仁介紹的先進多了。[9]”正是在中外雙方的努力之下，不斷得到改良的溫度計也不斷地傳入了中國。最終，水銀溫度計和攝氏溫標的傳入，使得溫度測量在中國有了統一的單位劃分，有了方便實用的測溫工具。這些因素的出現，標志著中國溫度計量的萌生，而近代溫度計量的正式出現，則要到20世紀，其標志是國際計量委員會對復現性好、最接近熱力學溫度的“1927年國際實用溫標”的采用。在中國，這一步的完全實現，則是20世紀60年代的事情了。

三、時間計量的進步

相對于溫度計量而言，時間計量對于科技發展和社會生活更為重要。中國的時間計量，也有一個由傳統到近代的轉變過程。這一過程開始的標志，主要表現在計時單位的更新和統一、計時儀器的改進和普及上。

就計時單位而言，除去年月（朔望月）日這樣的大時段單位決定于自然界一些特定的周期現象以外，小于日的時間單位一般是人為劃分的結果。中國人對于日以下的時間單位劃分，傳統上采用了兩個體系，一個是十二時制，一個是百刻制。十二時制是把一個晝夜平均分為12個時段，分別用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥這12個地支來表示，每個特定的名稱表示一個特定的時段。百刻制則是把一個晝夜平均分為100刻，以此來表示生活中的精細時段劃分。

十二時制和百刻制雖然分屬兩個體系，但它們表示的對象卻是統一的，都是一個晝夜。十二時制時段較長，雖然唐代以后每個時段又被分為時初和時正兩部分，但其單位仍嫌過大，不能滿足精密計時的需要。百刻制雖然分劃較細，體現了古代計時制度向精密化方向的發展，但在日與刻之間缺乏合適的中間單位，使用起來也不方便。正因為如此，這兩種制度就難以彼此取代，只好同時并存，互相補充。在實用中，古人用百刻制來補充十二時制，而用十二時制來提攜百刻制。

既然十二時制與百刻制并存，二者之間就存在一個配合問題。可是100不是12的整數倍，配合起來頗有難度，為此，古人在刻下面又分出了小刻，1刻等于6小刻，這樣每個時辰包括8刻2小刻，時初時正分別包括4刻1小刻。這種方法雖然使得百刻制和十二時制得到了勉強的配合，但它也造成了時間單位劃分繁難、刻與小刻之間單位大小不一致的問題，增加了相應儀器制作的難度，使用起來很不方便。它與時間計量的要求是背道而馳的。

傳教士介紹進來的時間制度，改變了這種局面。明朝末年，傳教士進入我國之后，在其傳入的科學知識中，首當其沖就有新的時間單位。這種新的時間單位首先表現在對傳統的“刻”的改造上，傳教士取消了分一日為100刻的做法，而代之以96刻制，以使其與十二時制相合。對百刻制加以改革的做法在中國歷史上并不新鮮，例如漢哀帝時和王莽時，就曾分別行用過120刻制，而南北朝時，南朝梁武帝也先后推行過96刻制和108刻制，但由于受到天人感應等非科學因素的影響，這些改革都持續時間很短。到了明末清初，歷史上曾存在過的那些反對時刻制度改革的因素已經大為削弱，這使得中國天文學界很快就認識到了傳教士的改革所具有的優越性，承認利瑪竇等“命日為九十六刻，使每時得八刻無奇零，以之布算制器，甚便也。”[10]

傳教士之所以首先在角度計量和時間單位上進行改革，是有原因的。他們要藉科學技術引起中國學者的重視，首先其天文歷法要準確，這就需要他們運用西方天文學知識對中國的觀測數據進行比較、推算，如果在角度和時間這些基本單位上采用中國傳統制度，他們的運算將變得十分繁難。

傳教士對計時制度進行改革，首先提出96刻制，而不是西方的時、分、秒（HMS）計時單位體系，是因為他們考慮到了對中國傳統文化的兼顧。在西方的HMS計時單位體系中，刻并不是一個獨立單位，傳教士之所以要引入它，自然是因為百刻制在中國計時體系中有著極為重要的地位，而且行用已久，為了適應中國人對時間單位的感覺，不得不如此。傳教士引入的96刻制，每刻長短與原來百刻制的一刻僅差36秒，人們在生活習慣上很難感覺到二者的差別，接受起來也就容易些。由于西方的時與中國十二時制中的小時大小一樣，所以，新的時刻制度的引入，既不至于與傳統時刻制度有太大的差別而被中國人拒絕，又不會破壞HMS制的完整。所以，這種改革對于他們進一步推行HMS制，也是有利的。

96刻制雖然兼顧到了中國傳統，但也仍然遭到了非議，最典型的例子就是清康熙初年楊光先引發的排教案中，這一條被作為給傳教士定罪的依據之一。《清圣祖實錄》卷十四《康熙四年三月壬寅》是這樣記錄該案件的：“歷法深微，難以區別。但歷代舊法每日十二時，分一百刻，新法改為九十六刻，……俱大不合。”不過，這種非議畢竟不是從科學角度出發的，它沒有影響到天文學界對新法的采納。對此，南懷仁在《歷法不得已辨·辨晝夜一百刻之分》中的一段的話可資證明：“據《授時歷》分派百刻之法，謂每時有八刻，又各有一奇零之數。由粗入細，以遞推之，必將為此奇零而推之無窮盡矣。況邇來疇人子弟，亦自知百刻煩瑣之不適用也。其推算交食，求時差分，仍用九十六刻為法。”南懷仁說的符合實際，自傳教士引入新的時刻制度后，96刻制就取代了百刻制。十二時制和96刻制并行，是清朝官方計時制度的特點。

但新的時刻制度并非完美無暇，例如它仍然堅持用漢字的特定名稱而不是數字表示具體時間，這不利于對時間進行數學推演。不過，傳教士并沒有止步不前，除了96刻制之外，他們也引入了HMS制。我們知道，HMS制是建立在360°圓心角分度體系基礎之上的，既然360°圓心角分度體系被中國人接受了，HMS這種新的計時單位制也同樣會被中國人接受，這是順理成章之事。所以，康熙九年（公元1670年）開始推行96刻制的時候，一開始推行的就是“周日十二時，時八刻，刻十五分，分六十秒”之制，[11]這實際上就是HMS制。這一點，在天文學上表現最為充分，天文儀器的制造首先就采用了新的時刻制度。在清代天文儀器的時圈上，除仍用十二辰外，都刻有HMS分度。[12]這里不妨給出一個具體例子，在南懷仁主持督造的新天文儀器中，有一部叫赤道儀，在這臺儀器的“赤道內之規面并上側面刻有二十四小時，以初、正兩字別之，每小時均分四刻，二十四小時共九十六刻，規面每一刻平分三長方形，每一方平分五分，一刻共十五分，每一分以對角線之比例又十二細分，則一刻共一百八十細分，每一分則當五秒。[13]”通過這些敘述，我們不難看出，在這臺新式儀器上，采用的就是HMS制。前節介紹溫度計量，南懷仁在介紹其溫度計用法時，曾提到“使之各摩上球甲至刻之一二分（一分即六十秒，定分秒之法有本論，大約以脈一至，可當一秒）”[14]。這里所說的分、秒，就是HMS制里的單位。這段話是HMS制應用于天文領域之外的例子。

在康熙“御制”的《數理精蘊》下編卷一《度量權衡》中，HMS制作為一種時刻制度，是被正式記載了的：

歷法則曰宮（三十度）、度（六十分）、分（六十秒）、秒（六十微）、微（六十纖）、纖（六十忽）、忽（六十芒）、芒（六十塵）、塵；

又有日（十二時，又為二十四小時）、時（八刻，又以小時為四刻）、刻（十五分）、分，以下與前同。[15]

引文中括號內文字為原書所加之注。引文的前半部分講的是60進位制的角度單位，是傳教士引入的結果；后半部分就是新的時刻制度，本質上與傳教士所介紹的西方時刻制度完全相同。《數理精蘊》因為有其“御制”身份，它的記述，標志著新的時刻制度完全獲得了官方的認可。

有了新的時刻制度，沒有與時代相應的計時儀器，時間計量也沒法發展。

中國傳統計時儀器有日晷、漏刻、以及與天文儀器結合在一起的機械計時器，后者如唐代一行的水運渾象、北宋蘇頌的水運儀象臺等。日晷是太陽鐘，使用者通過觀測太陽在其上的投影和方位來計時。在陰雨天和晚上無法使用，這使其使用范圍受到了很大限制。在古代，日晷更重要的用途不在于計時，而在于為其它計時器提供標準，作校準之用。漏刻是水鐘，其工作原理是利用均勻水流導致的水位變化來顯示時間。漏刻是中國古代的主要計時儀器，由于古人的高度重視，漏刻在古代中國得到了高度的發展，其計時精度曾達到過令人驚異的地步。在東漢以后相當長的一段歷史時期內，中國漏刻的日誤差，常保持在1分鐘之內，有些甚至只有20秒左右。[16]但是，漏刻也存在規模龐大、技術要求高、管理復雜等缺陷，不同的漏刻，由不同的人管理，其計時結果會有很大的差別。顯然，它無法適應時間計量在準確度和統一化方面的要求。

與天文儀器結合在一起的機械計時器也存在不利于時間計量發展的因素。中國古代此類機械計時器曾發展到非常輝煌的地步，蘇頌的水運儀象臺，就規模之龐大、設計之巧妙、報時系統之完善等方面，可謂舉世無雙。但古人設計此類計時器的原意，并非著眼于公眾計時之用，而是要把它作為一種演示儀器，向君王等表演天文學原理，這就注定了由它無法發展成時間計量。從計量的社會化屬性要求來看，在不同的此類儀器之間，也很難做到計時結果的準確統一。所以，要實現時間計量的基本要求，機械計時器必須與天文儀器分離，而且還要把傳統的以水或流沙的力量為動力改變為以重錘、發條之類的力量為動力，這樣才能敲開近代鐘表的大門，為時間計量的進步準備好基本的條件。在我國，這一進程也是借助于傳教士引入的機械鐘表而得以逐步完成的。

最早把西洋鐘表帶到中國來的是傳教士羅明堅（MichelRuggieri，1543-1607）。[17]羅明堅是意大利耶穌會士，1581年來華，先在澳門學漢語，后移居廣東肇慶。他進入廣東后，送給當時的廣東總督陳瑞一架做工精制的大自鳴鐘，這使陳瑞很高興，于是便允許他在廣東居住、傳教。

羅明堅送給陳瑞的自鳴鐘，為適應中國人的習慣，在顯示系統上做了些調整，例如他把歐洲機械鐘時針一日轉兩圈的24小時制改為一日轉一圈的12時制，并把顯示盤上的羅馬數字也改成了用漢字表示的十二地支名稱。他的這一更改實質上并不影響后來傳教士對時刻制度所做的改革，也正因為這樣，他所開創的這種十二時辰顯示盤從此一直延續到清末。

羅明堅的做法啟發了相繼來華的傳教士，晚于羅明堅一年來華的利瑪竇也帶來了西洋鐘表。當還在廣東肇慶時，利瑪竇就將隨身攜帶的鐘表、世界地圖以及三棱鏡等物品向中國人展示，引起中國人極大的好奇心。當他抵達北京，向朝廷進獻這些物品時，更博得了朝廷的喜歡。萬歷皇帝將西洋鐘置于身邊，還向人展示，并允許利瑪竇等人在京居住、傳教。

明朝滅亡之后，來華傳教士轉而投靠清王朝，以繼續他們在華的傳教事業。在他們向清王朝進獻的各種物品中，機械鐘表仍然占據突出地位。湯若望就曾送給順治皇帝一架“天球自鳴鐘”。在北京時與湯若望交誼甚深的安文思（GabrieldeMagalhaens，1609－1677）精通機械學，他不但為順治帝、康熙帝管理鐘表等，而且自己也曾向康熙帝獻鐘表一架。南懷仁還把新式機械鐘表的圖形描繪在其《靈臺儀象志》中，以使其流傳更為廣泛。在此后接踵而至的傳教士中，攜帶機械鐘表來華的大有人在。還有不少傳教士，專門以機械鐘表師的身份在華工作。

傳教士引進的機械鐘，使中國人產生了很大興趣。崇禎二年，禮部侍郎徐光啟主持歷局時，在給皇帝的奏請制造天文儀器的清單中，就有“候時鐘三”[18]，表明他已經關注到了機械鐘表的作用。迨至清朝，皇宮貴族對西洋自鳴鐘的興趣有增無減，康熙時在宮中設有“兼自鳴鐘執守侍首領一人。專司近御隨侍賞用銀兩，并驗鐘鳴時刻”。在敬事房下還設有鐘表作坊，名曰“做鐘處”，置“侍監首領一人”，負責鐘表修造事宜。[19]在上層社會的影響之下，制作鐘表的熱情也普及到了民間，大致與宮中做鐘的同時，在廣州、蘇州、南京、寧波、福州等地也先后出現了家庭作坊式的鐘表制造或修理業，出現了一批精通鐘表制造的中國工匠。清廷“做鐘處”里的工匠，除了一部分由傳教士充任的西洋工匠之外，還有不少中國工匠，就是一個有力的證明。鐘表制作的普及，為中國時間計量的普及準備了良好的技術條件。

中國人不但掌握了鐘表制作技術，而且還對之加以記載，從結構上和理論上對之進行探討和改進。明末西洋鐘表剛進入中國不久，王徵在其《新制諸器圖說》（成書于1627年）中就描繪了用重錘驅動的自鳴鐘的示意圖，并結合中國機械鐘報時傳統將其報時裝置改成敲鐘、擊鼓和司辰木偶。清初劉獻廷在其著作《廣陽雜記》中則詳細記載了民間制鐘者張碩忱、吉坦然制造自鳴鐘的情形。《四庫全書》收錄的清代著作《皇朝禮器圖式》中，專門繪制了清宮制作的自鳴鐘、時辰表等機械鐘表的圖式。嘉慶十四年（1809），徐光啟的后裔徐朝俊撰寫了《鐘表圖說》一書，系統總結了有關制造技術和理論。該書是我國歷史上第一部有關機械鐘的工藝大全，亦是當時難得的一部測時儀器和應用力學著作。[20]

中國的鐘表業在傳教士影響之下向前發展的同時，西方鐘表制作技術也在不斷向前發展。歐洲中世紀的機械鐘計時的準確性并不高，但到了17世紀，伽利略發現了擺的等時性，他和惠更斯各自獨立地對擺的等時性和擺線做了深入研究，從而為近代鐘表的產生和興起也為近代時間計量奠定了理論基礎。1658年，惠更斯發明了擺鐘，[21]1680年，倫敦的鐘表制造師克萊門特（Clement）把節擺錨即擒縱器引入了鐘表制作。[22]這些進展，標志著近代鐘表事業的誕生。

那么，近代鐘表技術的進展，隨著傳教士源源不斷地進入我國，是否也被及時介紹進來了呢？答案是肯定的，“可以說，明亡（1644）之前，耶穌會士帶入中國的鐘是歐洲古代水鐘、沙漏，中世紀重錘驅動的鐘或稍加改進的產品；從清順治十五年（1658）起，傳入中國的鐘表有可能是惠更斯型鐘；而康熙二十年（1681）以后，就有可能主要是帶擒縱器和發條（或游絲）的鐘（表）。”[23]即是說，中國鐘表技術的發展與世界上近代鐘表技術的進步幾乎是同步的。這為中國邁入時間計量的近代化準備了基本條件。當然，只是有了統一的計時單位、有了達到一定精確度的鐘表，沒有全國統一的計時、沒有時間頻率的量值傳遞，還不能說時間計量已經實現了近代化的要求。這是不言而喻的。

四、地球觀念的影響

中國近代計量的萌生，不僅僅是由于溫度計和近代機械鐘表等計量儀器的出現，更重要的，還在于新思想的引入。沒有與近代計量相適應的科學觀念，近代計量也無從產生。這些觀念不一定全部是近代科學的產物，但沒有它們，就沒有近代計量。上述角度觀念是其中的一個例子，地球觀念也同樣如此。

地球觀念的產生，與17世紀的近代科學革命無關，但它卻是近代計量產生的前提。如果沒有地球觀念，法國議會就不可能于18世紀90年代決定以通過巴黎的地球子午線的四千萬分之一作為長度的基本單位，從而拉開近代計量史上米制的帷幕。沒有地球觀念，也就不可能有時區劃分的概念，時間計量也無從發展。所以，地球觀念對于近代計量的產生是至關重要的。

中國傳統文化中沒有地球觀念。要產生科學的地球觀念，首先要認識到水是地的一部分，水面是彎曲的，是地面的一部分。中國人從來都認為水面是平的，“水平”觀念深入到人們思想的深層，這無疑會阻礙地球觀念的產生。在中國古代幾家有代表性的宇宙結構學說中，不管是宣夜說，還是有了完整理論結構的蓋天說，乃至后來占統治地位的渾天說，從來都沒有科學意義上的地球觀念。到了元朝，西方的地球說傳入我國，阿拉伯學者扎馬魯丁在中國制造了一批天文儀器，其中一臺叫“苦來亦阿兒子”，《元史·天文志》介紹這臺儀器說：

苦來亦阿兒子，漢言地理志也。其制以木為圓毬，七分為水，其色綠；三分為土地，其色白。畫江河湖海，脈絡貫穿于其中。畫作小方井，以計幅圓之廣袤、道里之遠近。

這無疑是個地球儀，它所體現的，是不折不扣的地球觀念。但這件事“并未在元代天文學史上產生什么影響”。[24]到了明代，地球觀念依然沒有在中國學者心目中扎下根來。這種局面，要一直到明末清初，傳教士把科學的地球觀念引入我國，才有了根本的改觀。

地球觀念的引入，從利瑪竇那里有了根本改觀。《明史·天文志一》詳細介紹利瑪竇引進的地球說的內容：

其言地圓也，曰地居天中，其體渾圓，與天度相應。中國當赤道之北，故北極常現，南極常隱。南行二百五十里則北極低一度，北行二百五十里則北極高一度。東西亦然，亦二百五十里差一度也。以周天度計之，知地之全周為九萬里也。

這是真正的地球說。由這段話可以看出，當時人們接受地球學說，首先是接受了西方學者對地球說的論證，所謂“南行二百五十里則北極低一度，北行二百五十里則北極高一度”，就是地球說的直接證據。對這一證據，唐代一行在組織中國歷史上第一次天文大地測量時就已經發現，但未能將其與地球說聯系起來。而傳教士在引入地球說時，首先把這一條作為地球說的證據進行介紹，從而引發了中國人的思考，思考的結果，他們承認了地球說的正確性。對此，有明末學者方以智的話為證，他在其《通雅》卷十一《天文·歷測》中說：“直行北方二百五十里，北極出高一度，足征地形果圓。”

中國人接受地圓說，當然就承認水是地的一部分。方以智對此有明確認識，他在《物理小識》卷一《歷類》中說：“地體實圓，在天之中。……相傳地浮水上，天包水外，謬矣。地形如胡桃肉，凸山凹海。”方以智的學生揭暄更是明確指出了水面的彎曲現象：“地形圓，水附于地者亦當圓。凡江湖以及盆盎之水，無不中高，特人不覺耳。”[25]這樣的論證，表明西方的地球說確實在其中國支持者那里找到了知音。

有了地球觀念之后，計量上的進步也就隨之而來。例如，在計量史上很重要的時差觀念即是如此。時差觀念與傳統的地平大地說是不相容的，所以，當元初耶律楚材通過觀測實踐發現時差現象之后，并沒有進一步得出科學的時差概念。事情起源于一次月食觀測。根據當時通行的歷法《大明歷》的推算，該次月食應發生在子夜前后，而耶律楚材在塔什干城觀察的結果，“未盡初更而月已蝕矣。”他經過思考，認為這不是歷法推算錯誤，而是由于地理位置差異造成的。當發生月食時，各地是同時看到的，但在時間表示上則因地而異，《大明歷》的推算對應的是中原地區，而不是西域。他說：

蓋《大明》之子正，中國之子正也；西域之初更，西域之初更也。西域之初更未盡時，焉知不為中國之子正乎？隔幾萬里之遠，僅逾一時，復何疑哉！

但耶律楚材只是提出了在地面上東西相距較遠的兩地對于同一事件有不同的時間表示，可這種時間表示上的差別與大地形狀、與兩地之間的距離究竟有什么樣的關系，他則語焉不詳。不從科學的地球觀念出發，他也無法把這件事講清除。而不了解這中間的定量關系，時間計量是無法進行的。

地球觀念的傳入，徹底解決了這一問題。利瑪竇介紹的地球說明確提到，“兩地經度相去三十度，則時刻差一辰。若相距一百八十度，則晝夜相反焉。”[26]這是科學的時區劃分概念。有了這種概念，再有了HMS時制以及達到一定精度的計時器（如擺鐘），就為近代意義上的時間計量的誕生準備了條件。

地球觀念的傳入，還導致了另一在計量史上值得一提的事情的發生。這就是清代康熙年間開展的全國范圍的地圖測繪工作。這次測繪與中國歷史上以前諸多測繪最大的不同在于，它首先在全國范圍進行了經緯度測量，選擇了比較重要的經緯度點641處，[27]并以通過北京欽天監觀象臺的子午線為本初子午線，以赤道為零緯度線，測量和推算出了這些點的經緯度。在此基礎上，實測了全國地圖，使經緯度測量成果充分發揮了其在地圖測繪過程中的控制作用。顯然，沒有地球觀念，就不會有這種測量方法，清初的地圖測繪工作，也就不會取得那樣大的成就。這種測繪方法的誕生，是中國傳統測繪術向近代測繪術轉化的具體體現。

地球觀念還與長度基準的制訂有關。國際上通行的米制，最初就是以地球子午線長度為基準制訂的。傳教士在把地球觀念引入中國時，也隱約認識到了地球本身可以為人們提供不變的長度基準。在《古今圖書集成·歷象匯編·歷法典》第八十五卷所載之《新法歷書·渾天儀說》中，有這樣一段話：

天設圈有大小，每圈俱分為三百六十度，則凡數等而圈之大小、度之廣狹因之。乃地亦依此為則。故地上依大圈行，則凡度相應之里數等。依小圈亦有廣狹，如距赤道四十度平行圈下之里數較赤道正下之里數必少，若距六十七十等之平行圈尤少。則求地周里數若干，以大圈為準，而左右小圈惟以距中遠近推相當之比例焉。里之長短，各國所用雖異，其實終同。西國有十五里一度者，有十七里半又二十二里又六十里者。古謂五百里應一度，波斯國算十六里，……至大明則約二百五十里為一度，周地總得九萬余里。乃量里有定則，古今所同。

所謂大圈，指地球上的赤道圈及子午圈，小圈則指除赤道圈外的所有的緯度圈。這段話告訴我們，地球上的赤道圈及子午圈提供了確定的地球周長，各國在表示經線一度的弧長時，所用的具體數值雖然不同，但它們所代表的實際長度卻是一樣的。換句話說，如果以地球的“大圈”周長為依據制訂尺度基準，那么這種基準是最穩定的，不會因人因地而異。

《新法歷書》的思想雖未被中國人用來制訂長度基準，但它所說的“凡度相應之里數等”的思想在清代的這次地圖測繪中被康熙皇帝愛新覺羅·玄燁用活了，玄燁據此提出了依據地球緯度變化推算距離以測繪地圖的設想。他曾“喻大學士等曰”：

天上度數，俱與地之寬大吻合。以周時之尺算之，天上一度即有地下二百五十里；以今時之尺算之，天上一度即有地下二百里。自古以來，繪輿圖者俱不依照天上之度數以推算地里之遠近，故差誤者多。朕前特差能算善畫之人，將東北一帶山川地里，俱照天上度數推算，詳加繪圖視之。[28]

細讀康熙的原話，可以看出，他所說的“天上度數”，實際是指地球上的緯度變化，他主張在測繪地圖時，要通過測量地球上的緯度變化，按比例推算出（而不是實際測量出）相應地點的地理距離。因為緯度的測量比地理距離的實測要容易得多，所以康熙的主張是切實可行的，也是富有科學道理的。他的這一主張，是在地球觀念的影響之下提出來的，這是不言而喻的。

關于康熙時的地圖測繪，有不少書籍都從計量的角度，對測繪用尺的基準問題做過探討，例如，《中國測繪史》就曾提出：在測繪全國地圖之前，“愛新覺羅·玄燁規定，緯度一度經線弧長折地長為200里，每里為1800尺，尺長標準為經線弧長的0.01秒，稱此尺為工部營造尺（合今0.317米）。

玄燁規定的取經線弧長的0.01秒為標準尺度之長，并用于全國測量，乃世界之創舉。比法國國民議會1792年規定以通過巴黎的子午圈全長的四千萬分之一作為1米（公尺）標準長度及其使用要早88年和120多年，（1830年后才為國際上使用）。”[29]因此，這一規定顯然是中國近代計量史上值得一書的大事。

《中國測繪史》的這種觀點富有代表性，涉及于此的科學史著作幾乎眾口一詞，都持類似看法。空穴來風，這種看法應當有其依據，因為康熙本人明確提到“天上一度即有地下二百里”，這里天上一度，反映的實際是地上的度數，因此，完全可以按照地球經線弧長來定義尺度。

但是，如果清政府確實按康熙的規定，取經線弧長的0.01秒為標準尺度之長，則1尺應合現在的30.9厘米（按清代數據，地球周長為72000里，合129600000尺，取其四千萬分之一為1米，則得此結果），但清代營造尺的標準長度是32厘米，[30]二者并不一致。可見，認為清代的營造尺尺長是按照地球經線弧長的0.01秒為標準確定的這一說法，與實際情況是不一致的。

再者，如果康熙的確是按地球經線弧長的0.01秒作為營造尺一尺的標準長度，那也應該是首先測定地球經線的弧長，然后再根據實測結果確定尺度基準，制造出標準器來，向全國推廣，而不是首先確定尺長，再以之為基準去測量地球經線長度。

此外，文獻記載也告訴我們，康熙朝在統一度量衡時，是按照“累黍定律”的傳統方法確定尺長標準的，與地球經線無關。在康熙“御制”的《數理精蘊》中，就明確提到：

里法則三百六十步計一百八十丈為一里。古稱在天一度，在地二百五十里，今尺驗之，在天一度，在地二百里，蓋古尺得今尺之十分之八，實緣縱黍橫黍之分也。[31]

這段話明確告訴我們，與所謂“在天一度，在地二百里”相符的“今尺”尺長基準，是按照傳統的累黍定律的方法確定的。在這里，我們看不到以地球經線弧長為標準確定尺度基準的影子。

顯然，康熙并未設想要以地球經線弧長為準則確定尺度，更沒有按這種設想去制訂國家標準器，去推廣這種標準。他在測量前指示人們按照“在天一度，在地二百里”的比例測繪地圖，是為了測量的簡便，與長度基準的確定應該沒有什么關系。

[1]關增建.中國古代物理思想探索〔M〕.長沙：湖南教育出版社，1991.224～232.

[2]揚雄.難蓋天八事〔A〕.隋書·天文志上〔M〕.北京：中華書局，1976.

[3]關增建.傳統3651/4分度不是角度〔J〕.自然辯證法通訊，1989（5）.

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[7]王冰.南懷仁介紹的溫度計和濕度計試析〔J〕.自然科學史研究.1986,(1).

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[9]曹增友.傳教士與中國科學〔M〕.北京:宗教文化出版社，1999.265.

[10]明史·天文志一〔M〕.北京:中華書局,1976.

[11]《嘉慶會典》卷六十四〔Z〕.清會典.北京:中華書局,1991.

[12]王立興.計時制度考〔C〕.中國天文學史文集〔C〕.第四集.北京:科學出版社，1986.41.

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[17]曹增友.傳教士與中國科學.北京:宗教文化出版社，1999.157.

[18]明史·天文志一〔M〕.北京:中華書局,1976.

[19]清史稿·職官志〔M〕.北京:中華書局,1976.

[20]戴念祖.中國科學技術史·物理學卷〔M〕.北京:科學出版社，2001.505.

[21]〔日〕湯淺光朝.科學文化史年表〔M〕.張利華譯.北京:科學普及出版社，1984.54.

[22]（英）亞·沃爾夫.十六、十七世紀科學、技術和哲學史〔M〕.周昌忠,等譯，上冊.北京:商務印書館，1995.128.

[23]戴念祖.中國科學技術史·物理學卷〔M〕.北京:科學出版社，2001.499.

[24]中國天文學史整理研究小組.中國天文學史〔M〕.北京:科學出版社,1987.201.

[25]方以智.地類·水圓〔A〕.物理小識〔M〕.卷二.萬有文庫本.

[26]明史·天文志一〔M〕.北京:中華書局,1976.

[27]《中國測繪史》編輯委員會.中國測繪史〔M〕.第二卷.北京:測繪出版社，1995.119.

[28]康熙五十年四月至六月〔A〕.清圣祖實錄〔Z〕卷二四六.北京:中華書局,1985.

[29]《中國測繪史》編輯委員會.中國測繪史〔M〕.第二卷.北京:測繪出版社，1995.111.

第8篇：天文學的定義范文

瑞士數學家雅克?柏努意給出了和萊布尼茨相同的函數定義．1718年，雅克?柏努意的弟弟約翰?柏努意這樣定義函數：由任一變數和常數的任意形式所構成的量叫做這一變數的函數．換句話說，由x和常量所構成的任一式子都可稱之為關于x的函數．

1775年，歐拉把函數定義為：“如果某些變量：以某一種方式依賴于另一些變量，即當后面這些變量變化時，前面這些變量也隨著變化，我們把前面的變量稱為后面變量的函數”．由此可以看出，萊布尼茲和歐拉所引入的函數概念，都還是和解析表達式、曲線表達式等概念糾纏在一起．

首屈一指的法國數學家柯西引入了新的函數定義：“在某些變數間存在著一定的關系，當一經給定其中某一變數的值，其它變數的值也可隨之而確定時，則將最初的變數稱之為‘自變數’，其它各變數則稱為‘函數’”．在柯西的定義中，首先出現了“自變量”一詞．

1834年，俄國數學家羅巴契夫斯基進一步提出函數的定義：“x的函數是這樣的一個數，它對于每一個x都有確定的值，并且隨著x一起變化．函數值可以由解析式給出，也可以由一個條件給出，這個條件提供了一種尋求全部對應值的方法．函數的這種依賴關系可以存在，但仍然是未知的．”這個定義指出了對應關系，即條件的必要性，利用這個關系可以求出每一個x的對應值.

1837年德國數學家狄里克雷認為怎樣去建立x與y之間的對應關系是無關緊要的，所以他的定義是：“如果對于x的每一個值，y總有一個完全確定的值與之對應，則y是x的函數．”

德國數學家黎曼引入了函數的新定義：“對于x的每一個值，y總有完全確定了的值與之對應，而不拘建立x，y之間的對應方法如何，均將y稱為x的函數．”

我國清代數學家、天文學家、翻譯家和教育家，近代科學的先驅者李善蘭給出的定義是：“凡式中含天，為天之函數．”中國古代的人還用“天、地、人、物”4個字來表示4個不同的未知數或變量，顯然，函數在李善蘭的這個定義中的含義就是“凡是公式中含有變量x，則該式子叫做x的函數”．

第9篇：天文學的定義范文

[關鍵詞]平面幾何 講授 太陽高度

[中圖分類號]{G40-01} [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349（2015）05-0172-01

高中地理必修課中地球的天文關系問題歷來是地理教學的難點，講授簡單了學生不知所云，講授復雜了學生又不能理解，甚至有些學生到高三畢業也沒有明白正午太陽高度角是怎么一回事。對于計算正午太陽高度，學生還停留在機械記憶的表象階段，沒有從原理上理解太陽高度問題。對于公式H=90°-（θ-φ）的由來更是無從談起。

地理學的每一次大發展幾乎都是借助數學、物理等其他學科的突破性成果。例如望遠鏡的發明推進了天文學的發展；科學實驗的出現推進了自然地理學的發展；信息技術的出現推進了數字地球的發展。甚至其他學科的發展也同樣汲取了地理學的營養和思想。所以說，自然學科在一定程度上是相通的，有些問題，在本學科內不宜被揭示的基本原理，可以從另一學科的角度去認識，反而變得淺顯易懂。

太陽高度角的計算，在高中地理必修課中是教學的難點，學生雖然記住了H=90°-（θ-φ）的計算公式，但用過就忘記了，根本的原因是學生沒有從原理上掌握這個公式的由來。其實正午太陽高度的計算如果用平面幾何知識去給學生講解，反而變得淺顯易懂，這就需要把地理問題轉化為數學問題。

如圖所示：太陽直射點（B點）的地理緯度為θ，設C點與B點在同一個半球的正午太陽高度為H1，C點地理緯度為φ。

光線是一束平行光線，根據平行線性質，兩直線平行內錯角相等，所以角H1=∠OAC。

根據正午太陽高度的定義，太陽高度是正午太陽光線與地面的夾角。所以CA是地平線，與圓O相切于C點，ACO是直角三角形，

所以在ACO中

∠OAC=90°-∠COA

又因為∠COA=-θ

所以H1=∠OAC=90°-（-θ）

設D點與C點不在同一個半球的正午太陽高度為H2，D點的地理緯度為Φ，因為太陽光線是一束平行光線，所以H2=∠OED。DE是地平線與O相切于D點，EDO是直角三角。

所以，在EDO中

∠OED=90°-∠EOD

∠EOD=θ+φ

所以H2=∠OED=90°-（φ+θ）

由以上兩種情況分析，正午太陽高度角的計算公式為：

H=90°-計算點到直射點的角距離

即：H=90°-（φ）

在這里，H為計算點的太陽高度，φ為計算點的地理緯度，θ為太陽直射點的地理緯度。φ與θ在同一半球時θ取“-”號，φ與θ不在同一半球時θ取“+”號。

對于一個高中學生來說，用平面幾何去理解太陽高度的計算公式，相對來說是非常簡單的，讓學生用已有的知識來學習新知識，不僅簡化了學習中的難點，而且能夠讓學生始終在積極興奮的狀態中獲得知識，達到事半功倍的教學效果和學習效果。

【參考文獻】

[1]蔡明新.“太陽高度”教學難點的突破[J].文理導航（中旬），2013（07）.

[2]俞興保.巧用平面幾何知識解解析幾何題[J].中學教研（數學），2007（09）.

[3]周中見.化繁就簡 學以致用――論初中幾何知識在高中地理教學中的運用[J].快樂閱讀，2013（06）.