導語：如何才能寫好一篇天文學的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

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

諾貝爾獎與天文學的尷尬

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

由于沒有設立諾貝爾天文學獎，在很多年里，天文學家既沒有推薦權，也不會被人推薦。在這個世界公認的科學界最高獎面前，天文學和天文學家的處境不免有些尷尬。

天文學與物理學相互促進

天文學是研究地球之外天體和宇宙整體的性質、結構、運動和演化的科學，物理學是研究物質世界基本規律的科學。研究各種物質形態都會形成相應的物理學分支，其中包括研究天體形態和特性的天體物理學。很顯然，天文學與物理學的關系十分密切，相互關聯，密不可分。天文學成就可以歸入諾貝爾物理學獎的范圍是在情理之中的，但是要使這個道理得到公認很不容易，花費了好幾十年的時間。

20世紀初，物理學家根據物理學規律提出了許多天文學預言：如廣義相對論預言星光在太陽引力場中的彎曲、水星近日點的運動規律和引力場中的光譜紅移現象；預言中子星、微波背景輻射、星際分子和黑洞的存在等。這些預言在證實的過程中曾走過艱難的歷程甚至彎路，這些偉大的預言推動著天文學家和物理學家們為之奮斗，并且發展了一個個新的分支學科。

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

隨著物理學的發展，物理學家必然要把宇宙及各種天體作為物理學的實驗室。物理學家涉足天文學領域的研究成為一種必然。而天文學家也會密切地注視著物理學的發展，以期用物理學原理來解釋宇宙的過去、現在和將來。

一批歷史性天文學成就無緣諾貝爾獎

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

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

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

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

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

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

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

天文學理論首先與諾貝爾獎結緣

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

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

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

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

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

射電天文學成為諾貝爾獎的搖籃

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

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

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

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

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

新世紀天文觀測再續輝煌

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

賈科尼創立x射線天文學

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

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

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

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

篇2

以前，天文學家在銀河系的星團中從來沒有發現過黑洞。這個正在談論中的星團是一個所謂的球狀星團，它是一種包含著幾十萬顆恒星的恒星密集型團體。銀河系中所有的星團都是在很久以前形成的，因而其中短命的大型恒星已經死亡并且變成了黑洞。每個黑洞的質量比星團內許多仍然發光的任何一顆恒星的質量都要大，因此黑洞應該沉到星團的中心處。在中心處，黑洞巨大的引力會將其他黑洞逐出到偌大的星系空間，至多剩下一個黑洞系統。

起碼以前的理論是這樣的?，F在，密歇根州立大學的天文學家杰伊·斯特拉德及其同事說，他們在M22中發現了兩個獨立的黑洞。M22是個距離地球10 000光年的球狀星團，位于人馬座。利用新墨西哥州索科洛附近的甚大陣列望遠鏡進行的觀測顯示，兩個物體的無線電波譜類似于星團之外其他黑洞系統的波譜。

這個發現讓人大吃一驚?！拔覀兎浅＜?，”研究小組成員、英國南安普敦大學的天文學家托馬斯·馬卡羅恩說，“但是，我們想謹慎一些，確保能夠排除所有其他的可能性?！?/p>

“這是一個相當重大的發現，”伊利諾伊州西北大學埃文斯頓分校的天體物理學家斯蒂凡·昂布雷特說，“這表明，黑洞的噴射過程不像我們原以為的那么高效?！?/p>

然而，加州理工學院帕薩迪納分校的天文學家施里尼瓦斯·庫爾卡尼持有懷疑態度，他甚至愿意下100美金的賭注，認為那兩個天體都不是黑洞?！皞ゴ蟮陌l現需要強有力的證據，”他說，“該發現不能使我信服?！睅鞝柨岱Q，如果M22擁有過多的恒星，那么該星團中很可能會有一些奇怪的恒星，可以釋放類似黑洞系統有的無線電波譜。

如果這些發現能夠成立，這兩個黑洞則代表著兩個“第一”：它們是在銀河系星團中發現的第一批黑洞；它們也是利用無線電波發現的第一批相當于恒星質量的黑洞。其他恒星質量的黑洞，如天鵝座X-1，是由于旋進黑洞的熾熱氣體散發出X射線而引起科學家注意的。

事實上，斯特拉德的研究小組沒有發現來自該黑洞系統的X射線，這說明它們散發出的無線電波要多得多。斯特拉德說，這是10倍～20倍于太陽質量的黑洞所擁有的一個特點，很可能就是恒星質量的黑洞，類似于15個太陽質量的黑洞——天鵝座X-1。此外，兩個黑洞都位于距離星團中心幾光年的范圍之內，這個位置與大質量天體的位置相符，因為大質量天體應該會沉到星團的中心部位。但是，庫爾卡尼反駁說，這么大質量的天體應該下沉到距離星系中心更近的位置。他還說，沒有X射線意味著它們根本不是黑洞。

然而，如果這兩個天體是黑洞，那么每個黑洞都可能會有一顆恒星環繞著，并且往黑洞中注入恒星物質，以產生所觀察到的無線電波。有一次，哈勃太空望遠鏡的觀測顯示，在一顆紅矮星附近有一個推斷出來的黑洞。紅矮星比太陽小得多，溫度也要低得多，而且也暗得多。其他的觀察顯示，黑洞的伴星可能是一顆紅矮星，其特點介于紅矮星和太陽之間。

篇3

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動的體系是Eudoxus，他的工作在文〔2〕中保存了一個梗概，較詳細的內容則見于公元六世紀時Simplicius對亞里士多德(Aristotle)《論天》一書所作的注釋中。Eudoxus采用一套以地球為中心的同心球組，通過各球轉軸的不同取向以及轉速(皆勻速)和轉向的不同組合來描述天體視運動。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)早四個世紀以上。后來小輪理論大行于世，Eudoxus體系遂湮沒無聞。直到十九世紀才有Schiaparelli作了系統研究〔3〕，發現Eudoxus體系已能描述行星的順、留、逆等視運動，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。有的學者持論稍嚴，認為只有土、木令人滿意。〔4〕

Eudoxus并未提出水晶球的概念。一般認為他只是用幾何方法來表示和計算天象，不過這個結論是從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，而Aristotle在兩人工作的基礎上建立了水晶球體系。他的發展大致可歸結為三方面：

首先，他把Eudoxus假想的球層變為實體，并認為諸球層皆由不生不滅、完全透明、硬不可人的物質構成，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層上被攜帶著運轉，整個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、彗星、流星等天象只能是大氣層中的現象。

第二，Aristotle把Eudoxus原來各自獨立轉動的諸球變成一個整體，其轉動皆由最外層的天球傳遞下來。不過我們發現，在Aristotle原著中并沒有宗動天這一球層。他的安排是：“第一天為恒星天……恒星天為總動天”，并闡述說：“第一原理或基本實是創作第一級單純永恒運動，而自己絕不運動，也不附帶地運動。……又因為我們見到了所說不動原始本體所創作的宇宙單純空間運動以外，還有其他空間運動——如行星運動——那也是永恒的?！薄?〕這段話并不難理解，“不動原始本體所創作的宇宙單純空間運動”即指恒星天球的周日運動，由此帶動其他天球運動?？梢姾阈翘烨蛑系淖趧犹飚斒呛笕怂樱@一點值得注意。

第三，由于各天球不再是獨立轉動，他不得不引入一系列“平衡天球”來抵消上一層天球的運動，“而使每一天球下層諸行星得以回復其位置”〔6〕。不過平衡天球為何能反轉，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，我們沒有發現任何水晶球的觀念。他在全書一開頭就表示他的研究將用幾何表示(geometrical demonstrations)之法進行。在開始討論行星運動時他說得更明白：“我們的問題是表示五大行星和日、月的所有視差數——用規則的圓周運動所生成?！薄?〕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”。其中出現了許多實體的球，但又與Aristole的體系不同。這里每個天體有自己的一個厚球層，各厚層之間又有“以太殼層”(ether shell)，厚層中則是實體的偏心薄球殼，天體即附于其上。這里的偏心球殼實際上起了《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；況且其中雖有實體球殼，但與水晶球體系大不相同，因此Ptolemy的名字何以會與水晶球體系連在一起，和“假說Ⅱ”并無直接關系。其原因應該另外尋找。

然而，“假說Ⅱ”對中世紀阿拉伯天文學的影響卻不容忽視。阿拉伯天文學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?！?〕稍后有Ibnal-Haythan，他對《至大論》中的幾何表示之法大為不滿，試圖尋求物理機制，因而主張類似“假說Ⅱ”中的體系?！?0〕Nasir ad-DinAlTusi則主張一種由許多大小不同的球相互外切或內切組成的體系，各球以不同的方向和速度旋轉，他自認為這是前人未得之秘?！?1〕此外還有A1Kazwini、Abu’l Faraj和Al Jagmini等，都詳細討論過水晶球體系。

“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家的工作?！?2〕這是有道理的。

3．水晶球體系成為教條。

水晶球體系所以會成為教會欽定的教條，主要和Albertus Magnus及T．Aquinas師徒兩人的工作有關。Albertus以Aristotle龐大的哲學體系為基礎，創立丁經院哲學體系?！?3〕Aquinas則幾乎把Aristotle學說全盤與神學相結合。他也寫了一部對《論天》的注釋，巧妙地將Aristotle的天文學說與《圣經》一致起來?！?4〕并特別引用Ptolemy的著作來證明地心和地靜之說?！?5〕

這里必須強調指出，Aristotle的學說直到13世紀初仍被教會視為異端，多次下令禁止在大學里講授。此后情況才逐漸改變〔16〕〔17〕，1323年教皇宣布Aquinas為“圣徒”，標志著他的學說得到了教會官方的認可，這也正是Aristotle學說——包括水晶球體系在內——成為欽定之時。這一點在許多哲學史著作中都是很清楚的，但在科學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世紀之前Aristotle和Ptolemy的學說與其他古希臘學說一樣，在歐洲還鮮有人知，根本談不到“束縛”歐洲的天文學思想。即使從14世紀獲得欽定地位算起，能起束縛作用的時間也不到四百年。其次，水晶球體系是Aristotle的學說，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。特別是在科學史論著中，更以區分清楚為妥。

事實上水晶球體系與Ptolemy的幾何表示是難以相洽的。前者天球層層相接，毫無間隙；而后者是天體自身運動，在空間中劃出軌跡。C．Purbach在1473年已經明確指出這一點，為了調和兩者，他主張一種中空的水晶球殼，其內可容納小輪?！?9〕然而理論上的不相洽并不妨礙二者在實際上共存，天文學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計算問題，這種現象在水晶哉他蔡帚缽袖拋春少前相當普諞。

二 幾位著名近代天文學家對水晶球體系的態度

1．哥白尼在這個問題上的態度。

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。不僅各行星皆由實體天球攜載，而且諸天球層層相接，充滿行星際空間〔20〕，理由是Copernicus那張著名的宇宙模式圖〔21〕多了一個環。我們認為這一說法未免穿鑿附會，很難成立。理由有四：

①由于行星與太陽的距離有一個變動范圍，因此圖中兩環之間的空間完全可以理解為行星的活動范圍；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，多數情況下也是指二維圓環，即天體的運行軌道?！?3〕③Copernicus既然主張日心地動，地球已成行星之一，那么如果設想既有公轉又有自轉的地球是被一個實體水晶球所攜載，無論如何無法與人們的直接感覺相一致。除非認為地球及其上的萬物都被“澆鑄”于水晶球體之內，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問題，但他們未能解釋行星的所有運動，……因此看來還是使用大多數學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)并不主張日心地動之說，但他卻給水晶球體系以致命打擊。1572年超新星爆發，他用各種方法反復觀測，斷定該星必在恒星空間，而按水晶球體系的理論，這種現象只能出現在月球下界。不過翌年他發表其觀測工作時，尚未與水晶球體系決裂?！?5〕1577年又出現大彗星，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，發表了他自己的宇宙新體系(1588)。他明確指出：“天空中確實沒有任何球體?！斎?，幾乎所有古代和許多當今的哲學家都確切無疑地認為天由堅不可人之物造成，分為許多球層，而天體則附著其上，隨這些球運轉。但這種觀點與事實不符。”〔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，天象將大異于實際所見者。③火星軌道與太陽軌道相割(這是Tycho體系的特點)，表明沒有實體天球?！?7〕

Tvcho對超新星和彗星的觀測是那個時代對水晶球教條最有力的打擊。對于其他反對理由，水晶球捍衛者皆可找到遁詞，比如折射問題，可以推說天界物質未必服從地上的光學定律；火日軌道相割問題可以用否認Tycho體系的正確性來回避；對日心地動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，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Tycho的觀測結果。

3。開普勒、伽里略和其他人。

開普勒(Kepler)斷然否認有實體天球，并認為行星際空間“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者，還力斥Chiaramonti著作之謬?！?9〕此兩人皆力主日心地動之說，他們對水晶球體系的態度無疑是Copernicus學說與水晶球體系不相容的有力旁證之一。

這一時期除了上述四位最重要的天文學家外，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……并且根據一些反常的現象提出了許多證據來反對世界永恒存在的說法”〔30〕。C．Bruno和W．Gilbert的態度更為明確，已有人注意到了。〔31〕

三 水晶球體系在中國傳播的情況

關于水晶球體系在中國的情況，李約瑟的說法影響很大。他認為“耶穌會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；這種學說認為，宇宙是由許多以地球為中心的同心固體水晶球構咸的”，又說“存宇宙結構問題亡，傳教士們硬要把一種基本上錯誤的圖式(固體水晶球說)強加給一種基本上正確的圖式(這種圖式來自古宣夜說，認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，耶穌會土在中國所傳播的西方天文學知識，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，很快風靡了中國的天文界，成為中國天文學家研究西方天文學最重要的材料。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為實為徹照，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?！且陨峁艔慕瘢挤亲宰髀斆鳎`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)皆為耶穌會士，這又從另一側面反映出天主教會欽定的水晶球教條在當時失敗的情形——連教會自己的天文學家也拋棄這個學說了。

雖然早期來華耶穌會土中利瑪竇(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。況且他們僅限于談論宇宙圖式，而這并不能解決任何具體的天文學問題，因此也不被中國天文學家所重視。

清代中國天文學家對各層天球或軌道是否為實體有過熱烈討論。王錫闡主張“若五星本天則各自為實體”〔36〕，梅文鼎則認為“故惟七政各有本天以為之帶動，斯能常行于黃道而不失其恒；惟七政之在本天又能自動于本所，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。何況當時“本天”一詞往往被用來指二維圓環，即天體軌道。而更多的天文學家認為連這樣的二維軌道也非實體。焦循說：“可知諸論皆以實測而設之。非天之真有諸輪也?！薄?8〕江永也承認非實體：“則在天雖無輪之形質，而有輪之神理，雖謂之實有焉可也。”〔39〕阮元力言實體論之謬：“此蓋假設形象，以明均數之加減而已，而無識之徒……遂誤認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體，乃細測火星能割人日天，金水二星又時在日上，時在日下，使本天皆為實體，焉能出人無礙?”〔41〕值得注意的是，焦循等人皆已領悟了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。既然認為二維軌道也非實體，當然更不會接受三維的實體天球。事實上，幾乎所有的清代天文學家都接受Tycho宇宙體系，或是經過他們自己改進的Tycho體系，而不是水晶球體系。

Eudoxus的同心球體系被認為是數學假設，其本質與后來的小輪體系并無不同，而古希臘數理天文學的傳統即發端于此。Aristotle將其發展為水晶球體系，卻在很大程度上出于哲學思辨。但他或許帶有尋求天體運動物理機制的積極傾向，這種傾向后來一度在阿拉伯天文學中有所加強。當水晶球體系在14世紀成為教條之后，就束縛了天文學的發展，以至Galileo等人不得不付出沉重代價來沖破它。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，他主張天球實體論，并由此認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，因為他對Tycho宇宙體系的修改是不成功的?！?2〕

參考文獻

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〔2〕Aristotle：《形而上學》，13頁，吳壽彭譯，商務印書館，1983。

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〔17〕B．Russell：《西方哲學史》，何兆武等譯，550頁．商備印書館，1982。

〔18〕李約瑟：《中國科學技術史》第四卷，中譯本，115頁，科學出版社，1975。

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

〔21〕Copernicus，De Revolutionibus，110，GreatBooks Of the Western World．Encvclomedinritannica，(1980)，16，P．526．又，該圖手稿影印件可見〔20〕，572頁。

〔22〕Copernicus，〔21〕，110．

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

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

〔25〕Tycho，De Nova stella，H．Shapley，H．E．Howarth，A Source Book in Astronomy，Mc-Graw-Hill，(1929)P．13—19．

〔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：《歷學疑問》卷一。

〔38〕焦循：《釋輪》卷上。

〔39〕江永：《數學》卷六。

〔40〕阮元：《疇人傳》卷四十六。

篇4

關鍵詞 物理專業 物理師范專業 課程體系

中圖分類號：G649.1 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.10.003

Abstract The curriculum system of physics department and physics teacher education of Baylor University are introduced in detail. It is easy to see that the undergraduate enrollment of physics majors is a little less that is similar to our country. And the undergraduate majors of Baylor physics department are more reasonable， the degrees are more selectable. Their curriculum system is broad and profound， emphasizing of interdisciplinary development. The physics teacher education is separate from physics department， and is undertaken by the school of education， emphasizing interdisciplinary studies and teaching practice. Other mountain's stone can carve jade. These things are definitely meaningful for the transformation development of physics department in our local college.

Keywords physics； physics teacher education； curriculum system

美國貝勒大學位于德克薩斯州韋科市，是一所私立的基督教會大學。1845年2月，德克薩斯基督教育協會發起創辦，德克薩斯共和國總統安森?瓊斯簽署國會行動令，命名為貝勒大學貝勒大學是一所綜合性大學，設有文理學院、教育學院、商學院等12個教學學院，共有160個專業，在校學生16000多人。每個學院的教學系數目不同，其中物理系所在的文理學院有25個系，物理師范專業所在的教育學院，卻只3個系。

貝勒物理系有教師21人，其中教授6人，副教授7人，助理教授2人，高級講師3人，講師3人，博士19人，碩士2人。實行教授預聘制度，即對新進教師實行5年試用期，試用期滿考核決定去留?？己撕细窦催M入終身教職行列。對任課教師的考評，主要通過系學術委員會對每位教師從教學、科研、社區服務三個方面進行考核。下面為物理系歷年在校本科生人數（大一到大四年級人數合計）：2015，60人；2014，53人；2013，61人；2012，45人；2011，41人；2010，41人；2009，40人；2008，39人；2007，33人；2006，24人?？梢钥闯觯恳粚闷骄猩?0.9人。實際畢業的人數還會減少，因為轉專業或被開除，例如，2013年畢業本科生5人，2015年畢業本科生8人。與數學系和化學系人數相比，是最少的，可見，學習的難易程度和工作機會的優劣決定了物理系學生人數少是國際上的普遍現象。

貝勒物理系只3個與物理有關專業：物理學、天文學和天體物理學?？墒谟?個學士學位：物理理學學士、物理理學學士（計算科學）、物理理學學士（醫療保健預科）、物理文科學士、天文理學學士、天文文科學士、天體物理理學學士和天體物理文科學士。物理師范專業包括中小學科學教師專業和中學高年級物理科學教師專業，授予理學教育學士學位。

1 貝勒物理系的課程體系

貝勒的物理學、天文學和天體物理學的文科學位提供相應領域內核心課程的傳統人文科學教育。物理學、天文學和天體物理學的理學學位提供該領域內全面綜合課程的學習，為后續的研究生學習做準備，或者為技術、醫藥、教育、法律、經濟、工業和其它職業做準備。鼓勵跨學科學習，尤其是與計算物理或醫療保健預科相關的物理課程。

其課程體系分為主修課程、第二主修課程和副修課程三類以及四個層次。主修課程是獲得相應學位時所要求的。第二主修課程和副修課程是供其它專業學生選修，其中修完第二主修課程后，會在他的學位證書上注明其第二專業是什么。副修課程的數量及要求都最低。

1.1 物理系開設的課程體系

1.1.1 1000層次

PHY 1404 光視學：有關光、光學、攝影、視覺、顏色和其它視現象的物理概念。

PHY 1405 文科普通物理：物理概念和歷史發展以及專題選講。

PHY 1407 聲音和聲學：有關聲音、聲音產生和聲源性質的物理。介紹用于記錄、產生和分析聲音的一些儀器設備以及學習一些建筑聲學知識。

PHY 1408 自然和行為科學I的普通物理：有關力學、熱學和聲學的一些基本知識，強調相關的物理概念、問題解決、符號和單位的學習。

PHY 1409自然和行為科學II的普通物理：有關電、磁、光以及現代物理的一些基本知識，強調相關的物理概念、問題解決、符號和單位的學習。

PHY 1420 普通物理I：有關力學、波動、聲學、熱學的基本原理和應用。

PHY 1430 普通物理II：有關電、磁、光和現代物理的基本原理和應用。

PHY 1455 描述天文學：天文學及其和人類發展的關系，強調太陽系、行星、小行星、流星、彗星等。

PHY 1V95 物理的獨立學習：在老師的輔導下的獨立學習。

1.1.2 2000層次

PHY 2135 基本電學實驗：電路和電子的原理和應用。

PHY 2190 物理研究介紹：為本科研究做準備。包括研究技術、選導師和完成研究計劃書。

PHY 2350 現代物理：包括狹義相對論、量子力學引論、原子分子結構、核物理和粒子物理等。

PHY 2360 數學物理和計算物理：包括矩陣、矢量、坐標變換、數值計算、混沌分形微分方程特殊函數等。

PHY 2455 基本天文學：現代天文學的數學和物理基礎，強調其技術、歷史以及目前宇宙的演化圖。

1.1.3 3000層次

PHY 3175 介質物理實驗I：實驗計劃、數據分析和誤差分析。密立根油滴實驗、法拉第常數測定、汽泡室攝影測量、蓋革計數、半衰期測定等。

PHY 3176 介質物理實驗II：強調核計數及測量。

PHY 3305 發明和技術歷史包括科學家的傳記。

PHY 3320 經典介質力學：包括矢量、線性變換、單個粒子牛頓力學、線性和非線性振動、Euler方程、拉格朗日和哈密頓動力學、共點力以及軌道運動等。

PHY 3330 介質電磁學：包括靜電、拉普拉斯方程、鏡像法、多極子展開、靜磁和麥克斯韋方程。

PHY 3350 天文主題：天文和天體物理中當前的研究主題。

PHY 3372 量子力學概論I：量子力學假定、希爾伯特空間算符、疊加原理、可觀測量、演化、守恒律、一維有界和無界態、WKB近似以及固體導電理論。

PHY 3373 量子力學概論II：三維問題、微擾理論、幺正理論、量子統計、原子光譜、固體原子核基本粒子物理介紹。

PHY 3455 觀測天文學：天文觀測基本手段，尋找和鑒別天體。

PHY 3V95 物理本科研究。

1.1.4 4000層次

PHY 4001 畢業考試：由系部組織，類似于GRE專業考試。PHY 4150 天文觀測概論。

PHY 4190 物理研究結果。PHY 4322 經典物理的現代主題：包括粒子系統動力學、剛體運動、耦合振動、一維波動方程、規范變換、導體和絕緣體中的電磁波、色散、多極輻射、Linard-Wiechert勢、相對論性電動力學等。

PHY 4340 熱力學統計物理：概率、宏觀熱力學、統計熱力學、熱動力學、量子統計。

PHY 4350 星系結構和演化概論：星和星系包括黑洞、矮星、中子星的定量研究。

PHY 4351 現代宇宙概論：可觀測宇宙、牛頓引力、相對論宇宙模型、宇宙熱歷史等。

PHY 4360 計算物理模型：應用當代計算機解決物理和工程問題的若干模型。

PHY 4372 固體物理概論。PHY 4373 粒子、核物理概論。

PHY 4374 相對論性量子力學。

1.2 物理系學生選修其它系的課程

1.2.1 數學課程

MTH 1321 微積分I：單變量微分、定積分和微積分理論。

MTH 1322 微積分II：單變量積分、微分方程、斜率場和級數。

MTH 2311 線性代數：矢量、矩陣算子、線性變換、矢量空間特點、線性系統、本征值和本征矢。MTH 2321 微積分III：多變量微分積分，格林函數。

MTH 3325 常微分方程：一階常微分方程、二階高階線性方程、級數方法、拉普拉斯變換等。

MTH 3326 偏微分方程：物理偏微分方程、分離變量法、傅里葉級數、邊值問題、傅里葉積分。

1.2.2 計算科學課程

CSI 1430 計算科學I。CSI 1440 計算科學II。CSI 2334 計算系統概論。CSI 2350 離散結構。

CSI 3324 數值方法。

1.2.3 生物課程

BIO 1105、1106現代生物科學概念（實驗）。BIO 1305、1306 現代生物科學概念。

1.2.4 化學課程

CHE 1301 現代化學基本概念I。CHE 1302現代化學基本概念II。CHE 1316 實驗測量技術。

CHE 3331 生物化學I。CHE 3332 生物化學II。CHE 3238 生物化學實驗。

1.2.5 宗教課程

REL 1310 基督教圣經。REL 1350 基督教傳統。

1.2.6 英語課程

ENG 1302 英語思維和寫作。ENG 1304 英語思維寫作和研究。ENG 2304 美國文學。

ENG 3330 英語寫作技巧。

1.2.7 政治科學課程

PSC 2302 美國憲法發展。

1.3 物理系各專業的第二主修課程和副修課程

1.3.1 物理學第二主修課程

PHY 1420、1430、2135、2350、2360、3320、3330、3372、3373、4322、4340、4001；PHY 4000層次任3學分；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.3.2 物理學副修課程

PHY 1420、1430、2350；3000或4000層次任分。

1.3.3 天文學第二主修課程

PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.3.4 天文學副修課程

PHY 1420、1430、2455、3350、3455；其它PHY 3000或4000任3學分。

1.3.5 天體物理學第二主修課程：

PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、3372、4340、4001；PHY4350、4351中任一門；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.3.6 天體物理學副修課程

PHY 1420、1430、2455；PHY 3350、4350、4351中任兩門；其它PHY3000或4000任3學分。

1.4 物理系各學位的主修課程

每個學位修滿至少124學分，其中3000/4000層次36學分。從以下課程計劃可以看出，一是課程面寬廣，有一定深度；二是強調跨學科學習，強調學科交叉。

1.4.1 物理理學學位主修課程

PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3176、3320、3330、3372、3373、4190、4322、4340、4001；PHY 4372、4373、4374中任兩門；CHE任3學分、CSI 任3學分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.2 物理理學學位主修課程（計算物理）

PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3320、3330、3372、3373、4190、4340、4360、4001；CSI 1430、1440、2334、2350、3324、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.3 物理理學學位主修課程（醫療保健預科）

PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3320、3330、3372、3373、4190、4340、4001；BIO 1305-1105、1306-1106、3000或4000層次任6學分、CSI任3學分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302； MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.4 物理文科學位主修課程

PHY 1420、1430、2135、2350、2360、3175、3176、3320、3330、3372、4001；PHY 3373、4322、4340、4360、4372、4373、4374中任兩門；CHE任3學分、CSI任3學分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.5 天文理學學位主修課程

PHY 1420、1430、2190、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4190、4350、4351、4001；其它PHY 3000或4000任6學分；CSI任3學分、CHE任3學分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.6 天文文科學位主修課程

PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；CSI任3學分、CHE任3學分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.7 天體物理理學學位主修課程

PHY 1420、1430、2190、2350、2360、2455、3320、3330、3350、3372、3373、4190、4340、4350、4351、4001；其它PHY 4000任3學分；CSI任3學分、CHE任3學分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.8 天體物理文科學位主修課程

PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；CSI任3學分、CHE任3學分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

2 貝勒物理師范課程體系

貝勒基礎物理師資培養脫離了物理系，由教育學院承擔（但基礎數學師資培養仍然在數學系，而化學系沒有師范教育）。這樣利于突出師范培訓，增強畢業生的師范技能。美國的小學為1-6年級、中學7-12年級。下面的中小學指4-8年級，中學高年級指9-12年級。

2.1 教師教育課程

TED 1112 教育技術試驗 I，達到德州教育委員會的認證要求。TED 2112教育技術試驗 II。

TED 1312 教學導論 I：學習教學策略并應用于教學實踐。TED 2330 中小學教學：中小學教師的職責作用及實踐。TED 2340 中學高年級教師的職責作用及實踐。TED 3340 中學高年級教學助理I：中學100小時的教學實習以及討論會。TED 3341中學高年級教學助理II。

TED 3630 中小學教學助理I：中小學100小時的教學實習。TED 3631中小學教學助理II。

EDP 3650 優等生教學助理I。TED 3651 優等生教學助理II。TED 4312 英語第二語言教學方法。TED 4630 中小學教育實習I。

TED 4631 中小學教育實習II。TED 4632 中小學教育實習III。TED 4633 中小學教育實習IV。TED 4640 中學高年級教育實習I。TED 4641 中學高年級教育實習II。TED 4642 中學高年級教育實習III。TED 4643 中學高年級教育實習IV。EDP 4650 優等生教育實習I。EDP 4651 優等生教育實習II。

2.2 中小學科學教師專業課程

大一課程：ENG 1302、1304；REL 1310、1350；GEO 1408 地球科學；TED 1312、1112；LF 1134 體適能理論與實踐；美術3學分；MTH 1320 微積分初步；HED 1145 健康與人類行為。

大二課程：TED 2330、2112、2381；BIO 1305、1105、1306、1106 現代生物科學概念及試驗；GEO 地質學；STA 1380 統計初步；HIS 2365 美國歷史；PSC 2302；LF 終身健康。

大三課程：TED 3630、3380、3631；CHE 1301 現代化學基本概念I；CHE 1101 普通化學實驗I；PHY 1408、1409；CHE 1302 現代化學基本概念II；CHE 1102 普通化學實驗II。

大四課程：TED 4630、4631、4325、4632、4633。

2.3 中學高年級物理科學教師專業課程

大一課程：ENG 1302、1304；REL 1310、1350；GEO 1408 地球科學；TED 1312、1112； LF 1134 體適能理論與實踐；美術3學分；MTH 1321 微積分I；MTH 1322 微積分II；HED 1145 健康與人類行為。

大二課程：TED 2340、2112、2381；CHE 1301 現代化學基本概念I；CHE 1101 普通化學實驗I；CHE 1302 現代化學基本概念II；CHE 1102 普通化學實驗II；PHY 1420、1430；STA 1380 統計初步；HIS 2365 美國歷史；PSC 2302；LF 終身健康。

大三課程：TED 3340、3341；TED 3387 中學高年級科學課程實習；TED 3380 教育中的社會問題；PHY 2000層次任一門；CHE 3331 有機化學I；CHE 3332 有機化學II；CHE 3238 有機化學實驗。

大四課程：TED 4640、4641、4325、4642、4643。

可以看出，美國對中學物理教師的要求是數理化生地五門通修，沒有專門的化學、地理、生物教師培養。注重教師職業道德和職業技能訓練。

參考文獻

[1] 丁持坤，肖月華.大眾化高等教育時代地方院校物理學專業面臨的辦學危機與對策探索[J].湖南人文科技學院學報，2014.136（1）：107-110.

[2] 王杰.訪貝勒大學物理系簡介[J].云南名族學院學報，1998.7（2）：61-62.

篇5

“對稱”實在是一件不容易發生的事，因為自然界的現象，人類覺得它有對稱，一方面是很自然的，一方面以要追求它的準確性。自然是否呈現“對稱”曾被歷史上的哲學家們長期地爭論過。（楊振寧）

對稱的概念源于數學（更確切地講是歐幾里得幾何）。對稱在天文學（甚至自然界）上的研究，則始于兩千多年前的古希臘人。古希臘人十分留意各種“對稱”現象，以至于創立了一種學說，認為世界一切規律都是從對稱來的，他們覺得最對稱的東西是圓，所以他們把天文學中的天體的運行軌道畫成圓，后來圓上加圓，逐漸就發展為古希臘后來的天文學。

自然似乎巧妙地利用了對稱規律的簡單的數學表示，數學推理的內在的優美和出色的完善，以及由此而來的用數學推理去揭示物理學理論的復雜性和深度，是鼓舞物理學家的豐富源泉，人們期望自然界具有人們所希望的規律性。

“對稱”在數學上的表現是普遍的：軸對稱、中心對稱、對稱多項式等。從奇偶性上或可分解性上區分數也可以視為對稱，從運算關系角度看互逆運算也可看為對稱關系?！肮曹棥备拍钜蔡N含著“對稱”性，“對偶”關系也可視為“對稱”的一種形式。自然對數的產生也是因為受到常用對數的真數與對數的增長不對稱（勻稱）性的啟發而產生的。

在點圓錐曲線上取六個點A、B、C、D、E、F，若A、B連線與D、E連線交于一點P，B、C連線與E、F連線交于一點Q，C、D連線與F、A連線交于一點R，則P、Q、R三點在同一直線t上。

在線圓錐曲線上取六條直線a、b、c、d、e、f，若a、b交點與d、e交點連線為p，b、c交點與e、f交點連線為q，c、d交點與f、a交點連線為r，則p、q、r三線過同一點L。

對稱是數學家們長期追求的目標，甚至有時把它作為一種尺度。數學中不少概念與運算，都是由人們對于“對稱”問題的探討派生出來的。數學中的對稱美除了作為數學自身的屬性外，也可以看成啟迪人們思維、研究問題的方法。

在其它科學領域很多科學家也是因為堅信宇宙美具有對稱性這一特點，作出了許多劃時代意義的科學發現。在“五維空間”中存在著我們的宇宙和另外一個“隱藏”的宇宙（對稱的宇宙），這個新理論是由美國普林斯頓大學、賓西法尼亞大學和英國劍橋大學的物理學家共同提出的，他們認為：我們的宇宙和一個“隱藏”的宇宙共同“鑲嵌”在“五維空間”中，在宇宙早期，這兩個宇宙發生了一次碰撞，相撞產生的能量生成了我們宇宙中的物質和能量。

二、數學的和諧美

所謂“數學的和諧”不僅僅是宇宙的特點，原子的特點，也是生命的特點，人的特點。――高爾泰

數學構造了人類智慧的最壯麗的紀念碑。――湯姆森

宇宙概念常常在哲學家腦子里被表現為和諧――因為宇宙是和諧的。莊子、畢達哥拉斯、柏拉圖等均把宇宙的和諧比擬為音樂的和諧，比擬為我們聽不到的一首詩。德國天文學家開普勒甚至根據天體運行的規律把宇宙譜成一首詩。宇宙的和諧美是思維實踐地轉化為感覺、理性實踐地轉化為感性的結果。宇宙的整體，看不見、聽不著，但感性動力仍然可以通過知識在宏觀尺度上“直觀地”把握它。

美是和諧的，和諧性也是數學美的特征之一。和諧即雅致、嚴謹或形式結構的無矛盾性。

數學的和諧還表現為它能夠為自然界的和諧、生命現象的和諧、人自身的和諧等找到最佳論證。（在人和動物的血液循環系統中，血管不斷地分成兩個同樣粗細的支管，它們的直徑之比，依據流體力學原理由數學計算知道，在分支導管系統中，使液流的能量消耗最少。血液中的紅血球、白血球、血小板等平均占血液的44％，同樣由計算可知43.3%是液體流動時所攜帶固體的最大含量。眼球視網膜上的影像經過“復對數變換”而成為視覺皮層上的“平移對稱”圖像，于是我們看到的是一個不失真的世界，這是千真萬確的數學變換，也是奧妙無窮的生命現象的優化。動物的頭骨看上去似乎甚有差異，其實它們不過是同一結構在不同坐標系下的表現或寫真，這是大自然自然選擇和生物本身進行的必然結果。）

差不多任何動物的形狀，都可以通過連續（拓樸）變換、變形、扭曲而成為另一種動物的形狀。

――蘇格蘭博物學家湯普森

三、數學的簡潔美

數學簡化了思維過程并使之更可靠。――弗賴伊

算學中所謂美的問題，是指一個難以解決的問題；而所謂美的解答，則是指對于困難和復雜問題的簡單回答。

――狄德羅

在數學里美的各個屬性中，首先要推崇的大概是簡單性了。――莫德爾

1.符號美

數學符號節省了人們的思維。――萊布尼茲

符號常常比發明它們的數學家更能推理。――克萊茵

2.抽象美

就其本質而質而言，數學是抽象的；實際上它的抽象比邏輯的抽象更高一階。――克里斯塔爾

數學家因為對發現的純粹愛好和其對腦力勞動產品的美的欣賞，創造了抽象和理想化的真理。――卡邁查爾

自然幾乎不可能不對數學推理的美抱有偏愛。――楊格

數學雖不研究事物的質，但作為事物必有量和形，這樣兩種事物如有相同的量和形，便可用相同的數學方法，因而數學必然也必須抽象。

在數學的創造性工作中，抽象分析是一種常用的重要方法，這是基于數學本身的特點。數學中不少新的概念、新的學科、新的分支的產生，是通過“抽象分析”得到的。

數學的簡捷性在很大的程度上是源自數學的抽象性，換句話說：數學概念正是從眾多事物共同屬性中抽象出來的，而在對日益擴展的數學知識總體進行簡化、廓清和統一化時，抽象更是必不可少的。

3．統一美

天得一以清；地得一以寧；萬物得一以生。

――中國古代道家語

數學科學是統一的一體，其組織的活力依賴于其各部分之間的聯系。――希爾伯特

某些典型數學思維的美，實際上容易被人欣賞，例如一個干凈利落的證明，比一個笨拙費力的證明要美，一個能代替許多特例的簡明推廣式更為人們所喜歡。――馬爾道斯

篇6

一、作者簡介

卡爾·薩根（CarlSagan，1934—1996），美國人，曾任美國康奈爾大學行星研究中心主任，被稱為“大眾天文學家”和“公眾科學家”。他以對科學的熱忱和個人巨大的影響力，引導幾代年輕人走上探索科學之路。他對人類將無人航天器發送到太空起過重要的作用，在行星科學、生命的起源、外星智能的探索方面也有諸多成就。他主持過電視科學節目，出版了大量科普文章和書籍，其《伊甸園的飛龍》曾獲得普里策獎，電視系列節目《宇宙》在全世界取得熱烈反響。主要作品還有《宇宙聯結》《宇宙》《布盧卡的腦》《被遺忘前輩的陰影》《暗淡藍點》《數以十億計的星球》等。

二、宇宙誕生之爭（蒂姆·雷德福）

當今世界上兩位研究宇宙的大師在時間的開始與延續問題上相持不下。數學家和物理學家們正在閱讀兩篇論文，這兩篇論文在為什么宇宙可能永遠沒有終點的問題上各執一詞。

一方是坐在輪椅上的宇宙學家斯蒂芬·霍金（他可能是仍然在世的最著名的科學家）及其劍橋大學的同事尼爾·圖羅克，他們在將由《物理快報》發表的論文中提出的論點是最初萬萬萬億分之一秒時間里發生的一切可能決定了宇宙永恒不滅的本質。

另一方是俄羅斯物理學家安德烈·林德（他是膨脹理論的泰斗之一，試圖解釋在最初的一剎那時間里發生的事情），他在已發表的論文中說，霍金和圖羅克理解錯了，因為類似于我們所處的這個砰然一聲就誕生的宇宙時時刻刻都在出現，因此試圖找到時間的開始或終止是毫無意義的。

這一爭論的實質是個重大問題。所有證據都表明我們的宇宙有一個開始，而且這種開始包括空間和時間這兩方面。我們的宇宙150億年來一直在膨脹。那么，存在著早于我們的宇宙誕生時刻“之前”的宇宙嗎？宇宙膨脹會終止嗎？

天文學家們一再提出的假設認為，我們的宇宙密度還不足以使其自身的擴張停下來。再過數十億年之后，所有星系都將會衰頹，但是尚有余燼的星系殘骸還將永恒飄蕩，彼此間的距離越來越遠。霍金在其最新寫就的論文中檢驗了愛因斯坦的某些思想，并利用純理論得出同樣的結論：我們宇宙的未來是由其誕生時的條件決定的。

天文學家馬丁·里斯教授最近說：“他們聲稱以某種比其他關于這些問題的設想更自然的方式建立了低密度宇宙理論的模型。這是一個變異理論，利用了霍金早些時候提出的某些思想?！彼€說，林德認為霍金和圖羅克的理論模型沒有給出正確的宇宙密度?！八麄兊睦碚撘咽艿教煳膶W泰斗林德的抨擊”。

這兩種論點都以名為宇宙膨脹的瞬間為論據。在宇宙膨脹的瞬間，宇宙砰地一聲從無到有誕生了，并以比光速快得多的速度自我膨脹。這種膨脹是一種反引力。但是這種論點認為，由于引力是負能量，所以這種反引力肯定代表正能量。愛因斯坦的理論認為，物質只不過是凍結的能量，因此，所有恒星及星系在這種膨脹瞬間都因為其固有的能量而出現塌縮。

宇宙膨脹問題已經讓天文學家們著迷了17年之久。它會形成一個在擴張和崩潰之間實現臨界平衡的宇宙嗎？或者會形成一個具有“負曲線”和無限未來的宇宙嗎？馬丁·里斯教授說：“這正是林德以及霍金和圖羅克試圖要弄明白的問題。他們都在想方設法得出不同的膨脹結果，使我們能夠推導出最終統一的但是擁有負曲線的宇宙?；艚鹨粓D羅克論文中的新東西將證明，你也能夠更自然地做到這一點?！?/p>

霍金提出的新論點，意味著哲學家現在不得不考慮時間有始無終的問題。這可能是更令人頭痛的問題。

馬丁·里斯教授說：“林德對他所稱的永恒膨脹篤信不疑。一旦某個宇宙運轉起來、它就會持續膨脹，并不斷滋生新的大爆炸。林德提出的反對意見之一是，他認為霍金所說的起源大爆炸根本就不存在。如果發生一次大爆炸，那么就會引發無數次大爆炸。如果是這種情況的話，霍金所關心的初始條件就會消失在比我們所能料想到的更深的宇宙史迷霧中?！?/p>

（選自《大家知識隨筆》，李紹明譯，中國文學出版社2000年版）

【示范教案】

宇宙的邊疆

教學目標

一、知識教育目標

1．引導學生聯系實際，了解解說詞的特點。

2．引導學生了解一些有關宇宙的基礎知識。

二、能力培養目標

1．引導學生借助文中精辟的議論和熱烈的情感抒發，了解作者對宇宙和人類的思考，并引發自己的思考。

2．擴展學生的思維層次和文化素養。

三、德育滲透目標

激發學生的求知欲和探索精神。

重點、難點及解決辦法

1．引導學生聯系實際，了解解說詞的特點。

2．引導學生借助文中精辟的議論和熱烈的情感抒發，了解作者對宇宙和人類的思考，并引發自己的思考。

學生活動設計

1．閱讀分析全文結構。

2．引導學生借助文中精辟的議論和熱烈的情感抒發，了解作者對宇宙和人類的思考，并引發自己的思考。

教學步驟

一、導入新課

浩瀚的宇宙無邊無際，自古以來人們對宇宙產生了無窮無盡的遐想，自從科學產生以來，人們對宇宙的探索就沒有停止過。隨著科學技術的發展，人們越來越迫切地想了解宇宙的奧秘。

（板書）宇宙的邊疆

二、明確目標

1．引導學生聯系實際，了解解說詞的特點。

2．引導學生借助文中精辟的議論和熱烈的情感抒發，了解作者對宇宙和人類的思考，并引發自己的思考。

三、整體感知

1．作者簡介

卡爾·薩根（CarlSagan，1934—1996），美國人，曾任美國康奈爾大學行星研究中心主任，被稱為“大眾天文學家”和“公眾科學家”。他以對科學的熱忱和個人巨大的影響力，引導幾代年輕人走上探索科學之路。他對人類將無人航天器發送到太空起過重要的作用，在行星科學、生命的起源、外星智能的探索方面也有諸多成就。他主持過電視科學節目，出版了大量科普文章和書籍，其《伊甸園的飛龍》曾獲得普里策獎，電視系列節目《宇宙》在全世界取得熱烈反響。主要作品還有《宇宙聯結》《宇宙》《布盧卡的腦》《被遺忘前輩的陰影》《暗淡藍點》《數以十億計的星球》等。

2．解說詞的文體特點

課文是一部電視片的解說詞，具有以下幾個特點：

（1）解說詞要根據解說對象的特點，有明確的主題和說明重點，不能面面俱到，要突出事物的主要方面，抓住事物的關鍵，即使是拓展性內容，也不能游離解說的主題。如課文解說的對象是宇宙，那么就要緊扣宇宙的組成來介紹，不能隨意生發其他問題。

（2）解說詞補充和增加解說對象的相關信息，主要是知識和情理的擴展，使讀者接受到畫面和實物本身無法傳遞和難以表達的涵義。如課文中對光年基本概念的介紹（知識擴展），將宇宙比做大海，激發讀者對宇宙的想像（情理擴展）。

（3）解說詞是一個有機的整體，但各個部分又有相對的獨立性。課文從宇宙整體到星系的組成再到太陽系，雖然每個部分緊密相聯，但又各有側重，各有中心。

3．本文的說明順序

解說詞具有一定的視覺性，隨著攝影鏡頭由大尺度空間到小尺度空間，緩緩推進。就我們的閱讀來說，課文已經脫離了電視視覺畫面（還能感覺到電視畫面對文字的影響，如“我們現在已經回到了我們的后院”等介紹性詞語），獨立成篇，從說明順序上看，采取的是空間順序：

宇宙吟星系（星系群、子星系）恒星太陽系行星

這樣的說明順序，好處在于：

（1）雖然我們生活在宇宙中，但是我們跳出宇宙之外，將它作為純客觀的說明對象來解說，這樣能夠更清晰、直觀地介紹。

（2）空間尺度由大到小，讓讀者從整體上有所了解之后，再深入局部了解細微，這樣順序清楚，層次分明，符合讀者的思維習慣。

（3）由廣闊的宇宙，穿過無盡的空間，最終回到人類的家園，這是探索和發現的過程，表現了人類對宇宙的敬仰和“掌握我們自己的命運”的熱情?！叭祟惖奈磥砣Q于我們對這個宇宙的了解程度”，由宇宙再反觀地球，就是人類的未來之路，說明的順序和作者的思想達到某種契合。

四、重點、難點的學習與目標完成過程

1．【提問】本文運用了大量的議論與抒情，有什么作用？

【明確】課文補充了許多相關知識，但是更突出的，是作者抒發自己的思想感情，其中有大段的議論和抒情。如開始的三段文字和結尾的兩段文字，強烈的議論和抒彩，融說理和抒情為一體，而且和說明性的文字配合自然，傳達了作者對宇宙和人類的認識。語段中的議論和抒情也是隨處可見的，如“假如我們被隨意擱置在宇宙之中，我們附著或旁落在一個行星上的機會只有1033分之一。在日常生活當中，這樣的機會是‘令人羨慕的’?？梢娞祗w是多么寶貴”等。

2．【提問】人類認識宇宙，是從地球開始的，為什么作者的解說，不沿著人類認識發展的軌跡進行呢？

【明確】當然，按人類對宇宙認識的歷程來介紹，也未嘗不可。課文的介紹順序，是符合宇宙演化規律的，先有宇宙，次有星系，再有恒星，再有行星，這樣介紹便于知識的梳理；其二，這是電視片的解說詞，由攝影的角度來看，先整體后局部便于把握，而先局部后整體，表述上容易混亂，視覺畫面也不好協調。

3．【提問】作者對宇宙有怎樣的認識？

【明確】宇宙遼闊無垠，神秘莫測。而人類生活的地球，只是宇宙中的滄海一粟，“它的存在可能僅僅對我們有意義”。宇宙不因為地球及生活在地球上的人類而存在，而人類的未來，卻取決于對宇宙的了解程度。

4．【提問】作者對人類有怎樣的認識?

【明確】人類在宇宙中是渺小的，“只不過是晨窗中飛揚的一粒塵?！?；人類關心的大多數問題，對宇宙來說更是微不足道、毫無意義；但是人類又是勇敢、光榮的，他們以渺小的身軀，來探索廣闊的宇宙，人類在渺小之中進發出宇宙般的偉大。

篇7

關鍵詞：距離測量；視差法；金星凌日；哈勃紅移

中圖分類號：G642.4？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）14-0173-02

在天文學中，天體距離的測量是一個重要問題，了解宇宙天體到我們地球的距離是認識天體其他性質的基本前提。天體距離的測量是一個復雜而艱巨過程，它依賴于大量的物理學理論的支持。

一、地球到月球距離的測量

1.視差法。月球是距離我們最近的天體，天文學家們想了很多辦法測量它的遠近，但都沒有得到滿意的結果?？茖W的測量直到18世紀才由法國天文學家拉卡伊和他的學生拉朗德用三角視差法得以實現。他們的結果是月球與地球之間的平均距離大約為地球半徑的60倍，這與現代測定的數值很接近。

圖1中A、B為已知距離的兩點，O為被測量點，∠AOB為A、B對O點的視差角。顯然，測量出∠AOB即可計算出OC的距離。這就是三角視差法測距離的原理，AB為測量基線。測量地球到月球距離時，∠AOB很小，此時基線AB是數值越大誤差越小，測量時取海洋上同緯度不同經度A、B兩點，測量出A、B兩點對月球的視差角，即可計算出月地距離。如圖2中，∠AOB稱為赤道地平視差，這時A、B兩點在地球上距離最大，測量誤差最小。

2.激光、雷達測距。雷達技術誕生后，人們又用雷達測定月球距離。激光技術問世后，人們利用激光的方向性好，光束集中，單色性強等特點來測量月球的距離。測量精度可以達到厘米量級?，F代測定地球到月球的平均距離為384401千米。

二、地球到太陽距離的測量

1.間接視差法。太陽視差就是指地球半徑對太陽的張角，簡單地說就是在地球的兩端同時觀測太陽，角度差的一半。現代測量出來的太陽視差是8.80角秒。然后代入地球半徑用三角函數就能算出地球到太陽距離。用視差法測得日地平均距離約為1.5億千米。開普勒第三定律：行星的公轉周期的平方等于平均軌道半徑的立方式T2=a3中a的單位為日地距離即“天文單位”，T的單位為地球公轉周期“年”。若一個行星的公轉周期被測出，就可以算出它距離太陽幾個天文單位。由此可見，天文單位是度量太陽系大小的尺子。因此測定地球到太陽的距離是極為重要的。從上世紀五六十年代開始，人們開始使用大型合成孔徑雷達觀測行星，直接通過雷達可以精確測量金星到地球的距離。這時就可以精確測量出金星的軌道參數，進而計算出太陽到地球的距離為1.4959億千米。

2.金星凌日法。金星凌日：太陽、金星、地球處于同一條直線上，在地球特定緯度的人們能看到金星的黑影劃過太陽表面。在地球上看金星凌日開始時刻各地是不同的。這是由于金星公轉使陰影劃過地球表面與地球自轉共同作用所致。那么在兩個相距較遠的地方，當然是越遠越好，測定金星凌日開始時刻（或結束時刻），就會得到一個時間差。而金星繞日公轉周期人們是早就掌握的。這樣就可以很容易算出這段時間里，以太陽為圓心金星走過的角度。以前面所說地球上的兩處設為A點和B點，太陽為O。那么三角形OAB中，AB長度已知，∠AOB知道了當然很容易求出三角形的高。這個高就是地日距離了。當然算起來還得算上這段時間里地球自轉的距離。

2004年6月8日出現了百年難遇的金星凌日，北京天文臺進行了測量。北京和喀什位于相同緯度，處在金星陰影內，但經度不同，所以兩地見凌日有3分21.60秒的時間差。北京到喀什距離3307.20千米。金星公轉周期為225天，綜合地球自轉因數等影響求得日地間距離約為149，600，000千米。

三、恒星距離的測量

1.三角視差法。文學家把需要測量的天體按遠近不同分成好幾個等級。離我們比較近的天體，它們離我們最遠不超300光年，天文學家用三角視差法測量它們的距離。稍遠一點的天體我們無法用三角視差法測量它和地球之間的距離，因為在地球上再也不能精確地測定它們的視差了。周年視差：如何提高基線AB的長度，進而提高視差法測量的精度，人們想到了地球環繞太陽公轉的軌道。假定地球公轉軌道是圓形的，而地球公轉一周的時間是一年，那么，在每相隔6個月的時間間隔中，地球將先后位于相當于圓形軌道的一條直徑的兩個端點上。而這兩個端點的距離恰恰等于地球到太陽距離的2倍，即約3億千米！對于三角視差法說來，這是在地球環境中可以得到的最大AB值了。于是，人們就開始使用這種相隔6個月先后兩次觀測同一顆恒星的方法，所測得的角α值就叫做這顆恒星的“周年視差”。

用周年視差法測定恒星距離，有一定的局限性，因為恒星離我們愈遠，視差就愈小，實際觀測中很難測準。三角視差是一切天體距離測量的基礎，至今用這種方法測量了約10，000多顆恒星。天文學上的距離單位除常見的天文單位（AU）、光年（ly）外，還有秒差距（pc），天體的周年視差為1角秒時，它距離我們為1秒差距。三種距離單位的關系是：1秒差距（pc）=3.26光年=206265天文單位（AU）=3.09×1013千米。由于大部分恒星的距離實在太遠，視差都非常小。加上地面觀測，大氣影響，早期的測量誤差很大。到20世紀初只測量了60顆恒星的視差，1989年發射的伊巴谷衛星以0.002角秒的分辨率精度測量了多于100，000顆恒星的位置。但是，即使這樣的精度也只能將視差測量范圍伸展到幾百秒差距，直接視差法的測量范圍是300秒差距以內（約1000光年）。這已經是直接測量天體距離的極限了，所有超出這一視差極限的其他測量都有賴于間接方法和一系列推理，從此引發了有關宇宙距離尺度精度的意義深遠的爭論。

2.分光視差法。該方法的核心是根據恒星的顏色測量譜線強度去確定恒星的光度，知道了光度（絕對星等），由觀測得到的視星等就可以得到距離。m-M=-5+5logR此公式中，M表示絕對星等；m表示視星等；R表示距離，以秒差距為單位，1秒差距=3.26光年。恒星的絕對星等能由恒星的譜線強度測得，而視星等又可直接測得，這樣，就可以測得恒星的距離。這種方法可以測得100秒差距以遠的天體，但是拍攝這種恒星的光譜要用5米以上口徑的望遠鏡，當距離超過100千秒差距時，就很難拍攝到光譜了，所以分光視差法的測量范圍是100―100000秒差距左右（300―300000光年）。

3.造父變星視差法。大質量的恒星當演化到晚期時會呈現出不穩定的脈動現象，形成脈動變星。在這些脈動變星中，有一類脈動周期非常規則，中文名叫造父。造父是中國古代的星官名稱。仙王座δ星中有一顆名為造父，它是一顆亮度會發生變化的“變星”。變星的光變原因很多。造父屬于脈動變星一類。當它的星體膨脹時就顯得亮些，體積縮小時就顯得暗些。造父的這種亮度變化很有規律，它的變化周期是5天8小時46分38秒鐘，稱為“光變周期”。在恒星世界里，凡跟造父有相同變化的變星，統稱“造父變星”。1912年美國一位女天文學家勒維特研究小麥哲倫星系內的造父變星的星等與光變周期時發現：光變周期越長的恒星，其光度就越大。這就是對后來測定恒星距離很有用的“周光關系”。造父變星可以分為兩種：①經典造父變星，屬于第一星族，是比較年輕的恒星，多為黃色的巨星或超巨星，常見于星系的旋臂中，質量為太陽的幾倍到幾十倍，光度很大，是太陽的103到104倍。經典造父變星在可見光波段光變幅度為0.1到2個星等，最亮時光譜型一般為F型，最暗時為G型或K型，光變周期從1.5天到50天不等。經典造父變星的周光關系比較明顯，其絕對星等M與光變周期P的關系為：M=-1.8-1.741logP。②短周期造父變星，又稱室女座W型變星，屬于第二星族，是年老的恒星，銀河系中的室女座W型變星多分布于銀核、銀暈以及球狀星團中。光變周期短于一天，其絕對星等M與光變周期P的關系為：M=-0.35-1.75logP。知道了絕對星等，就可以利用絕對星等和視星等的關系得出距離了：M=m+5-5logR。公式中，M表示絕對星等；m表示視星等；P表示光變周期，以天為單位；R表示距離，以秒差距為單位，1秒差距=3.26光年。目前在銀河系內共發現了700多顆造父變星。許多河外星系的距離都是靠這個量天尺測量的，造父變星因此而獲得了“量天尺”的美稱。我們整個銀河系的大小是根據造父變星的觀測確定的。銀河系是一個扁平狀的盤，中央厚約4，000秒差距（邊緣薄得多），直徑30，000秒差距，太陽在離中心約9，000秒差距的銀河系邊遠地區。整個盤鑲嵌在球狀星團構成的直徑約15萬秒差距的巨大的球形暈中。造父變星視差法的測量范圍是500萬秒差距（1700萬光年）以內，大于這個距離的就很難觀測到了。

篇8

【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?，F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?。旱匦恼f。

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。

篇9

嚴密的邏輯論證、演繹推理等思維方式是理性思維的核心,所以數學思維能力在形成理性思維中發揮著獨特的、不可替代的作用。愛因斯坦關于歐氏幾何曾說:“世界第一次目睹了一個邏輯體系的奇跡,這個邏輯體系如此精密地一步一步推進,以致它每一個命題都是絕對不容置疑的――我這里說的是歐幾里得幾何,推理的這種可贊嘆的勝利,使人類的理智獲得了為取得以后成就所必須的信心。”

臺灣清華大學原校長沈君山先生在他的小傳里充滿感情地回憶他上初中的時候學習平面幾何的情形:那時下課以后,各小孩例必要分配若干家事,分配給我的工作之一是去“放羊”。為了讓新出生的堂弟有奶喝,家中養了一頭羊,每天下午要牽出去附近草地讓它吃新鮮的草,這是我一天最享受的時光。趕著把其他家事做完,就牽了羊出去,用長長的繩子拴在大榆樹下,讓它一圈又一圈地自己尋草吃,我從樹上折下樹椏和樹枝,當做圓規和直尺,在樹下一道又一道地解我的幾何題。初到陜西時,我對新家和學校都不習慣,互相的格格不入,是一個寂寞孤獨的小孩。只有在榆樹下,獨自沉浸在理性的愉悅中,才是我最自得的時光。初二以后,幾何課沒有了,羊也不養了,學校也有些新朋友了,但是到榆樹下去想新的幾何命題仍然是我最珍愛的獨自時光,一有機會就溜了去做,這些自以為是創作的命題,到初三畢業,離開武功(陜西地名)時,已經積滿四冊練習簿,一直保留到很久很久以后。它們本當然沒有什么價值,兩千年前,希臘人早已解過了,但是帶給我思索推理的訓練,卻讓我終身受用不盡,若要問這一生哪一門課是最受益的,毫無疑問,是幾何。它好像把你的頭腦洗了個澡,理個清楚。

數學嚴密的計算和演繹推理在現實中應用的例子比比皆是。1846年勒威耶通過計算在筆尖上發現海王星,在科學史上傳為佳話。

1781年3月3日,英國著名天文學家威廉•赫歇耳發現天王星以后,世界上一些天文學家根據牛頓引力理論計算天王星軌道時,發現計算的結果總與實際觀測位置不符合。這就引起人們思索:是牛頓理論有問題,還是另外有一個天體引力施加在天王星上?1845年,一位年僅26歲的英國劍橋大學青年教師亞當斯,通過計算研究認為在天王星軌道外還有一顆大行星,正是這顆未知的大行星的引力,才使理論計算和實際觀測的位置不符合,他并且計算預報了這顆未知大行星在天空中的位置。然而,他的預報沒有引起有關天文學家的重視。同樣,1845年夏季,法國天文工作者勒威耶,也獨立地通過計算預報了天王星軌道外這顆未知大行星在天空中的位置。德國柏林天文臺長伽勒,根據勒威耶的預報位置,果然于1846年9月23日發現了這顆大行星。其發現位置與勒威耶預報的位置僅差52分,與亞當斯預報的位置僅差兩度27分。海王星的發現又使太陽系的邊界向外延展了約17億公里。海王星的發現是牛頓奠定的天體力學的輝煌成果,是理論指導實踐的典范。

1990年伊拉克點燃了科威特的數百口油井,濃煙遮天蔽日。美國及其盟軍在實施沙漠風暴軍事行動之前,就曾嚴肅地考慮過所有油井被點燃的后果。據美國《超級計算評論》雜志披露,五角大樓要求太平洋―賽拉研究公司研究此問題。該公司利用Navier―Stokes方程和有熱損失能量方程作為計算模型,在進行一系列模擬計算后得出結論:大火的煙霧可能招致一場重大的污染事件,它將波及到波斯灣、伊朗南部、巴基斯坦和印度北部,但不會失去控制,不會造成全球性的氣候變化,不會對地球的生態和經濟系統造成不可挽回的損失。這樣才促成美國下定采取軍事行動的決心。所以人們說第一次世界大戰是化學戰(火藥),第二次世界大戰是物理戰(原子彈),而海灣戰爭卻是數學戰。

培根曾說數學是“通向科學大門的鑰匙”。伽利略說“自然界的偉大的書是用數學的語言寫成的?！蔽锢矶?以及科學的許多最基本的原理,全是用數學語言表示的。引力的思想早已有之,但只有當牛頓用精確的數學公式表達時,才成為科學中最重要、最著名的萬有引力定律。愛因斯坦認為:“理論物理學家越來越不得不服從于純數學形式的支配”。他還認定理論物理的“創造性原則寓于數學之中”。他自己的工作證實了這一思想,正是黎曼幾何為廣義相對論提供了數學框架,科學大師們的工作和思想,引導到如下的信念:“我們生活在受精確的數學定律制約的宇宙之中”正是這種制約使得世界成為可認識的。世界可知是唯物認識論中的最重要的原理。人們已把計算作為與理論、實驗鼎足而立的第三種科學方法而引入科學界。

篇10

為素質教育提供有力保證

長橋中心小學地處千年古鎮蠡墅，學校始建于1911年。學校前身是蠡墅人郁振之于1911年在太平橋堍創辦的民眾教育館。據史料記載，當時整個學校只有一個班級、一個老師和近20名學生，教學條件十分簡陋。直到1969年9月，學校更名為長橋中心小學，有了現代學校的雛形。近年來，學校啟動了擴建工程，新校園具備了現代化教學的需求。追溯百年辦學歷程，學校始終以“立校求和、辦學求道、從教求仁、為學求真”立校。新時期以來，學校用心構建校園文化，積極推進教師專業發展的同時，努力提升教育教學質量，傾力打造天文科技及象棋等特色品牌教育，極大地提升了學校在當地知名度。

長橋中心小學“青少年科普院士工作站”的成立，使學校的科普教學又上了一個新的臺階。長橋中心小學把發展天文觀測作為特色教學項目，在學生中開展天文觀測興趣活動，每逢重大天象，學校均組織學生觀測。校長高全榮說，發展天文特色教育是為了培養學生愛天文、愛科學的情趣，同時把科普知識帶進每一個家庭。近兩年，學校開展一系列科技競賽活動，通過興趣小組輔導近700人次參與各級各類科技競賽，如：組織參加省市級金鑰匙比賽；吳中區科技創新大賽；蘇州市科技模型制作競賽；蘇州市風箏大賽；蘇州市中小學航空模型競賽；蘇州市建模車模等?；顒又绣憻捔藢W生的動手操作能力，培養了學生的科技情感，歷練了科技品質。

為了更好地將科技教育落到實處，在確?？萍继厣逃龓熧Y的基礎上，學校聘請中科院方成院士、紫金山天文臺葛永良、張主任等為學校科技教育高級顧問，聘請蘇州天文臺梅苞站長到校指導開展天文教學，并推薦相關教師加入蘇州星星聯盟俱樂部，利用俱樂部這一平臺不斷與周邊兄弟學校相互“切磋”，帶回新經驗、引發新思路，提高了學?？萍继厣逃庾R，健全和完善了學校科技教學隊伍，為學校推行素質教育提供了有力保證。

科技教學進入全新時代

近年來，學校成立科技教育領導小組，校長任組長，全面關注學?？萍冀逃拈_展。健全了學?？萍冀逃W絡，各科室協調配合，科學組具體操作，以天文教學為突破口，結合各級各類科技教育活動，提升師生科學認識，培養師生科學素養。學校加大硬件投入，在已有的標志性建筑――新型拼裝式7.2米天文圓頂基礎上，改建了科學探究室，建成多功能光纖四季星空穹頂演示、黃道十二宮星座天文演示系統，添置了星球儀、觸摸式天文圖庫（含星球體重磅）、天文影視系統等，還添置了一套由17架移動天文望遠鏡構成的移動天文臺。這些設備能有效用于基礎天文教學和天文科普觀測，取得了較好的教學效果。

校長高全榮說，學校開展科技教育活動，是全面貫徹國家教育方針，促進學生全面發展的重要舉措，也是實施素質教育、推進課程改革的重要途徑。平時，學校利用科技興趣小組開展競賽輔導，利用?！皾M天星社”天文社團，開展常規天文知識培訓和天文觀測活動，精心策劃了許多得到廣泛肯定的科技活動。該社團成員在了解太陽系的基本構造以外，還學習天文望遠鏡的基本構造，學會了熟練操作望遠鏡，并利用晴朗天氣，觀測到了木星、火星及土星。

學校抓住“世紀日食”這一契機，通過“小手拉大手”形式，為學生及學生家長提供施展各自才華的舞臺。學生在活動中不僅了解到許多天文科普知識，更獲得了對科學理解的能力。僅從去年6月以來，學校先后舉辦了“仰望星空，同唱六一”主題活動，“小手拉大手”天文知識親子組合賽暨國際天文年簽名活動，國際“日冕動力學”學術研討會等。這些活動分別得到了南京紫金山天文臺、中國天文學會普及委員會、江蘇省科協、江蘇教育廳及江蘇省天文學會等相關專家的充分肯定。

結合學校地理位置及教學實際，學校通過“天文望遠鏡家庭漂流”活動的省級研究課題立項，極大豐富了學?？蒲薪虒W內涵。此課題經過省教科院、中科院紫金山天文臺專家把脈，目前已完成三輪漂流實驗。

學校健全“滿天星”天文社團組織，每兩年更換一屆新社長。天文社每學期都會根據實際的天象和學期特點安排天文知識普及競賽、制作天文知識宣傳單或開展相關天文觀測活動。一般組織觀測課目有：月球陰晴圓缺的一月觀測；部分行星的觀測和拍攝；重大天象，如“雙星伴月”“雙子座流星雨”的觀測等。通過參加活動，孩子們不但掌握了正確佩戴“觀食眼鏡”的方法和觀看日食的注意事項，還了解了日食發生的原理。學生在活動中曾拍攝到許多有價值的天文照片。通過活動培養出了一批小天文迷。同學們帶上“日食眼鏡”看到“食甚”現象（太陽被遮掉近87%）情景時，紛紛驚嘆大自然的神奇?！皾M天星”天文活動社團活動也得到了蘇州電視臺新聞頻道的關注，相關報道在“蘇州新聞”中多次播出。

2012年，對長橋中心小學來說是一個“大年”。學校建校一百周年，在慶典的日子里，學?？萍冀M呈現了“太陽黑子”觀測區 、“科學幻想畫”繪畫區、“車輛模型”競速區、“海?！北硌輩^、“空模”拼裝區、遙控模型放飛區等多種活動項目。學校科技特色通過一個個展區做出全新詮釋。自此，長橋中心小學多方位的科技特色創新也隨著校慶時的彩球放飛而進入了一個全新時代。

蘇州資深天好者，校外天文輔導員陳韜先生，向國際天文聯合會小行星命名委員會提請用他發現的永久編號為172315的小行星命名為“長橋小學星”。榮幸的是于7月初，天上就有了一顆以學校冠名的星星――“長橋小學星”。這一命名無疑給長橋中心小學師生注射了一支興奮劑，鼓舞著全體教職員工不斷地向高峰攀登。

慶典活動中，中國科學院院士方成教授再次蒞臨指導。方院士在一群小朋友的陪伴下，參觀了學校天文臺，與學生一同操作學?，F有的30厘米折反射望遠鏡，聽取了學?？萍冀處焻R報學校天文科普教育現狀，并與蘇州市星星聯盟俱樂部成員單位的師生家長進行了“仰望星空，探索未來”的科技沙龍活動。臺灣鹿林天文臺林啟生先生也應邀來校，與紫金山天文臺科技人員一起參加了“陽光地帶走進長橋小學”的節目錄播活動，并給學校帶來了他拍攝的珍貴天文攝影照片。他希望用他的這些照片激勵孩子們好好學習，更多地探索宇宙星空。

付出總會有收獲。近兩年，學校通過參加各級各類科技競賽，先后有32人次獲省級獎勵；有58人次獲市級獎勵；76人次獲區級獎勵；輔導教師唐利里也因此獲得省、市級優秀科技輔導獎。

“上下探索”是永久目標

作為蘇州市科技教育特色學校，長橋中心小學除了天文科普教育以外，還重視其它科技項目，以此促進學生科學素養的提升。象棋是該校另一項特色教育。石棋盤、棋盤桌在校園隨處可見。棋法成了櫥窗、畫廊的主要內容。而學校最多的體育器材就是中國象棋?！昂美蠋?、好教材”加上濃郁的象棋文化，為學校增添了亮點，學象棋已成為長橋中心小學學生的快樂事。截至2013年6月，學校已有2名學生獲全國少兒象棋大賽冠軍，3名學生晉升“地方棋協大師”。2013年秋季開學之季，“蘇錫常象棋特色學校交流賽”在長橋中心小學舉行。蘇錫常3市10校60名小棋手一起對弈，切磋。比賽當天，60名小學生分高、中、低3個年級組在長橋中心小學擺開“戰場”。對弈時，小棋手們凝神聚智，一著不讓，終局后，又湊在一起回憶賽中棋路，交流下棋心得。指導教師同時開展象棋教學公開課，探討各同年級象棋教學方法。當天，還舉行了長橋中心小學與相城區東橋中心小學聯合編著的象棋教學校本教材《百味象棋，走進學科》首發儀式。教材編排精美，將象棋教學與語文、數學、英語、思想品德等學科充分結合。目前，該教材已被長橋、東橋中心小學學生免費使用。

長橋中心小學有幸入選全國少兒中國象棋后備人才培訓基地。近年來，象棋進入校本課程后，成為全校千余名學生的必修課。每年都有數名學生在全國、省、市級象棋比賽中取得好成績。一大批學生成為品學兼優的陽光少年。學校因此成為蘇錫常3市象棋特色學校的榜樣。

學校模型興趣小組與市科協共同主辦競賽活動，學校成立相應的興趣小組，有輔導教師定期開展輔導，幫助孩子們掌握拼裝模型竅門，通過訓練提升動手能力。學?！敖痂€匙”培訓小組是區教研室常年主抓的一項科技競賽，學校設專職輔導老師，定期開展相關培訓，在去年省“金鑰匙”中小學決賽中，學校在吳中區拿到了好名次。學校還開展“吊蘭”養護活動，該活動面向全校學生，一個班級領養一盆“吊蘭”，學習間隙按計劃進行吊蘭養護學習，定期指導學生寫觀察日記，培養了學生勤觀察、善記錄、樂發現、爭榮譽的良好習慣。一輪活動之后，各班的吊蘭均長勢很好，學生因此也獲得一定的成就感。多年來，學?？萍继厣逃玫缴鐣鹘缛耸康年P心、支持與鼓勵。前不久，江蘇省科學技術協會及省青少年科技活動中心相關專家再次蒞臨學校，幫助提升學?？萍继厣逃摹昂鹆俊?。校長高全榮說，學校繼續推進科技特色教學，匯集各方力量，為學生成長搭建更廣闊的發展平臺。長橋中心小學將認真總結經驗，不斷進取，“上下探索”是我們前進路上的永久目標。

人物對話：

《教育》旬刊：近年來，學校科技教學取得了哪些成績？

高全榮：學校先后被評為“蘇州市科技教育先進集體”、學?！皾M天星”科技團隊獲“蘇州市2007-2008年度蘇州市未成年人十佳科技團隊”。2009國際天文年，蘇州作為最佳觀察城市，學校被定為蘇州市十大市民觀測點之一，學校因此被省天文學會授予“江蘇省天文學會2009國際天文年集體突出貢獻獎”。學校3位教師同時被授予了個人突出貢獻獎。在以往的科技教學過程中，學校取得了一些成績，但成績只屬于過去。今后，我們將以更加飽滿的熱情，更加務實的作風投入到新的科技教學探索中去，為科學教育事業再立新功。

《教育》旬刊：學校致力堅守的教育教學目的是什么？

高全榮：請專家進校園，組織學生觀看航天科普展覽、參觀紫金山天文臺，開展天文觀測以及“天文望遠鏡家庭漂流”等特色活動，學校天文教學因此辦得有聲有色。2009年學校因此被評為蘇州市青少年科技教育活動先進集體；2010年獲省國際天文年突出貢獻獎、同年被確認為紫金山天文臺科普教學基地；2012年被確立為江蘇省青少年科學教育特色學校。在宇宙中，以長橋中心小學命名的“長橋小學星”遨游太空，無疑是對我們多年來堅持科教興校的最好認可。我們始終認為，讓學生學會探索，在探索中學會思考，培養學生有一雙看世界的眼睛，一雙觀察宇宙的眼睛，從心靈出發，親近自然，關注星光閃耀的夜空；培養學生意志力、想象力，懂得人與自然的和諧，明了天道合一的人生哲理，是現代學校教學的重大命題，這也是長橋中心小學致力于天文教育的目的。