導(dǎo)語：如何才能寫好一篇天文學(xué)的概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

Switzerland

Discovering the

Expanding Universe

2009, 226pp.

Hardcover

ISBN: 9780521514842

H.努斯鮑默等著

20世紀(jì)上半葉,膨脹宇宙的發(fā)現(xiàn)是天文學(xué)中最為激動人心的輝煌成就。20世紀(jì)開始,天文學(xué)界一直存在著緊張甚至激烈的爭論。銀河是否就代表了整個宇宙?或者我們的宇宙是由數(shù)量巨大甚至無限個孤立宇宙組成的,而其中的每一個都類似于人類自己的銀河?在1925年以前對這個問題的看法是傾向于孤立的宇宙。這個概念是德國哲學(xué)家康德于1755年提出的。現(xiàn)代天文學(xué)起源于1917年,當(dāng)時愛因斯坦發(fā)表了他的著名論文《對廣義相對論的宇宙學(xué)思考》。在他的理論中,空間與時間形成了統(tǒng)一體,它們不再是絕對和獨立的概念。時空結(jié)構(gòu)是和宇宙的物質(zhì)和能量內(nèi)在相關(guān)的,時空是由引力構(gòu)筑的。隨后比利時天文學(xué)家、宇宙學(xué)家勒梅特于1927年發(fā)現(xiàn)了膨脹的宇宙,并且提出了創(chuàng)世大爆炸起源的建議。緊接著是美國天文學(xué)家哈勃在1929年所做的貢獻(xiàn)。在隨后的幾年中,哈勃與美國天文學(xué)家赫馬森一起為現(xiàn)代宇宙學(xué)的未來發(fā)展提供了必要的觀測。最后在1931年愛因斯坦轉(zhuǎn)向了膨脹宇宙的觀念。本書挖掘了這一段天文學(xué)史。作者還追溯了現(xiàn)代宇宙學(xué)某些概念的演化,從中世紀(jì)末期到1925年最終接受了銀河系的概念。

本書共有18章。1.緒論;2.中世紀(jì)末的宇宙學(xué)概念;3.作為新天文現(xiàn)象的星云;4.關(guān)于天空的構(gòu)造;5.孤立宇宙成為天文學(xué)現(xiàn)實星紗宇宙;6.愛因斯坦與德西特的早期宇宙學(xué);7.弗里德曼動態(tài)宇宙;8.紅移:怎樣調(diào)和斯來弗與德西特的觀點;9.勒梅特發(fā)現(xiàn)膨脹宇宙;10.哈勃1929年的貢獻(xiàn);11.膨脹宇宙觀念的突破;12.哈勃對德西特的憤怒;13.B.Robertson與Tolnlan加入博弈;14.愛因斯坦―德西特宇宙;15.太陽和地球是否比宇宙要古老?16.試圖發(fā)現(xiàn)非主流思路;17.大爆炸的萌芽;18.總結(jié)與結(jié)束語。最后是6個數(shù)學(xué)附錄。附錄1至5分別涉及了第6、7、9、13、14章中的內(nèi)容。附錄6:基本宇宙關(guān)系的現(xiàn)代表示。

作者以非技術(shù)性語言撰寫本書,外加數(shù)學(xué)附錄。它適合于科學(xué)家、學(xué)生以及那些對天文學(xué)和宇宙學(xué)感興趣的人閱讀。

胡光華,高級軟件工程師

(原中國科學(xué)院物理學(xué)研究所)

篇2

美國哈勃太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所著名天體物理學(xué)家馬里奧•里維奧（MarioLivio，1945-）撰寫的科普名著《IsGodaMathematician？》中提出一個疑問，并指出這個疑問曾令那些最富有創(chuàng)新精神的先賢們苦苦思索了幾個世紀(jì)：數(shù)學(xué)無處不在，無所不能。這些正會讓人們聯(lián)想到神的特征[1]。數(shù)學(xué)似乎不僅是描述和解釋整個宇宙最有效的工具，而且可以用來解釋最復(fù)雜的人類活動。

1數(shù)學(xué)何以有效

古希臘時期，數(shù)學(xué)作為一種神秘主義信仰而存在。直到中世紀(jì)基督教時期，數(shù)學(xué)逐漸促使人們從盲目的信仰轉(zhuǎn)向理性。隨著數(shù)學(xué)理性的發(fā)展和希臘學(xué)術(shù)的復(fù)興，一批具有理性主義的學(xué)者們提出宇宙的設(shè)計主要是數(shù)學(xué)設(shè)計，上帝成了數(shù)學(xué)家，研究自然界的數(shù)學(xué)設(shè)計成為最神圣的事業(yè)。隨著文藝復(fù)興后科學(xué)理論、科學(xué)公式的定量化、演繹的、具有嚴(yán)密邏輯結(jié)構(gòu)的方式為人們所把握，人們終于拋棄了世俗的上帝，開始走向無神論和泛神論。對因果關(guān)系的信仰，宇宙統(tǒng)一理論的理想，世界合理性和可理解性的信念，成為支配科學(xué)家工作的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)的確定性、一致性和對因果關(guān)系的把握，已經(jīng)深深融入西方文化的深層結(jié)構(gòu)，成為人們的一種觀念，對近代西方文化產(chǎn)生了重要的影響。

16-18世紀(jì)的西方數(shù)學(xué)家，對于在宇宙體系構(gòu)建上為什么數(shù)學(xué)奏效這個問題的回答是直截了當(dāng)?shù)摹Ｉ钍艽笞匀皇歉鶕?jù)數(shù)學(xué)設(shè)計的這一古希臘信念的影響，并同樣受上帝根據(jù)數(shù)學(xué)設(shè)計了世界這一中世紀(jì)信條的影響，他們將數(shù)學(xué)看成通過自然界的真理之路。通過將上帝看成專注、至高的數(shù)學(xué)家，就有可能將對于大自然的數(shù)學(xué)規(guī)律的探求看成宗教追求。伽利略、笛卡爾、牛頓等一大批科學(xué)家們堅信世界的和諧是上帝的數(shù)學(xué)安排。上帝將嚴(yán)格的數(shù)學(xué)秩序給予了世界，而我們只能費勁千辛萬苦才能理解[2]。一直到愛因斯坦所信仰的“同深摯的感情結(jié)合在一起的、對經(jīng)驗世界中所顯示出來的高超的理性的堅定信仰”的斯賓諾莎式的上帝概念[3]，自然神論———泛神論才成為愛因斯坦以及之后很多西方科學(xué)家的科學(xué)信仰和感情的基礎(chǔ)。非歐幾何誕生后，雖然很長一段時間內(nèi)人們對數(shù)學(xué)的真理地位喪失了信心，對非歐幾何提出了眾多質(zhì)疑，它能描述我們居住的物質(zhì)世界嗎？但當(dāng)它在愛因斯坦的相對論中得到回答時，數(shù)學(xué)這種神奇的有效性又使眾多數(shù)學(xué)家陷入思考，有些人開始認(rèn)為數(shù)學(xué)是原本存在的，我們只是進(jìn)行不斷的發(fā)現(xiàn)而已，有些人堅持認(rèn)為數(shù)學(xué)只是我們的一種創(chuàng)造，現(xiàn)實世界并不存在，然而數(shù)學(xué)何以這么有效呢？愛因斯坦也驚嘆：“數(shù)學(xué)，這個獨立于人類經(jīng)驗存在的人類思維產(chǎn)物，怎么會如此完美地與物理現(xiàn)實中的物質(zhì)相一致”[1]？愛因斯坦在《我眼中的世界》(1934年)一文中進(jìn)一步指出：“迄今為止，我們的經(jīng)驗已經(jīng)使我們有理由相信，自然界是可以想象得到的最簡單的數(shù)學(xué)觀念的實際體現(xiàn)。我堅信，我們能夠用純粹數(shù)學(xué)的構(gòu)造來發(fā)現(xiàn)概念以及把這些概念聯(lián)系起來的定律，這些概念和定律是理解自然現(xiàn)象的鑰匙。經(jīng)驗可以提供合適的數(shù)學(xué)觀念，但是數(shù)學(xué)概念無論如何都不能從經(jīng)驗中推導(dǎo)出來。當(dāng)然，經(jīng)驗始終是檢驗數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的實用性的唯一標(biāo)準(zhǔn)，但是這種創(chuàng)造的原理都存在于數(shù)學(xué)之中。因此，在肯定的意義上，我當(dāng)然地認(rèn)為，像古人所夢想的純粹思維能夠把握實在”[4]。

非歐幾何在相對論理論上的成功，使人們對數(shù)學(xué)的觀念逐漸地發(fā)生轉(zhuǎn)變。對非歐幾何的確認(rèn)，實際上就已經(jīng)意味著從古希臘以來的、以數(shù)學(xué)為代表的“絕對真理觀”的終結(jié)。但不管怎么說，盡管數(shù)學(xué)失去了其在真理堡壘中的絕對位置，但它與物理世界很相契。無可回避的而且仍有無可估量的重要性的事實就是，數(shù)學(xué)是探究、發(fā)現(xiàn)和描述物理現(xiàn)象的最佳方法。在古希臘、中世紀(jì)、文藝復(fù)興時期及其后，數(shù)學(xué)都是有力的知識工具，即便是被賦予神學(xué)意義的時候仍認(rèn)為上帝是按照數(shù)學(xué)規(guī)律設(shè)計這個世界的。

正如我們在近現(xiàn)代物理學(xué)的某些分支中見到的，數(shù)學(xué)是我們關(guān)于物理世界的知識之精髓。盡管數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)本身并不是物理世界的實在，但它們是我們所擁有的唯一通向?qū)嵲谥T的鑰匙。“非歐幾何學(xué)的創(chuàng)立非但沒有毀掉數(shù)學(xué)的價值及對于其結(jié)果的信心，反而———非常吊詭地———增加了其實用性，因為數(shù)學(xué)家能夠自由地探索全新的概念，發(fā)現(xiàn)其中有些可應(yīng)用。事實上，自1830年以來，數(shù)學(xué)在組織和控制大自然中的作用以幾乎不可相信的速度擴(kuò)展了。此外，自牛頓時代以來，數(shù)學(xué)家描述和預(yù)言自然的過程的準(zhǔn)確性大大增加了。[2]”黑洞理論是科學(xué)史上極為罕見的情形之一，在沒有任何觀測到的證據(jù)證明其理論是正確的情形下，作為數(shù)學(xué)的模型被發(fā)展到非常詳盡的地步。的確，這經(jīng)常是反對黑洞的主要論據(jù)：你怎么能相信一個其依據(jù)只是基于令人懷疑的廣義相對論的計算的對象呢[5]？盡管數(shù)學(xué)因為非歐幾何的出現(xiàn)失去了絕對真理的地位，以及哥德爾定理導(dǎo)致的數(shù)學(xué)家們對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)論爭的失敗，讓人們對數(shù)學(xué)的有效性產(chǎn)生了懷疑。但是，正如數(shù)學(xué)史家M•克萊因所說的：“也許人類的數(shù)學(xué)僅僅是一個可行的方案，也許自然本身更為復(fù)雜或者并沒有什么固有設(shè)計。但是，數(shù)學(xué)仍不失為一種探索，是掌握自然的一種方法。在那些數(shù)學(xué)行之有效的領(lǐng)域，它是我們的全部資本；如果它不是現(xiàn)實本身，它就是我們所能達(dá)到的與現(xiàn)實最接近的東西。……就知識的確定性而言，數(shù)學(xué)是一種理想，我們?yōu)檫@一理想而奮斗，盡管我們也許永遠(yuǎn)不會達(dá)到。確定性也許只不過是我們在不斷捕捉的一個幻影，它是如此無止境地難于捉摸。然而，理想具有力量和價值，公正、民主和上是理想。的確，也有在上帝的幌子下被謀殺的人，審判不公的案件也臭名遠(yuǎn)揚，但是，這些理想是千百年來文化的重要產(chǎn)物。數(shù)學(xué)也是一樣，盡管它也僅是一種理想。也許細(xì)想這一理想將會使我們更加清楚地認(rèn)識到在任一領(lǐng)域，我們該選擇什么方向才能獲取真理”[4]。

愛因斯坦相信人類的數(shù)學(xué)只有一少部分由實在主導(dǎo)。他在《相對論的意義》（1945年）中說道：“觀念的世界看來不能用邏輯的方法從經(jīng)驗中推導(dǎo)出來，而從某種意義上說是人類心智的創(chuàng)造，沒有這種創(chuàng)造就沒有科學(xué)。盡管如此，這個觀念的世界程度很小地獨立于我們的經(jīng)驗的本性，正如衣服程度很小地獨立于我們身體的形狀一樣”[2]。對于數(shù)學(xué)為什么有效，那些較早世紀(jì)與宗教有關(guān)的信念在現(xiàn)代被拋棄了。不過現(xiàn)在我們再回過頭來看著名物理學(xué)家詹姆斯•金斯提出的“宇宙似乎是由一位理論數(shù)學(xué)家設(shè)計的”這一問題，他認(rèn)為“基本的事實就是這樣：科學(xué)現(xiàn)在給大自然所描繪的圖像（看來只有這些圖像能夠與觀察到的事實一致）是數(shù)學(xué)化的圖像……大自然似乎精通純數(shù)學(xué)的規(guī)則……不管怎么說這一點幾乎是無可爭辯的：大自然和我們的有意識的數(shù)學(xué)心智根據(jù)同樣的規(guī)律來運作。”著名數(shù)學(xué)家齊民友先生有力地回答了這一問題，數(shù)學(xué)作為人類文化的一個重要部分，既然是科學(xué)，它首先關(guān)心的當(dāng)然還是我們生活于其中的宇宙。數(shù)學(xué)的探索意義究竟何在？就在于它對認(rèn)識宇宙的本性上有重大貢獻(xiàn)。我們不贊成狹隘的近視的看法，認(rèn)為一切數(shù)學(xué)研究都必須有某種具體的目的，或者用現(xiàn)行的說法叫做“有應(yīng)用前景”。其實所謂的“前”可以有完全不同的理解，“眼前”固然是“前”，“前瞻若千年”也是前，區(qū)別在于人類社會在文化和物質(zhì)上的發(fā)展程度。發(fā)展向上的社會，具有更高的文化、科學(xué)和物質(zhì)生產(chǎn)水平，同樣也就會更認(rèn)真地考慮各門科學(xué)的前景。但是，從根本上說，如果數(shù)學(xué)的研究不能在“認(rèn)識宇宙”上開花結(jié)果，數(shù)學(xué)研究還有多少價值呢！“認(rèn)識人類自己”其實也還是為了提高人的認(rèn)識能力，去認(rèn)識大自然和人類社會，否則數(shù)學(xué)也就成為一種宗教式的內(nèi)省了。在這里我們沒有用“改造自然”的說法，因為人與自然究竟應(yīng)該是什么關(guān)系，是不是簡單地按人類的需要來“改造”自然是一個很大的問題，當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展使我們懂得了人必須與大自然“和睦相處”。認(rèn)識宇宙，也認(rèn)識人類自己其實也還是為了找到正確的相處關(guān)系。我們一再強調(diào)過數(shù)學(xué)作為人類文化的一個重要特點，就是極端抽象的、甚至有時被誤解為“毫無意義”、“脫離實際”……的數(shù)學(xué)研究，可以根本改變?nèi)藢Υ笞匀缓腿祟愖约旱目捶ǎ踔量梢愿淖內(nèi)祟惿鐣拿婷病Ｈ藗兒茈y回避一個結(jié)論：數(shù)學(xué)是人類全部技術(shù)的最重要的基礎(chǔ)[6]。#p#分頁標(biāo)題#e#

2中國古代的宇宙觀念

在西方文化中，按照數(shù)學(xué)模式來解釋世界、構(gòu)造天文理論，從其初始的一種宗教式崇拜，后來演化成上帝用數(shù)學(xué)設(shè)計世界。蘊含于其中的數(shù)學(xué)理性，最終把西方天文學(xué)導(dǎo)入了現(xiàn)代科學(xué)的數(shù)學(xué)理論框架之中。相反，中國古代天文學(xué)空有辛勤準(zhǔn)確的觀測記載，而始終未能形成一種明確可遵循的理論體系。例如，哈雷彗星在中國古代天文史上有30多次之多的記載，但中國的天文學(xué)家卻從來沒有人想到去構(gòu)造它的運行軌道，結(jié)果這個發(fā)現(xiàn)被18世紀(jì)英國的天文學(xué)家哈雷獲取。因為哈雷發(fā)現(xiàn)每隔76年出現(xiàn)一次的記載，恰是彗星繞太陽運行的軌道的周期。這個史實足以表明，在經(jīng)驗和知識充分積累之后，如果沒有深層的理性構(gòu)造就必然導(dǎo)致科學(xué)停滯不前甚至倒退[7]。中國古代先賢很早就對宇宙問題有過思考，《淮南子•原道訓(xùn)》注：“四方上下曰宇，古往今來曰宙，以喻天地。”即宇宙是天地萬物的總稱。《莊子•天運》中記載：“天其運乎？地其處乎？日月其爭于所乎？孰主張是？孰維綱是？孰居無事推而行是？意者其有機緘而不得已乎？意者其運轉(zhuǎn)而不能自止邪？云者為雨乎？雨者為云乎？孰隆施是？孰居無事樂而勸是？風(fēng)起北方，一西一東，有上仿徨。孰噓吸是？孰居無事而披拂是？敢問何故？”華夏民族作為一個古老的農(nóng)耕民族，對天文學(xué)非常依賴，很早就注意觀測和記錄各種天象。在殷墟甲骨卜辭中已有了日食、月食的記載。有關(guān)流星、彗星、太陽黑子等異常天象，中國古代也都有記錄。春秋戰(zhàn)國時期，由齊國人甘德和魏國人石申所著的《甘石星經(jīng)》已有115顆恒星的坐標(biāo)位置。可以說在天文學(xué)史上，中國人的經(jīng)驗知識以及觀測記載堪為世界第一。著名的科學(xué)史學(xué)者李約瑟先生在把中國古代的天文學(xué)與其它民族的天文學(xué)成果相比較時認(rèn)為：“中國人在阿拉伯以前，是全世界最堅毅、最精確的天文觀測者。有很長一段時間（約在公元前5世紀(jì)到公元10世紀(jì)），幾乎只有中國的記事可供利用。現(xiàn)代天文學(xué)在許多場合（例如對彗星，特別是對哈雷彗星重復(fù)出現(xiàn)的記載）都曾求助于中國的天象記事，并得到了良好的結(jié)果”[8]。

中國很早就創(chuàng)立了干支記法和二十八宿的獨特測天方法。戰(zhàn)國時代已有五星記載（金木水火土），在漢代時測得更為精密。中國古人把整個天空分成四宮，就像將一個蘋果切成四大塊那樣，而每一部分都有一種象征性的古代動物代表，蒼龍為東方和春，朱雀為南方和夏，白虎為西方和秋，玄武為北方和冬。而緊圍著天帝極星的北拱極區(qū)，按照類似于五行的象征性關(guān)系又被認(rèn)為是獨立的中央黃宮。而這種五行觀念貫穿在整個中國的自然哲學(xué)之中。從遠(yuǎn)古以來，中國的赤道（與黃道相對）被分成28份，即每宮七宿，每宿由一特殊的星座標(biāo)定，從其中某一特定的定標(biāo)星（距星）起算，因而每一宿所占的赤道范圍又有很大差別。中國古代信守“天人合一”的理念，歷代帝王治國安民，無不求端于天，傳說自三皇五帝開始就有歷法。三統(tǒng)歷、四分歷、乾象歷等所測得五星的度數(shù)以及會合周期的精確度已經(jīng)相當(dāng)高。根據(jù)天文學(xué)家陳遵媯先生統(tǒng)計，中國自古以來歷代的歷法共有104部之多[9]，經(jīng)歷了準(zhǔn)備時期、古歷時期、中法時期、中西合法時期和公歷時期五個發(fā)展階段。其中準(zhǔn)備時期以《夏小正》歷法為主，古歷時期從春秋到漢武帝期間主要是《顓頊歷》，中法時期從漢武帝開始的《太初歷》和直到明朝的《大經(jīng)歷》，中西合法時期是以明徐光啟主持的《崇禎歷書》和清朝《時憲歷》、《癸卯元歷》為代表，公歷時期是后從1912年開始實施的公歷，也即格里高里歷[10]。

3基于中西文化史的思考

中國最初在天文理論構(gòu)思方面（蓋天說、渾天說）也不遜于西方天文鼻祖托勒密。而且從實際上說，托托勒密構(gòu)造的“地心說”，并不具有比“渾天說”更多的經(jīng)驗支持。有人曾把托勒密的地心說與同時代漢朝天文學(xué)家張衡的天文理論作過比較，發(fā)現(xiàn)兩者具有極大的相似性，依據(jù)張衡的假說所繪制的天文圖與托勒密的地心說天文圖幾乎沒有什么兩樣[11]。遺憾的是張衡并沒有明確提出像托勒密那樣的地心說理論模型。李約瑟曾評價說：“把中國的星表和伊巴谷、托勒密的星表對照來看，是非常有意思的。后者不僅年代較晚，所載的恒星也少三分之一，……周、漢之間中國人在方位天文學(xué)方面的工作應(yīng)在科學(xué)史上占有遠(yuǎn)為重要的地位，這是毫無疑問的。現(xiàn)代世界通用的天球坐標(biāo)系基本上是中國式的，而不是希臘式的，這一點似乎也值得強調(diào)”[8]。從中西方數(shù)學(xué)文化史比較的意義上看，以托勒密為代表的古希臘天文理論模式是以數(shù)學(xué)崇拜為基點建立起來的，而中國古代天文理論的構(gòu)思卻是建立在《周易》衍生出來的陰陽五行解釋系統(tǒng)之上的。作為一種理論的構(gòu)思，作為一種理性的追求，中國與古希臘天文理論在數(shù)學(xué)理性上的差異，決定了它們未來的發(fā)展前途。哥白尼的日心說雖然早在17世紀(jì)30年代就被寫入《崇禎歷書》，但后來還是被否定，在中國人的觀念中唯有地靜說才是公認(rèn)的觀點。

天文學(xué)是離不開數(shù)學(xué)的，確定日月星辰的位置，觀察記載它們的運動，尋找季節(jié)變化的規(guī)律都必須以數(shù)學(xué)的計算為手段。中國古代的天文學(xué)在這種應(yīng)用的層次上當(dāng)然也是依憑數(shù)學(xué)的，尤其是在歷法計算方面，唐代的僧一行運用的插值方法與西方相比非常高超。但是，當(dāng)涉及整個天文學(xué)理論模式構(gòu)造，情況就不一樣了。中國古代天文學(xué)的蓋天說、渾天說、宣夜說，實際都是把觀測經(jīng)驗和計算數(shù)據(jù)容納在一個按《周易》思維方式構(gòu)造出的模式之中。有的學(xué)者評述時說：“查陰陽五行與天文歷法，有的部分是巧合，有的部分是勉強牽強”[12]。其實巧合也好牽強也好，這些理論構(gòu)造在其當(dāng)時是有其合理性的，致命的危機潛伏在它未來發(fā)展的可能性上面。劉徽在注釋《九章算術(shù)》序中說：“昔在包犧氏始畫八卦，以通神明之德，以類萬物之情，作九九之術(shù)，以合六爻之變。”顯然，劉徽是在《周易》解釋宇宙萬物的指導(dǎo)下來建立“九九之術(shù)”的。顯然，作為一種理性，中國古代數(shù)學(xué)在它構(gòu)成第一本數(shù)學(xué)著作時，就成為《易經(jīng)》的“婢女”，而不是像《易經(jīng)》那樣獲得在中國文化中解釋宇宙萬物的地位。齊民友先生曾指出數(shù)學(xué)理性精神、數(shù)學(xué)探索精神“其實只是西方文化中所表現(xiàn)的人類精神生活的一個側(cè)面。把認(rèn)識宇宙也認(rèn)識人類自己作為永恒的主題這只是西方文化的特征；把進(jìn)行這種理性的探索看成人類最崇高的感情，也只是對西方人而言的。中國人生活在天人合一的至高無上的和諧中，精神生活早已得到滿足，哪說得上要什么思想解放呢”[6]？中國以陰陽五行、《周易》八卦為表象形式，形成中國整體相關(guān)、整體互補的辯證思維方式。并在以農(nóng)耕生存、家庭和血緣關(guān)系為主體的，以倫理道德為主要發(fā)展方向的價值取向中[13]，形成了中華民族文化特定的理性精神，而這種理性精神中不像西方那樣以數(shù)學(xué)理性為主導(dǎo)。#p#分頁標(biāo)題#e#

篇3

王廷相是明代中葉重要儒家學(xué)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(xué)也，則辨而正之，斯善學(xué)道者也。”[ ]他還根據(jù)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(xué)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(cè)？經(jīng)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(fù)為鼠？何蜣螂化蟬，而蟬不復(fù)為蜣螂？何木焚之而不灰？何草無風(fēng)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(yīng)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(xí)矣而不察也。請據(jù)其理之實論之。[ ]

顯然，王廷相是主張研究各種自然現(xiàn)象、研究科學(xué)的。而且他還認(rèn)為，研究天地之道是學(xué)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(nèi)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(yuǎn)高深，學(xué)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(xué)。在天文學(xué)上，他進(jìn)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(xiàn)象；他還專門研究了古代天文學(xué)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(jīng)世致用，與此相聯(lián)系，他們也極力推崇科學(xué)，主張研究科學(xué)，包括研究天文學(xué)。

顧炎武對當(dāng)時的王學(xué)末流提出批評。他說：“不習(xí)六藝之文，不考百王之典，不綜當(dāng)代之務(wù)，舉夫子論學(xué)、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(xué)。”[ ]顧炎武認(rèn)為，王學(xué)末流清談“明心見性”之類，實際上是棄“修己治人之實學(xué)”，其結(jié)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(xué)”，就是“博學(xué)于文”、“行己有恥”。關(guān)于“博學(xué)于文”，顧炎武說：

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

顧炎武講的“博學(xué)于文”，當(dāng)然也包括研究科學(xué)。顧炎武的《日知錄》三十余卷“凡經(jīng)義史學(xué)、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(shù)術(shù)”，有《天文》、《日食》、《月食》、《歲星》、《五星聚》、《百刻》、《雨水》等條涉及天文學(xué)。

黃宗羲的《明夷待訪錄》被認(rèn)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(xué)校”，認(rèn)為學(xué)校不僅在于養(yǎng)士，更重要的是“必使治天下之具皆出于學(xué)校”。他認(rèn)為學(xué)校除了有“五經(jīng)”師，“兵法、歷算、醫(yī)、射各有師”。他還說：

學(xué)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(xué)醫(yī)者送提學(xué)考之，補博士弟子，方許行術(shù)。歲終，稽其生死效否之?dāng)?shù)，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(xué)、任子、邑佐、辟召、絕學(xué)和上書。其中所謂“絕學(xué)”，黃宗羲說：

絕學(xué)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(diào)天文學(xué)的學(xué)習(xí)，注重選拔天文學(xué)人才。

黃宗羲在為學(xué)上有《明儒學(xué)案》、《宋元學(xué)案》等重要著作流傳于世，同時也撰寫了不少科學(xué)著作，其中天文學(xué)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(jīng)學(xué)、史學(xué)、文學(xué)以及政治等有深入研究外，他對科學(xué)也有較多的關(guān)注。尤為重要的是，他把研究科學(xué)與理學(xué)的“格物窮理”聯(lián)系在一起。他曾說：

密翁與其公子為質(zhì)測之學(xué)，誠學(xué)思兼致之實功。蓋格物者，即物以窮理，惟質(zhì)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(xué)家。在學(xué)術(shù)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(xué)著作。他認(rèn)為，學(xué)問有“質(zhì)測”、“宰理”、“通幾”之分，[ ]所謂的“質(zhì)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(zhì)測’。”[ ]可見，方以智的“質(zhì)測之學(xué)”就是指自然科學(xué)。王夫之以方以智的“為質(zhì)測之學(xué)”解“格物”，實際上就是以研究科學(xué)解“格物”。把研究科學(xué)與儒家為學(xué)成人所必需的“格物”聯(lián)系起來，足以表明王夫之對科學(xué)的重視。

王夫之不僅以研究科學(xué)解“格物”，他本人對科學(xué)也進(jìn)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(xué)方面的論述，涉及天文學(xué)、地學(xué)以及醫(yī)學(xué)等方面的內(nèi)容。

在天文學(xué)上，王夫之反對蓋天說，贊同渾天說。他認(rèn)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(zhuǎn)”以及張載的“日月五星順天左旋”，并且說：

張子據(jù)理而論，伸日以抑月，初無象之可據(jù)，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(guān)于日月五星運行的速度，王夫之說：

遠(yuǎn)鏡質(zhì)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(xiàn)象以及歷法的有關(guān)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(xué)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(dāng)。……天下事有可以不慮而知者，心性道德是也。有必待學(xué)而知者，名物度數(shù)是也。假如只天文一事，亦儒者所當(dāng)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(rèn)為，科學(xué)方面的知識不同于心性道德方面的知識，其認(rèn)知方法也不相同；儒者應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)科學(xué)知識、研究科學(xué)，而不是靠“致良知”。與此同時，陸世儀還從經(jīng)世致用的角度強調(diào)學(xué)習(xí)科學(xué)的重要性。他說：“六藝古法雖不傳，然今人所當(dāng)學(xué)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(nèi)圣外王之學(xué)，徒高談性命，無補于世，此當(dāng)世所以來迂拙之誚也。”[ ]

清初大儒李光地對天文學(xué)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(xué)，“以子朱子為宗，得道學(xué)正傳。而又多才多藝，旁及天文算數(shù)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(xué)與儒家的“盡心”、“知性”、“知天”、“窮理”聯(lián)系在一起。

李光地對天文歷算有特殊的愛好，與當(dāng)時的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)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(dāng)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(jìn)行了交談。此后，李光地經(jīng)常前去求教，學(xué)問大進(jìn)。期間，梅文鼎還根據(jù)李光地的建議編纂《歷學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(jù)學(xué)大師之譽。同時，他也非常強調(diào)研究科學(xué)。他說：

誦《堯典》數(shù)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(xué)的研究看作是整理、考訂古典科技文獻(xiàn)必要的知識基礎(chǔ)。

戴震不僅強調(diào)研究科學(xué)，而且自己也深入研究科學(xué)，“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(shù)，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(xué)時，較多地通過介紹西方的天文學(xué)知識，把中國傳統(tǒng)的天文知識與西方的天文學(xué)結(jié)合起來。這對于西方天文學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)于文》

[8] 《日知錄》潘耒“序”。

[9] 馮契：《中國古代哲學(xué)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(xué)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(zhì)測通幾”之學(xué)》，載陳鼓應(yīng)等：《明清實學(xué)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(xué)類》。

[23] 阮元：《疇人傳》卷四十《李光地》，北京：商務(wù)印書館1955年版。

[24]梅文鼎：《歷學(xué)疑問》“李光地序”。

篇4

From First Light to

Reionization

2009, 218pp.

Hardcover

ISBN 9783527407057

WileyVCH

M.斯蒂維爾著

宇宙學(xué)是一個非常活躍的領(lǐng)域,正在進(jìn)行的密集研究活動集中在下列問題上,即宇宙體系是怎樣因在創(chuàng)世大爆炸之后顯現(xiàn)的密度攝動而形成的。

由于實驗和理論上的進(jìn)展,宇宙學(xué)迅速地演化。在過去的10年中,對最大紅移邊緣的研究已經(jīng)成為天文學(xué)中最令人激動的領(lǐng)域。經(jīng)過改進(jìn)的觀測工具,諸如大型的8-10m組的以地面為基地的望遠(yuǎn)鏡以及哈勃太空望遠(yuǎn)鏡使我們能夠把邊緣推進(jìn)到紅移6以外。在某種意義上說,這代表了經(jīng)典天文學(xué)的邊界。再游離時期及第一代恒星形成之前的宇宙確實是一個非常不同的地方。可以預(yù)期新的天文裝置,例如在第四次修補期間安裝在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上的廣角攝像機,以及特別是詹姆斯•韋伯太空望遠(yuǎn)鏡,將會在這個領(lǐng)域中取得重大的觀測進(jìn)展。這本教科書涉及的時期是從氫的重新組合及宇宙微波背景輻射的釋放開始,以第一代星系的形成為結(jié)束。它介紹了對發(fā)生在氫的重新組合及再游離之間早期宇宙中所發(fā)生的過程的基本理解。本書著重論述了破曉、第一代恒星、第一代星系以及第一代活躍系核的形成。

本書共有9章。1.結(jié)論,內(nèi)容包括破曉與再游離、宇宙學(xué)框架、本書的組織結(jié)構(gòu)、這個領(lǐng)域的重要觀測。其余的8章分成2個部分。第一部分理論,含第2-4章。2.第一代恒星;3.第一代星團(tuán)與星系;4.宇宙再游離。第二部分觀測技術(shù)及它們的成果,含第5-9章。5.氫再游離歷元的研究;6.第一代星系與類星射電源;7.深空成像與分光鏡探測;8.氦的再游離;9.未來的天文儀器。最后是總標(biāo)題為物理概念綜述的附錄,包括A1宇宙學(xué)參數(shù);A2薩哈方程;A3多變恒星;A4雙流體系統(tǒng)的金斯不穩(wěn)定性。

本書作者是美國天文學(xué)會、美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會、美國航空與航天研究所及國際天文學(xué)聯(lián)合會的成員,曾在NASA的9個委員會擔(dān)任主席或任職。本書可供從事宇宙學(xué)教研工作的研究人員及研究生閱讀。

胡光華,高級軟件工程師

(原中國科學(xué)院物理學(xué)研究所)

篇5

1.地理與環(huán)境優(yōu)勢。

九宮山景區(qū)臨近北緯30度線（北緯29°23′），周圍自然生態(tài)環(huán)境良好，四周沒有對天區(qū)環(huán)境有影響的污染源（如：煙塵排放、強烈光照等），因而十分適合天文觀測。包括太陽、月球 、行星及其衛(wèi)星、彗星、星云、星團(tuán)等天體和天體系統(tǒng)以及罕見天象如日食、月食、行星沖日、流星雨等。

2.道教名山的人文抓手。

九宮山是道教名山，道教重視星象和物候地理的觀測，深受先秦道家遺風(fēng)的影響。司馬遷在《論六家要指》中就指出：“道家者流，蓋出史官”，史官在古代負(fù)有執(zhí)掌天文觀測之責(zé)。被道教尊為南華真人的莊子，驚嘆于天地宇宙之神妙，《莊子》外篇專門有《天地》、《天道》、《天運》三篇討論天地之道。其中《天運》一口氣提出了十四個有關(guān)天文宇宙的問題：天其運乎？地其處乎？日月其爭于所乎？孰主張是？孰維綱是？孰居無事而推行是？意者其有機緘而不得已邪？意者其運轉(zhuǎn)而不能自止邪？云者為雨乎？雨者為云乎？孰隆施是？孰居無是樂而勸是？風(fēng)起北方，一西一東，有上仿徨，孰噓吸是？孰居無事而披拂是？敢問何故？

莊子所提出的十四個問題，轉(zhuǎn)換成今天的話語系統(tǒng)就是：天是在運轉(zhuǎn)的嗎？地是靜止在一處嗎？日月爭相照耀大地嗎？誰在主宰著天地日月？誰在維持著他們運轉(zhuǎn)或者靜處？誰安居無事推動著這一切？或者是天體系統(tǒng)本身有機關(guān)不得已的開閉？或者是天體系統(tǒng)自行運轉(zhuǎn)而不能中止？云氣是為著降雨嗎？降雨是為著云氣嗎？又是誰在操縱著這一切？誰安居無事為尋求快樂而助長了它？風(fēng)從北方吹來，忽東忽西，在上空中回旋，是誰在呼吸？是誰安居無所事事而揮動扇子？這些問題所涉及的天體的結(jié)構(gòu)和宇宙運轉(zhuǎn)間題，在莊子的時代自然是無法理解和回答的。但從中我們也可以明了道家、道教對天文現(xiàn)象的熱衷。這也是發(fā)展“星光公園”的人文抓手。

3.景區(qū)定位的需要。

九宮山在人們的傳統(tǒng)思維中一直只是“避暑勝地”，雖然在近些年也開展了冬季的滑雪，但依然和許多景區(qū)一樣“一年靠一季，一季吃一年”。要擺脫這一現(xiàn)狀就必須合理利用景區(qū)的自然優(yōu)勢，打造四季都能開展的旅游項目。科普旅游將是很好的切入點，可以充分利用景區(qū)的動植物、地質(zhì)和天文資源，而“星光公園”將是“破冰之錘”，通過它的建立會更好的帶動其他科普旅游項目的發(fā)展。

“星光公園”天文概念的效益體現(xiàn)

1.有巨大的社會效益。

目前我國中小學(xué)還沒有專門開設(shè)天文學(xué)課程， 只在小學(xué)自然、中學(xué)地理、物理課中介紹少量的天文知識， 民眾普遍缺乏天文方面的基本常識，發(fā)展天文科普旅游可以改變這種狀況， 使旅游者獲得天文方面的基本知識， 滿足他們的求知欲望。收到很好的社會效益。

2.有獨特的審美價值。

在自然科學(xué)中， 天文學(xué)具有巨大的吸引力。天文學(xué)被普遍認(rèn)為是高不可攀、離得遙遠(yuǎn)， 特別有神秘感。天文學(xué)的魅力就在于它與人們的這種距離性審美關(guān)系， 并由此帶給人們特殊的美感。星空之美、太陽之美、月亮之美、流星之美等， 無不別具一格、幽遠(yuǎn)深邃、撼人心魄。自古以來，日月星辰就是人們關(guān)注的焦點， 是騷人墨客歌詠的永恒對象. 遙望黛青蒼穹的點點繁星， 聆聽有關(guān)星空或美好或哀婉的種種傳說， 會引起人們多少的好奇、遐想與感慨！

3.有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

在國外，科普旅游的投入相當(dāng)巨大、但其回報率也相當(dāng)驚人， 已成為投資商關(guān)注的龐大產(chǎn)業(yè)。若加以合理的開發(fā)， 可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。“星光公園”景區(qū)的建立，可以在游客的潛意識當(dāng)中就形成了一個選擇導(dǎo)向，這無疑能夠在眾多景區(qū)中能夠更多地吸引游客。天文項目的開展會讓每個去九宮山的人都會期待與滿天繁星和銀河的邂逅。其帶來的綜合收益是不言而喻的。

篇6

天文學(xué)是一門古老的學(xué)問，中國自古設(shè)有司天監(jiān)等專門職位負(fù)責(zé)觀測天象的工作。隨著西方近代科學(xué)的興起，古老的占星學(xué)轉(zhuǎn)變成以科學(xué)為基礎(chǔ)的天文學(xué)，不僅結(jié)合各種類別的科學(xué)，如物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)等，并需要尖端科技的協(xié)助，才能搜尋百億光年遠(yuǎn)的天體，并能正確地解釋現(xiàn)象。

臺灣天文學(xué)正式教育屬于地球科學(xué)，一切天文相關(guān)知識全放在國中以及高中的地球科學(xué)課本。地球科學(xué)還包含了地質(zhì)、大氣科學(xué)和海洋科學(xué)，內(nèi)容繁雜，而各科又屬不同領(lǐng)域，在大學(xué)教育中，分屬不同科系，例如中央大學(xué)的地球科學(xué)系、大氣科學(xué)系，臺灣大學(xué)海洋研究所等，雖然臺灣師范大學(xué)設(shè)有地球科學(xué)系，以培育臺灣高中地球科學(xué)教師為主要方向，但并非所有負(fù)責(zé)教授高中地球科學(xué)的老師都受過所有的專業(yè)訓(xùn)練，實有必要了解高中天文教育的成效，可作為師資訓(xùn)練的方向。更進(jìn)一步可以了解非理工科系大學(xué)生的天文知識程度，作為日后推廣公眾天文知識程度的參考。

此外，也希望透過問卷調(diào)查，了解星座和2012世界末日流言的對于公眾的影響程度，以及公眾天文知識程度之間的關(guān)系，作為破除相關(guān)流言的努力方向。

2調(diào)查內(nèi)容與方法

此次天文知識初步調(diào)查是在宜蘭礁溪A大學(xué)進(jìn)行，該校通識教育中心在100學(xué)年度第1學(xué)期的自然與科學(xué)學(xué)門開了一門《地球科學(xué)》課程，分就地球科學(xué)、海洋、大氣、太空和天文五門自然科學(xué)邀請五位專業(yè)教師授課，學(xué)生主要來自非理工科系，包括歷史學(xué)系20人、傳播學(xué)系17人、佛教學(xué)系16人、文學(xué)系11人、外國語文學(xué)系7人、社會學(xué)系6人、經(jīng)濟(jì)學(xué)系4人、樂活生命文化學(xué)系3人、資訊應(yīng)用學(xué)系2人、國際與兩岸事務(wù)學(xué)系2人、管理系2人、心理學(xué)系2人、公共事務(wù)學(xué)系2人、學(xué)習(xí)與數(shù)位科技學(xué)系1人、哲學(xué)系1人。天文學(xué)從12月15日開始授課，連續(xù)四周，在第一堂上課前發(fā)問卷調(diào)查，實收54份。

問卷設(shè)計主要參考美國在1999年6月發(fā)表的天文學(xué)調(diào)查測試第二版（ADT 2.0, Hufnagel et al. 2002），ADT是以研究作基礎(chǔ)的工具，藉以了解學(xué)生對特定幾個天文概念的熟知程度。ADT2.0共設(shè)計了30題，前21題屬于天文基本知識的測驗，后9題有關(guān)受測對象的背景資料，主要目的是要收集受測對象的年齡、職業(yè)、性別等相關(guān)資訊。ADT 2.0的主要目的還包括檢視對非理工大學(xué)生的天文教學(xué)成效，因此測驗方式會在授課前后各舉行一次，經(jīng)過相互比較，作為授課的參考。

本論文所使用的問卷共22題，前10題屬于天文基本知識題，后12題屬于背景資料題。前10題當(dāng)中有8題完全取自ADT 2.0，分別是第1、3、4、5、6、7、8和9題，當(dāng)中第1和9題在題目和答案略做修改，但不影響測驗?zāi)康摹３薃DT 2.0 的8題測驗符合現(xiàn)有高中課程內(nèi)容，另加上二題測驗月相和哈柏定律的了解。背景資料題除了ADT 2.0的8題外，另加上第19、20、21和22 題，想要知道受測對象對偽科學(xué)的態(tài)度、獲取天文知識的途徑，以及對推廣天文普及教育的態(tài)度。偽科學(xué)是指一種自我宣稱科學(xué)、自以為是科學(xué)或者實踐起來像是科學(xué)，但不依循科學(xué)方法，缺乏證據(jù)或可信度，且無法有效驗證，美國國家科學(xué)院兩年一次的科學(xué)和工程指標(biāo)（Science and Engineering Indicators）報告是以占星學(xué)作為偽科學(xué)的指標(biāo)，在此次問卷中，除了用占星學(xué)常用的星座外，還選了2012末日預(yù)言的熱門話題作為偽科學(xué)調(diào)查的題目。

相較于ADT 2.0的基本知識題，此次問卷題目較少，也較為簡單。問卷調(diào)查只在天文通識課程授課前進(jìn)行，并采匿名填寫，以保證調(diào)查結(jié)果的真實性。當(dāng)場共回收54份問卷，其中只有一份問卷只填寫后12題背景資料題，知識題的部分全都放棄作答。

3調(diào)查結(jié)果

3.1 天文基礎(chǔ)知識的總體程度

從答對題數(shù)來看，分?jǐn)?shù)平均值為30.93%（全部答對為100%），標(biāo)準(zhǔn)偏差(standard deviation)為15.55%，標(biāo)準(zhǔn)誤差(standard error)為2.12%，從答對題數(shù)的分布情形（圖1），沒有鐘形分布，可以清楚看到不對稱的分布，顯示題目對學(xué)生來說，較為困難。

3.2 天文基礎(chǔ)知識總體程度與性別的關(guān)系

在受測樣本中，女性占了35名，男性佔了18名，一名表明拒絕作答，從男女人數(shù)比例也可以顯示在一個非理工的大學(xué)環(huán)境，選此課程且來上課的女性占了大多數(shù)。從分?jǐn)?shù)來看，男性的平均分?jǐn)?shù)為38.9%，標(biāo)準(zhǔn)差為18.8%，女性的平均分?jǐn)?shù)為26.9%，標(biāo)準(zhǔn)差為11.9%，男性分?jǐn)?shù)略高于女性，但女性分?jǐn)?shù)分布較為集中（圖2），兩性的分布都沒有呈現(xiàn)鐘形分布，顯示題目的難易度對兩性來說都偏困難。

3.3 天文基礎(chǔ)知識總體程度與自信心的關(guān)系

在自信心的表現(xiàn)上，女性對自認(rèn)答題正確與否的信心和分?jǐn)?shù)沒有明顯關(guān)連，但男性對自己的答題信心與分?jǐn)?shù)成正比（圖3），男性對于自己的答案有信心的平均分?jǐn)?shù)為70%，女性則只有32.5%。不論性別，沒有一位受測者對自己的答案非常有信心。

3.4 天文基礎(chǔ)知識總體程度與自認(rèn)科學(xué)數(shù)學(xué)程度的關(guān)系

在問卷第16和17題分別調(diào)查受測者自認(rèn)數(shù)學(xué)和科學(xué)的程度，從圖4可以看出，自認(rèn)科學(xué)程度好的學(xué)生，天文基礎(chǔ)知識的分?jǐn)?shù)也較高，隨著自認(rèn)程度越好，分?jǐn)?shù)越高，但自認(rèn)數(shù)學(xué)程度和分?jǐn)?shù)沒有太明顯的關(guān)連，自認(rèn)數(shù)學(xué)好的學(xué)生比非常差的分?jǐn)?shù)(30%)略高了6.7%，并且沒有自認(rèn)數(shù)學(xué)非常好的學(xué)生。

3.5 天文基礎(chǔ)知識總體程度與知識途徑的關(guān)系

媒體環(huán)境在最近幾十年有明顯改變，現(xiàn)在的網(wǎng)路無所不在，甚至改變?nèi)藗兩詈蛯W(xué)習(xí)的型態(tài)。非理工大學(xué)生在獲得天文知識的途徑中(圖5)，課本仍是主要的來源，佔了調(diào)查總?cè)藬?shù)的46%，網(wǎng)路最低，只有15%。但從分?jǐn)?shù)的分布統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，選擇網(wǎng)路的平均分?jǐn)?shù)是36.7%，是課本(28%)的1.31倍，其次是電視，佔總?cè)藬?shù)的20%，分?jǐn)?shù)則是32.7%，平面媒體則是19%，分?jǐn)?shù)(27%)略低于課本。顯見網(wǎng)路和電視是獲得天文知識的主要且有效的途徑。

3.6 天文基礎(chǔ)知識總體程度與為科學(xué)的關(guān)系

此次調(diào)查與ADT 2.0最大不同的地方是兩題與偽科學(xué)有關(guān)，分別是調(diào)查星座是否有科學(xué)根據(jù)（圖6）和2012世界末日的最可能原因（圖7）。大多數(shù)人都會相信星座，甚至認(rèn)為星座是有科學(xué)根據(jù)，是經(jīng)過統(tǒng)計所得到的結(jié)果，并且與天文學(xué)有關(guān)，但調(diào)查結(jié)果顯示認(rèn)為星座沒有科學(xué)證據(jù)的分?jǐn)?shù)較高(42.2%)，次高分?jǐn)?shù)是沒有作答的學(xué)生(40%)。另外，不相信有2012世界末日的分?jǐn)?shù)也是最高(36%)。

4結(jié)論與討論

本論文想藉由國際上常用的天文學(xué)調(diào)查測試（ADT 2.0）了解臺灣非理工科系大學(xué)生的天文知識程度。雖然調(diào)查對象只針對一所非理工為主的大學(xué)，且選修通識課程的一班學(xué)生，但與美國大學(xué)普查結(jié)果比較，在總體程度與美國大學(xué)生差異不大，相關(guān)初步調(diào)查結(jié)果仍有研究的價值。

此次受測有效樣本只有54名，平均分?jǐn)?shù)(30.93%)略低于美國全國大學(xué)生普查(Deming, 2002)的平均分?jǐn)?shù)（32.4 %），美國大學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)偏差為15.35%，標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.21%（受測學(xué)生5346名），本問卷的結(jié)果則是標(biāo)準(zhǔn)偏差15.55%，標(biāo)準(zhǔn)誤差2.12%（受測學(xué)生54名），除因受測人數(shù)造成標(biāo)準(zhǔn)誤差較大外，顯示雙方平均分?jǐn)?shù)差異不大。

A大學(xué)共有四個學(xué)院，分別是人文學(xué)院、理工學(xué)院、社會科學(xué)暨管理學(xué)院和佛教學(xué)院，共24個學(xué)系，理工學(xué)院僅有4個學(xué)系，但全校男女學(xué)生比例接近。雖然測驗當(dāng)天有缺席的現(xiàn)象，但就出席學(xué)生做調(diào)查，女性人數(shù)近乎男性人數(shù)的1.9倍。單就分?jǐn)?shù)來看，男性分?jǐn)?shù)(38.9%)是女性(26.9%)的1.45倍，相較于美國普查結(jié)果(Derming, 2002)，男性分?jǐn)?shù)(38%)是女性(27%)的1.41倍，二者差異不大。對于兩性對自我天文程度的了解，男性自認(rèn)天文程度高的分?jǐn)?shù)(70%)也比較高，女性則沒有明顯趨勢(圖3)，此一男女之間的差異是否和個性有關(guān)，在本調(diào)查中無法得知，值得進(jìn)一步研究。

在科學(xué)和數(shù)學(xué)程度的自我認(rèn)知上，自認(rèn)科學(xué)較好的學(xué)生，分?jǐn)?shù)也相對較高，但在數(shù)學(xué)上沒有類似的趨勢（圖4），一般認(rèn)為數(shù)學(xué)程度應(yīng)和科學(xué)程度有正相關(guān)的關(guān)系，可能受測學(xué)生普遍對數(shù)學(xué)沒有信心。

從學(xué)習(xí)途徑來看，課本仍是學(xué)習(xí)天文知識的主要來源，佔46%，其次分別為電視、平面媒體（報紙和雜志）、網(wǎng)路。根據(jù)美國國家科學(xué)院2010年科學(xué)和工程指標(biāo)，相較于過去十多年，美國人民對當(dāng)前科技新聞事件、科技訊息和特定科學(xué)議題的獲取途徑已有明顯變化，在當(dāng)前科技新聞事件的獲得以電視為主要來源（佔45%），其次就是網(wǎng)路(24%)，在科技訊息方面，電視(34%)與網(wǎng)路(35%)不相上下，對特定科學(xué)議題，網(wǎng)路(59%)將近是電視(15%)的六倍，平面媒體除了在當(dāng)前科技新聞事件佔了16%，其他都只有數(shù)個百分點，未來網(wǎng)路絕對是最重要的獲取途徑。中國大陸也對北京一般民眾的天文知識程度做出初步普查(丁一等人2010)，結(jié)果顯示書本、期刊、雜志是主要獲取天文知識的途徑（40.71%），透過網(wǎng)路的最低(17.7%)。但從我們調(diào)查的結(jié)果顯示，網(wǎng)路雖然也是最低使用的途徑，但卻有較高的分?jǐn)?shù)(36.3%)，其次是電視(32.7%)，此一結(jié)果或可作為選擇提升天文知識較為有效傳播媒介的參考。

最后，與其他普查報告不同的是有關(guān)偽科學(xué)的調(diào)查。在此次問卷中，額外增加2題與星座、2012世界末日有關(guān)，單就人數(shù)統(tǒng)計來看，不相信星座有科學(xué)根據(jù)的人占總?cè)藬?shù)的17%，遠(yuǎn)低于相信星座有或可能有科學(xué)根據(jù)的68.5%，而不相信2012世界末日的人則佔37%，是星座的2倍。可能原因是近來科學(xué)家與公眾的直接溝通與相關(guān)正面報導(dǎo)有關(guān)，美國航太總署出面澄清，許多科普雜志專文反駁（如科學(xué)月刊、臺北星空）。由于科學(xué)家提供相關(guān)證據(jù)，積極與公眾說明解釋，使得相信2012世界末日流言的人數(shù)少于相信星座有科學(xué)根據(jù)的人。若從美國科學(xué)和工程指標(biāo)的調(diào)查結(jié)果，2010年有62%的成人不認(rèn)為占星學(xué)是一門科學(xué)，若分別針對高中生、高中程度、大學(xué)程度和研究所以上程度，隨著學(xué)歷的增高，不認(rèn)為占星學(xué)是科學(xué)的比例也逐漸增高，顯示在美國，教育仍是破除偽科學(xué)的好方法。

若從本次調(diào)查的分?jǐn)?shù)高低來看，認(rèn)為星座沒有科學(xué)根據(jù)，以及不相信世界末日的分?jǐn)?shù)都高過其他人，顯示在臺灣，科學(xué)教育的落實可以有效破除偽科學(xué)，這對科學(xué)傳播和推廣是有正面鼓舞的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 張廷、陳文屏、趙豐、曾耀寰、金升光、鄭運鴻(2012). 2012末日將至謠言破解傳說終結(jié). 科學(xué)月刊，元月，頁16-52.

[6] 黃明輝（2011）. 破解2012末日預(yù)言. 臺北星空，54，8-18.

篇7

它被稱為“天眼”，用來傾聽宇宙深處的聲音、觀測宇宙奧秘。

盡管還有一段時間FAST才能正式竣工，但這個位于貴州黔南州平塘縣大窩凼的世界第一大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡早已按捺不住，在工程的最后沖刺階段便摩拳擦掌，開始接收來自宇宙的信號。

7月3日，隨著FAST的最后一塊“鏡片”吊裝完畢，其主體工程反射面單元系統(tǒng)――那口“大鍋”宣告完工。

作為射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST的基本原理和人們常見的鍋式衛(wèi)星天線相差無幾，主要由反射信號的拋物面和接收信號的饋源兩大部分組成，通過“鍋”的反射聚焦，把幾平方米到幾千平方米的信號聚攏到一點上。只不過，F(xiàn)AST這口“鍋”更大，接收面積相當(dāng)于30個足球場。

如今“大鍋告成”，科學(xué)家未來將在這口“鍋”里做出什么“菜”？那些人類用肉眼難以感受到的宇宙信號又將給這個世界開啟一扇怎樣的窗戶？備受關(guān)注的地外文明能否通過這口“大鍋”得以證實或證偽？

從老式電視上的雪花點說起

當(dāng)老式電視收不到信號時，屏幕上不是一片空白，而是閃爍著密密麻麻的雪花點。其實，這些雪花點就是電磁波信號，其中也包括來自太空的射電輻射。

1933年，美國貝爾實驗室的科學(xué)家用一臺靈敏度很高的接收機意外發(fā)現(xiàn)了來自銀河中心穩(wěn)定的射電輻射，從此開啟射電天文學(xué)的大門。

用過“鍋蓋天線”的人都知道，鍋蓋口徑越大，電視畫面也越清晰。對于射電望遠(yuǎn)鏡來說，口徑越大看得越遠(yuǎn)。全世界的射電天文學(xué)家都追求建造更大口徑的“鍋蓋”，以提高射電望遠(yuǎn)鏡的靈敏度。

中國科學(xué)院國家天文臺研究員、FAST工程副經(jīng)理彭勃說，射電望遠(yuǎn)鏡在設(shè)計建造之初就曾遇到經(jīng)費緊張的問題，但不管減什么科學(xué)家們都不愿縮小望遠(yuǎn)鏡的口徑。

“宇宙空間混雜各種輻射，遙遠(yuǎn)的信號像雷聲中的蟬鳴，沒有超級靈敏的耳朵根本分辨不出來。”FAST工程首席科學(xué)家、總工程師南仁東說。

此前，世界上最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡分別是德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡和美國阿雷西博300米望遠(yuǎn)鏡。前者可以移動“搖頭”，后者則借助波多黎各島上的喀斯特洼坑建造。

1993年國際無線電科學(xué)聯(lián)盟大會上，包括中國在內(nèi)的10國天文學(xué)家提出建造新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”的倡議，渴望在電波環(huán)境徹底毀壞前，回溯原初宇宙，解答天文學(xué)中的眾多難題。

“造世界第一大口徑射電望遠(yuǎn)鏡，是南仁東老師和幾位前輩的夢，體現(xiàn)了中國天文學(xué)家的鴻鵠之志。”彭勃說。

1995年底，北京天文合國內(nèi)20余所大學(xué)和研究所成立了射電“大望遠(yuǎn)鏡”中國推進(jìn)委員會，提出利用貴州喀斯特洼地建造球反射面，即“阿雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。

此后，中國科學(xué)家們進(jìn)一步推進(jìn)喀斯特概念，提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。

為了給新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”安家，科學(xué)家們通過衛(wèi)星遙感把貴州喀斯特山區(qū)翻了個遍。彭勃回憶，當(dāng)時天文臺委托兩家院所進(jìn)行獨立搜尋，從300多個候選洼坑中遴選。結(jié)果，位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分。

貴州天然喀斯特洼坑提供的條件始終都是中國大射電望遠(yuǎn)鏡最獨到、成為世界最大最強的基礎(chǔ)。

對準(zhǔn)銀河系外脈沖星

按照FAST工程設(shè)計，洼坑內(nèi)鋪設(shè)數(shù)千塊單元組成500米球冠狀主動反射面，反射面通過索網(wǎng)帶動，可以在射電電源方向上形成300米口徑的瞬時拋物面，使望遠(yuǎn)鏡接收機可以同傳統(tǒng)拋物面天線一樣處在焦點上。

如今，反射面單元完工，用FAST工程總工藝師、中國科學(xué)院國家天文臺研究員王啟明的話說，就好比500米口徑的“大鍋”建成了，300米的“碗”可以在“大鍋”里滾來滾去，以便接收宇宙信號。

事實上，F(xiàn)AST在此之前的調(diào)試過程中就已經(jīng)接收到一些信號――這口“大鍋”的每一次調(diào)試，從某種意義上來說，都是一次信號“接收”的過程。FAST工程常務(wù)副經(jīng)理、中國科學(xué)院國家天文臺副臺長鄭曉年說，這也是大科學(xué)工程的特點，即邊研究邊制造，邊調(diào)試邊使用。

目前，科學(xué)家正在對這些一手的宇宙信號進(jìn)行分析處理。鄭曉年說：“現(xiàn)在還不能確認(rèn)。要過濾掉背景的雜音，看看它究竟‘聽’到了什么。”

畢竟，處于調(diào)試階段的“傾聽”環(huán)境不夠理想，因為FAST無法忍受一個充斥著電波的環(huán)境。南仁東曾有一個形象的說法：“不要說用手機，就算是附近使用電器，或者幾十公里外有飛機向地面發(fā)送信息，在FAST那里都會造成一場電磁風(fēng)暴。”

因此，平塘縣大窩凼的“天坑”里不通電線，沒有大型工業(yè)，最近一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)在5公里外。

鄭曉年說，一旦FAST正式運行，其方圓5公里將被劃為無線電寧靜區(qū)。這意味著可以發(fā)射無線電信號的電子設(shè)備都將被禁止使用。對這口“大鍋”來說，這將是一個極佳的觀測環(huán)境。

“如果有人在月球上打手機，我們也可以聽到。”鄭曉年以此來形容FAST的靈敏度。

根據(jù)科研團(tuán)隊的設(shè)想，一旦FAST正式運行，首要科學(xué)目標(biāo)即是“觀測脈沖星”。脈沖星是大質(zhì)量恒星演化的最終產(chǎn)物，人類未來有望把脈沖星改造成星際導(dǎo)航，為宇宙飛船指明方向。

不過，目前已觀測到的約2000顆脈沖星均在銀河系內(nèi)，鄭曉年說，F(xiàn)AST將對準(zhǔn)的是銀河系外的脈沖星，這對天文界來說也將是一個突破。

或能用于尋找外星人

號稱“看得最遠(yuǎn)”“聽力最靈敏”的FAST能收到遙遠(yuǎn)太空外星文明的信號嗎？對這個很容易吊起大眾胃口的話題，天文界并非沒有議論。一種說法是，今后一二十年里，如果地球接收到外星人釋放的信號，那一定有FAST的功勞。

對此，鄭曉年坦言：“地外文明在天文學(xué)界還存有爭論。畢竟，科學(xué)講究試驗可驗證的，但一些關(guān)于地外生命的可疑信號卻均因沒能重復(fù)而無法確認(rèn)。”

不過，不管是科學(xué)界的切實研究，還是科幻界的異想天開，人類在探索未知宇宙的道路上從未停下前行的腳步。

FAST就是一只備受期待的“靈敏大耳朵”。FAST工程總經(jīng)理、中國科學(xué)院國家天文臺臺長嚴(yán)俊說， 與號稱“地面最大機器”的德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，F(xiàn)AST靈敏度提高約10倍，與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀(jì)十大工程之首的美國阿雷西博 300米望遠(yuǎn)鏡相比，其綜合性能提高約2.25倍。

在FAST最后一塊“鏡片”的吊裝現(xiàn)場，作為受邀來現(xiàn)場觀摩的嘉賓，科幻作家劉慈欣為眼前的這個大家伙感到震撼。這讓他想到了自己的作品《三體》里中國探尋外星文明的絕秘計劃“紅岸工程”。

不少年輕的科學(xué)愛好者會把FAST與“紅岸工程”相提并論，對此，劉慈欣表示，兩者并不相同――FAST只用來接收信號而不能向外界主動發(fā)射信號，這說明現(xiàn)實中的人類在設(shè)計上相對謹(jǐn)慎。他十分期待有一天人類可以通過FAST接收到外星信號。

鄭曉年表示，尋找地外生命的確是FAST的一個目標(biāo)所在，不過，它更像是排在菜單末尾的甜點。在天文學(xué)家眼中，F(xiàn)AST試圖回答的是更久遠(yuǎn)的問題，比如宇宙演化、脈沖星探測和星際分子。它將幫助解開宇宙初始混沌、暗物質(zhì)分布與大尺度結(jié)構(gòu)以及星系演化等領(lǐng)域的謎團(tuán)。

“許多人類探索宇宙的未解之謎都有望從它身上找到答案。但究竟能看到什么，在科學(xué)研究出來之前，一切都不好說。”鄭曉年說。

射電天文學(xué)已是諾獎?chuàng)u籃

與光學(xué)望遠(yuǎn)鏡相比，射電望遠(yuǎn)鏡有不少優(yōu)勢，比如，無線電波可穿透宇宙中大量存在而光波又無法通過的星際塵埃，因而射電望遠(yuǎn)鏡可以觀測更遙遠(yuǎn)的未知宇宙。

這也讓FAST所在的射電天文學(xué)領(lǐng)域處于天文研究的前沿地帶，并成為諾貝爾獎的搖籃。在諾貝爾獎歷史上，明確基于天文觀測的10項獲獎成果中，有6項出自射電望遠(yuǎn)鏡。

按照嚴(yán)俊的說法，全新的設(shè)計思路加上得天獨厚的地址優(yōu)勢，使FAST突破了射電望遠(yuǎn)鏡的百米極限，開創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式，并將在未來20年～30年保持世界一流設(shè)備的地位。

FAST未來如何運行，是否會向國際同行開放共享的問題也備受關(guān)注。FAST工程辦公室主任張蜀新表示，F(xiàn)AST將向全球開放，但也會遵循國際慣例，優(yōu)先選擇本國科學(xué)家的項目。鄭曉年也表示，通過觀測更深遠(yuǎn)、更清晰的宇宙，無論是在最熱的脈沖星領(lǐng)域還是在引力波探測方面，F(xiàn)AST都將為中國科學(xué)家?guī)砬八从械臋C遇。

按照計劃，F(xiàn)AST將在今年9月正式竣工，隨后進(jìn)入全系統(tǒng)調(diào)試階段。

相關(guān)鏈接

揭秘FAST四大獨門絕技

獨門絕技一：大口徑 看得遠(yuǎn)

射電望遠(yuǎn)鏡最重要的指標(biāo)參數(shù)就是靈敏度。靈敏度越高，望遠(yuǎn)鏡探測微弱無線電的能力越強。而要想提高靈敏度，就需要擴(kuò)大射電望遠(yuǎn)鏡的口徑。FAST的口徑達(dá)到了世界之最――500米。理論上，F(xiàn)AST能接收到137億光年以外的電磁信號，這個距離接近于宇宙的邊緣。

400年前人類第一架天文望遠(yuǎn)鏡的口徑僅有4.2厘米，F(xiàn)AST的口徑是它的12000倍。

獨門絕技二：靈活自如的巨眼

根據(jù)FAST的工作原理，當(dāng)它觀測天體時，會隨著天體的方位變化，在其500米的球冠狀主動反射面上實時形成一個300米直徑的瞬時拋物面，并通過這個拋物面來匯聚電磁波。

如果把FAST比作一只巨大的眼睛，那么這只巨眼的眼球直徑有500米，而負(fù)責(zé)接收光線的眼珠直徑有300米。FAST就是靠這個巨大靈活的眼珠來匯聚電磁波、觀測深空。

獨門絕技三：毫米精度

FAST的設(shè)計目標(biāo)是把覆蓋30個足球場的信號聚集在藥片大小的空間里，否則就無法監(jiān)聽到宇宙中微弱的射電信號。500米的結(jié)構(gòu)處處都是頭發(fā)絲般毫米級的精度要求。用來編織索網(wǎng)的7000多根手臂般粗細(xì)的鋼纜，每一根的加工精度都被控制在一毫米以內(nèi)。最終的500米口徑的天線精度是3毫米，每一塊小面板的制造精度是1.5毫米。

篇8

美國康奈爾大學(xué)的天文學(xué)教授托馬斯·金是持如此說法的第一人。1977年，他對傳統(tǒng)的生物說提出了挑戰(zhàn)，認(rèn)為地球上的煤和石油等碳?xì)浠衔飦碜缘厍蛑猓鼈儺a(chǎn)生在星云中，由流星或彗星帶到了地球。

雖然托馬斯·金的假說在當(dāng)時找不到實證，但是之后的天文觀測和發(fā)現(xiàn)卻為它提供了有力的支持。年邁的恒星在演化到后期時，會用一種復(fù)雜的方式制造出碳?xì)浠衔铩Ｈ缓螅@些恒星會把大量的這類有機化合物釋放到銀河系空間中。因為太陽系是由銀河系中的一個星云產(chǎn)生的，地球理所當(dāng)然地得到了一些含有豐富碳?xì)浠衔锏奈镔|(zhì)。

宇宙大爆炸早期就產(chǎn)生了氫，而恒星是制造碳的“工廠”。當(dāng)一顆質(zhì)量像太陽一樣的恒星衰老時，它的溫度變得如此之高，以致星球內(nèi)部的氦原子燃燒而聚變成了碳原子。在這顆恒星生命最后的100余萬年里，那些碳原子移動到了星球的表面，隨之進(jìn)入了附近的恒星大氣。這種恒星被稱為碳星。

雖然天文學(xué)家早在半個多世紀(jì)前就已經(jīng)知道恒星能夠產(chǎn)生碳，但意識到這些衰老的碳星有能力把碳原子變成分子卻是21世紀(jì)的事。這個發(fā)現(xiàn)過程始于20世紀(jì)70年代，當(dāng)時，研究人員觀測到了一顆被稱為獅子座CW的衰老的恒星，它制造并向太空噴射出大量的一氧化碳分子。

1977年，美國加利福尼亞大學(xué)的三位天文學(xué)家在NGC 7027行星狀星云中發(fā)現(xiàn)了幾個神秘的化學(xué)物質(zhì)輻射特征，它們被認(rèn)為是從像獅子座CW星一樣的碳星演化成的天體上發(fā)出的。由于這些奇怪的紅外特征無法與地球上任何已知的原子或分子的紅外特征相對應(yīng)，他們稱之為不明紅外特征。

到了1981年，美國科學(xué)家沃爾特·杜利和戴維·威廉姆斯認(rèn)為，不明紅外特征對應(yīng)的是芳香族化合物。20年后，由于有了更多的觀測證據(jù)，他們的說法得到越來越多的研究人員的認(rèn)同。

人們在碳星中沒有發(fā)現(xiàn)這些芳香族化合物，而在比這些碳星要老一些的行星狀星云上卻發(fā)現(xiàn)了，這意味著這些化合物是從環(huán)繞恒星的散逸云層中產(chǎn)生的。考慮到恒星的演化理論，產(chǎn)生這些芳香族化合物最可能的階段是天體從碳星向行星狀星云演化的那段時間。

1995年，歐洲空間局發(fā)射了一顆“紅外太空觀測”衛(wèi)星，它可以跟蹤并確認(rèn)原行星狀星云中這一奇怪的化合過程。通過觀測，天文學(xué)家出乎意料地獲得了豐富的光譜記錄，清楚地展示出脂鏈附著在芳香族環(huán)上。也就是說，最初，一些化合物無規(guī)則地混合到了一起，由于受到來自原行星狀星云紫外線輻射的作用分子的部分外殼結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，這些化合物變成了芳香族物質(zhì)。

法國的一個研究小組對這一發(fā)現(xiàn)很感興趣，他們把這些紅外觀測結(jié)果和煤的相應(yīng)特征進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)了奇妙的近似性。煤是由芳香族環(huán)和脂鏈組成的混合物，它的黑色也與觀測結(jié)果吻合。尤其重要的是，該研究小組認(rèn)為，觀測到的物質(zhì)還可能是油田質(zhì)。油田質(zhì)在地球上是一種分布于巖石中的不溶性焦油狀有機化合物，被認(rèn)為是石油等液態(tài)碳?xì)浠衔锏膩碓础?/p>

杜利用激光轟擊石墨制造出了一種叫做氫化芳香碳的物質(zhì)，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性非常接近天文觀測到的物質(zhì)。其他研究人員也進(jìn)行了一些實驗，結(jié)果和天文觀測中的光譜分析結(jié)果非常相似。

地質(zhì)學(xué)界對托馬斯·金的化石燃料非生物起源說不屑一顧，他們的一個反對意見是，原生碳?xì)浠衔锊豢赡芴舆^地球形成之初的高溫和強烈沖撞。在托馬斯·金最初的理論中，他只考慮了簡單的碳?xì)浠衔铮缭烊粴狻Ｔ谀菚r，他當(dāng)然不知道恒星可以制造出如油田質(zhì)般復(fù)雜的有機物。固態(tài)的油田質(zhì)當(dāng)然比天然氣的適應(yīng)性強多了，會有更大的機會逃過地球形成時的強烈影響。

篇9

一、宗教勝景

宗教勝景是人類宗教文化活動積淀、遺留下來的并在現(xiàn)實社會中有巨大影響力的圣物或場域，有些與文物古跡相聯(lián)系，或者直接劃為文物古跡。由于宗教和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)與文化關(guān)系十分密切，所以，宗教勝景對一個地區(qū)的文化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。佛教對大理的影響根深蒂固，這與南詔和大理國統(tǒng)治者的大力提倡很有關(guān)系。有人曾形容大理為“妙香古國”、“蒼山與洱海，佛教之齊魯”。大理佛教主要盛行密宗，又稱“阿吒力”，是佛教之中的著名教派，被學(xué)術(shù)界稱之為“滇密”或曰“白密”。佛教促進(jìn)了大理與外部世界的文化交流，也促進(jìn)了大理古代建筑、繪畫、音樂、文學(xué)的發(fā)展和繁榮，大理州的宗教勝景有崇圣寺三塔、鳳儀鎮(zhèn)、佛圖塔、銀相寺、劍川石寶山石窟、鶴慶的龍華十八寺、劍川興教寺、賓川雞足山風(fēng)景名勝區(qū)等；麗江市主要有文筆山、玉峰寺等。如雞足山位于云南大理賓川縣境內(nèi)，又名九曲嶺。雞足山為中國佛教名山，是佛教禪宗的發(fā)祥地之一，與五臺、普陀、九華、峨眉齊名，并稱為我國五大佛教圣地。

二、天文歷法

少數(shù)民族的天文歷法既具有中國傳統(tǒng)歷法的特征，又有其自身的特色。白族的族源是古代的氐羌民族，古代氐羌民族的天文學(xué)很發(fā)達(dá)，曾涌現(xiàn)出許多杰出的天文學(xué)家，古氐羌民族天文學(xué)上以北斗斗柄指向定季節(jié)，古代的白族就承襲了這一方法。大理下關(guān)曾出土我國最早的田間計時器——田漏，中原地區(qū)直到宋代才有關(guān)于田漏的記載，由此專家推測田漏很可能最先在大理地區(qū)使用。田漏的使用表明漢代大理地區(qū)的人民已有較精確的時間觀念，并有了計時技術(shù)。大約在漢唐之際，白族先民開始設(shè)置使用一種歷法，它是一種陰歷，但疊加有太陽歷的特征，帶有協(xié)調(diào)農(nóng)歷和太陽歷矛盾的明顯痕跡。這一歷法習(xí)慣上通稱每年十三個月，每月三十田，但是并非每年都過足十三個月，也不是每月都有三十田，其中包含了虛月和虛日。直到本世紀(jì)七十年代，這種歷法仍然在怒江傈僳族自治州的白族支系“勒墨人”中通行。唐代，白族人民已注意觀察異常天象，如《南詔野史》記載唐紹圣十一月“彗星出西方”，《舊云南通志》記載了唐僖宗乾符元年“彗星見（永昌）”，這些記錄有重要的天文學(xué)意義。大理千尋塔曾發(fā)現(xiàn)一張星圖，上面有32顆恒星，目前可辨認(rèn)的只有北斗七星，其他星星不詳，此圖在一定程度上反映了唐代白族的恒星知識。明代天文學(xué)家楊士云在其著作《天文》中，研究了日食對地面環(huán)境的影響，認(rèn)為太陽黑子對潮汐現(xiàn)象有影響；對月食及其食位作了詳細(xì)記錄，研究了月亮運動的不均勻性，并指出月亮有運動最快的地方，并且這個地方是變動的等等。再如彝族的天文歷法內(nèi)容尤其豐富。彝族十月太陽歷是悠久神秘的古老歷法，是當(dāng)時世界上最精確和最簡便的天文歷法，它與中國儒、道、陰陽學(xué)說有深厚的淵源關(guān)系，至今還有許多“密碼”有待破譯和研究。彝族十月太陽歷以寒暑往返一次為1年，以八方輪回紀(jì)年，并凡4年置一閏日，從而得到與回歸年的時間365.2422日相接近的365.25日。十月太陽歷將1年分為10個月，l個月為36天，另加5-6天“過年日”。用十二屬相（十二生肖）即按虎、兔、龍、蛇、馬、羊、猴、雞、狗、豬、鼠、牛“十二獸”輪回紀(jì)日、紀(jì)歲。一個屬相周為12日；每輪回三個屬相周為36日，便是一個月；每輪回三十個屬相周為360日，便是一年，因一年只有10個月，便不用十二屬相紀(jì)月。彝族計算歲數(shù)時，每過十個月算一歲。一年十個月終了之后，另有五至六天置于歲末。作為“過年日”。過年日通常是5天，每隔三年加一天為閏日。常年為365天，閏年為366天。彝族太陽歷根據(jù)北斗星的斗柄指向以定寒暑季節(jié)，十月太陽歷把一年分為30個節(jié)氣、5個季節(jié)。即一個屬相周為1個節(jié)氣，l個季節(jié)為6個節(jié)氣。每個季節(jié)包括同一元素的雄雌兩月，合計72天。5個季節(jié)分別以水、土、木、火、銅表示。寧蒗彝區(qū)尚殘存一種1年為13個月，l個月為28天的歷法（其置閏的辦法尚不詳）。此種歷法是以婦女的月經(jīng)為周期的，故稱“月經(jīng)歷法”或“人體歷法”。它起源于原始時代彝族的宇宙觀或自然觀，即天體是人體的擴(kuò)大，人體是天體的濃縮，人體同于天體。后來，隨著人類對天體認(rèn)識和天象觀測的不斷深人及星座概念的形成，月經(jīng)歷法1個月為28天便與二十八宿相互對應(yīng)起來，且賦予星占意義，為人們生產(chǎn)生活所普遍運用。彝族的星占活動極為普遍，嬰兒取名、選擇配偶、安靈送靈、狩獵種地、出兵械斗、建造房屋、小雞出窩等大小事宜，無不進(jìn)行星占活動。星占活動幾乎遍及人們的整個生命歷程和社會生活的各個領(lǐng)域。彝族有東、西、南、北四個方位，日出為東，日落為西；水頭為北，水尾為南（彝族地區(qū)的河流大多自北向南）。有四個副方位，并以四種生肖表示，東北為牛，東南為龍，古北為狗，西南為羊。這八個方位統(tǒng)稱“八方”，由此又生成彝族的八卦。彝族的八卦與歷法、星占算命、畢摩做道場等都有密切的聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]張公瑾.語言的文化生態(tài)[J].民族語文，2001

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2016年7月3日，直徑500米、迄今全球最大的“鍋蓋”在貴州喀斯特天坑中架設(shè)完成。

它就是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，世界上最大和最具威力的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。

它被稱為“天眼”，用來傾聽宇宙深處聲音、觀測宇宙奧秘。

分辨“雷聲中的蟬鳴”

當(dāng)老式電視收不到信號時，屏幕上不是一片空白，而是閃爍著密密麻麻的雪花點。其實，這些雪花點就是電磁波信號，其中也包括來自太空的射電輻射。

1933年，美國貝爾實驗室的科學(xué)家用一臺靈敏度很高的接收機意外發(fā)現(xiàn)了來自銀河中心穩(wěn)定的射電輻射，從此開啟射電天文學(xué)的大門。

用過“鍋蓋天線”的人知道，鍋蓋口徑越大，電視畫面也越清晰。對于射電望遠(yuǎn)鏡來說，口徑越大看得越遠(yuǎn)。全世界的射電天文學(xué)家都追求建造更大口徑的“鍋蓋”，以提高射電望遠(yuǎn)鏡靈敏度。

中國科學(xué)院國家天文臺研究員、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程副經(jīng)理彭勃說，射電望遠(yuǎn)鏡在設(shè)計建造之初就曾遇到經(jīng)費緊張，但不管減什么，科學(xué)家們都不愿縮小望遠(yuǎn)鏡的口徑。

“宇宙空間混雜各種輻射，遙遠(yuǎn)的信號像雷聲中的蟬鳴，沒有超級靈敏的‘耳朵’，根本就分辨不出來。”中國科學(xué)院國家天文臺500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程首席科學(xué)家、總工程師南仁東說。

此前，世界上最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，分別是德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡和美國阿雷西博300米望遠(yuǎn)鏡。前者是可以移動“搖頭”的，后者則借助波多黎各島上的喀斯特洼坑建造。

1993年國際無線電聯(lián)大會上，包括中國在內(nèi)的10國天文學(xué)家提出建造新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”的倡議，渴望在電波環(huán)境徹底毀壞前，回溯原初宇宙，解答天文學(xué)中的眾多難題。

“造世界第一大口徑射電望遠(yuǎn)鏡，是南仁東老師和幾位前輩的夢，體現(xiàn)了中國天文學(xué)家的鴻鵠之志。”彭勃說。

1995年底，北京天文合國內(nèi)20余所大學(xué)和研究所，成立了射電“大望遠(yuǎn)鏡”中國推進(jìn)委員會，提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面，即“阿雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。

此后，中國科學(xué)家們進(jìn)一步推進(jìn)喀斯特概念，提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。

為了給新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”安家，科學(xué)家們通過衛(wèi)星遙感把貴州喀斯特山區(qū)翻了個遍。彭勃回憶說，當(dāng)時天文臺委托兩家院所進(jìn)行獨立搜尋，從300多個候選洼坑中遴選。結(jié)果，位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲得最高分。

貴州天然喀斯特洼坑提供的條件，始終都是中國大射電望遠(yuǎn)鏡最獨到、成為世界最大最強的基礎(chǔ)。

絕不是“傻大粗”

無論是置身大射電望遠(yuǎn)鏡邊上，爬上附近山頂?shù)挠^景臺，還是通過虛擬現(xiàn)實視頻，你都能直觀感受它的第一特點――大。科學(xué)家們形容它是一座“觀天巨眼”。

中國科學(xué)院國家天文臺500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程總工藝師王啟明說，僅圈梁、索網(wǎng)和支撐饋源艙的6座高塔就用掉1萬多噸鋼材。

“望遠(yuǎn)鏡反射面總面積為25萬平方米，相當(dāng)于30個標(biāo)準(zhǔn)足球場那么大。盡管反射面板才1毫米厚，也用掉2000多噸鋁合金。”王啟明說。

但大射電望遠(yuǎn)鏡絕不是金屬堆砌的“傻大粗”，它是最精密的天文儀器。由于采用光機電一體化的饋源平臺，加之饋源艙內(nèi)的并聯(lián)機器人二次調(diào)整，它在饋源與反射面之間無剛性連接的情況下，可實現(xiàn)毫米級指向跟蹤，確保精確地聚集和監(jiān)聽宇宙中微弱的射電信號。

大射電望遠(yuǎn)鏡的建造工藝也是精益求精。王啟明說，由于嚴(yán)苛要求，這個大科學(xué)工程推動了多領(lǐng)域裝備制造能力的提升：

――主動反射面的索網(wǎng)具備高彈性、抗拉伸、抗疲勞特征，其500兆帕的超高應(yīng)力幅，是國家標(biāo)準(zhǔn)的2.5倍;

――幫助反射面變位的2000多個液壓促動器通過伸縮實現(xiàn)精確定位、協(xié)同運動，還可將自身各項狀態(tài)信息上報給控制系統(tǒng)，滿足適時跟蹤、換源等運動要求;

――承擔(dān)著傳輸各種數(shù)據(jù)信息使命的動光纜可經(jīng)受反復(fù)彎曲、卷繞和扭轉(zhuǎn)等機械性能和惡劣自然環(huán)境考驗。

“我們的最初設(shè)計理念源自美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡。但跟阿雷西博相比，主動反射面系統(tǒng)是我們最大的創(chuàng)新。”彭勃說，大射電望遠(yuǎn)鏡的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以隨著天體的移動變化，帶動索網(wǎng)上的4450個反射單元，在射電電源方向形成300米口徑瞬時拋物面，極大提升觀測效率。

阿雷西博望遠(yuǎn)鏡是固定望遠(yuǎn)鏡，只能通過改變天線饋源的位置掃描天空中的一個約20度的帶狀區(qū)域。而主動反射面讓中國大射電望遠(yuǎn)鏡擁有更廣的觀測范圍，能覆蓋40度的天頂角。

大射電望遠(yuǎn)鏡的工作頻率比較廣。彭勃說，饋源艙內(nèi)配置了覆蓋頻率70MHz～3GHz的多波段、多波束饋源和接收機系統(tǒng)。

中國科學(xué)院國家天文臺副臺長鄭曉年說，100米口徑的德國波恩望遠(yuǎn)鏡曾號稱“地面最大的機器”，中國大射電望遠(yuǎn)鏡與它相比，靈敏度提高約10倍。300米口徑的美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡，50多年一直無人超越，中國大射電望遠(yuǎn)鏡跟它相比，綜合性能提高約10倍。

能否尋找地外文明？答案是肯定的

“跟其他射電望遠(yuǎn)鏡一樣，中國大射電望遠(yuǎn)鏡最主要的兩大科學(xué)目標(biāo)是巡視宇宙中的中性氫和觀測脈沖星，前者是研究宇宙大尺度物理學(xué)，以探索宇宙起源和演化，后者是研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律。”鄭曉年說。

地球大氣層留給人類探索宇宙兩個窗口，一個是光學(xué)，一個是射電。對天文學(xué)家來說，如果光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是顯微鏡，那么射電望遠(yuǎn)鏡就是CT機，可以獲得天體的超精細(xì)結(jié)構(gòu)。 2014年8月21日從FAST饋源艙處拍攝的天空

2016年6月28日從FAST饋源艙處拍攝的天空

“有7套接收機，因為不同的波段觀測的頻率不一樣，觀測和研究目標(biāo)就不一樣。”彭勃說，在大射電望遠(yuǎn)鏡眼中，宇宙和宇宙天體是一種立體的呈現(xiàn)。

半個多世紀(jì)以來，全世界所有射電望遠(yuǎn)鏡收集的能量尚翻不動一頁紙，中國大射電望遠(yuǎn)鏡的加盟將大大加快這一速度。而收集的能量，意味著解讀宇宙深處奧秘的信息量。

“從射電望遠(yuǎn)鏡誕生至今，人類共發(fā)現(xiàn)了約2500顆脈沖星，如果中國大射電望遠(yuǎn)鏡的工作時間全部用于觀測脈沖星，它一年時間內(nèi)就有望將這個數(shù)量翻倍。”彭勃說，脈沖星可以用于脈沖星導(dǎo)航、脈沖星計時陣等應(yīng)用目標(biāo)。

南仁東認(rèn)為，大射電望遠(yuǎn)鏡還有可能會發(fā)現(xiàn)一些前所未見的脈沖星現(xiàn)象，比如說一個脈沖星和一個黑洞結(jié)對，那么就可能產(chǎn)生突破性的理論。

物理學(xué)發(fā)展中的每一次小小的進(jìn)步，都伴隨著極大的艱難與曲折。但在人類文明進(jìn)步的每個階段，物理學(xué)始終站在解放生產(chǎn)力的前沿。彭勃說，科學(xué)家利用阿雷西博望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)引力波，并獲得諾貝爾物理學(xué)獎，中國大射電望遠(yuǎn)鏡則為自然科學(xué)特別是物理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域提供了重大發(fā)現(xiàn)的機會。

“針對大眾十分關(guān)心的大射電望遠(yuǎn)鏡能否用于尋找地外文明，答案是肯定的。”彭勃表示，它是探測系外行星尤其是類地行星的利器。由于靈敏度提高，它能看到更遠(yuǎn)、更暗弱的天體，通過探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號，尋找地外文明的幾率比現(xiàn)有設(shè)備提升了5～10倍。