天文學的主要研究方法精選(九篇)

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第1篇：天文學的主要研究方法范文

    一. 天文學研究的歷程

    朱熹對天文現(xiàn)象的思考很早就已開始。據(jù)朱熹門人黃義剛“癸丑(1193年,朱熹63歲)以后所聞”和林蘷孫“丁巳(1197年,朱熹67歲)以后所聞”,朱熹曾回憶說:“某自五、六歲,便煩惱道:‘天地四邊之外,是什么物事?’見人說四方無邊,某思量也須有個盡處。如這壁相似,壁后也須有什么物事。其時思量得幾乎成病。到而今也未知那壁后是何物?”[ ]可見,朱熹從小就關(guān)心天文,直到晚年仍對此難以忘懷,并孜孜以求。

    然而,朱熹在其早期的學術(shù)生涯中,并沒有進行天文學的研究。朱熹早年除讀儒家經(jīng)典外,“無所不學,禪、道文章,楚辭、詩、兵法,事事要學”[ ]。紹興三十年(1160年,朱熹30歲),朱熹正式拜二程的三傳弟子李侗為師,開始潛心于儒學,并接受李侗以“默坐澄心”于“分殊”上體認“理一”的思想。

    據(jù)《朱文公文集》以及當今學者陳來先生所著《朱子書信編年考證》[ ],朱熹最早論及天文學當在乾道七年(1171年,朱熹41歲)的《答林擇之》,其中寫道:“竹尺一枚,煩以夏至日依古法立表以測其日中之景,細度其長短。”[ ]

    測量日影的長度是古代重要的天文觀測活動之一。最簡單的方法是在地上直立一根長八尺的表竿,通過測量日影的長短來確定節(jié)氣;其中日影最短時為夏至,最長時為冬至,又都稱為“日至”。與此同時,這種方法還用于確定“地中”?！吨芏Y?地官》載:“以土圭之法測土深,正日景以求地中?！罩林?尺有五寸,謂之地中?！币馑际?在夏至日中午測得日影為一尺五寸的地方,此地便是“地中”。而且,從“地中”向北,每一千里則影長增一寸;向南,每一千里則影長減一寸。這就是《周髀算經(jīng)》所謂“周髀長八尺,勾之損益寸千里”。這一說法到南朝以后受到懷疑;唐朝的一行和南宮說通過不同地區(qū)日影的測量,進一步予以糾正。朱熹要其弟子林擇之協(xié)助測量日影,顯然是要比較不同地區(qū)日影的長短,其科學精神可見一斑。

    在同年的《答蔡季通》中。朱熹寫道:“歷法恐亦只可略說大概規(guī)模,蓋欲其詳,即須仰觀俯察乃可驗。今無其器,殆亦難盡究也?！盵 ]

    蔡季通,即蔡元定(1135~1198年);建陽(今屬福建)人,學者稱西山先生;精于天文、地理、呂律、象數(shù),著作有《律呂新書》、《大衍詳說》等;為朱熹“四大弟子( 蔡元定、黃干、劉爚、陳淳)”之首。蔡元定的年齡僅比朱熹小5歲,并在天文學等科學上有所造詣,很受朱熹的器重。從以上所引《答蔡季通》可知,當時朱熹正與蔡元定討論天文歷法,并且認為,研究歷法必須用科學儀器進行實際的天文觀測。

    淳熙元年(1174年,朱熹44歲),朱熹在《答呂子約》中寫道:“日月之說,沈存中筆談中說得好,日食時亦非光散,但為物掩耳。若論其實,須以終古不易者為體,但其光氣常新耳?！盵 ]顯然,朱熹在此前已研讀過北宋著名科學家沈括的《夢溪筆談》,并對沈括的有關(guān)天文學的觀點進行分析。胡道靜先生認為,在整個宋代,朱熹是最最重視沈括著作的科學價值的唯一的學者,是宋代學者中最熟悉《夢溪筆談》內(nèi)容并能對其科學觀點有所闡發(fā)的人。[ ]

    淳熙十三年(1186年,朱熹56歲),朱熹在《答蔡季通》中寫道:“《星經(jīng)》紫垣固所當先,太微、天市乃在二十八宿之中,若列于前,不知如何指其所在?恐當云在紫垣之旁某星至某星之外,起某宿幾度,盡某宿幾度。又記其帝坐處須云在某宿幾度,距紫垣幾度,赤道幾度,距垣四面各幾度,與垣外某星相直,及記其昏見,及昏旦夜半當中之星。其垣四面之星,亦須注與垣外某星相直,乃可易曉?！缎墙?jīng)》可付三哥畢其事否?甚愿早見之也。近校得《步天歌》頗不錯,其說雖淺而詞甚俚,然亦初學之階梯也?！盵 ]可見,當時朱熹正與蔡元定一起研究重要的天文學經(jīng)典著作《星經(jīng)》和以詩歌形式寫成的通俗天文學著作《步天歌》,并就如何確定天空中恒星的位置問題進行討論,其中涉及三垣二十八宿星象體系。

    同年,朱熹在《答蔡伯靜》中寫道:“天經(jīng)之說,今日所論乃中其病,然亦未盡。彼論之失,正坐以天形為可低昂反復耳。不知天形一定,其間隨人所望固有少不同處,而其南北高下自有定位,政使人能入于彈圓之下以望之,南極雖高,而北極之在北方,只有更高于南極,決不至反入地下而移過南方也。但入彈圓下者自不看見耳。蓋圖雖古所創(chuàng),然終不似天體,孰若一大圓象,鉆穴為星,而虛其當隱之規(guī),以為甕口,乃設(shè)短軸于北極之外,以綴而運之,又設(shè)短軸于南極之北,以承甕口,遂自甕口設(shè)四柱,小梯以入其中,而于梯末架空北入,以為地平,使可仰窺而不失渾體耶?”[ ]在這里,朱熹設(shè)想了一種可進入其中觀看天象的龐大的渾天儀。

    淳熙十四年(1187年,朱熹57歲),朱熹在《答廖子晦》中寫道:“日之南北雖不同,然皆隨黃道而行耳。月道雖不同,然亦常隨黃道而出其旁耳。其合朔時,日月同在一度;其望日,則日月極遠而相對;其上下弦,則日月近一而遠三。如日在午,則月或在卯,或在酉之類是也。故合朔之時,日月之東西雖同在一度,而月道之南北或差遠,于日則不蝕?；蚰媳彪m亦相近,而日在內(nèi),月在外,則不蝕。此正如一人秉燭,一人執(zhí)扇,相交而過。一人自內(nèi)觀之,其兩人相去差遠,則雖扇在內(nèi),燭在外,而扇不能掩燭。或秉燭者在內(nèi),而執(zhí)扇在外,則雖近而扇亦不能掩燭。以此推之,大略可見。”[ ]在這里,朱熹對月亮盈虧變化的原因作了探討。

    淳熙十六年(1189年,朱熹59歲),朱熹在《答蔡季通》中寫道:“極星出地之度,趙君云福州只廿四度,不知何故自福州至此已差四度,而自此至岳臺,卻只差八度也。子半之說尤可疑,豈非天旋地轉(zhuǎn),閩浙卻是天地之中也耶?”[ ]在這里,朱熹試圖通過比較各地北極星的高度及其與地中岳臺的關(guān)系,以證明大地的運動。

    朱熹在一生中最后的十年里,在天文學研究上下了較多的功夫,并取得了重要的科學成就。南宋黎靖德所編《朱子語類》卷一“理氣上?太極天地上”和卷二“理氣下?天地下”編入大量朱熹有關(guān)天文學的言論,其中大都是這一時期朱熹門人所記錄的。例如:《朱子語類》卷二朱熹門人陳淳“庚戌(1190年,朱熹60歲)、己未(1199年,朱熹69歲)所聞”:“天日月星皆是左旋,只有遲速。天行較急,一日一夜繞地一周三百六十五度四分度之一,而又進過一度。日行稍遲,一日一夜繞地恰一周,而於天為退一度。至一年,方與天相值在恰好處,是謂一年一周天。月行又遲,一日一夜繞地不能匝,而於天常退十三度十九分度之七。至二十九日半強,恰與天相值在恰好處,是謂一月一周天。月只是受日光。月質(zhì)常圓,不曾缺,如圓球,只有一面受日光。望日日在酉,月在卯,正相對,受光為盛。天積氣,上面勁,只中間空,為日月來往。地在天中,不甚大,四邊空?！盵 ]

    《朱子語類》的其它卷中也有此類記錄。例如:《朱子語類》卷二十三黃義剛“癸丑(1193年,朱熹63歲)以后所聞”:安卿問北辰。曰:“北辰是那中間無星處,這些子不動,是天之樞紐。北辰無星……?！绷x剛問:“極星動不動?”曰:“極星也動。只是它近那辰后,雖動而不覺?！袢艘怨苋ジQ那極星,見其動來動去,只在管里面,不動出去。向來人說北極便是北辰,皆只說北極不動。至本朝人方去推得是北極只是北辰頭邊,而極星依舊動。又一說,那空無星處皆謂之辰……?！庇衷?“天轉(zhuǎn),也非東而西,也非循環(huán)磨轉(zhuǎn),卻是側(cè)轉(zhuǎn)?！绷x剛言:“樓上渾儀可見。”曰:“是。”……又曰:“南極在地下中處,南北極相對。天雖轉(zhuǎn),極卻在中不動?！盵 ]

    《朱文公文集》卷七十二朱熹所著《北辰辨》(大約寫成于1196年,朱熹66歲)以及卷六十五朱熹所注《尚書》之《堯典》、《舜典》(大約寫成于1198年,朱熹68歲)都包含有豐富的天文學觀點?！侗背奖妗肥侵祆鋵ｉT討論天球北極星座的論文;在所注的《堯典》中,朱熹討論了當時天文學的歲差、置閏法等概念;在所注《舜典》中討論了早期的渾天說、渾天儀的結(jié)構(gòu),并詳細記錄了當時的渾天儀結(jié)構(gòu)。

    這一時期朱熹所編《楚辭集注》(成書于1195年,朱熹65歲)之《天問》中也有一些注釋反映了他在天文學方面的研究和造詣。

    二. 天文學的成就

    就朱熹研究天文學的方法而言,其最根本的研究方法是[ ]:

    其一,細心觀察各種天文現(xiàn)象。朱熹是重視親身觀察、善于觀察的人。他經(jīng)常運用儀器觀察天文現(xiàn)象;并運用觀察所得驗證、反駁或提出各種見解。

    其二,用“氣”、“陰陽”等抽象概念解釋天文現(xiàn)象。朱熹所采用的這一方法與中國古代科學家普遍采用的研究方法是一致的。

    其三,運用推類獲取新知。朱熹經(jīng)常運用“以類而推”的方法,用已知的東西、直觀的東西,對天文現(xiàn)象進行類推解釋。

    其四,闡發(fā)前人的天文學研究成果。朱熹研讀過包括沈括《夢溪筆談》在內(nèi)的大量科學論著,對前人的天文學觀點均予以評述,并提出自己的看法。

    從現(xiàn)代科學的角度看,朱熹的天文學研究方法,固然有其不足之處,這主要是由于古代科學所處的階段而導致的。在古代科學的范疇中,朱熹的天文學研究方法應當屬于合理。更為重要的是,朱熹運用這些方法在天文學上取得了重要的成就。

    朱熹在天文學方面的科學成就主要反映在他最后十年里有關(guān)的言論中。概括起來主要有三個方面:

    第一,提出了以“氣”為起點的宇宙演化學說。朱熹曾經(jīng)說:“天地初間只是陰陽之氣。這一個氣運行,磨來磨去,磨得急了便拶許多渣滓;里面無處出,便結(jié)成個地在中央。氣之清者便為天,為日月,為星辰,只在外,常周環(huán)運轉(zhuǎn)。地便只在中央不動。不是在下。”[ ]這里描繪了一幅宇宙演化途徑的圖景。

    在朱熹看來,宇宙的初始是由陰陽之氣構(gòu)成的氣團。陰陽之氣的氣團作旋轉(zhuǎn)運動;由于內(nèi)部相互磨擦發(fā)生分化;其中“清剛者為天,重濁者為地”[ ],重濁之氣聚合為“渣滓”,為地,清剛之氣則在地的周圍形成天和日月星辰。朱熹還明確說:“天地始初混沌未分時,想只有水火二者。水之滓腳便成地。今登高而望,群山皆為波浪之狀,便是水泛如此。只不知因什么時凝了。初間極軟,后來方凝得硬?！畼O濁便成地,火之極輕便成風霆雷電日星之屬?！盵 ]他根據(jù)直觀的經(jīng)驗推斷認為,大地是在水的作用下通過沉積而形成的,日月星辰是由火而形成的。

    將宇宙的初始看作是運動的氣,這一思想與近代天文學關(guān)于太陽系起源的星云說有某些相似之處。1755年,德國哲學家康德提出了太陽系起源的星云說;1796年,法國天文學家拉普拉斯也獨立地提出星云說。星云說認為,太陽系內(nèi)的所有天體都是由同一團原始星云形成的。然而,在他們500多年之前,朱熹就提出了類似之說;盡管尚缺乏科學依據(jù)和定量的推算,但其通過思辯而獲得的結(jié)果則是超前的。

    對此,英國科學史家梅森在其《自然科學史》一書中予以記述:“宋朝最出名的新儒家是朱熹。他認為,在太初,宇宙只是在運動中的一團渾沌的物質(zhì)。這種運動是漩渦的運動,而由于這種運動,重濁物質(zhì)與清剛物質(zhì)就分離開來,重濁者趨向宇宙大旋渦的中心而成為地,清剛者則居于上而成為天?！盵 ]

    第二,提出了地以“氣”懸空于宇宙之中的宇宙結(jié)構(gòu)學說。朱熹贊同早期的渾天說,但作了重大的修改和發(fā)展。早期的渾天說認為:“天如雞子,地如雞中黃,孤居于天內(nèi),天大而地小。天表里有水,天地各乘氣而立,載水而行”[ ]但是,當天半繞地下時,日月星辰如何從水中通過?這是困擾古代天文學家的一大難題。朱熹不贊同地載水而浮的說法,他說:“天以氣而依地之形,地以形而附天之氣。天包乎地,地特天中之一物爾。天以氣而運乎外,故地搉在中間,隤然不動?！盵 ]這就是說,地以“氣”懸空在宇宙之中。

    至于地如何以“氣”懸空在宇宙中央,朱熹說:“天運不息,晝夜輾轉(zhuǎn),故地搉在中間。使天有一息之停,則地須陷下。惟天運轉(zhuǎn)之急,故凝結(jié)得許多渣滓在中間?！盵 ]又說:“地則氣之渣滓,聚成形質(zhì)者;但以其束于勁風旋轉(zhuǎn)之中,故得以兀然浮空,甚久而不墜耳。”[ ]朱熹認為,宇宙中“氣”的旋轉(zhuǎn)使得地能夠懸空于宇宙中央。朱熹的解釋克服了以往天文學家關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)學說的弱點,把傳統(tǒng)的渾天說發(fā)展到了一個新水平。[ ]

    關(guān)于地之外的天,朱熹說:“天之形,……亦無形質(zhì)?！祗w,而實非有體也?！盵 ]“天無體,只二十八宿便是天體?！盵 ]又說:“星不是貼天。天是陰陽之氣在上面”;“天積氣,上面勁,只中間空,為日月來往。地在天中,不甚大,四邊空,”[ ]這顯然是吸取了傳統(tǒng)宣夜說所謂“天了無質(zhì),……日月眾星,自然浮生虛空之中,其行無止,皆須氣也”[ ]的思想。

    第三,提出了天有九重和天體運行軌道的思想。朱熹認為,屈原《天問》的“圜則九重”就是指“九天”,指天有九重。事實上,在朱熹之前,關(guān)于“九天”的說法可見《呂氏春秋?有始覽》:中央曰鈞天,東方曰蒼天,東北曰變天,北方曰玄天,西北曰幽天,西方曰顥天,西南曰朱天,南方曰炎天,東南曰陽天;后來的《淮南子?天文訓》等也有類似的說法;直到北宋末年洪興祖撰《楚辭補注》,其中《天文章句》對“九天”的解釋是:東方皞天,東南方陽天,南方赤天,西南方朱天,西方成天,西北方幽天,北方玄天,東北方變天,中央鈞天。顯然,這些解釋都不包括天有九重的思想。

    朱熹則明確地提出天有九重的觀點,并且還說“自地之外,氣之旋轉(zhuǎn),益遠益大,益清益剛,究陽之數(shù),而至于九,則極清極剛,而無復有涯矣”[ ];同時,朱熹贊同張載所謂“日月五星順天左旋”的說法。他進一步解釋說:“蓋天行甚健,一日一夜周三百六十五度四分度之一,又進過一度。日行速,健次于天,一日一夜周三百六十五度四分度之一,正恰好。比天進一度,則日為退一度。二日天進二度,則日為退二度。積至三百六十五日四分日之一,則天所進過之度,又恰周得本數(shù);而日所退之度,亦恰退盡本數(shù),遂與天會而成一年。月行遲,一日一夜三百六十五度四分度之一行不盡,比天為退了十三度有奇。進數(shù)為順天而左,退數(shù)為逆天而右?！盵 ]《朱子語類》卷二朱熹的門人在闡釋所謂“天左旋,日月亦左旋”時說:“此亦易見。如以一大輪在外,一小輪載日月在內(nèi),大輪轉(zhuǎn)急,小輪轉(zhuǎn)慢。雖都是左轉(zhuǎn),只有急有慢,便覺日月似右轉(zhuǎn)了?！敝祆滟澩苏f。[ ]

    對此,英國著名科學史家李約瑟說:“這位哲學家曾談到‘大輪’和‘小輪’,也就是日、月的小‘軌道’以及行星和恒星的大‘軌道’。特別有趣的是,他已經(jīng)認識到,‘逆行’不過是由于天體相對速度不同而產(chǎn)生的一種視現(xiàn)象?！盵 ]因此李約瑟認為,不能匆忙假定中國天文學家從未理解行星的運動軌道。

    在天文學研究中,朱熹除了提出以上新見外,還對沈括有關(guān)天文學的觀點做過詳細的闡述。例如:沈括曾說:“月本無光,猶銀丸,日耀之乃光耳。光之初生,日在其傍,故光側(cè),而所見才如鉤;日漸遠,則斜照,而光稍滿。如一彈丸,以粉涂其半,側(cè)視之,則粉處如鉤;對視之,則正圓?！盵 ]朱熹贊同此說,并接著說:“以此觀之則知月光常滿,但自人所立處視之,有偏有正,故見其光有盈有虧?！盵 ]他還說:“月體常圓無闕,但常受日光為明。初三、四是日在下照,月在西邊明,人在這邊望,只見在弦光。十五、六則日在地下,其光由地四邊而射出,月被其光而明?！?古今人皆言有闕,惟沈存中云無闕?！盵 ]

    三. 對后世的影響

    中國古代的天文學大致包括宇宙結(jié)構(gòu)理論和歷法兩大主要部分,尤以歷法最為突出。宇宙結(jié)構(gòu)理論自漢代形成蓋天說、渾天說和宣夜說之后,也經(jīng)歷了不斷的發(fā)展,主要表現(xiàn)為占主導地位的渾天說不斷吸取各家學說之長而逐步得到完善。

    朱熹的天文學研究側(cè)重于對宇宙結(jié)構(gòu)理論的研究。他通過自己的天文觀測和科學研究,以渾天說為主干,吸取了蓋天說和宣夜說的某些觀點,提出了較以往更加完善的宇宙結(jié)構(gòu)理論,把古代的渾天說推到一個新的階段,這應當是朱熹對于古代天文學發(fā)展的一大貢獻。

    但是,由于朱熹的天文學研究只是專注于宇宙的結(jié)構(gòu),對于當時在天文觀測和歷法方面的研究進展關(guān)注不夠,在這些方面的研究稍顯不足。因此,他的宇宙結(jié)構(gòu)理論在某些具體的細節(jié)方面,尤其是定量方面,尚有一些不足之處,有些見解和解釋是欠妥當?shù)摹?/p>

    然而,他畢竟對宇宙結(jié)構(gòu)等天文學問題作了純科學意義上的研究,代表了宋代以至后來相當長一段時期中國古代天文學在宇宙結(jié)構(gòu)理論研究方面的水平。而且,朱熹的宇宙結(jié)構(gòu)理論在后來直至清代一直受到了不少學者的重視和引述。

    朱熹之后宋末的重要學者王應麟(1223~1296年,字伯厚,號深寧居士)撰《六經(jīng)天文編》六卷,記述了儒家經(jīng)典中大量有關(guān)天文學方面的重要論述,《四庫全書?六經(jīng)天文編》“提要”說:“是編裒六經(jīng)之言天文者,以易、書、詩所載為上卷,周禮、禮記、春秋所載為下卷。”該著作也記述了朱熹的許多有關(guān)天文學方面的論述。

    元代之后科舉考試以“四書五經(jīng)”為官定教科書。其中《尚書》以蔡沈的《書集傳》為主。蔡沈(1167~1230年,字仲默,號九峰)曾隨其父蔡元定從學于朱熹。他的《書集傳》是承朱熹之命而作,其中包含了朱熹所注《尚書》之《堯典》、《舜典》等內(nèi)容,涉及不少有關(guān)天文學方面的論述。另有元代學者史伯璿(生卒不詳)著《管窺外篇》;《四庫全書?管窺外篇》“提要”說:該書中“于天文、歷學、地理、田制言之頗詳,多能有所闡發(fā)?！痹谡摷疤煳膶W時,該書對朱熹的言論多有引述,并認為“天以極健至勁之氣運乎外,而束水與地于其中”。這與朱熹的宇宙結(jié)構(gòu)理論是一致的。

    明初的胡廣等纂修《性理大全》,其中輯錄了大量朱熹有關(guān)天文學的論述。明末清初的天文學家游藝(生卒不詳,字子六,號岱峰)融中西天文學于一體,撰天文學著作《天經(jīng)或問》,后被收入《四庫全書》,并流傳于日本。該書在回答地球何以“能浮空而不墜”時說:“天虛晝夜運旋于外,地實確然不動于中……天裹著地,運旋之氣升降不息,四面緊塞不容展側(cè),地不得不凝于中以自守也。”這里吸取了朱熹關(guān)于氣的旋轉(zhuǎn)支撐地球懸于空中的宇宙結(jié)構(gòu)理論;在解釋地震的原因時,該書又明確運用了朱熹的這一觀點,說:“地本氣之渣滓聚成形質(zhì)者,束于元氣旋轉(zhuǎn)之中,故兀然浮空而不墜為極重亙中心以鎮(zhèn)定也。”在論及日月五星的運行方向和速度時,該書說道:“日月之行,宋儒言之甚詳”,并且還直接引述朱熹關(guān)于五星運行方向和速度的觀點予以說明。

    清代著名學者李光地(1642~1718年,字晉卿,號榕村)曾奉命主編《朱子大全》,其中“卷四十九理氣一”有“總論、太極、天地、陰陽、時令”,“卷五十理氣二”有“天文、天度、地理、雷電、風雨雪雹霜露”,收錄了朱熹有關(guān)天文學的不少論述。李光地所著的《歷象本要》引述了朱熹所謂“地在中央不動,不是在下”,“天包乎地”以及“天有九重”等,用以說明朱熹的天文學思想中包含了西方天文學有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的知識[ ]。他在所撰的《理氣》篇說:“朱子言天,天不宜以恒星為體,當立有定之度數(shù)記之。天乃動物,仍當于天外立一太虛不動之天以測之,此說即今西歷之宗動天也。其言九層之天。近人者最和暖故能生人物。遠得一層,運轉(zhuǎn)得較緊似一層。至第九層則緊不可言。與今西歷所云九層一 一吻合?！盵 ]他的《御定星歷考原》六卷,也引述了朱熹有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的言論,并且認為,朱熹所說的“天包乎地,地特天中之一物爾”就是指“天渾圓地亦渾圓”,而與西方天文學的宇宙結(jié)構(gòu)理論相一致。

    李光地與被譽為清初“歷算第一名家”的梅文鼎(1633~1721年,字定九,號勿庵)[ ]交往甚密,并且對當時的西方科學都持“西學中源”說。梅文鼎在所著《歷學疑問》中多處引用朱熹有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的言論。該書認為,朱熹已經(jīng)具有西方天文學所謂“動天之外有靜天”、“天有重數(shù)”和“以輪載日月”的觀點,并且說:“朱子以輪載日月之喻,兼可施諸黃、赤,與西說之言層次者實相通貫?！盵 ]

    除此之外,清代還有黃鼎(生卒不詳)的《天文大成管窺輯要》八十卷,其中也包括朱熹有關(guān)天文學的不少論述。

    朱熹是古代的大哲學家,代表了中國古代哲學發(fā)展的一座高峰。也許正是這個原因,他在天文學上所取得的成就一直沒有能引起人們足夠的注意。但是,這并不能否認他在天文學上確實做出過卓越的貢獻,他的宇宙結(jié)構(gòu)理論對后世產(chǎn)生過重大的影響。

    注釋:

    [ ] 李約瑟:《中國科學技術(shù)史》第四卷《天學》,北京:科學出版社1975年版,第2頁。

    [ ] 〔宋〕黎靖德編:《朱子語類》,北京:中華書局1986年版,卷第九十四。

    [ ] 《朱子語類》,卷第一百四。

    [ ] 陳來:《朱子書信編年考證》,上海人民出版社1989年版。

    [ ] 《答林擇之》,《晦庵先生朱文公文集》(四部叢刊初編),以下簡稱《文集》,卷四十三。

    [ ] 《答蔡季通》,《文集》續(xù)集卷二。

    [ ] 《答呂子約》,《文集》卷四十七。

    [ ] 胡道靜:《朱子對沈括科學學說的鉆研與發(fā)展》,《朱熹與中國文化》,學林出版社1989年版。

    [ ] 《答蔡季通》,《文集》卷四十四。

    [ ] 《答蔡伯靜》,《文集》續(xù)集卷三。

    [ ] 《答廖子晦》,《文集》卷四十五。

    [ ] 《答蔡季通》,《文集》續(xù)集卷二。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二。

    [ ] 《朱子語類》,卷第二十三。

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    [ ] 《榕村語錄》卷二十六《理氣》

第2篇：天文學的主要研究方法范文

【摘 要】文章主要探究朱文鑫先生《中國日斑史》中，運用現(xiàn)代的科學方法，結(jié)合現(xiàn)代天文學知識，對中國古代黑子記錄的整理和分析，并分析歸納出太陽黑子的觀測開始年代、形狀、存在時間長短等，指出朱文鑫在中國近代天文學史上的重要貢獻。

【關(guān)鍵詞】朱文鑫；《中國日斑史》；科學方法；現(xiàn)代天文學；太陽黑子

中國古代對“天”十分重視，一方面因為中國是農(nóng)業(yè)國家，“天象”對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分重要；另一方面源自統(tǒng)治的需要，占者根據(jù)“天象”來推測國家以及君主等的未來。而中國古代對“天”的考究，尤為重視對太陽的觀測，關(guān)于太陽的記錄在各朝天文諸志、宮廷朝報、方志記錄中，如汗毛充棟，浩如煙海，其中既有科學觀測的成分、也有虛構(gòu)神話的成分。

天陽黑子和太陽活動緊密相關(guān)，因此受到極大的重視。相比于西方在十七世紀發(fā)明望遠鏡之后才發(fā)現(xiàn)太陽黑子，中國早在漢元帝時期就有了關(guān)于太陽黑子的觀測和記錄?！肚皾h書.五行志》有：“元帝永光元年四月，日色青白，亡景，正中時有景亡光。是夏寒，至九月，日乃有光?！兑讉鳌吩唬骸啦簧先?，茲謂上弱，厥異日白，七日不溫。順亡所制茲謂弱，日白六十日，物亡霜而死。天子親伐，茲謂不知，日白，體動而寒。弱而有任，茲謂不亡，日白不溫，明不動。辟愆公行，茲謂不伸，厥異日黑，大風起，天無云，日光晻。不難上政，茲謂見過，日黑居仄，大如彈丸。’”歷代對黑子的記錄十分仔細，這為研究太陽的活動提供了豐富的資料。

朱文鑫先生是最早接受西方教育的中國天文學家，也是系統(tǒng)地用現(xiàn)代天文學來研究中國古代天象記錄的開拓者。他對太陽黑子資料的收集和整理，主要收錄在他的著作《天文考古錄》一書的《中國日斑史》中。

《中國日斑史》整理了從漢代永樂元年開始至明代崇禎十一年的一千六百多年間對太陽黑子的觀測和描述，并總結(jié)概括，采用實驗方法、分析方法，注重古人的實測，對多種黑子的記錄做了全面的整理、完備的考證。

一、朱文鑫

朱文鑫（1883—1939），字盤亭，號貢三，江蘇昆山人，出身書香門第，1905年畢業(yè)于江蘇高等學堂，1907年赴入美國威斯康星大學學習天文，1910年獲理學士學位。回國后致力于教育事業(yè)和社會革新，利用現(xiàn)代天文科學對中國古代天文學史料進行整理和研究，在當時就贏得海內(nèi)外的同仁們矚目和景仰，他的若干論著已成為中國天文史研究的經(jīng)典之作。朱文鑫是中國現(xiàn)代天文學家，是“中國現(xiàn)代天文學萌芽期的重要天文學家”（ 王綬琯院士語），“是現(xiàn)代意義上天文學史研究的開拓者”（ 席澤宗院士語）。

二、朱文鑫對中國古代陽黑子記錄的整理及貢獻

在《中國日斑史》中，朱文鑫從史志搜集相關(guān)記載，列表統(tǒng)計了從漢到明的共101次有關(guān)太陽黑子的記錄，是當時收集中國古代太陽黑子資料最全最詳細的著作。他還分析了記錄中對黑子所作描述的含義，朱文鑫特別指出：中國的黑子記錄已有一千六百年之歷史，而當時歐西學者，尚不知日面之生有黑斑也。西方直到伽利略發(fā)明望遠鏡之后才開始對太陽黑子的觀測，中國發(fā)現(xiàn)黑子比西方要早800多年。

朱文鑫對黑子的研究，除了列出他所搜集到的所有黑子記錄，證明中國是世界上最早記錄太陽黑子的國之外，還專門分析了黑子記錄日期在各月的分布：

一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月

10 18 11 4 4 4 0 4 3 13 19 8

他發(fā)現(xiàn)，古代對黑子在冬春的出現(xiàn)記錄，是夏秋出現(xiàn)記錄的四倍：十月、十一月、十二月和一月、二月、三月太陽黑子的記錄數(shù)量總和是其余六個月總和的四倍。由此，他進一步探討其中的原因，推測這可能是由于在春季和冬季，太陽距離地球近，黑子顯得較大，容易被人發(fā)現(xiàn)，此外，春季和冬季，太陽光線沒有夏季和秋季強烈，也為古代人們把對太陽黑子的觀察體重了良好條件。而夏季和秋季，對黑子的記錄就明顯減少，因為光線和距離的原因，使得人們不容易觀察和發(fā)現(xiàn)太陽黑子。

此外，朱文鑫還將古代描述黑子的文字同現(xiàn)代的太陽黑子研究知識相對照，以與現(xiàn)代黑子知識相對照，將其形狀歸類為三組：

第一類，圓形：杯、桃、李、栗、錢；第二類，腰圓形：雞卵、鴨卵、鵝卵、瓜；第三類，無法形：飛鵲、飛燕、鳥、人。

并通過實驗觀察和分析，得出太陽黑子的平

壽命以及太陽黑子的形狀同其存在時間長短的關(guān)系：“日斑之生長，自由盛衰之期，經(jīng)歷年之觀測，確定其周期為十一年余。今以上表所書寫日期推之，第一類之平均周期為11.06年；第二類為11.03年；第三類為12.22年。由此可以史志所載現(xiàn)象，與學理結(jié)合，益足證古人觀測之密，中史記載之詳也。”

三、朱文鑫在整理和研究太陽黑子資料的方法論意義

朱文鑫治學的最大的貢獻是利用現(xiàn)代天文學知識來研究中國傳統(tǒng)天文史料。朱文鑫利用他在留學期間所掌握的豐富的天文理論知識和實際觀測經(jīng)驗，對中國古代關(guān)太陽黑子的記錄資料進行收集、篩選、去偽求真，力圖挖掘出其中科學的成分，使天文史料中有價值的一部分浮出水面，成為現(xiàn)代科學研究重要的素材。

由于年代的久遠，以及中國古代敘事的缺陷，對原始材料進行去偽存真有著很大的難度，為此，朱文鑫運用了多種方法進行論證，設(shè)法證實古人的記錄是否來自于真實的觀測。如：現(xiàn)代知識方法、實驗方法、分析方法的使用。

例如，他曾嘗試直接用肉眼尋找黑子，通過多次實際觀測來驗證古代黑子記錄“民國九年三月二十一日舊將落時，在暮色朦朧之中，得見日斑一群，彎曲而成一百二十度之角，如人字形，不用遠鏡，皆得見之。史言如飛鵲、如飛燕者，即是此類?！?/p>

由此，他通過分析得出結(jié)論：舊出人時，近于地平，蒙氣較大，日光較弱，視之稍易，故史言日中黑子，每謂日出日哺者是也，足證史志所載，皆由實測，決非憑空臆造也。

強調(diào)實測價值注重實驗方法至今都在被廣泛運用。

四、結(jié)論

以《中國日斑史》為代表的一系列著作，在中國古代天象記錄整理和研究上舉足輕重，取得了許多重要的成果，得到當時同仁以及后來學者的高度評價。中國天文學會刊物《宇宙》還在朱文鑫先生逝世一百周年時特別出版了一期紀念專號，陳遵妨在《緬憶朱貢三先生》一文中，感慨說：“是時余亦有我國研究古代天文學著有成績者，誠僅先生一人之感。”

因此，朱文鑫先生對太陽黑子記錄的整理和研究，不僅為人們了解太陽黑子觀測的歷史和方法提供了借錢，而且他還提出了關(guān)于太陽黑子的科學結(jié)論，同時也對太陽的研究起到了重要的佐證。

最后，關(guān)于古代太陽黑子的記錄次數(shù)的多少，除了太陽本身的活動程度、與地球的距離、季節(jié)等因素之外，其中是否有人為的重視因素，仍待進一步考證。

參考文獻

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第3篇：天文學的主要研究方法范文

新的結(jié)果動搖了一些天文學家對暗星云的看法。以前認為巴納德68是天空中的一個洞，現(xiàn)在知道它是最著名的暗星云之一。在這個暗星云中，致密的塵埃和分子氣體幾乎完全吸收了背景恒星所發(fā)出的可見光。新生成的圖片是漫長的細絲凝結(jié)而成的巴納德68，它被來自銀河系中心平面方向分布不均勻的外部輻射加熱。天文學家利用紅外觀測發(fā)現(xiàn)的一些跡象表明，分子云碎片與巴納德68碰撞，這可能導致巴納德68的崩潰，形成一個新的恒星系統(tǒng)，在接下來的幾十萬年里形成一個或更多的低質(zhì)量恒星。

早在2009年，一項針對巴納德68暗星云存在的研究就已經(jīng)開始進行，當時美國《天體物理學雜志》發(fā)表了西班牙卡拉爾·阿爾托天文臺負責人若昂·阿爾維斯和德國慕尼黑大學的安德烈亞斯·布爾克特的研究結(jié)果。他們預測，在星云這個由氣體和塵埃密集的云霧狀天體里，一個新的恒星在距太陽系400光年遠的地方即將誕生。孕育這個恒星的將主要是質(zhì)量為太陽兩倍的巴納德68，它是暗星云，不會反射恒星和其他物體發(fā)出的光線，因此目前人類還看不到它。

研究表明，這個云霧狀天體已開始呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。而一個質(zhì)量只有它1/10的星云正在迅速接近并“快要與它相撞”。這兩位科學家說，他們是通過超級計算機的模擬試驗得出這個結(jié)論的。這次相撞將會使巴納德68的密度和溫度升高超過臨界點，這時暗星云將在引力作用下開始凝聚，最終孕育出新的恒星。他們指出，這顆恒星將在20萬年內(nèi)誕生，這個速度從天文學的時間尺度來看已經(jīng)非?？炝恕Ｔ谶@顆恒星的周圍，有可能會形成一些行星。這也意味著，我們的太陽系可能要多出一個新鄰居。

MPIA的天文學家表示，我們現(xiàn)在還不是很清楚巴納德68是如何形成的，但我們知道它很有可能是新恒星將形成的地方，事實上，最近已發(fā)現(xiàn)了巴納德68似乎因崩塌將產(chǎn)生新恒星的跡象。我們可以用紅外光透視這類云氣，觀察星云內(nèi)部的狀態(tài)。巴納德68相當小，最多生成幾個低質(zhì)量的恒星。

第4篇：天文學的主要研究方法范文

關(guān)鍵詞： 儒家文化 古代科技 古代科學家

關(guān)于中國古代是否有科學的問題，學術(shù)界至今仍有不同意見。不少學者根據(jù)卷帙浩繁的古代文獻，用歷史事實證明中國古代有科學，甚至認為，中國古代曾有過居于世界領(lǐng)先地位的科學技術(shù)。正如英國著名的中國科技史家李約瑟所言，古代的中國人在科學技術(shù)的許多重要方面“走在那些創(chuàng)造出著名的‘希臘奇跡’的傳奇式人物的前面，和擁有古代西方世界全部文化財富的阿拉伯人并駕齊驅(qū)，并在公元三世紀到十三世紀之間保持一個西方所望塵莫及的科學知識水平”，中國的科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明曾經(jīng)“遠遠超過同時代的歐洲，特別是在十五世紀之前更是如此”[ ]。然而，也有一些學者則根據(jù)中國古代沒有近代意義的“科學”，近代科學沒有在中國產(chǎn)生，以證明中國古代沒有科學。筆者持中國古代有科學的觀點，并認為，中國古代的科技具有明顯的儒學化特征，不同于近代意義的“科學”。這一看法對于理解中國古代科技曾有過輝煌但又沒有能夠?qū)崿F(xiàn)向近代科學的轉(zhuǎn)型，或許會有一定的幫助。

一．儒學化的中國古代科學家

從科技與社會相互關(guān)系的角度看，科學技術(shù)總是在一定的文化背景中孕育并得以發(fā)展的，因而必然會受到一定的文化的影響。儒家文化是中國傳統(tǒng)文化的主流，儒家文化對于中國古代科技的發(fā)展不可能不具有重要的影響。這種影響首先表現(xiàn)為儒家文化對于古代科學家的影響，表現(xiàn)為大多數(shù)科學家都不同程度地與儒學有著密切的關(guān)系。

關(guān)于中國古代科學家，目前，國內(nèi)有兩部較為重要的傳記著作，其一，由杜石然先生主編的《中國古代科學家傳記》，[ ]共選入中國古代科學家235位，另有明清時期介紹西方科技的外國人14位，該書收錄的古代科學家較全；其二，由盧嘉錫先生任總主編的《中國科學技術(shù)史》中有金秋鵬先生任主編的《中國科學技術(shù)史人物卷》，[ ]該書精選了春秋戰(zhàn)國時期至清末的著名科學家77位（除漢代數(shù)學家張蒼和清初地理學家劉獻庭之外，大都包括在《中國古代科學家傳記》之中），該書收錄的古代科學家較精。以下就以杜石然先生所主編的《中國古代科學家傳記》為依據(jù)，參照金秋鵬先生所主編的《中國科學技術(shù)史人物卷》，分析古代科學家與儒學之間的關(guān)系。

根據(jù)筆者分析，在《中國古代科學家傳記》中所收錄的科學家，大都與儒學有著程度不同的關(guān)系。依據(jù)這些科學家與儒學的關(guān)系的密切程度，可分為以下兩個層次：

其一，在儒學發(fā)展史上具有較重要地位或撰有儒學研究著作的科學家。這類科學家有：漢代的張衡、崔寔，魏晉南北朝時期的陸璣、虞喜、何承天、祖沖之，隋朝的劉焯，宋代的沈括、黃裳，明代的羅洪先、宋應星、張履祥，清代的朱彝尊、戴震、阮元、汪萊、李銳，等等。其中漢代的天文學家張衡著《周官訓詁》；東晉時期的天文學家虞喜“釋《毛詩略》，注《孝經(jīng)》”[ ]；南北朝時期的天文學家何承天對《禮論》進行整理，“刪減合并，以類相從，凡為三百卷”[ ]，數(shù)學家、天文學家祖沖之“著《易》、《老》、《莊》義，釋《論語》、《孝經(jīng)》”[ ]；隋朝時期的天文學家劉焯著《五經(jīng)述義》；宋代的科學家沈括撰《孟子解》，天文學家、地理學家黃裳撰《王府春秋講義》；明清之際的科學家宋應星撰《談天》、《論氣》；清代的數(shù)學家汪萊撰有《十三經(jīng)注疏正誤》、《說文聲類》等經(jīng)學著作，數(shù)學家李銳協(xié)助阮元?？薄吨芤住?、《谷梁》和《孟子》，并撰有《周易虞氏略例》、《召誥日名考》等等。

其二，明顯受儒學影響、具有儒家理念或運用儒家經(jīng)典中的知識進行科學研究的科學家。這類科學家較多，比如（按年代順序），班固、劉洪、張仲景、皇甫謐、裴秀、劉徽、酈道元、賈思勰、王孝通、賈耽、杜佑、李吉甫、陸龜蒙、韓鄂、蘇頌、唐慎微、劉完素、鄭樵、張從正、李杲、宋慈、李冶、秦九韶、楊輝、郭守敬、朱世杰、王禎、朱震亨、魯明善、戴思恭、馬一龍、李時珍、徐春甫、程大位、朱載堉、陳實功、徐光啟、張景岳、邢云路、方以智、王錫闡、梅文鼎、楊屾、徐大椿、陳修園，等等。

這些科學家與儒學都有著密切的關(guān)系。需要指出的是，以上所羅列的這些科學家?guī)缀跄依斯糯萍俭w系中數(shù)學、天文學、地理學、醫(yī)學和農(nóng)學五大學科的最著名的科學家，是科學史上各個時期最具代表的科學家。而且在事實上，除了以上科學家之外，還會有其他許多科學家與儒學有著直接的關(guān)系，比如，大多數(shù)官吏科學家必然要受到儒家思想的影響；一些道教、佛教科學家，在他們的成長過程中，在他們的科學研究中，也會與儒家思想有著這樣或那樣的關(guān)系。

古代科學家與儒學的這種關(guān)系，與儒家文化是中國傳統(tǒng)文化的主流有關(guān)。在這樣的文化背景下，古代中國人自小都學習過儒家經(jīng)典。儒家經(jīng)典是古代文化的載體，學習文化知識，不能不學習儒家經(jīng)典；同時，儒家經(jīng)典是培養(yǎng)理想人格的教科書，要成為有道德的人，也不能不學習儒家經(jīng)典。而且，儒家經(jīng)典是古代科舉考試的重要內(nèi)容，要進入仕途，也必須學習儒家經(jīng)典。古代的絕大多數(shù)科學家當然也不例外。而且在社會交往中，古代科學家大都免不了與儒士交往。從家庭成員到老師，以至朋友同事，總會有儒家學者，或者有儒家背景的文人學士。宋朝時期的法醫(yī)學家宋慈，先是師從朱熹弟子吳雉，又經(jīng)常向朱熹弟子楊方、黃干、李方子、蔡淵、蔡沈等學習。入太學時，他的文章得到著名理學家真德秀的賞識，并拜師受學。清代科學家梅文鼎，他的父親就是飽讀儒家經(jīng)典的書生；后來，他又與著名經(jīng)學家朱彝尊、閻若璩、萬斯同以及清初儒家李光地、著名儒家黃宗羲之子黃百家等等有過密切的交往；他的許多思想，包括一些科學思想的形成都或多或少地與他所交往過的儒家學者有關(guān)。又比如，清代的數(shù)學家李銳，曾師從于著名經(jīng)學家錢大昕，在數(shù)學研究上與經(jīng)學家焦循多有交往，與焦循、汪萊一起被稱為“談天三友”[ ]。

中國古代科學家在成長的過程中、在社會交往以及學術(shù)交往中，大都處于儒家文化的氛圍之中，儒家文化是他們心靈、思想、學識、情感的不可分割的重要組成部分，從而使得中國古代科學家?guī)в忻黠@的儒學化特征。他們大都具有儒家的價值觀念和道德品質(zhì)，具備深厚的儒家文化知識，對儒家經(jīng)典有著濃厚的學術(shù)情趣，以至于在他們的科學研究中，或是包含著對儒學的研究，或是運用了儒家經(jīng)典的知識，或是蘊涵著儒家的情懷。

二．儒學化的古代科學研究

在儒家文化為主流的中國傳統(tǒng)文化背景下，不僅科學家的價值觀念、人格素質(zhì)、知識學問要受到儒家文化的影響，而且在科學研究中，科學家的科研動機、基礎(chǔ)知識乃至科研方法，都在很大程度上受到儒學的影響。

（1）儒家的價值觀影響科學研究的動機

古代科學家研究科技的動機大致有三：其一，出于國計民生的需要；其二，出于“仁”、“孝”之德；其三，出于經(jīng)學的目的。

古代科學家研究科學的動機首先出于國計民生的需要。北魏時期的農(nóng)學家賈思勰在其所著的《齊民要術(shù)》中對此有很好的論述。該書的“序”在闡述作者研究農(nóng)學的目的時說：“蓋神農(nóng)為耒耜，以利天下。堯命四子，敬授民時。舜命后稷，食為政首。禹制土地，萬國作乂。殷周之盛?！对姟贰ⅰ稌匪?，要在安民，富而教之。”[ ]他還舉了許多例子：“耿壽昌之常平倉，桑弘羊之均輸法，益國利民，不朽之術(shù)也”；“任延、王景，乃令鑄作田器，教之墾辟，歲歲開廣，百姓充給”；“皇甫隆乃教作耬、犁，所省庸力過半，得谷加五”；“《書》曰：稼穡之艱難。《孝經(jīng)》曰：用天之道，因地之利，謹身節(jié)用，以養(yǎng)父母?！墩撜Z》曰：百姓不足，君孰與足”。這些論述無非是要說明他撰著《齊民要術(shù)》的目的在于“益國利民”，為的是國計民生。元朝時期農(nóng)學家的王禎在所著《農(nóng)書》的“自序”中說：“農(nóng)，天下之大本也。一夫不耕，或授之饑；一女不織，或授之寒。古先圣哲，敬民事也，首重農(nóng)，其教民耕織、種植、畜養(yǎng)，至纖至悉?！彼掇r(nóng)書》的目的也在于國計民生。中國古代科技之所以在數(shù)學、天文學、地理學、醫(yī)學和農(nóng)學這些學科較為發(fā)達，概由于當時這些學科與國計民生密切相關(guān)。數(shù)學以解決實際問題為基本框架和內(nèi)容，其中所涉及的問題大都與國計民生有關(guān)；天文學講“敬授民時”，地理學講治國安邦，醫(yī)學講治病救人，也都與國計民生相關(guān)聯(lián)。

古代科學家研究科學的另一個動機是出于“仁”、“孝”之德。東漢時期醫(yī)學家張仲景研究醫(yī)學，旨在“上以療君親之疾，下以救貧賤之厄，中以保身長全，以養(yǎng)其生”，在于“愛人知物”、“愛躬知己”[ ]。魏晉時期醫(yī)學家皇甫謐在所著《針灸甲乙經(jīng)》的“序”中說：“若不精通于醫(yī)道，雖有忠孝之心、仁慈之性，君父危困，赤子涂地，無以濟之，此固圣賢所以精思極論盡其理也?！笨梢姡芯酷t(yī)學的動機在于落實“忠孝之心、仁慈之性”。唐朝時期的醫(yī)學家孫思邈也在所著《備急千金要方》“本序”中指出：“君親有疾不能療之者，非忠孝也。”金代醫(yī)學家張從正更是明確把自己的醫(yī)學著作定名為《儒門事親》，以表明他研究醫(yī)學的動機在于“事親”。事實上，科學研究的動機出于國計民生的需要與出于“仁”、“孝”之德，這二者是一致的，關(guān)注國計民生是“仁”、“孝”之德的進一步推廣；所以，那些出于國計民生的需要的科學研究，同樣也是出于“仁”、“孝”之德。

除此之外，古代科學家研究科學還有一個動機，這就是經(jīng)學的動機。古代數(shù)學家大都把自己的數(shù)學研究與《周易》、《周禮》的“九數(shù)”以及儒家的“六藝”聯(lián)系在一起。魏晉時期數(shù)學家劉徽在所撰《九章算術(shù)注》“序”中說：“昔在包犧氏始畫八卦，以通神明之德，以類萬物之情，作九九之數(shù)，以合六爻之變”，“周公制禮而有九數(shù)，九數(shù)之流，則《九章》是矣”；《孫子算經(jīng)》認為數(shù)學是“六藝之綱紀”，能夠“窮道德之理，究性命之情”；唐朝時期的數(shù)學家王孝通在《上緝古算經(jīng)表》中說：“臣聞九疇載敘，紀法著于彝倫；六藝成功，數(shù)術(shù)參于造化”；這一切都是為了說明他們研究數(shù)學是對儒家經(jīng)學的繼承和發(fā)揮。宋朝時期的數(shù)學家秦九韶在《數(shù)書九章》的“序”中認為，數(shù)學“大則可以通神明、順性命，小則可以經(jīng)世務、類萬物”，元朝時期的數(shù)學家朱世杰在《四元玉鑒》“卷首”中認為，數(shù)學“以明理為務，必達乘除升降進退之理，乃盡性窮神之學”，這里講“通神明、順性命”以及“明理”，無非是要說明數(shù)學與理學在根本上是一致的，而他們的數(shù)學研究的動機也正在于此。事實上，宋代以后的科學家較多地把科學研究與求“自然之理”聯(lián)系在一起，所謂“數(shù)理”、“歷理”、“物理”、“醫(yī)理”之類；在他們看來，當時所謂的“自然之理”是包含在儒家“大道”中的“小道”，正如朱熹所言，“小道亦是道理”[ ]，所以，研究科學也是為了闡發(fā)儒家的道理。

從根本上說，古代科學家研究科學的以上三種動機都是圍繞著儒家的價值觀而展開的。出于國計民生的需要，就是為了落實儒家的民本思想；出于“仁”、“孝”之德，就是實踐儒家的仁愛理念；出于經(jīng)學的目的，就是要發(fā)揮儒家之道。因此，古代科學家的研究科學的動機最終都源自儒家的價值觀。

（2）儒家經(jīng)典成為科學研究的知識基礎(chǔ)

科學研究需要有相當?shù)闹R基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)，而在儒家文化占主流的背景下，大多數(shù)科學家的基礎(chǔ)知識甚至一些專業(yè)基礎(chǔ)知識最初都是從儒家經(jīng)典中獲得的。儒家經(jīng)典中包含了豐富的科技知識。就古代數(shù)學、天文學、地理學、醫(yī)藥學和農(nóng)學五大學科而言，《周易》等著作中包含有某些數(shù)學知識，《詩經(jīng)》、《尚書堯典》、《大戴禮記夏小正》、《禮記月令》以及《春秋》等著作中包含有某些天文學的知識，《尚書禹貢》、《周禮夏官司馬職方》等著作中包含有某些地理學知識，《周易》、《禮記月令》等著作中包含了與醫(yī)學有關(guān)的知識，《詩經(jīng)》、《大戴禮記夏小正》、《禮記月令》等著作中包含有農(nóng)學知識。應當說，儒家經(jīng)典中具備了古代科學家從事科學研究所需要的基礎(chǔ)知識以及一些專業(yè)基礎(chǔ)知識。因此，儒家經(jīng)典中的科技知識，實際上成為許多科學家的知識背景，成為他們的知識結(jié)構(gòu)中非常重要的組成部分。

古代許多科學家的科學研究正是在儒家經(jīng)典中所獲得的科學知識的基礎(chǔ)上，經(jīng)過自己的進一步研究、發(fā)揮和提高，從而在科學上做出了貢獻。從一些科學家的科學研究過程以及他們所撰著的科學著作中，可以發(fā)現(xiàn)，他們的科學研究與儒家經(jīng)典中的知識密切相關(guān)，在一定程度上是對儒家經(jīng)典中某些知識的發(fā)揮和提高。

古代數(shù)學家必定要講《周易》。魏晉時期的著名數(shù)學家劉徽在為《九章算術(shù)》作注時說：“徽幼習《九章》，長再詳覽，觀陰陽之割裂，總算術(shù)之根源。探賾之暇，遂悟其意。是以敢竭頑魯，采其所見，為之作注?！盵 ]也就是說，他是通過《周易》的陰陽之說“總算術(shù)之根源”，從而明白《九章算術(shù)》之意，并為《九章算術(shù)》作注。宋元時期的數(shù)學家講河圖洛書、八卦九疇。宋代著名的數(shù)學家秦九韶對《周易》揲蓍之法中的數(shù)學問題進行研究，從而引伸出一次同余組的解法，即“大衍求一術(shù)”，被認為達到了當時世界數(shù)學的最高水平；又有數(shù)學家楊輝對“洛書”的三階縱橫圖進行研究，直至對十階縱橫圖的研究；還有元代著名數(shù)學家朱世杰撰《四元玉鑒》，運用《周易》概念論述了多元高次方程組的求解問題，被美國科學史家喬治薩頓稱為“中國數(shù)學著作中最重要的一部，同時也是中世紀最杰出的數(shù)學著作之一”[ ]。

古代天文學家必定要以《尚書堯典》為依據(jù)，同時結(jié)合《大戴禮記夏小正》、《禮記月令》、《詩經(jīng)》、《春秋》“經(jīng)傳”等儒家經(jīng)典中有關(guān)天象的紀錄和天文知識，進行研究，同時，古代天文學家在編制歷法時也經(jīng)常運用《周易》中的概念。李約瑟說：“天文和歷法一直是‘正統(tǒng)’的儒家之學?！盵 ]充分揭示了中國古代天文學與儒學的關(guān)系。由于古代的天文歷法研究需要涉及大量的儒家經(jīng)典，所以，在歷史上，大多數(shù)天文歷法家都是飽讀儒家經(jīng)典的儒者，從漢唐時期的張衡、虞喜、何承天、祖沖之、劉焯到宋元時期的蘇頌、沈括、黃裳、郭守敬，這些著名的天文歷法家都曾經(jīng)讀過大量的儒家經(jīng)典，他們所撰著的天文歷法方面的著作采納了儒家經(jīng)典中大量的天文學知識。

古代的地理學則不可能不講《尚書禹貢》、《周禮夏官司馬職方》。東漢的班固所撰《漢書地理志》輯錄了《尚書禹貢》的全文和《周禮夏官司馬職方》的內(nèi)容；魏晉時期的地圖學家裴秀所制《禹貢地域圖》主要是根據(jù)《尚書禹貢》。此后的地理學家酈道元、賈耽、杜佑、李吉甫都無不通曉《尚書禹貢》，并以此作為地理學研究的基本材料。

在農(nóng)學方面，《周易》的“三才之道”是古代農(nóng)學研究的思想基礎(chǔ)。而且，以《禮記月令》為基本框架的月令式農(nóng)書是古代重要的農(nóng)書類型，先是有東漢的崔寔撰《四民月令》，又有唐朝韓鄂撰《四時纂要》，后來還有元朝的魯明善撰《農(nóng)桑衣食撮要》，等等。即使是其它類型的農(nóng)書，其中也包含了大量從《詩經(jīng)》、《尚書》、《周禮》、《禮記月令》、《爾雅》等儒家經(jīng)典中引述而來的農(nóng)學知識。

當然，作為科學家，他們的知識并不只是從儒家經(jīng)典中所獲得的那一部分科學知識，他們還擁有從前人的科技著作以及其它著作中獲取的知識，更重要的，還有他們的經(jīng)驗知識以及他們通過科學研究所獲得的知識。但無論如何，在他們的知識結(jié)構(gòu)中，從儒家經(jīng)典中所獲得的知識是他們進行科學研究最基礎(chǔ)的同時也是最重要的知識。

（3）儒家的經(jīng)學方法成為重要的科學研究方法

在儒家文化的背景下，科學家在研究科學時，不僅研究動機與儒家思想有關(guān)，所運用的知識中包含著從儒家經(jīng)典中所獲得的知識，而且在研究方法上也與儒學的經(jīng)學方法相一致。

中國古代科學家的科學研究往往是以讀書為起點，然后用經(jīng)驗知識驗證前人的理論和觀點，并作適當?shù)陌l(fā)揮、詮釋和概括。與這樣的研究程序相關(guān)，科學研究首先要求廣泛地讀書，博覽群書，其中也必然包括儒家經(jīng)典，這就是“博學以文”。在此基礎(chǔ)上，科學家還要用親身的實踐對前人的知識進行驗證，尤其是地理學家、醫(yī)藥學家、農(nóng)學家更是如此，這就要求“實事求是”。因此，古代科學著作有不少都是對以往科技知識的整理和總結(jié)。

古代的科學研究由于與儒家的經(jīng)學研究有許多相似之處，都是圍繞著前人的著作而展開的，所以一直有尊崇經(jīng)典的傳統(tǒng)。古代科學家首先必須尊崇儒家經(jīng)典，尤其是包含科技知識的那些儒家經(jīng)典，《詩經(jīng)》、《尚書堯典》、《尚書禹貢》、《大戴禮記夏小正》、《禮記月令》、《周禮》、《周易》以及《春秋》“經(jīng)傳”等都是古代科學家所必須尊崇的經(jīng)典。此外，科學中的各個學科也都有各自的經(jīng)典：數(shù)學上有“算經(jīng)十書”，包括《周髀算經(jīng)》、《九章算術(shù)》、《海島算經(jīng)》、《五曹算經(jīng)》、《孫子算經(jīng)》、《夏侯陽算經(jīng)》、《張丘建算經(jīng)》、《五經(jīng)算術(shù)》、《綴術(shù)》、《緝古算經(jīng)》；天文學上有《周髀算經(jīng)》、《甘石星經(jīng)》等；地理學上有《山海經(jīng)》、《水經(jīng)》等；醫(yī)學上有《黃帝內(nèi)經(jīng)》、《神農(nóng)本草經(jīng)》、《難經(jīng)》、《脈經(jīng)》、《針灸甲乙經(jīng)》等；農(nóng)學上有《氾勝之書》、《齊民要術(shù)》、《耒耜經(jīng)》等等。這些經(jīng)典是各學科的科學家所必須尊崇的。

由于尊崇經(jīng)典，所以科學研究只是在經(jīng)典所涉及的范圍內(nèi)展開，只是在對經(jīng)典的詮釋過程中有所發(fā)揮。先有《九章算術(shù)》，后有《九章算術(shù)注》；先有《水經(jīng)》，后有《水經(jīng)注》；先有《神農(nóng)本草經(jīng)》，后有《神農(nóng)本草經(jīng)集注》，諸如此類。這與儒學的經(jīng)學方法是一致的。尤其是，明清之際，西方科學傳到中國，當時中國的科學家大都持“西學中源”的觀點，并且采取引中國古代經(jīng)典解釋西方科學的方法進行研究。這一科學研究方式依然是承襲了儒學的經(jīng)學方法。[ ]

三．儒家文化對古代科技特征的影響

由于古代科學家的科研動機、知識基礎(chǔ)以及研究方法在很大程度上受到儒家文化的影響，因而中國古代科技所具有的實用性、經(jīng)驗性和繼承性的特征，事實上也與儒家文化有著密切的關(guān)系。

在儒家文化的影響下，古代科學家進行科學研究的重要動機之一在于滿足國計民生的需要，所以，大多數(shù)具有儒家價值理念的科學家在研究科技時，所注重的主要是科技的實際功用，這就決定了中國古代科技的實用特征，富有務實精神。雖然也曾有一些科學家對純科學的問題進行過研究，但在總體上看，古代科技的實用性特征是相當明顯的，是主要的。在論及中國古代數(shù)學史上最重要的經(jīng)典著作《九章算術(shù)》與儒家文化的關(guān)系時，中國數(shù)學史家錢寶琮先生說：“《九章算術(shù)》的編纂者似乎認為：所有具體問題得到解答已盡‘算術(shù)’的能事，不討論抽象的數(shù)學理論無害為‘算術(shù)’；掌握數(shù)學知識的人應該滿足于能夠解答生活實踐中提出的應用問題，數(shù)學的理論雖屬可知，但很難全部搞清楚，學者應該有適可而止的態(tài)度。這種重視感性認識而忽視理性認識的見解，雖不能證明它淵源于荀卿，但與荀卿思想十分類似?！盵 ]如果對于中國古代數(shù)學發(fā)展具有重要影響的《九章算術(shù)》，其實用性的特征是受到儒家文化的影響，那么，整個古代數(shù)學的發(fā)展與儒家文化的密切聯(lián)系，也就不言而喻的了。除此之外，中國古代的天文學、地理學、醫(yī)學和農(nóng)學的實用特征在很大程度上也與儒家文化的務實精神有著直接的關(guān)系。

與實用性特征相聯(lián)系，古代科學家較為強調(diào)感覺經(jīng)驗，注重經(jīng)驗性的描述，因而使古代科技帶有明顯的經(jīng)驗性。在科學理論上，則主要是運用某些現(xiàn)成的、普遍適用的儒家理論以及諸如“氣”、“陰陽”、“五行”、“八卦”、“理”之類的概念，經(jīng)過思維的加工和變換，對自然現(xiàn)象加以抽象的、思辯的解釋，只注重定性分析，而不注重定量分析。其結(jié)果是，科學研究僅僅停留在經(jīng)驗的層面上。比如，唐朝時期的天文學家僧一行，他在天文儀器制造、天文觀測等諸方面多有貢獻，他所編制的“大衍歷”是當時最好的歷法。然而，他在解釋他的“大衍歷”時則說：“《易》：天數(shù)五，地數(shù)五，五位相得而各有合，所以成變化而行鬼神也。天數(shù)始于一，地數(shù)始于二，合二始以位剛?cè)?。天?shù)終于九，地數(shù)終于十，合二終以紀閏余。天數(shù)中于五，地數(shù)中于六，合二中以通律歷?！守硵?shù)通乎六十，策數(shù)行乎二百四十。是以大衍為天地之樞，如環(huán)之無端，蓋律歷之大紀也。”[ ]再比如，宋代科學家沈括在解釋黃河中下游陜縣以西黃土高原成因時，他說：“今關(guān)、陜以西，水行地中，不減百余尺，其泥歲東流，皆為大陸之土，此理必然?！盵 ]他還說：“五運六氣，冬寒夏暑，旸雨電雹，鬼靈厭蠱，甘苦寒溫之節(jié)，后先勝復之用，此天理也。”[ ]由于停留在經(jīng)驗性的描述和思辯性的解釋上，科學在理論上相對較為薄弱。

由于古代科學家的科學研究較多地受到儒家經(jīng)學方法的影響，因此對科學家來說，不僅儒家思想是不可違背的，而且，各門學科的“經(jīng)典”也是不可違背的。這種崇尚經(jīng)典的學風使得后來的科學家在科學研究中更多的是對前人著作中的科學知識和科學理論的繼承、沿襲或注疏、詮釋，并在此基礎(chǔ)上有所補充、改進。因此，古代的科學著作大都少不了引經(jīng)據(jù)典，廣泛吸取前人的多方面、多學科的知識，因而表現(xiàn)出明顯的繼承性。即使有所創(chuàng)新和發(fā)展，也主要是在既定的框架內(nèi)做出適當?shù)母淖兒桶l(fā)揮。

中國古代科技的實用性、經(jīng)驗性和繼承性的特征實際上正是在科技的層面上對儒家思想的延伸和展開。由于要實踐儒家之道，所以古代科技重視實用，重視經(jīng)驗，在實用科技方面較有優(yōu)勢，而在科學理論上則相對薄弱；同時，又是由于要尊崇儒家之道，所以古代科學家總是把自己的研究與儒家學說、儒家經(jīng)典聯(lián)系在一起，重視知識的積累，表現(xiàn)出明顯的繼承性。由此可見，中國古代科技的特征與儒家思想密切相關(guān)，儒家文化對于中國古代科技特征的形成具有重要的影響。

綜上所述，在以儒家文化為主流的中國傳統(tǒng)文化背景下，中國古代科技的發(fā)展在很大程度上受到儒家文化的影響，甚至在某種意義上可以說，中國古代的科學家大都是儒學化的科學家，中國古代的科學研究大都是儒學化的研究，中國古代科技大體上帶有明顯的儒學特征，中國古代的科學是儒學化的科學。

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第5篇：天文學的主要研究方法范文

隨著時間的進展，人們逐漸開始利用特殊儀器了解太陽、月亮和行星等，如早期人們借助于復雜的天文望遠鏡觀察銀河系的組織結(jié)構(gòu)。

今天，隨著航天技術(shù)的發(fā)展，科學家已經(jīng)有能力將超大的望遠鏡送入太空。1990年4月24日，美國航宇局成功地發(fā)射了哈勃空間望遠鏡，引發(fā)了天文科學的革命。哈勃空間望遠鏡幫助科學家對宇宙有了更深入的了解，為人類觀測宇宙直下汗馬功勞。

哈勃空間望遠鏡由幾部分組成的?

哈勃空間望遠鏡是部署在太空軌道上環(huán)繞著地球運轉(zhuǎn)的光學望遠鏡，它是以著名天文學家哈勃的名字命名。

哈勃空間望遠鏡相當于一顆太空天文臺，主要有兩個優(yōu)勢，首先是它的角鏡分辨率不受大氣所成造的星光閃爍的影響，其次是它可以觀測到被大氣層吸收的紅外線和紫外線，這是地基望遠鏡無法比擬的優(yōu)勢。另外，哈勃空間望遠鏡的清晰度是地面天文望遠鏡的10倍以上。

星云會孕育出新的恒星嗎?

獵戶星云內(nèi)包含著大量的稀薄發(fā)光氣體和灰塵，該星云的直徑相當于整個太陽系的20000倍，包含3000多個不同尺寸的星體，距離地球1500光年遠，天文學家認為獵戶星云環(huán)境非常適合于孕育新恒星，認為它是恒星“孵化箱”。

除大獵戶星云外，還有很多星云也可用孕育出新的恒星，哈勃空間望遠鏡拍攝到了船底星云正在孕育的幼兒星，幼兒星隱藏在火紅色的地方。

宇宙里有水蒸汽包圍的行星嗎?

太陽系行星分成三種類型，包括地球、火星一類的巖石行星，木星、土星一類的氣體巨星，天王星、海王星一類的冰巨星。

天文學家最近通過哈勃空間望遠鏡證實了宇宙中存在一種新的行星，其名字為GJ1214b。這顆太陽系之外的行星被大氣層包圍著，其行星75％的表面區(qū)域是被水蒸汽覆蓋。這顆行星直徑約為地球的2.7倍，其質(zhì)量是地球的7倍，溫度達到230攝氏度。

這顆行星距地球僅40光年，環(huán)繞著一顆昏暗的紅矮星運行。天文學家們懷疑這顆行星上可能存在生命，也可能適宜人類居住，因此具有重大研究價值。

哪一顆質(zhì)量巨大的恒星離我們地球最近?

離地球最近的質(zhì)量巨大的恒星是“海山二”，西方稱之為船底星座，它是一顆雙星系統(tǒng)。“海山二”質(zhì)量約為太陽的150倍左右，亮度則約是太陽的400萬倍。它們的重力勉強約束著氣體的輻射。另外，“海山二”活動極不穩(wěn)定，經(jīng)常會發(fā)生特大的爆炸。由于爆炸的原因，目前其形狀由圓形變?yōu)閱♀徯停煳膶W家認為未來它可能導致超新星與極超新星的現(xiàn)象發(fā)生。

什么是暗能量?

暗能量是一種不可見的、能推動宇宙運動的能量，宇宙中所有的恒星和行星的運動可能都與暗能量有關(guān)。之所以8音能量具有如此大的力量，是因為它在宇宙的結(jié)構(gòu)中約占73％，占絕對的統(tǒng)治地位。

支持暗能量的主要證據(jù)有兩個：一是對哈勃空間望遠鏡對遙遠的超新星所進行的大量觀測表明，宇宙在加速膨脹。二是按照愛因斯坦引力場方程，加速膨脹的現(xiàn)象推論出宇宙中存在著壓強為負的“0音能量”。

太陽死亡后會變成什么樣?

當恒星死的時候，將會展示它最美麗的一幕。像太陽這類低質(zhì)量的恒星，在演化成白矮星前會拋出它外層的氣體，而這些氣體通常會形成無比壯觀而美麗的星云，然后在數(shù)千年里漸漸地暗下去。

在哈勃空間望遠鏡拍攝的圖片中，可以看到一張美麗的蝴蝶星云(它被命名為NGC 6881)。該星云位于天鵝座里，它的翅膀從一端到另一端約有1光年，這種對稱性是由于雙子星座引起。一顆垂死的恒星位于它的核心處，正在不斷電離出氣體，發(fā)出絢麗的光芒。這顆的質(zhì)量是太陽的60％?？茖W家認為太陽垂死的時候也會是這樣漂亮。

第6篇：天文學的主要研究方法范文

美國科學家哈羅德·克萊頓·尤里是宇宙化學的第一人，他因為發(fā)現(xiàn)了氫的同位素——氘，在1934年榮獲諾貝爾化學獎。

1931年，物理學家伯奇和天體物理學家門澤爾首先提出了“氫除含有原子量大約為1的一些原子外，還含有原子量大約為2的一些原子，后者所占比例約為1/4500”的假說。當時在美國哥倫比亞大學工作的尤里對這一假說非常感興趣。1931年年底，尤里教授等人把4升液態(tài)氫蒸發(fā)到只有幾立方毫米，在進行光譜分析后發(fā)現(xiàn)一些新譜線的位置正好與預期的原子質(zhì)量為2的氫譜線一致，從而發(fā)現(xiàn)了重氫。尤里稱它為deuterium，在希臘語中是“第二”的意思，中文譯名為“氘”。歐陽院士認為：“氘的發(fā)現(xiàn)是科學界一件很了不起的事?，F(xiàn)在最常見的是氧化氘（D2O，又名重水），它的主要特性與普通水（H2O）大不相同。后來重水成為制造原子彈所需的重要材料之一?！?/p>

尤里還是宇宙化學、天體化學的創(chuàng)立者。他在1952年發(fā)表了宇宙元素豐度數(shù)據(jù)，發(fā)展了元素起源和宇宙學理論。尤里還研究了恒星、太陽系、行星的化學組成和起源。他還認為地球的原始大氣應當和現(xiàn)在的木星大氣相似，主要由甲烷、氨和氫組成。在太陽系形成初期，處于金牛T型變星階段的太陽，驅(qū)散了地球的原始大氣?，F(xiàn)代地球的大氣層是次生大氣層，來源于地球內(nèi)部的排氣過程，以及經(jīng)過漫長的與地球水體和生物界的協(xié)調(diào)演化過程，將火山大氣層二氧化碳大氣層逐步變成了現(xiàn)今的氮氧大氣層?！拔覀儸F(xiàn)在對于地球、木星、太陽等化學成份的了解，都是從尤里的模型發(fā)展而來的。他研究了各種類型的隕石按什么樣的比例、怎樣構(gòu)成了地球、火星等行星，而對隕石的研究就可以給出相關(guān)證據(jù)?！睔W陽院士介紹道，“在隕石研究方面，尤里對隕石進行了分類，還提出了太陽系的行星是由各個行星胎吸積各種類型的星子（相當于各種類型的隕石）形成的理論，并認為在別的行星上也可能產(chǎn)生生命?！?/p>

尤里在研究生命起源方面也頗有建樹。1953年，尤里和學生米勒（Stanley L.Miller）共同設(shè)計了一套儀器，模擬原始地球大氣的成份和條件，在甲烷、氨、氫和水蒸氣混合物中，連續(xù)進行了一星期的火花放電后，形成了十多種氨基酸。這說明原始大氣有產(chǎn)生蛋白質(zhì)的可能，為研究生命起源問題開辟了重要途徑。他還參與了“海盜”號火星著陸器探測計劃。第二次世界大戰(zhàn)期間，尤里還參加了美國政府研制原子彈的“曼哈頓計劃”。他利用掌握的同位素化學方面豐富的知識，對于第一顆原子彈的誕生發(fā)揮了很大作用。

宇宙成因核素的開拓者

威拉得·法蘭克·利比是美國物理學家，一生致力于放射性碳定年技術(shù)與方法的發(fā)展，為考古事件的精確定年開創(chuàng)了新途徑，干1960年獲得諾貝爾化學獎。

歐陽院士告訴我們：“宇宙線作用于大氣中的14N，能生成放射性的14C（半衰期為5730年），14C屬于宇宙成因核素的一種。大氣二氧化碳中的碳元素含有三種同位素，即12C、12c和14C，三種同位素的豐度比較穩(wěn)定。三種同位素都以二氧化碳的形式參與生物界生命過程。在漫長的歷史時期中，生物體內(nèi)12C、13C和14C含量的比例是穩(wěn)定的。一旦生命過程結(jié)束，就不再有碳的交換，那么生命體中14C含量會因衰變而隨時間減少。因此，通過穩(wěn)定的12C和放射性的14C相對含量的測定，可以準確算出某一樣品終止碳交換至今的時間。這種方法可以幫助考古學家確定考古事件的年代，幫助地質(zhì)學家確定地層中冰川的年代歷史、古火山噴發(fā)的期次、古海洋平面以及沉積物的沉積速度，還可以幫助地理學家研究古代氣候的變化等等?！?/p>

歐陽院士曾把這種方法用在馬王堆女尸的年代鑒定上。他們選取了女尸的棺木和堆放在棺木周圍的木炭樣品，精確測定了女尸的年代。但歐陽院士也指出，14C測年法最長只能測定兩、三萬年的時間。時間更久遠的樣品，可以用其它的同位素測年法。隕石的年齡有46億年，就是用別的同位素測定的，如鈾鉛法、銣鍶法、錸一鋨法和鉛一鉛法等。

宇宙線與行星、月球、小行星和隕石物質(zhì)相互作用，能產(chǎn)生字宙成因核素，如26Al、53Mn、60Co等，測定宇宙成因核素可以獲得行星和月面撞擊坑的形成年齡、行星與月球表土暴露在行星際空間的年齡、小行星相互碰撞破碎的年齡、小行星碎塊在行星際空間運行的年齡、火星與月巖被濺射出母體的年齡、隕石降落至地球后的保存年齡等。宇宙成因核素的研究與測定技術(shù)已成為宇宙年代學的重要組成部分，為行星、月球與小行星表層的暴露歷史，小天體撞擊行星與衛(wèi)星以及相互撞擊的歷史，以及隕石與小天體在行星際空間的運行歷史提供了精確的時標。揭開小天體撞擊地球誘發(fā)恐龍滅絕之謎

歐陽院士還介紹道，另外一位對天文學有所貢獻的是西班牙裔美國粒子物理學家劉易斯·沃特-阿爾瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）。他因發(fā)展了氣泡技術(shù)和發(fā)現(xiàn)了許多共振態(tài)而榮獲1968年諾貝爾物理學獎。但他的影響更為廣泛的工作是提出小行星撞擊地球，誘發(fā)地球氣候環(huán)境災變，導致6500萬年前以恐龍為代表的70%的物種滅絕的假說。阿爾瓦雷茨的文章發(fā)表在1980年的《科學》雜志上，并由此逐步建立了小行星撞擊地球誘發(fā)地球氣候環(huán)境災變和生物物種大滅絕的學說。

1980年，阿爾瓦雷茨與其子沃爾特·阿爾瓦雷茨（Walter Alvarez，地質(zhì)學家）等人研究歐洲地層時發(fā)現(xiàn)，在全球的白堊紀與第三紀交界的界線層中的鋨、銥、鉑、釕、銠、鈀等鉑族元素的豐度高于地殼平均含量的三、四倍，這一界線層的年齡剛好是6500萬年，正值恐龍滅絕事件（6500萬年以前）之時。隕石和小行星上的鉑族元素含量比地殼的平均值高出1個～2個數(shù)量級。小天體撞擊地球后，它們的全部物質(zhì)和撞擊挖掘出的撞擊坑內(nèi)的物質(zhì)完全混合，大大稀釋了鉑族元素的豐度，但仍然比地殼的平均值高3倍～4倍。撞擊產(chǎn)生的濃密塵埃和大火灰燼，彌漫在地球的大氣層中，并緩慢沉降到地球表面。

歐陽院士認為：“小天體在行星際間運行的速度是每秒45千米，地球公轉(zhuǎn)的速度是每秒30千米。它們對撞的速度達到每秒75千米，而若小天體追上地球，每秒也至少有15千米的速度。這么高速的碰撞能產(chǎn)生多大的能量？根據(jù)物理學定律，算下來的結(jié)果十分驚人。假如有一個10千米大小的天體撞擊地球，產(chǎn)生的能量就相當于地球上全部核武器共同爆炸能量的幾千倍。小天體撞擊地球時要先通過大氣層，它壓縮大氣會產(chǎn)生很強的沖擊波。這個高溫高壓的沖擊波，就像氫彈爆炸一樣，可以燃燒地球上所有的可燃物質(zhì)，引起森林大火，甚至全球大火，而燃燒的灰燼我們都可以找到證據(jù)?！?/p>

“超高溫超高壓的強大沖擊波撞擊地球表面，能產(chǎn)生巨大的地震，并進一步產(chǎn)生全球規(guī)模的大海嘯。而小天體撞擊地面后，會形成直徑200千米的巨大撞擊坑，把撞擊坑里所有的巖石、土壤全部粉碎、氣化、融熔并向外濺射。大量粉塵彌漫在平流層，遮蓋了90%的照射到地面的陽光，所以在地球表面看到的太陽是非?；野档?。另外，由于缺少陽光，地球變得很寒冷，我們測到地球表面年平均溫度下降了14度，這是典型核冬天的表現(xiàn)，那是一個寒冷、昏暗的地球。所有植物的光合作用都因此被抑制或停止，大批植物死亡，而以植物為食的動物，由于食物鏈中斷也大批死亡，這就導致了地球生物物種的滅絕事件?！?/p>

歐陽院士告訴我們，“這個事件已經(jīng)找到了證據(jù)，因為生物的尸體都埋藏在地層里。現(xiàn)在，撞擊坑已找到了，大量證據(jù)表明小天體撞擊在墨西哥北部的尤卡坦半島，科學家們打了很多鉆孔探測，確證是造成那次事件的元兇。攜帶了這些證據(jù)的塵埃，最后都要慢慢沉降下來。我們在拉薩附近的崗巴地區(qū)找到了大量的證據(jù)，是在白堊紀與第三紀地層交界處、厚度約1厘米的界線層里。那時的地區(qū)還沒有喜馬拉雅山和珠穆朗瑪峰，而是屬于海洋，直到70萬年前才上升成為山脈。我們測量了拉薩附近界線層形成時的年平均溫度，比正常時期要低14度。所以當時的地球是一個寒冷、黑暗的地球，全部證據(jù)都已找到了，而且全世界100多個地方都找到了相似的證據(jù)。我們地球上生物物種的演化是很艱難的，經(jīng)過了多次的劫難。而恐龍滅絕這一次還算中等的，還有更嚴重的生物物種滅絕事件，有90%的物種從地球上被消滅了?！?/p>

第7篇：天文學的主要研究方法范文

幾年前，阿維?勒布（Avi Loeb）和他的家人搬到了澳大利亞以南150英里的塔斯馬尼亞島上的搖籃山附近。他們的屋子里沒有安裝網(wǎng)絡，也正因為如此，勒布才不用將大把時間耗費在瀏覽網(wǎng)頁上。每每晚飯過后，勒布都會走出房間望一望頭頂那片天空，它是多么的澄澈，不受任何城市燈光的污染。璀璨的繁星令他驚嘆不已，甚至興奮到頭暈目眩――由無數(shù)燦爛恒星組成的銀河橫貫蒼穹；而離我們最近的大型旋渦星系――仙女座星系，在天空中只是一塊月亮大小的暗斑。

勒布是哈佛大學天文系主任，也是理論與計量研究所的所長。他凝視著美麗的夜空，欣賞著黑色天幕上排演的每一個景象，突然之間，對于他所研究的東西有了些許靈感。宇宙中第一代恒星和星系是如何被點亮的？它們又誕生在何時？長久埋藏在心底的研究課題或許有了明確的答案。

追尋星光

勒布今年52歲，但看上去很年輕，留著一頭棕色的短發(fā)，身材結(jié)實而健壯。他并沒打算成為一名天體物理學家。他在以色列出生、成長，經(jīng)常在周末尋找一處僻靜之所，讀書、思考。勒布說：“我發(fā)現(xiàn)，哲學提出了幾大基本問題，卻從來沒有解決它們?！彼庾R到，科學也許能給予他合適的機會來提供一些解答。

1980年，18歲的勒布有幸參與8年精英軍事計劃，攻讀數(shù)學和物理學。他并沒有學習跳傘、駕駛坦克以及參加其他軍事訓練，而是朝著物理學博士方向努力。他研究的目標是發(fā)明一種新型槍支，其彈丸可加速到很高的速度。這項研究為他帶來了免費美國之旅，還能參與總統(tǒng)羅納德?里根的戰(zhàn)略防御計劃。在訪問期間，他參觀了普林斯頓高等研究所等研究中心。就是在這里，如今已故的天體物理學家約翰?巴考爾（John Bahcall）授予他5年獎學金，但條件是他的研究方向要從物理學轉(zhuǎn)向天體物理學。

勒布欣然接受。在1988年至1993年間，他在研究所里刻苦自學了天文學。他回憶道：“一切都必須從頭開始學起，我甚至不知道太陽是怎么發(fā)光的?！痹谒l(fā)表了大量論文后，1993年，他來到哈佛大學擔任助教，把研究的重點放在了“宇宙中的第一束光”上。在當時，這是一個非常艱深的領(lǐng)域，因為世界上只有少數(shù)科學家鉆研這個課題。他打算考察第一代恒星的誕生，而非138億年前宇宙的誕生，因為他想離“宇宙的本源”更近一些。正如他所說：“我們由重元素組成，這些重元素是從第一代恒星產(chǎn)生的，而不是宇宙大爆炸?！?/p>

此外，我們無法直接觀測到宇宙大爆炸，但宇宙學家如今可以憑借望遠鏡以及更多先進的儀器尋找第一代恒星和星系。勒布覺得這樣的研究和考古學有相似之處，我們就像在挖掘宇宙深處的古老文物：光在宇宙空間中行進的速度是有限的，我們探測遙遠的光源就相當于了解宇宙的過去。因此，觀測距地球130億光年的星系（當然，現(xiàn)在它離我們更遠，因為宇宙在膨脹）就能夠看到130億年前宇宙的模樣。

讓恒星誕生

20世紀90年代中期，勒布在天體物理學方面開始做出成績，他同在校研究生佐爾坦?海曼（Zoltan Haiman）和博士安妮?索爾（Anne Thoul）一起發(fā)現(xiàn)了第一代恒星誕生的機制和過程。這個過程始于宇宙大爆炸后不久，那時宇宙中的物質(zhì)分布不太均勻，一些區(qū)域中的物質(zhì)密度比平均值高出0.001%。引力將更多的物質(zhì)聚攏在這些區(qū)域，使致密的地方變得越來越致密。主要由氫原子組成的氣體云開始聚集起來。

勒布和他的同事為了簡化計算，假設(shè)這些氣體云是對稱的球體，在正常情況下，它們會坍縮形成恒星。這個過程是一種非常精妙的平衡：在引力作用下，氣體云發(fā)生壓縮，但當氣體的體積縮小，溫度上升，向外擴張的壓力就增強了，這又限制了氣體云進一步坍縮。氣體云的中央必須要變得足夠致密才能夠觸發(fā)核聚變反應，釋放出巨大能量，恒星才可能形成。但是，如果氣體云無法冷卻下來以減少向外的壓力，它就永遠達不到那個關(guān)鍵的密度閾值。

勒布的團隊很快就發(fā)現(xiàn)了氣體云冷卻的一種方式。當氣體變得愈發(fā)致密，兩個氫原子可能會聚合成一個氫分子。這些分子一開始只是氣體的很小一部分，但它們能吸收氣體周圍的熱能，并在發(fā)光的過程中釋放這些熱量，這樣就能降低氣體云的溫度，為恒星形成創(chuàng)造有利環(huán)境。

勒布團隊不停地演算著整個模型中恒星產(chǎn)生的過程，覺得是時候號召更多精通計算機的天文學家加入進來了?，F(xiàn)就職于德克薩斯大學奧斯汀分校的沃爾克?布羅姆（Volker Bromm）說：“勒布把這個奇妙的物理問題帶給了我們。我們和他一起利用計算機程序?qū)⑦@項研究進一步深化。”

多年來，布羅姆和其他科學家的計算機模擬表明，遵循勒布提出的一般路徑的氣體云能夠產(chǎn)生許多大小各異的恒星。總體來說，這個過程為早期星系的形成提供了條件。

探尋氣體云

帶著尋找孕育第一代恒星的氣體云的信念，勒布在過去十年間把大量精力用在了一個新的領(lǐng)域――“21厘米宇宙學”。它是射電天文學的一個分支，關(guān)注的是21厘米波長的電磁輻射波。正是憑借這項技術(shù)，天文學家證實了恒星的祖先――氣體云――主要由氫原子構(gòu)成。每個氫原子（由一個質(zhì)子和一個電子組成）都可在兩種稍微不同的狀態(tài)下被發(fā)現(xiàn)：電子和質(zhì)子同向旋轉(zhuǎn)的高能狀態(tài)以及電子和質(zhì)子反向旋轉(zhuǎn)的低能狀態(tài)。當原子從高能級躍遷到低能級，會發(fā)射出一個21厘米無線電波譜線的光子。天文學家通過射電望遠鏡尋找宇宙中21厘米波長的發(fā)源地，就能確認遙遠的富含氫原子的區(qū)域，從而追溯到第一代恒星形成的那個時代。

當時，勒布和他的哈佛同事馬蒂亞斯?扎達日伽（Matias Zaldarriaga）（阿根廷天體物理學家）向其他科學家介紹21厘米宇宙學是如何更詳盡地解釋宇宙的，使他們對此產(chǎn)生極大的興趣。這個方法讓天文學家揭開了宇宙“黑暗時期”的面紗――從宇宙大爆炸到1億年后恒星開始發(fā)光之間的那段“低迷混沌期”。

這個方法的另一項潛在回報就是能夠捕捉到宇宙演化的信息。要知道，宇宙在大爆炸之后不斷膨脹，不但空間在延伸，光和其他形式的電磁輻射也在延伸?，F(xiàn)在，我們假定宇宙大爆炸后的5億年時，一個由氫原子構(gòu)成的氣體云向外輻射出21厘米波長的無線電波，同時，宇宙膨脹因子是10。130年后，這些到達我們視野的無線電波也是以10為膨脹因子在延伸，我們接收到的信號變成了210厘米波長的無線電波。然而，更晚誕生的無線電波則不會拉長那么多倍，假定它們的膨脹因子是5，則它們的波長變成了105厘米。勒布和扎達日伽告訴同事，他們對宇宙的歷史有了更為清晰、明確的認識。

再電離時期

如今，宇宙學家將利用新建的射電天文望遠鏡陣定第一代恒星形成的具體時間。為了理解他們的方法，讓我們重溫宇宙大爆炸后物質(zhì)普遍由氫原子構(gòu)成的炙熱時期。

由于那時溫度極高，輻射極強，這些原子最初是以電離的形態(tài)存在的：帶負電的電子與帶正電的質(zhì)子剝離，留下帶正電的氫離子（實際上只有質(zhì)子）。宇宙誕生后的大約38萬年后，物質(zhì)逐漸冷卻下來，電子和質(zhì)子開始合并，形成一種“中性”的氫原子，即凈電荷為零的基態(tài)氫原子。氫原子一直維持這個狀態(tài)，直到恒星和星系開始形成。這些新生恒星除了能夠產(chǎn)生可見光，還能輻射紫外線。紫外線將中性氫原子分離成電子和質(zhì)子――氫原子又一次被電離――這被科學家稱作“再電離時期”。

電離氫原子不能發(fā)射出21厘米輻射，因為這取決于電子和質(zhì)子的相對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，天文學家通過確認21厘米發(fā)射譜線消失來尋找再電離的氫原子――這也就是恒星之光同時被點亮的證據(jù)。以他們自己的話來說，他們的戰(zhàn)略是要搜尋有關(guān)第一代恒星的某些效應，而非恒星本身。

勒布說，這種21厘米無線電波信號突然消失的情況并不會一次性出現(xiàn)在所有地方。他用瑞士奶酪來做類比：奶酪上的洞代表恒星和星系及其周圍的區(qū)域，這些區(qū)域的紫外線已經(jīng)把氫原子電離了，中斷了21厘米無線電波信號；奶酪的實心部分則代表未接收到輻射的區(qū)域，這些區(qū)域中的中性氫原子仍然存在。

隨著時間的推移，奶酪上的洞不斷擴張，相互重疊在一起，最終只剩下洞，奶酪（中性氫原子）消失了。勒布說：宇宙如今正是這樣的狀況，氫原子全部再電離，這種狀況已經(jīng)持續(xù)了120多億年。實際上，勒布認為在大爆炸后的9.5億年間，宇宙中99.99%的區(qū)域已經(jīng)發(fā)生了再電離。

在那個時期，恒星是如何誕生的？柏克萊加州大學的亞倫?帕森斯（Aaron Parsons）也對此產(chǎn)生了興趣。帕森斯是南非卡魯沙漠128天線再電離高精度望遠鏡陣列（PAPER）的聯(lián)合首席研究員。他是這樣描述他的目標的：第一代恒星產(chǎn)生的紫外線足以電離星系間的氣體；問題是“這是何時發(fā)生的”？帕森斯也沒有直接觀測恒星，而是嘗試捕捉21厘米信號消失的瞬間，這應該和多數(shù)氫原子發(fā)生電離的時間相一致。

帕森斯和它的同事們開始觀察二維的“瑞士奶酪片”，計算著奶酪上的洞――代表再電離的范圍和影響。如果這個方法獲得成功，下一步要做的便是拓展高精度望遠鏡或建立新的陣列，提高觀測技術(shù)，最終直接得到三維空間中中性氫原子的分布以及失去中性氫原子的“空洞奶酪”。這將是對整個宇宙再電離時期的一個更全面的模型。只要知道再電離被觸發(fā)的時間，科學家就能夠精確推斷第一代恒星開始涌現(xiàn)的那一刻。

下一個前沿

與此同時，勒布還在鉆研另一個宇宙學前沿項目，通過觀測中性氫原子去探尋更早期的宇宙――恒星形成前的黑暗時期。他認為這可能是最有趣的時代，因為在這個時代中，最原始的氫開始成形，組成了能夠孕育恒星和星系的氣體云。

勒布是黑暗時期無線電探測（DARE）計劃的研究員。這個計劃將在繞月探測器上放置一根無線電天線。由于探測器位于地球電離層之上，接收到的電磁頻率不會受到電離層的干擾，所以能夠比如今其他天線傳遞更為清晰的信號。勒布在儀器的設(shè)計上做了優(yōu)化，但他擔心這個計劃僅僅是一個想法，而且還未獲得資金支持。

即使不實施DARE計劃，現(xiàn)存的項目也已經(jīng)開始搜集新的數(shù)據(jù)。哈勃太空望遠鏡最近就鎖定了一個在大爆炸后3.8億年誕生的星系。哈勃的繼任者――韋伯太空望遠鏡，口徑將是哈勃望遠鏡的三倍，接收面積是哈勃的7倍。這個6.5米口徑的大鏡子能夠探測更暗淡更古老的星系。

勒布和哈佛大學同時也是巨型麥哲倫望遠鏡（GMT）計劃的合作伙伴。GMT的口徑是24.5米，將在智利拉斯坎帕納斯天文臺所在山頂建成。GMT將在下一個十年開展觀測項目。GMT比現(xiàn)有的望遠鏡大5倍，未來它將會提高科學家搜尋第一代星系的效率。

第8篇：天文學的主要研究方法范文

據(jù)悉，紫金山天文臺將“淚別”天文觀測，改為博物館，原因是城市燈光和霧霾的影響使這里無法再進行前沿觀測。網(wǎng)友感慨：若再不重視環(huán)保，將來就沒地方看星星了！

作為中國人自己建立的第一個現(xiàn)代天文學研究機構(gòu)，紫金山天文臺也是“中國現(xiàn)代天文學的搖籃”，長期以來，除了偶爾“發(fā)現(xiàn)某小行星”的消息，這里的研究人員并不常出現(xiàn)在公眾視野。

近日，本刊記者探訪了有著近80年歷史的紫金山天文臺。相對于社會輿論的扼腕嘆息，天文臺內(nèi)部則略顯平靜，因為這樣一個事實其實早已被接受：從上世紀80年代后期開始，隨著城市發(fā)展等原因，紫金山的觀測功能逐漸下降，作為研究機構(gòu)的紫金山天文臺，此后分別在青海、江蘇、山東等地物色到更適宜的新觀測點。因此，紫金山本身的觀測功能漸失并不會對天文臺的研究工作構(gòu)成問題，然而與此同時，紫金山上的天文臺原址要順利承擔博物館功能卻并不容易。

博物館功能受到資金“兩不靠”困擾

沿著綠蔭環(huán)繞的天文臺路拾階而上，盡頭處正是位于紫金山第三峰的紫金山天文臺原址。這里地勢開闊，夜晚萬籟俱寂，若沒有光污染的影響，在此觀星確是極佳的環(huán)境。

2013年4月18日中午，本刊記者來到此處時，這里正在組裝一臺新的天文望遠鏡，奇怪的是，望遠鏡安裝在一個封閉的屋子里。來自南京天文光學技術(shù)研究所的王師傅一邊安裝，一邊笑言：這望遠鏡只是用來展示外觀的。

封閉的屋子是天文望遠鏡歷史陳列室，空蕩的陳列室原本只能通過墻上展板來呈現(xiàn)天文史，這一次終于有了實物。

作為科普基地的紫金山天文臺，早在上世紀90年代就自籌經(jīng)費百萬余元，建成了中國第一座天文歷史博物館。在占地47畝的天文臺臺界內(nèi)，記者看到始建于1934年9月的紫金山天文臺建筑，以虎皮石砌出的墻面大體完整，建筑左下角鐫、于右任書寫的奠基碑文等依稀可見，但窗戶已出現(xiàn)損壞。

在峰頂各處的天文觀測室，自民國起，歷經(jīng)歲月和戰(zhàn)火洗禮得以留存，而眼下，子午儀室等若干觀測室因無資金修繕整理，無法對外開放。一位工作人員透露，建臺之初的一些觀測設(shè)備也有損壞，“維修起來費用巨大，只能先擱著?！?/p>

“天文臺的建筑必須‘修舊如舊’，修繕費用很高”，天文臺科普部主任張告訴本刊記者。2010年，張調(diào)任科普部主任時曾參與紫金山天文臺原址的修繕，他說當時天文臺界內(nèi)的景象只能用“殘破不堪”來形容，“前幾十年都沒有精心修過”。

2010年，紫金山天文臺再度自籌經(jīng)費800多萬元，修繕了電線、水管等基礎(chǔ)設(shè)施，最主要的改善是為天文臺路重新澆筑了水泥層。這條民國時代修建的路，早已成為市民上山鍛煉的必經(jīng)之路，損耗嚴重。

紫金山天文臺原址作為保存完整的國務院重點文物保護單位，也是江蘇省省級文保單位，但在保護方面未得到地方政府的經(jīng)費支持。江蘇省內(nèi)雖然早已形成對民國建筑群的保護體系，但或因紫金山天文臺屬于中科院院屬單位，不便過多干預。張直言，從行業(yè)來看，紫金山天文臺是做基礎(chǔ)研究的，對于拉動地方GDP沒有太多意義，政府也就沒有興趣投入保護。而中科院科研資金一般分配給各課題組，博物館建設(shè)要爭取資金也非常困難。

資金“兩不靠”的境地，讓博物館的維護工作只能依靠門票?！伴T票收入之外，每年天文臺內(nèi)部還要補貼幾十萬，博物館一年的運轉(zhuǎn)費用在300萬左右。”張說。

一群中學生熙熙攘攘的聲音在安靜的天文臺界內(nèi)響起，領(lǐng)隊老師前來詢問張，有沒有天文學方面的電影可以觀看，張回答“沒有”，但告訴他們主樓附近一間多媒體功能室正在籌建，未來孩子們將可以在這里看到中國現(xiàn)代天文發(fā)展的歷程。

“盡管資金有限，我們還是盡力讓原址‘接近’一個博物館的功能?！痹谧辖鹕教煳呐_工作了20余年的張說。

觀測功能歷經(jīng)從紫金山到南極的變遷

紫金山天文臺此番引發(fā)輿論爭議的焦點問題，就是“其紫金山上的觀測點不再用于專業(yè)天文觀測”。本刊記者通過走訪發(fā)現(xiàn)，山上的天文觀測室主要保留了射電頻譜儀和紅外光譜儀等針對太陽的觀測，其余針對恒星、小行星、月亮的觀測的確已經(jīng)停止。

只是，觀測點的功能消失并非近日炒作的因為光和霾而“突然”消失，而是功能逐年下降的結(jié)果。

紫金山天文臺的“老古董”折反射式天文望遠鏡直徑60厘米，曾經(jīng)是上世紀30年代遠東地區(qū)最大。這架望遠鏡看上去很笨拙，但質(zhì)量過硬，一直使用到上世紀80年代中期。

1994年因為“彗星撞擊木星”事件，這架老牌望遠鏡又一度啟用。當時國際上主要是美國國家航空航天局（ NASA）和中國的紫金山天文臺對此次碰撞進行預報，紫金山天文臺沒有大型高端設(shè)備，預報初始只能靠NASA的觀測數(shù)據(jù)做分析計算，最后關(guān)鍵時刻，NASA突然不公布數(shù)據(jù)了，紫金山天文臺研究員、天文學家張家祥只能臨時啟用這架老牌望遠鏡提供的數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)，還是進行了非常好的預報。

超期服役的老牌望遠鏡在1980年夏天預備淘汰，當時78歲高齡的紫金山天文臺原臺長張鈺哲奔赴青海，為給我國引進的一臺毫米波射電望遠鏡選擇觀測站新址。他登上海拔4800米的昆侖山口，對同行的專家說：“傳統(tǒng)光學已不適應天文學發(fā)展新趨勢，守在紫金山頭不行了，必須開拓空間天文學和無線電天文的新領(lǐng)域?！?/p>

上世紀80年代，紫金山天文臺迅速恢復了因中斷的科研工作，科研人員全員下山，在山下建起新的實驗室，以此籌備天文界的幾件大事：成立空間天文實驗室為天文一號衛(wèi)星發(fā)射服務；為國家創(chuàng)建先進的毫米波射電望遠鏡。

“射電望遠鏡必須放在高海拔、干燥的地區(qū)，紫金山不合適，并不是因為光和霾，最后從地理條件上選擇了青海德令哈市?！弊辖鹕教煳呐_臺長楊戟告訴本刊記者。

1982年，在距離德令哈市30公里處海拔3200米的一片戈壁灘上，紫金山天文臺青海觀測站開始動工。青海觀測站是一個近20人的天文觀測站，而1998年之前，一年運行的費用僅30萬，設(shè)備壞了沒錢修，基本觀測無法保障?！爱敃r整個青海觀測站的運行費用，全部加起來，還比不上國外運行一架望遠鏡一個人的人工費用。再加上設(shè)備運行中涉及的材料器件需要進口，就更難投入基本的服務支撐了?！睏铌f。

1998年，紫金山天文臺為青海觀測站增加了100萬元的投入，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建了起來，青海觀測站才算真正發(fā)揮作用。幾年后，楊戟帶領(lǐng)紫臺科研團隊自制了一套3毫米多譜線系統(tǒng)，更新了安裝在射電望遠鏡上的探測器。

珍貴的100萬元投入，來自國務院支持下的中國科學院“知識創(chuàng)新工程”。1998年，按照財政部的要求，進入“知識創(chuàng)新工程”試點的骨干科研人員，大概能夠達到人均十萬元的科研經(jīng)費支持?！斑@在當時真是很大一筆錢?！睏铌袊@。

當時紫金山天文臺的科研人員一年的科研經(jīng)費不足5000元，依靠這樣的投入力度去趕超“世界天文界先進科研水平”，在很多人眼里成了笑話。1992年碩士畢業(yè)進入紫金山天文臺工作的研究員常進告訴本刊記者，當時的工資是每月200元，在整個上世紀90年代，“我去菜場買蔬菜都覺得太貴”。

改革開放的最初十年已經(jīng)積累起相當?shù)呢敻?，而那時對基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的投入?yún)s滯后了一步。世紀之交，科研領(lǐng)域投入明顯增多，投入增多則明顯帶來科研實力的增長。

在國際天文學界，發(fā)現(xiàn)小行星的能力是國家天文觀測能力的重要標志之一。負責小行星觀測工作的紫金山天文臺研究員趙海濱告訴本刊記者，為及時搜索出對地球存在潛在威脅的近地天體，2006年紫金山天文臺投入使用中國第一臺搜索小行星的近地天體望遠鏡。該望遠鏡一年的運行費在100多萬，試運行四年間發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量超過1000個，其中100多個被精確定軌，獲得永久編號。

如今，紫金山天文臺在中國的不同方向，分別建設(shè)了位于青海、江蘇、山東、黑龍江、云南等地的6個觀測站，南極天文臺也在籌建之中。

海拔4093米的冰穹A是南極內(nèi)陸冰蓋最高點，被稱為“不可接近之極”。也是目前地球上已知的天文觀測條件最好之處。2006年12月，中國南極天文中心在紫金山天文臺成立，目前已搭建起的南極天文科考支撐平臺，安裝了小型光學天文觀測望遠鏡陣等設(shè)備?！艾F(xiàn)在放在平臺上的設(shè)備是小型的，探探路，為將來選址做準備。”楊戟說。

南極大陸是國際天文科研的前線，近年，世界各天文大國紛紛出臺和實施南極天文望遠鏡計劃。楊戟稱，“南極天文臺大科學裝置”項目將在“十二五”期間拉開序幕，具體是建立一臺5米口徑的太赫茲望遠鏡，以及一臺2. 5米的光學/紅外望遠鏡，以此為主體構(gòu)成南極天文臺的主設(shè)備。

當下，楊戟正負責“南極天文臺”的總體方案設(shè)計，“主體望遠鏡已設(shè)計兩年之久，建成后中國在地面天文觀測領(lǐng)域的能力將有新突破，” 像當年去青海建觀測站一樣，他對南極天文臺的未來有著無法言表的熱情。

有望在暗物質(zhì)探測上參與國際競爭

暗物質(zhì)探測是當代國際天文界最前沿的課題之一，并在世界范圍內(nèi)形成競爭，近日，丁肇中團隊在美國高調(diào)宣布，已發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)候選體。

鮮為人知的是，中國有望于2015年發(fā)射第一顆專門探測暗物質(zhì)的衛(wèi)星，紫金山天文臺正在緊鑼密鼓地為其研制探測器，負責探測器設(shè)計的首席科學家、紫金山天文臺空間天文實驗室主任常進向本刊記者透露，目前探測器的研制，已轉(zhuǎn)入工程樣機階段。這個消息對于正在為紫金山失去觀測功能感到遺憾的天好者們無疑是個好消息。

事實上，早在1998年，常進就萌發(fā)了探測暗物質(zhì)的想法，但事情的難點還是資金上。暗物質(zhì)探測耗資巨大，以丁肇中團隊為例，其所使用的阿爾法磁譜儀2號（ AMS 02）于2011年被送入美國太空，是目前靈敏度最高，也是最復雜的一臺暗物質(zhì)探測設(shè)備，其價值高達20億美元。

“尋找簡單方法觀測暗物質(zhì)”是常進當時的唯一選擇。2000年，常進參與國際項目合作期間，發(fā)現(xiàn)美國合作伙伴在南極設(shè)置了熱氣球望遠鏡，多番詳談后，合作伙伴被常進說服，同意共同利用南極的儀器。

“當時美國人在南極的這套設(shè)備價值1000多萬美元，放飛一次熱氣球望遠鏡，運行費約100萬美元，一共放了3次。這筆費用對當時國內(nèi)的科研機構(gòu)是難以承受的?！?/p>

實驗過后，又歷經(jīng)8年探索，常進在美國的《自然》雜志發(fā)表關(guān)于“高能電子在高能段存在超”的論文，其中提出“超”可能由暗物質(zhì)帶來。當年歐洲、美國天文界將此發(fā)現(xiàn)作為天文界年度十大進展。歐洲PAMELA負載衛(wèi)星發(fā)射升空后，基本證實了這一發(fā)現(xiàn)。

后，暗物質(zhì)探測衛(wèi)星的發(fā)射成了關(guān)鍵。紫金山天文臺從2002年始，建議科技部研制“暗物質(zhì)探測器”。到2010年，中科院最終同意。

同意的背后，是中科院借助“創(chuàng)新2020工程”的投入，啟動了“空間科學戰(zhàn)略性先導科技專項等”，投入規(guī)模在幾十億元左右，重點包括4顆衛(wèi)星的發(fā)射，其中一顆是專門探測暗物質(zhì)的衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星正是紫金山天文臺的大夢想。

第9篇：天文學的主要研究方法范文

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

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

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

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

我個人以為，要否認《周易》對古代歷法有積極作用有很多困難，所以，我更愿意研究這樣的問題：《周易》為什么能對古代歷法產(chǎn)生積極作用？若李先生有興趣，我們可進一步探討這樣的問題。

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

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

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

后來的何承天也說:

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

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

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

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

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

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

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

其一，從科學發(fā)現(xiàn)與理論解釋的關(guān)系來看，用《周易》解釋歷法是歷法研究的進一步深入。在歷法研究中，獲得正確的歷法數(shù)據(jù)是非常重要的。雖然我們可以知道古代歷法家大都精通《周易》，并且用《周易》解釋歷法的基本數(shù)據(jù)，但他們?nèi)绾嗡愠鲞@些數(shù)據(jù)，《周易》在他們計算數(shù)據(jù)時實際上起了怎樣的作用，無論是積極的，還是負面的，這涉及歷法家的思維和心理過程，我們不得而知。我們可以討論的是，古代歷法家用《周易》解釋歷法的基本數(shù)據(jù)，這對于古代歷法的發(fā)展來說，是積極的，還是負面的。我們首先必須承認，在科學研究中理論解釋的必要性。古代歷法家不滿足于歷法的基本數(shù)據(jù)，而試圖對它做出解釋，這是科學研究的進一步深入，是必要的，不是可有可無。至于為什么用《周易》來解釋，這是由當時歷法研究的“范式”來決定的，不能說是“有些苦衷”。

其二，從遵循“范式”與打破“范式”的關(guān)系看，用《周易》解釋歷法是古代歷法研究的重要組成部分?！吨芤住废髷?shù)是當時歷法研究所遵循的“范式”。這個問題證明起來很復雜，但有一點可以肯定，古代歷法家大都遵循這個“范式”，如果古代歷法與《周易》相矛盾，肯定不會被認可，即使是用現(xiàn)代天文學的理論加以解釋。如果承認《周易》象數(shù)是古代歷法研究的“范式”，那么，《周易》象數(shù)對于古代歷法研究的積極意義，那就是不言而喻的。當然，在科學研究中，既有遵循“范式”，還有打破“范式”，這在科學發(fā)展中是同樣重要的，不可顧此失彼。