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天文學(xué)的歷史
早在16世紀(jì)以前,中國的天象觀測已經(jīng)達(dá)到非常精確的程度。中國古代天文學(xué)家設(shè)計(jì)制造出很多精巧的觀測儀器,通過恒星觀測,議定歲時(shí),上百次地改進(jìn)歷法。我國是世界上古代天項(xiàng)紀(jì)錄最多也最系統(tǒng)的國家,從殷商時(shí)代的甲骨文鐘就可以找到當(dāng)時(shí)的天象紀(jì)錄,我國歷史上關(guān)于新星和超新星的記錄約有80條,占全世界這類紀(jì)錄的90%。在西方,古代天文學(xué)家傾注很大力量,研究行星在星空背景中的運(yùn)動(dòng)。他們年復(fù)一年、精益求精地測量行星的位置和分析行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,終于導(dǎo)致了中世紀(jì)哥白尼日心學(xué)說的創(chuàng)立。這給當(dāng)時(shí)的宗教勢力以有力的打擊,是歷史上自然科學(xué)的一次輝煌勝利。
日心說的發(fā)展到十七世紀(jì)達(dá)到頂峰,牛頓把力學(xué)概念應(yīng)用于行星運(yùn)動(dòng)的研究上,發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證了萬有引力定律和力學(xué)定律,并創(chuàng)立了天文學(xué)的一個(gè)新的分支??天體力學(xué)。天體力學(xué)的誕生,使天文學(xué)從單純的描述天體的幾何關(guān)系,進(jìn)入到研究天體之間相互作用的階段。
在牛頓以后的二百年中,天體力學(xué)的發(fā)展給應(yīng)用數(shù)學(xué)以有力的推動(dòng)。從微積分到現(xiàn)在的數(shù)學(xué)物理方法,已成為現(xiàn)代科學(xué)中必不可少的工具。
天體之間的引力作用雖然說明了許多天文現(xiàn)象,卻不足以闡明天體的本質(zhì)。十九世紀(jì)中葉以來,物理學(xué)的重大發(fā)展把天文學(xué)推進(jìn)到一個(gè)新的階段。以測量天體亮度和分析天體光譜為起點(diǎn)的天體物理學(xué)稱為天文學(xué)的一個(gè)新的生長點(diǎn)。
十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)初,量子理論、相對(duì)論、原子核物理和高能物理的創(chuàng)立,給了天文學(xué)以新的理論工具。研究天體的化學(xué)組成、物理性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和演化規(guī)律,是人類對(duì)天體的認(rèn)識(shí)深入到問題的本質(zhì)。天體物理學(xué)使天文學(xué)家們可以有根有據(jù)地談?wù)撎祗w的演化。天體物理學(xué)的誕生標(biāo)志著現(xiàn)代天文學(xué)的起點(diǎn)。天文觀測也在這時(shí)進(jìn)入到一個(gè)新的階段。
回顧十七世紀(jì)以前,人們?cè)诼L的年代里只是靠肉眼來觀測天象,能看到的星星不過六、器千克。十七世紀(jì),伽利略首創(chuàng)的天文望遠(yuǎn)鏡,使人類的眼界突然大大開闊。隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,望遠(yuǎn)鏡的口徑越來越大,人類的視野從我們周圍的太陽系,擴(kuò)大到銀河系,又?jǐn)U大到河外星系。
目前,各種望遠(yuǎn)鏡的視野里,有種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)容豐富的遙遠(yuǎn)而暗弱的天文對(duì)象呈現(xiàn)出來。二十世紀(jì)初以來,直徑2米到6米的大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展,尤其是近三四十年來射電天文學(xué)和空間天文學(xué)的相繼誕生,是天文觀測手段不但具有空前的探測能力和精度,而且是天文學(xué)的領(lǐng)域擴(kuò)展到整個(gè)電磁波段。十分明顯,我們的時(shí)代正在經(jīng)歷著天文學(xué)的一次新的巨大飛躍。
觀測手段的飛躍使天體物理學(xué)進(jìn)入空前活躍的階段。如果說天體物理學(xué)在它誕生之初就對(duì)物理學(xué)做出某些貢獻(xiàn),那么最近天文學(xué)上接連發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象,可以說給物理學(xué)以一連串的沖擊。像紅外源、分子源、天體微波激射源的發(fā)現(xiàn)對(duì)恒星形成的研究提供了重要的線索;脈沖星、X射線源、γ射線源的測定,則推動(dòng)了恒星演化的研究;星際分子的發(fā)現(xiàn),吸引了生物學(xué)界和化學(xué)界的注意;類星體、射電星系和星系核活動(dòng)等高能現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),對(duì)以至的物理學(xué)規(guī)律提出了尖銳的挑戰(zhàn);結(jié)合各種類型星體觀測資料的積累和分析,星系演化和大尺度宇宙學(xué)的觀測研究也已提到日程上來。
自從人造衛(wèi)星上天以來,日地空間物理學(xué)已經(jīng)取得了大量的新結(jié)果;宇宙飛船遠(yuǎn)訪行星,以及在月球、火星、金星上的著陸考察,使太陽系的構(gòu)成和演化的研究展現(xiàn)出嶄新的局面。
人們看到廣闊無邊的宇宙空間有著地面實(shí)驗(yàn)室難以模擬的物理?xiàng)l件:高真空度,中子星內(nèi)部每立方厘米10億噸的高密度、脈沖星表面高達(dá)一萬億高斯的磁場、恒星內(nèi)部和恒星爆發(fā)時(shí)產(chǎn)生的超過100億度的高溫、一些星系和星系核拋射物質(zhì)所具有的極高速度……。
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