1西方天文学发展史

第一西方天发展天文学,从无史可考,到现在粗具规模。从信仰崇拜的幻想世界到理性科学的自由思想。我们走了很远。现在,让我们顺着历史的足迹来看看天文走过的路,和西方先人们努力的足迹。时间的洪流上古的古文明中,直接影响现今西方天文学思想的是巴比伦和埃及,印度。直接传承者便是希腊,罗马,建立了所谓古典天文体系。随之而来的近一千年中古黑暗时期中,科学思想被视为异端邪说,中国在这时期保存了相当多的观测资料贡献不可谓不大。随着十字军东征,从前传至阿拉伯世界的天文知识又回流欧洲风气渐开,教廷的束缚终于被打破,随后的三百年,科学突飞猛进。最后我们踏上了月球,在你我的有生之年,人类也将踏上火星,至于距离我们最近的半人马座星?未来,是值得想象的。1.上古天文学天文学和所有科学一样,起源于需要。四季的判别农耕的时间,乃至于对天象的敬畏崇拜,都造成了天文学的发展。巴比伦文明:苏美人已能从月相来订出历法并已知润月的观念。巴比伦人更改进并统一了历法,且订出了黄道十二宫。亚述人则更认识了黄道和白道也订出了一星期七天的制度。随后的迦勒底人更可预测日月食对于天文的观测也是有名的详实,对于五大行星的纪录更是如此。总言之巴比伦文化为日后承接的希腊文化打好了良好的基础。埃及文明:埃及的天文学是僧侣祭司的特权埃及的天文学,在早期第三到第六王朝间发展最为快速,金字塔,太阳历的订定都是在这个时期。比较特别的是埃及

人将一天分为昼夜,各分为十二小时,但由于随季节日夜长短会有变化所以古埃及一小时的长度不是一定的。印度文明;印度文明发源虽早,但发展较慢后期天文发展还有受到希腊的影响。印度使用二十七星宿,他们将一个朔望月分为白月和黑月又以月圆时月亮所在的星座命名该月份,是比较特殊的。2.西方古典天文体系的形成----希腊时代古希腊素有西方文明摇篮的美誉。从公元前八世纪的荷马时期起由于巴尔干半岛上的希腊多山陆路交通不便,所以没有形成古代东方国家特有的中央集权体制而形成了另一种新型的城市国家。在主要的城市国家里城市平民在和贵族的抗争中取得了胜利,这些平民在外贸和扩展领地的活动中接触到了外来的文化又因为地近埃及,巴比伦,古埃及和巴比伦的天文知识也就这样为他们所吸收。这些平民相对来说思想较开放,在这样的环境下使他们能够自由的进行科学研究和独立思考一个百花齐放的时代便就此展开。首先登场的是地处小亚细亚,和埃及以及巴比伦最为接近的爱奥尼亚泰勒斯(Thales)是爱奥尼亚学派的始祖,他曾预言公元前年的一次日蚀,制止了两个种族的战争。但后来波斯攻陷爱奥尼亚,此学派便渐趋没落。随后而起的是意大利南希腊端民地上的毕达哥拉斯Pythagoras)学派,毕达哥拉斯曾用船的桅杆,星星的高度,月食时的地球影来证明地球是圆的。但后来此学派因分裂和政治压迫而告没落。爱奥尼亚学派没落之后,仅寻的学者移居雅典继续工作毕达哥拉斯学派的学者也渐聚集在雅典,两派学者在雅典的聚集造成了雅典学派的兴起。柏拉图Plato)便是此学派代表人物之一,此学派的欧多克斯Eudoxus)用许多复杂同心球壳的套迭来证明行星的运动。亚理士多德(Aristotle)仅支持此学说,并用恒星不动的理由

来说明天动说的可信性。贺拉客利特(Heraclides)由观测水,金星,认为内行星绕日运动,这点对哥白尼的日心体系具有启发作用。公元前四世纪,马其顿兴起,公元前338年整个希腊被纳入马其顿统治,随后的亚历山大大帝,更建立了跨欧亚非三洲的大帝国。后来亚历山大帝国崩溃他的大将托勒密占领埃及,由于他曾为亚理士多德的学生故重视学术发展,在亚历山大城设立了一个规模庞大的研究教学机构,还有一间五十万卷书的图书馆直接造成了亚历山大学派的产生。阿利斯塔克(Aristarchus)那时首先提出日心说,但此想法超前时代太多,不为人接受。后来阿基米得记录下了这个看法为一千多年后哥白尼的日心地动说起了重要的启发作用。阿利斯塔克也是第一个测量日月地距离地球直径,黄赤交角的人。托勒密王朝后来也脱离不了衰亡的命运,渐沦为罗马附庸,学术中心渐转移至罗德斯岛和爱琴诸岛,喜帕恰斯是这时代的代表人物最大贡献是在观测天文学上,他的发现十分多,其中他编篡的星表,更在1800之后,帮助哈雷发现了恒星的自行。曾被人称为「天文学之父」。喜帕恰斯的传人是托勒枚(ClaudiusPtolemy),他的主要著作【大综合论】(MegaleSyhtaxis)涵盖了希腊化时期所有的天文学成就。拖勒枚承认行星的运动可以用地球运动来说明,但当时还不了解万有引力所以他否定了这个说法。后来的罗马人对于科学研究并不醉心,他们只学到了希腊人的科学知识。但并没学到希腊的研究精神,所以,罗马时代天文学的进展是很缓慢的。罗马本来的历法是阴阳合历,到了儒略、凯萨(JuliusCaesar)的时代,已经和实际的时间差了三个月,于是废除了阴阳合历,采用太阳历,新修改后的历称为儒略历现今的七月就是Julius的变形。后来的奥古斯都(Augustus)把八月用自己的名字代替也就是August的由来。

罗马帝国崩溃之后,传统的希腊知识被基督教义取代天文学发展停滞。加上阿拉伯人入侵,毁掉了东方希腊文化的几个中心。希腊文化就此成为教科书名词长达一千年的黑暗时代开始。3.日心体系和古典天文学的诞生罗马帝国衰亡,随后文化中心的没落,日耳曼蛮族的入侵基督教兴起。一直到十一世纪,希腊科学和所有的新科学思想被教会以圣经的内容加以压制。欧洲直到十字军东征,才又接触到古希腊和阿拉伯的天文学。远洋航行技术的进步造成天体导航的需1求,和新航路的开拓,以及资本主义的发生。哥伦布和麦哲伦随后完成了他们的伟大航行。教会的枷锁渐渐被打破了。由于观测技术的进步,到了哥白尼时代托勒玫地心体系中的圆不断增加至八十个之谱。如此复杂的系统,已使一些科学家感到不满。在十三世纪时知晓天文的西班牙国王阿耳丰索就开了个玩笑,结果连王位都不保。哥白尼NicolausCopernicus)分析了托勒玫体系的行星运动,发现如果把三种共同的运动周日旋转,周年运动,岁差)用地球在运动来表示,则复杂的系统变得简洁明暸。他花了数十年的时间反复证明自己的论点无误,最后在临终前出版了【天体运行论】改变了人们的视野。之后的布鲁诺,本为牧师,但一生为科学奋斗。他延伸哥白尼的学说创造出了和我们如今认同的宇宙观相当的思想。但在这种宇宙中没有上帝的存在,于是他被教会视为公敌,于1592年被教会逮捕,八年后烧死在罗马。开普勒(JohannesKepler)幼年时在神学院接触哥白尼学说后来在弟谷(TychoBrache)麾下与其合作,最后继承了弟谷的观测数据创出了行星运动三大定

律。首先,他发现观测的资料和前人推算的值有左右的误差,而在一千条的火星观测数据中,都有相同的误差,他开始试着找出原因。归纳出了第一条行星运动定律-行星在椭圆轨道运动,太阳在其中一个焦点上。随后又发现了第二定律面积定律和第三定律-行星公转周期平方和半长轴立方成正比为牛顿的万有引力定律开辟了道路。和开普勒同时期的伽利略(GalileoGalilei)则是第一位用望远镜进行观测的天文学家。他看到了太阳黑子,月球的表面,木星的卫星金星的盈亏,这些都证明了哥白尼学说的正确。最后他被教会逮捕下狱,打成招,签下悔过书,软禁终生。稍后的牛顿(IssacNewton)生在教会控制较少的英国。他发现了统治行星运动的定律。古典天文学,至此趋于完备。5.18,19世纪天文学的进展首先登场的是哈雷(EdmondHalley),他二十二岁时就因出版了一份南天星表而享有盛名,1705年,他计算出了二十四颗彗星的轨道发现有一颗是1681-1682出现过的,而且和1607,1531年彗星出现的轨道也相近于是他预言,下一次将会在1758年回归。到了1758年,哈雷彗星果然回来了计算所依据的牛顿定律被大众完全接受,彗星是大气现象的说法也不攻自破了。布拉德雷(J.Bradley)在误打误撞的情形下则发现了光行差求得了更精确的光速数值。他晚年编制了一份庞大的星表,被誉为十八世纪最精密的星表对近代研究恒星自行有伟大的价值。十八世纪发现了一条行星位置的规律,将日地距离取为则已发现的行星位置都符合0.4+0.3*2^n的规律,称为提丢斯(Titius)则,或称波德守则,于是人们在发现到了天王星后,又在火星和木星间找到了小行星带根据天王星的轨道摄动,又找到了海王星。值得一提的,最先计算出海王星位置的是一名英国的大学生亚当斯(J.C.Adams),这是人们用牛顿力学发现的第一枚星体。

在欧洲文艺复兴的时期,东方的中国正处于积弱不振科学衰落的时期。教会利用这个机会藉传扬科学知识为传教活动服务。当时许多派来中国的传教士都是欧洲一流的天文学家,但由于教规的约束,起初他们传扬的多半是中古世纪的古老科学思想。开始传扬日心说,已是十八世纪中叶之后的事了那时日心说在欧洲已取得绝对的胜利。这些耶稣会教士对于介绍西方数学天文学到中国,以及将东方古老天文学数据介绍至西方,有着相当的贡献。如果说哥白尼创立了行星天文学,则恒星天文学之父应该是威廉、赫歇耳(W.Herschel),他发现了太阳的自行(太阳朝武仙座方向运动,又发现了互绕的双星系统,他在估计银河的距离时,也开始了恒星统计学的工作。贝赛耳(F.W.Bessel)则完成了之前许多天文学家想证明的恒星视差证明了哥白尼地动说唯一未被证明的部份。人类也开始了可测定恒星距离的时代。此时,分光仪,光度学,照相术也在天文上展露头角。分光仪使我们得到遥远星球的温度,化学组成,甚至视速度。光度学使我们精确地分析行星光度照相术则使我们能摄取微弱天象。在1850年代,天体物理学诞生了。1888年,在天体物理学终于厘清星云星团的面目后德雷耶耳(J.L.E.Dreyer)发表了星云星团【新总星表】(简称N.G.C.),直至今,这个星表还经常使用。5.二十世纪的天文学天体物理学在二十世纪才利用于行星的观测上南加州威尔逊天文台发现火星大气的成份不适于生物生存。金星上的红外线吸收带表示有大量的二氧化碳。木星表面存在甲烷和氨分子。使得天文学家开始建立行星表面构造的理论。1930年,靠着照相术,汤鲍(C.Tombaugh)现了预言中的冥王星。

莫理(A.C.Maury)则靠着十九世纪哈佛大学的观测数据将恒星分成O~S数类。最后罗素(H.N.Russel)发表了绝对星等对光谱型的统计图世称赫罗图。勒维特(H.S.Leavitt)则利用已知绝对星等的造父变星求出两个麦哲伦云的距离,利用这种方法,很多球状星团的距离也被求出了。1931年,无线电工程师杨斯基(K.G.Jansky)现了宇宙背景辐射,开始了无线电天文学,在无线电干涉仪发明以后,无线电狭着不受天候限制以及观测波谱广的优点,为天文研究方法造成了革命性的跃进。1924年,哈柏(E.Hubble)确定了仙女座星系是河外银河开辟了河外星系的研究。二战后,星系集团的研究,更发现了本星系群甚至超星系群。有人也发现,许多星系的运动方向都远离我们,再加上宇宙背景辐射的证据于是,大霹雳宇宙学兴起。我们能到那儿去吗?二十世纪,除了天文学的进展之外。由于科技工艺的进步人类终于有机会一偿千年以来的夙愿---到那儿去。但很讽刺的航天科技的萌芽,却是由于战争的栽培。冯布朗,为德国V-2火箭设计者,二战后来到美国为美国太空计划贡献良多。但第一枚飞上太空的物体,是苏俄的史波尼克一号卫星。第一位航天员也是苏俄的盖佳林。美国不堪受辱甘乃迪总统于1961/5发表六零年代送人类上太空的宣言,最后在太空竞赛中美国从阿波罗(APOLLO)和诺瓦(NOVA)计划中择其易者,集全国之力击败了苏联的龙特(ZOND)计划。

七零年代之后,由于政治因素(美国陷于越战民意自大),所以航天不再占有重要性的地位。但最近登陆火星的计划再度登上台面也许,在2012年以前,人类真能踏上火星呢。和哥伦布,麦哲伦,以及希腊时代的思想家们一样人们千百年来总是好奇着,自己的界限在哪儿,我们能够踏出太阳系吗?我们先看看前一页这张表。(c代表光速,v为宇宙飞船速度,ε为燃料效率,w/c为喷射速度对光速比质量比为出发时重/最后重)我们现在知道,光凭化学燃料是无法踏出太阳系的现在有很多人提出了多种理论,核分裂,核融合,电浆推进,或是反物质光帆,星际冲压……这里面有些构想天马行空,有些十分可行,但要实现,也许需要再一次像登月竞赛一样的动机才可行吧?随着无线电天文学的发达,观测的精度也跟着增加在1980年代,开始有人试着把无线电望远镜朝向天空,试着接收非地球传来的人造讯号。最近几年一个精密的搜寻计划---SETI计划(有人翻成赛提)展开了。我们也曾多方送出信息如果我们的银河系中真有智能生物,希望能获得回音。到底外星人存在的可能性有多少呢?下面是【德瑞克公式】后面的估算值是CarlSagen博士所提出的。N=R*Fp*n*Fl*Fi*Fc*LN:银河系中可能和人类同时存在的文明社会R:银河系中一年诞生的恒星数(10)Fp:在其中拥有行星的比例(1)n:此行星系中具备生命诞生和演化的行星数1)Fl:在如此的行星系中拥有知性生物的比例1)

Fc:其中拥有星际通讯能力的比例(0.01)L:这个文明的寿命(10000000)不管外星人是否存在,人类跨出大气圈是必然的趋势。火星也许会成为新人类的故乡。未来,浩瀚的星海,我们能到那儿去吗附录:一、古文明之宇宙观1.埃及人认为星星是分布在天神的身上,此天神弓着身体伏在大地上。2.希伯来人(圣经):上帝创造天地与万物。3.中国人:盘古开天辟地。宇:四方上下─三度空间的无极。宙古往今来─时间的无穷。天外有天。二、古文明的天文观测1.英格兰南方的石柱群(2800-2200BC):考古学家认为它是用以观测太阳与月亮升起的位置与时间尤其是Heelstone是标示着夏至太阳升起的位置。2.犹加敦半岛(Yucatan)上的马雅文明的废墟〝〞(~AD1000),它的窗户的设计可能是为了便于观测金星和其它的星体。3.古代埃及人的观测:

1)2000~3000BC,每年天狼星偕同太阳东升以后不久尼罗河即发生泛滥。2)大金字塔的北面主要隧道正指