天文學(xué)的特點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：天文教育；公選課；教學(xué)實(shí)踐

引言

科學(xué)技術(shù)領(lǐng)先的發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視大學(xué)生的天文普及教育，發(fā)達(dá)國(guó)家及一些發(fā)展中國(guó)家的中學(xué)與高校也都普遍開(kāi)設(shè)了天文學(xué)課程。美國(guó)國(guó)家天文學(xué)聯(lián)盟副主席肯·威爾科克認(rèn)為：“對(duì)于學(xué)生，天文學(xué)是檢驗(yàn)他們一生對(duì)科學(xué)興趣的最好方法”[1]。

我國(guó)的天文教育目前很薄弱，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大。我國(guó)現(xiàn)有高校3152所，在校生超過(guò)2000萬(wàn)，其中高職高專1281所，開(kāi)設(shè)天文選修課的高職院校不到20所[2]。近幾年一些高校紛紛開(kāi)設(shè)天文公選課，但目前高職院校中開(kāi)設(shè)天文選修課的仍是鳳毛麟角，多數(shù)學(xué)生天文地理知識(shí)貧乏。例如，許多學(xué)生不能辨認(rèn)北斗星、不知道四季更替的原因，或熱心于“占星學(xué)”，相信網(wǎng)上傳播的帶有迷信色彩的信息。因此在高職院校中開(kāi)設(shè)天文選修課，普及天文學(xué)知識(shí)，不僅非常必要，而且勢(shì)在必行。

我院在校學(xué)生有1200余人。自2003年開(kāi)設(shè)“趣味天文”第二課堂，2009年起開(kāi)設(shè)“星空探秘”公選課。至今已運(yùn)行天文公選課4個(gè)學(xué)期，選課人數(shù)累計(jì)198人。隨著教學(xué)實(shí)踐的深入，我們不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)教學(xué)，將天文公選課開(kāi)成學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的一門課程。本文分析了天文選修課的必要性，結(jié)合近年來(lái)我校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，介紹我院天文公選課的實(shí)施。探討天文教育的特征、模式、選修課所面臨問(wèn)題及其對(duì)策。

1.天文選修課的必要性

人類有別于其他動(dòng)物的重要標(biāo)志之一是有思維活動(dòng)，人的思維活動(dòng)涉及到其所處環(huán)境，包括宇宙環(huán)境。高職院校的天文教育，是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。天文領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)和新的發(fā)現(xiàn)，能激發(fā)學(xué)生的科學(xué)熱情，幫助學(xué)生掌握科學(xué)思維方法，樹(shù)立正確的宇宙觀。

在高職學(xué)生中普及天文知識(shí)，對(duì)破除迷信、反對(duì)偽科學(xué)具有重要意義。天文是研究天上發(fā)生的現(xiàn)象的學(xué)問(wèn)，而很多迷信也恰恰來(lái)源于“天上”。例如，很多學(xué)生迷戀“生肖、星座與命運(yùn)”的所謂對(duì)應(yīng)關(guān)系，社會(huì)上一度有許多出版物，對(duì)這一不科學(xué)的論調(diào)起了推波助瀾的作用，相信所謂“生肖”的因果對(duì)應(yīng)的思潮，對(duì)社會(huì)良性發(fā)展危害性很大。天文知識(shí)的普及，正是讓學(xué)生知曉正確的天文知識(shí)、樹(shù)立正確人生觀和科學(xué)思考方法、破除迷信和偽科學(xué)的有力武器。

大量調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，說(shuō)明學(xué)生需要天文知識(shí)。公選課實(shí)施以來(lái)，針對(duì)天文公選課，我們進(jìn)行了連續(xù)多個(gè)學(xué)期的問(wèn)卷調(diào)查。累計(jì)發(fā)出問(wèn)卷198份，收回182份。被試學(xué)生涵蓋高職生和中職生，來(lái)自4個(gè)學(xué)院的9個(gè)專業(yè)，其中3個(gè)文科或藝術(shù)類專業(yè)。

結(jié)果表明，有89%的學(xué)生希望學(xué)習(xí)天文知識(shí)。對(duì)于學(xué)生獲取天文學(xué)信息的途徑，我們讓學(xué)生在以下6種途徑中進(jìn)行多項(xiàng)選擇：⑴多媒體網(wǎng)絡(luò)⑵電視⑶報(bào)刊雜志⑷科普書⑸科普展覽或天文館⑹課外活動(dòng)。統(tǒng)計(jì)顯示，使用過(guò)小于或等于2種途徑的學(xué)生占46%，使用過(guò)3種途徑的占23%，4種途徑的占15%，5種或以上的途徑的僅占2%，其中絕大多數(shù)人是由網(wǎng)絡(luò)或電視中了解天文信息的。上述結(jié)果說(shuō)明，絕大多數(shù)學(xué)生很希望了解天文知識(shí)，但是獲得天文知識(shí)信息的途徑還很少。問(wèn)卷中還設(shè)計(jì)了少量天文基本常識(shí)題，從答卷結(jié)果看，學(xué)生的天文知識(shí)很膚淺而零散。

關(guān)于學(xué)生對(duì)天文知識(shí)的興趣點(diǎn)，問(wèn)卷結(jié)果顯示了以下幾個(gè)方面：星座與人生、外星人與UFO、流星及日月食、小行星撞地球、黑洞。

表1是學(xué)生回答的選課動(dòng)機(jī)統(tǒng)計(jì)表（問(wèn)卷為多項(xiàng)選擇）?？梢钥闯?，多數(shù)學(xué)生的選課動(dòng)機(jī)是積極的。學(xué)生希望拓展知識(shí)面和提高素質(zhì)，但也有部分學(xué)生的選課目的是為修夠?qū)W分，其部分原因是可供選擇的選修課數(shù)量尚不多。

綜上可見(jiàn)，高職學(xué)生的天文基本常識(shí)還很欠缺，他們對(duì)天文知識(shí)是渴求的，這種渴求正是探索宇宙和認(rèn)識(shí)自然的原動(dòng)力。因此在高職院校中很有必要提供途徑，使學(xué)生有機(jī)會(huì)了解和學(xué)習(xí)天文知識(shí)。

2.天文選修課的教學(xué)實(shí)踐

2.1教學(xué)目標(biāo)的研究與確定

學(xué)校應(yīng)根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)來(lái)設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，這個(gè)原則對(duì)于選修課更為重要[3]。我院天文選修的授課對(duì)象是全院學(xué)生，他們專業(yè)分散，大部分是二年級(jí)學(xué)生，五年制高職生約占60%的比例。學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)很差，已有的天文知識(shí)很零散且膚淺，基本知識(shí)往往局限于一些科技史話或科幻故事等。

根據(jù)學(xué)生情況，參照其他院校的經(jīng)驗(yàn)，我們將天文選修課的教學(xué)目標(biāo)定位于：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，一方面了解一些天文常識(shí)和前人的研究歷程，拓寬知識(shí)面，幫助學(xué)生形成較科學(xué)的理性思維習(xí)慣。另一方面使學(xué)生了解天文新成就和進(jìn)展，激發(fā)他們對(duì)天文的興趣。

2.2教學(xué)內(nèi)容的取舍

鑒于選修課的特點(diǎn)和我們的現(xiàn)有條件，我們首先明確一個(gè)主導(dǎo)思想：打破紛繁復(fù)雜的天文知識(shí)體系，根據(jù)既定教學(xué)目標(biāo)制訂教學(xué)內(nèi)容。經(jīng)過(guò)多學(xué)期教學(xué)探索，篩選出一些重要的、有趣味性的、適合我校實(shí)際情況的內(nèi)容，重構(gòu)成為天文選修課的授課內(nèi)容。制訂教學(xué)內(nèi)容時(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)了兩條主線，一是天文現(xiàn)象與天文觀測(cè)，因?yàn)檫@是天文理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)，而且從現(xiàn)象入手的教學(xué)更容易為學(xué)生所接受。二是天文新成果，介紹一些天文研究最新成果，經(jīng)常結(jié)合媒體報(bào)道的科技新聞，以通俗易懂的方式引入相應(yīng)天文知識(shí)或常識(shí)，拓寬學(xué)生知識(shí)面的同時(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教學(xué)內(nèi)容的選取上，我們特別注意了教學(xué)內(nèi)容的趣味性[4]。例如，第二課的題目是“從干支紀(jì)年談起——天文簡(jiǎn)史”，最后一課“外星人存在嗎——探索地外文明”，題目吸引了學(xué)生的興趣。課堂教學(xué)中，我們一般選擇有趣的事例或經(jīng)典故事引入教學(xué)內(nèi)容。還利用一些名人軼事、歷史典故等，活躍課堂氣氛，集中學(xué)生注意力[5][6]。另外，教學(xué)中還介紹一些科技發(fā)展史，一些重要天文成果產(chǎn)生的背景，對(duì)學(xué)生的思維習(xí)慣和能力起到潛移默化的培養(yǎng)作用[7]。

天文公選課沒(méi)有合適的教材，課題組開(kāi)發(fā)編纂了講義。內(nèi)容源于相關(guān)圖書資料、天文館資料、圖片、官方網(wǎng)站資料、有關(guān)科技新聞等。網(wǎng)絡(luò)資源中有極多可以利用的素材，但也需要花很大精力去選取和濃縮。講義涉及經(jīng)典核心知識(shí)、歷史、研究方法、趣味實(shí)驗(yàn)、天文新發(fā)現(xiàn)等。教學(xué)內(nèi)容動(dòng)態(tài)變化，緊跟科技發(fā)展形勢(shì)，也是教學(xué)內(nèi)容之一大特點(diǎn)。

2.3教學(xué)方法的研究

按照天文選修課的特點(diǎn)，本課特別適合采用活動(dòng)教學(xué)、案例教學(xué)和多媒體教學(xué)。我們?cè)诮虒W(xué)中大量采用多媒體教學(xué)方式。多媒體教學(xué)手段可以容納大量知識(shí)信息，另一方面還可以展示豐富的、多彩絢麗的天文圖片和視頻內(nèi)容。除此之外，還利用多種教學(xué)形式，如主題討論、室外觀測(cè)、器材及星圖使用、觀測(cè)記錄講評(píng)等，多樣的課堂形式和大量的信息交流，活躍課堂氣氛，學(xué)生在活動(dòng)中既學(xué)習(xí)了知識(shí)，又提高的思維水平。

比如在第一次課上，教師引導(dǎo)做一個(gè)有趣的假想“旅行”[8]：多媒體課件演示，從教室出發(fā)，由近及遠(yuǎn)漸漸遠(yuǎn)離地面、地球、地月系、太陽(yáng)系、銀河系…，直至“宇宙邊緣”。這個(gè)假想的旅行，展示了宇宙之大而給學(xué)生以震撼，學(xué)生正確認(rèn)識(shí)了我們?nèi)祟愒谟钪嬷械牡匚?，同時(shí)又進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)興趣。這個(gè)“開(kāi)篇”為學(xué)生所喜聞樂(lè)見(jiàn)，也得到很多教師的好評(píng)。

作為天文類課程的重要環(huán)節(jié)，實(shí)地觀測(cè)是必不可少的。借助逐步完善的觀測(cè)條件，我們組織學(xué)生進(jìn)行天文觀測(cè)。利用不同的學(xué)期時(shí)段所發(fā)生的天象，布置和指導(dǎo)學(xué)生完成定期和不定期的觀測(cè)與記錄[9]。這些活動(dòng)有：課程前4周的月相觀察和記錄；星圖的使用練習(xí)；夜晚辨認(rèn)識(shí)別星座和認(rèn)星；二分二至午時(shí)太陽(yáng)高度角的測(cè)量；赤道儀和折射鏡的使用等。這些活動(dòng)往往聯(lián)系著諸多知識(shí)、歷史神話、常識(shí)等，活動(dòng)使學(xué)生拓展了知識(shí)、開(kāi)闊了心胸、陶冶了情操、鍛煉了能力。

2.4考核方法的探索

選修課的考核類型一般為考查。經(jīng)過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐，我們總結(jié)了一套適應(yīng)天文選修課的考核方法。

根據(jù)天文選修課程特點(diǎn)，本課不宜閉卷考試。我們采用觀測(cè)天象記錄、知識(shí)競(jìng)賽、討論天文新發(fā)現(xiàn)、撰寫小論文等方式，考核學(xué)生對(duì)天文選修課的掌握程度。例如在2010年，結(jié)合科技新聞“發(fā)現(xiàn)最年輕的黑洞”的討論題，學(xué)生寫出自己的看法或深度解讀，經(jīng)過(guò)查找資料和討論，評(píng)出單元成績(jī)，每個(gè)學(xué)生都不覺(jué)得是在考試，但是掌握了科技新知識(shí)。在結(jié)課考核的學(xué)生論文要求時(shí)，學(xué)生往往很關(guān)心如何要求論文的字?jǐn)?shù)，我們對(duì)字?jǐn)?shù)的要求很寬泛，字?jǐn)?shù)不做特別要求，重在論文質(zhì)量。規(guī)定學(xué)生可以針對(duì)其所感興趣的內(nèi)容（天文范疇），發(fā)表自己的看法，寫出自己的認(rèn)識(shí)或觀點(diǎn)，不能抄襲或下載，引用文獻(xiàn)要注明出處等。這樣的要求下，學(xué)生能夠發(fā)揮出主觀能動(dòng)性，寫出言之有物、觀點(diǎn)明晰的小論文。培養(yǎng)了他們實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)精神。

3.若干思考

在高職院校中開(kāi)設(shè)天文選修課，是普及天文知識(shí)的一種很有效的方式。天文學(xué)是對(duì)人類文明影響最大的學(xué)科之一，天文學(xué)與社會(huì)政治、宗教、文化、藝術(shù)等領(lǐng)域也有久遠(yuǎn)的關(guān)系。天文學(xué)的基本知識(shí)，對(duì)于當(dāng)代大學(xué)生，無(wú)論將來(lái)從事何種職業(yè)，都是值得學(xué)習(xí)的。

通過(guò)對(duì)天文學(xué)基本知識(shí)的學(xué)習(xí)和觀測(cè)活動(dòng)，可以使高職院校學(xué)生獲得關(guān)于天體和宇宙的各種知識(shí)，科學(xué)地認(rèn)識(shí)宇宙，了解人類生存的宇宙環(huán)境和探索宇宙的科學(xué)方法，從而開(kāi)闊學(xué)生的視野，樹(shù)立正確的世界觀和人生觀，提高科學(xué)素質(zhì)和綜合知識(shí)水平。

3.1授課內(nèi)容與方式

天文選修課的授課內(nèi)容可以包括：天文學(xué)簡(jiǎn)史、認(rèn)識(shí)四季星空、天球坐標(biāo)系、天體測(cè)量概述、太陽(yáng)及行星系統(tǒng)、恒星和星系、現(xiàn)代宇宙學(xué)知識(shí)。實(shí)踐部分包括：普通天文望遠(yuǎn)鏡基本知識(shí)、星座辨認(rèn)、大行星的觀測(cè)、河外星系觀測(cè)、彗星及其它天象觀測(cè)、簡(jiǎn)易天文望遠(yuǎn)鏡的制作知識(shí)等。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和教學(xué)條件的配備，可以對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行一定的取舍。

針對(duì)該課程知識(shí)性強(qiáng)，與其它學(xué)科的交叉、綜合性強(qiáng)，學(xué)生好奇性強(qiáng)的特點(diǎn)，理論部分采用課堂講座方式為主、學(xué)生討論為輔的開(kāi)放式教學(xué)模式。實(shí)踐部分可適時(shí)做基本觀測(cè)實(shí)習(xí)，或針對(duì)當(dāng)時(shí)特殊天文現(xiàn)象，組織觀測(cè)活動(dòng)，豐富和活躍學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3.2天文選修課的實(shí)施效果

通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷，我們要求學(xué)生評(píng)價(jià)課程對(duì)自己的“作用”和學(xué)習(xí)“收獲”。表2顯示了學(xué)生對(duì)天文選修課的基本評(píng)價(jià)。認(rèn)為天文選修課“有用”和“有收獲”的都占到90%以上。

3.3存在的問(wèn)題與建議

在高職院校開(kāi)設(shè)天文選修課是一項(xiàng)新的教改實(shí)驗(yàn)，尚有以下問(wèn)題要解決：如何定位教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容的組織、平衡教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性與趣味性、課外作業(yè)內(nèi)容問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)資源的利用、實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容的設(shè)置、觀測(cè)器材購(gòu)置。

天文選修課的目的應(yīng)該是：通過(guò)選修課學(xué)習(xí)，了解天文發(fā)展歷史、天文發(fā)現(xiàn)方法和成果，拓寬知識(shí)面，幫助學(xué)生形成一種科學(xué)的、理性的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生克服困難的意志，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性。

課外作業(yè)的選取對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果影響頗大。作業(yè)形式可以是：對(duì)某一問(wèn)題的思考、課外閱讀后的課堂討論、小論文、觀察記錄、觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算推演。研究和布置的作業(yè)要保護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情，進(jìn)一步引發(fā)其探索興趣。

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，文科生的感悟和追求與理科生有所不同。他們?cè)谥R(shí)的本體之外，更側(cè)重天文奧秘中蘊(yùn)含著的人類思想的美麗，更善于理解星語(yǔ)、品位內(nèi)涵，悟出做人的道理，自我培養(yǎng)凈化的心靈。我們不妨將他們的這一學(xué)習(xí)特點(diǎn)和感悟，引入到天文選修課目標(biāo)中，使理科學(xué)生具有更高人文素質(zhì)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]樊軍輝.對(duì)我國(guó)高校天文學(xué)選修課開(kāi)設(shè)的思考[J].湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)報(bào).2009（5）

[2]李華南.普通高校天文公選課的構(gòu)建[J].沈陽(yáng)教育學(xué)院學(xué)報(bào).2008（10）

[3]趙娟.天文公共選修課教學(xué)的一點(diǎn)體會(huì)[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2005（6）

[4]葉壬癸.天文知識(shí)選講[M] .科學(xué)出版社.2002.4

[5]王玉民.星座世界[M] .遼寧教育出版社.2008.7

[6]

[7]【美】卡爾·薩根著.李元等譯.宇宙[M] .吉林人民出版社.1998.10

第2篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

[關(guān)鍵詞]古希臘 科學(xué)技術(shù) 發(fā)展

[中圖分類號(hào)]I3/7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1009-5349（2013）10-0084-02

一、概述

古代希臘歷史向我們展示出一個(gè)引人注目的特色，有時(shí)它也被稱為“希臘奇跡”，就在近東文明西面的愛(ài)琴海沿岸，那些講希臘語(yǔ)的居民創(chuàng)造了這種獨(dú)特的文明。①希臘位于歐洲南部的希臘半島和附近的一些島嶼，其地理位置容易接近古代河流文明，渡海向南經(jīng)過(guò)克里特島可以到達(dá)埃及，向東從小亞細(xì)亞半島可以到達(dá)巴比倫等國(guó)。古希臘從公元前8-前6世紀(jì)相繼建立起一系列奴隸制城邦，隨后奴隸制在古希臘有了長(zhǎng)足的發(fā)展。古希臘人在吸收了古埃及、古巴比倫的科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了古代輝煌的文明，成為當(dāng)時(shí)歐洲的文化中心，也是近代科學(xué)技術(shù)的主要發(fā)源地。

二、古希臘的科學(xué)發(fā)展

（一）古希臘的自然哲學(xué)

古希臘人把自然界作為一個(gè)整體來(lái)研究，那時(shí)自然科學(xué)都包括在哲學(xué)里，稱為自然哲學(xué)，這既是希臘人對(duì)自然界的哲學(xué)思考，又是早期自然科學(xué)的一種特殊形態(tài)。這時(shí)的哲學(xué)家同時(shí)也是自然科學(xué)家。小亞細(xì)亞西岸中部的愛(ài)奧尼亞地區(qū)是古希臘自然哲學(xué)的發(fā)源地，在這里，形成了古希臘自然哲學(xué)的不同流派。西方歷史上第一個(gè)自然哲學(xué)家泰勒斯，誕生于地中海東岸愛(ài)奧尼亞地區(qū)的希臘殖民城邦米利都。他既是第一個(gè)哲學(xué)家也是第一個(gè)科學(xué)家，是西方科學(xué)——哲學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者。他的學(xué)生阿那克西曼德和阿那克西曼德的學(xué)生阿那克西米尼也是米利都人，他們形成了西方哲學(xué)史上第一個(gè)哲學(xué)學(xué)派——米利都學(xué)派。米利都學(xué)派的共同特點(diǎn)是他們把世界的本原歸結(jié)為某些具體的物質(zhì)形態(tài)，認(rèn)為宇宙萬(wàn)物是由某種基本的東西演化而來(lái)。米利都學(xué)派的思想活躍又顯示出早期希臘科學(xué)探索的另一個(gè)特點(diǎn)：科學(xué)的興起是理性爭(zhēng)辯的結(jié)果?？傊桌颊軐W(xué)家之間爭(zhēng)論不休，他們運(yùn)用理性、邏輯和觀察來(lái)駁斥別人的思想，強(qiáng)化自己的主張。

早期希臘人的自然知識(shí)的多元化和抽象化特征，由另一個(gè)前蘇格拉底學(xué)派——畢達(dá)哥拉斯學(xué)派——發(fā)揮的淋漓盡致。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派因把數(shù)學(xué)引入自然哲學(xué)而享有盛譽(yù)。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的主要代表人物是畢達(dá)哥拉斯和菲羅勞斯，畢達(dá)哥拉斯認(rèn)為數(shù)才是萬(wàn)物的本原，并企圖用數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)解釋自然現(xiàn)象。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的成員把數(shù)學(xué)提升到抽象化和理論化的高度；他們熱衷于以數(shù)的概念為核心來(lái)建構(gòu)他們的自然觀。正是以這種方式，數(shù)就成為探尋世界物質(zhì)材料那個(gè)米利都問(wèn)題的回答。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派既提出了地球概念，也提出了天球概念，這種地球——天球的兩球宇宙論模式為希臘天文學(xué)奠定了基礎(chǔ)。在天球轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，希臘天文學(xué)家運(yùn)用幾何學(xué)方法構(gòu)造和觀測(cè)相符合的宇宙模型；在宇宙模型基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步促進(jìn)觀測(cè)的發(fā)展，使希臘數(shù)理天文學(xué)達(dá)到了世界古代科學(xué)的頂峰。

米利都學(xué)派和畢達(dá)哥拉斯學(xué)派及他們的后繼者代表了兩種不同的傳統(tǒng)，這表明前蘇格拉底時(shí)期的哲學(xué)沒(méi)有一種基于共識(shí)的統(tǒng)一，而是分散為一些不同的思想派別。因此，這里至少還應(yīng)該簡(jiǎn)單地提到另外兩個(gè)主要的前蘇格拉底自然哲學(xué)學(xué)派，即原子論者和被稱為變化學(xué)派的哲學(xué)家。原子論者以米利都的留基伯和阿布德拉的德謨克利特為代表，他們以自己的方式回應(yīng)了早在一個(gè)世紀(jì)以前就提出的那個(gè)米利都挑戰(zhàn)。他們把世界想象為由原子組成，而原子是物質(zhì)最小的、不可再分的粒子。這些理論家假定，原子在虛空中所取形狀、位置、運(yùn)動(dòng)和排列的不同是我們看到周圍物體顯示出差異的根本原因。古代原子論者要面對(duì)一個(gè)大難題：假如不承認(rèn)無(wú)不受其影響的某種大因故，混亂的原子無(wú)論如何也形成不了自然界中的任何一種有序的或者恒定的模式。為此原子論哲學(xué)得到了無(wú)神論的名聲。原子論是古希臘自然哲學(xué)中最重要、最高的成果之一，雖然它還只是建立在直觀經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的哲理思辨和天才猜測(cè)的結(jié)果，但它在思想上和方法上對(duì)后人產(chǎn)生了重大影響。

（二）古希臘的天文學(xué)

在了解和學(xué)習(xí)古埃及、古巴比倫人天文學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，古希臘人在天文學(xué)方面表現(xiàn)出獨(dú)特的創(chuàng)見(jiàn)。他們是以更清醒的態(tài)度來(lái)看待迷人的宇宙，并以更大的熱情來(lái)探索天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。據(jù)說(shuō)泰勒斯能夠預(yù)言日食，還發(fā)現(xiàn)了北極星，腓尼基人就是根據(jù)他的發(fā)現(xiàn)在海上航行的。阿那克薩哥拉設(shè)想月亮上有山，月光是日光的反射，用月影蓋著地球的設(shè)想解釋日食，用地影蓋著月亮的設(shè)想來(lái)解釋月食。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派則設(shè)想地球、天體和整個(gè)宇宙都是球形，而天體的運(yùn)動(dòng)也都是均勻的圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閳A是最完善的幾何圖形。這個(gè)思想一直主宰著天文學(xué)，甚至還對(duì)后來(lái)的哥白尼產(chǎn)生了重要影響。在柏拉圖之前，希臘沒(méi)有大家都贊同的宇宙學(xué)和天文學(xué)理論。柏拉圖創(chuàng)辦的學(xué)校里的學(xué)生歐多克索根據(jù)對(duì)天體的觀察，建立了一個(gè)同心球宇宙幾何模型，他是第一個(gè)把幾何學(xué)和天文學(xué)結(jié)合起來(lái)的人。他的宇宙模型是以地球?yàn)橹行?，日月及五大行星?jí)恒星分別附在同心球殼層上圍繞地球勻速旋轉(zhuǎn)。行星的運(yùn)動(dòng)由四個(gè)大小不等的同心球的復(fù)合運(yùn)動(dòng)所致，而整個(gè)宇宙中的同心球一共有27個(gè)。

希臘化時(shí)期亞歷山大城有一個(gè)著名的天文學(xué)家阿里斯塔克在兩千多年前就提出過(guò)日心說(shuō)，他認(rèn)為太陽(yáng)和恒星是不動(dòng)的，地球和行星以太陽(yáng)為中心，沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)，地球每天繞自己的軸自轉(zhuǎn)一周，每年沿圓周軌道繞日一周。他在《輪日月大小和距離》一文中，應(yīng)運(yùn)幾何學(xué)方法，首次測(cè)量和計(jì)算了太陽(yáng)、月亮、地球的直徑比例和相對(duì)距離，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)比地球大得多。他的太陽(yáng)中心說(shuō)走在了時(shí)代的前面，在當(dāng)時(shí)有一定的影響，但并沒(méi)有得到一般人的廣泛認(rèn)同。

（三）古希臘的物理學(xué)和數(shù)學(xué)

希臘數(shù)學(xué)的發(fā)展歷史可以分為三個(gè)時(shí)期。第一期從伊奧尼亞學(xué)派到柏拉圖學(xué)派為止，約為公元前七世紀(jì)中葉到公元前三世紀(jì)；第二期是亞歷山大前期，從歐幾里得起到公元前146年，希臘陷于羅馬為止；第三期是亞歷山大后期，是羅馬人統(tǒng)治下的時(shí)期，結(jié)束于641年亞歷山大被阿拉伯人占領(lǐng)。亞里士多德是古希臘偉大的思想家、百科全書式的學(xué)者，是古代科學(xué)思想的主要代表。如果說(shuō)柏拉圖是一位綜合型的學(xué)者，那亞里士多德就是一位分科型的學(xué)者。他總結(jié)了前人已經(jīng)取得的成就，創(chuàng)造性的提出了自己的理論，在幾乎每一個(gè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域，亞里士多德都留下了自己的著作。他是形式邏輯的創(chuàng)始人，是第一個(gè)專門而又系統(tǒng)地研究思維和它的規(guī)律的人。亞里士多德是第一個(gè)全面認(rèn)真研究物理現(xiàn)象的人，他寫了世界上最早的物理學(xué)專著《物理學(xué)》，他反對(duì)原子論，不承認(rèn)有虛空的存在；他認(rèn)為物體只有在外力推動(dòng)下才運(yùn)動(dòng)，外力停止，運(yùn)動(dòng)也就停止。

阿基米德是“古代世界第一位也是最偉大的近代型物理學(xué)家”，是科學(xué)史上最早把觀察、實(shí)驗(yàn)同數(shù)學(xué)方法相結(jié)合的杰出代表。他的力學(xué)著作有《論浮力》《論平板的平衡》《論杠桿》《論重心》等。他發(fā)現(xiàn)的杠桿原理和浮力定律是古代力學(xué)中最偉大的的定律，也是今天機(jī)械設(shè)計(jì)和船舶設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)最基本的定律之一。阿基米德與雅典時(shí)期的科學(xué)家有顯著不同，他非常重視實(shí)驗(yàn)，親自動(dòng)手制作各種儀器和機(jī)械；他不是力圖提出一個(gè)完整的宇宙模型，而是著重在解決某些具有實(shí)際價(jià)值的問(wèn)題；他首先把科學(xué)和生產(chǎn)、戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)合起來(lái)，所有這些對(duì)后來(lái)文藝復(fù)興時(shí)期的達(dá)·芬奇和伽利略等人都產(chǎn)生了重要影響。

注釋：

①世界科學(xué)技術(shù)通史.上海世紀(jì)出版集團(tuán)，2007年版，第75頁(yè).

【參考文獻(xiàn)】

[1]麥克萊倫第三，哈羅德·多恩著，王鳴陽(yáng)譯.世界科學(xué)技術(shù)通史[M].上海：上海世紀(jì)出版集團(tuán)，2007.

[2]吳國(guó)盛.科學(xué)的歷程[M].北京：北京大學(xué)出版社，2002.

[3]張密生.科學(xué)技術(shù)史[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.

[4]張謹(jǐn).古希臘繁榮的人文底蘊(yùn)[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，

第3篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

“西學(xué)中源”說(shuō)主要是就天文歷法而言的。因數(shù)學(xué)與天文歷法關(guān)系密切，也被涉及。后來(lái)更推廣到其他領(lǐng)域，但并不重要。故本文以天文歷算為主，對(duì)“西學(xué)中源”說(shuō)的產(chǎn)生、發(fā)展及其背景進(jìn)行探討。

一、“西學(xué)中源”說(shuō)發(fā)端于明之遺民

據(jù)筆者所見(jiàn)史料，最先提出“西學(xué)中源”思想的是黃宗羲。黃氏對(duì)中西天文歷法皆有造詣，著有《授時(shí)歷法假如》、《西洋歷法假如》等多種天文歷法著作。明亡，黃氏起兵抗清，兵敗后一度輾轉(zhuǎn)流亡于東南沿海。即使在這樣艱危困苦的環(huán)境中，他還在舟中與人講學(xué)，仍在注歷?！皣L言勾股之術(shù)乃周公商高之遺而后人失之，使西人得以竊其傳。”①這里黃氏講的是數(shù)學(xué)，但那時(shí)學(xué)者常把“歷算”視為一事。黃氏最先提出“西學(xué)中源”的概念，這一點(diǎn)全祖望也曾明確肯定過(guò)：“其后梅征君文鼎本周髀言歷，世驚以為不傳之秘，而不知公實(shí)開(kāi)之”②。

“西學(xué)中源”說(shuō)之另一先驅(qū)者為黃宗羲同時(shí)代人方以智。方氏祟禎十三年(1640)進(jìn)士，明亡流寓嶺南，一度追隨永歷政權(quán)，投身抗清活動(dòng)。其《浮山文集》在清初遭禁毀，故流傳絕少。在《游子六序》一文中，方氏談?wù)摿酥袊?guó)古代天文歷法之后說(shuō)：“萬(wàn)歷之時(shí)，中土化洽，太西儒來(lái)。脬豆合圖，其理頓顯。膠常見(jiàn)者騅（馬＋戒）以為異，不知其皆圣人之所已言也。……子曰：‘天子失官，學(xué)在四夷’。”③方氏此文作于1651—1666年間，在時(shí)間上可能稍后于黃宗羲。值得注意，“天子失官，學(xué)在四夷”的說(shuō)法，和后來(lái)梅文鼎、阮元所謂“禮失求野”之說(shuō)頗相一致。

黃、方二氏提出了“西學(xué)中源”的思想，但未提供具體證據(jù)。而王錫闡則對(duì)此作了闡述，使此說(shuō)大進(jìn)了一步。王氏在明亡時(shí)曾兩度自殺，獲救后終身不仕，潛心天文歷算，和梅文鼎同為清代第一流的天文學(xué)家。王氏精通中西天文學(xué)，其造詣遠(yuǎn)在黃、方之上。他多次論述“西學(xué)中源”說(shuō)，其中最重要的一段文字如下：

今者西歷所矜勝者不過(guò)數(shù)端，疇人子弟駭于創(chuàng)聞，學(xué)士大夫喜其瑰異，互相夸耀，以為古所未有，孰知此數(shù)端者悉具舊法之中而非彼所獨(dú)得乎!一曰平氣定氣以步中節(jié)也，舊法不有分至以授人時(shí)，四正以定日躔乎?一曰最高最卑以步脁朒也，舊法不有盈縮遲疾乎?一曰真會(huì)視會(huì)以步交食也，舊法不有朔望加減食甚定時(shí)乎?一曰小輪歲輪以步五星也，舊法不有平合定合晨夕伏見(jiàn)疾遲留退乎?一曰南北地度以步北極之高下，東西地度以步加時(shí)之先后也，舊法不有里差之術(shù)乎?大約古人立一法必有一理，詳于法而不著其理，理具法中，好學(xué)深思者自能力索而得之也。西人竊取其意，豈能越其范圍?④

王氏這段話是“西學(xué)中源”說(shuō)發(fā)展史上的重要文獻(xiàn)之一。約寫于1663年之前一點(diǎn)，與黃、方二氏之說(shuō)年代相近。王氏第一次為“西學(xué)中源”說(shuō)提供了具體證據(jù)(當(dāng)然，實(shí)際上是錯(cuò)誤的)，五個(gè)“一曰”，涉及日月運(yùn)動(dòng)、行星運(yùn)動(dòng)、交食、定節(jié)氣和授時(shí)，幾乎包括了當(dāng)時(shí)歷法的所有主要方面。他認(rèn)為西法號(hào)稱在這些方面優(yōu)于中法，實(shí)則“悉具舊法之中”，是中國(guó)古已有之的。不過(guò)，說(shuō)西法中國(guó)古已有之，還有雙方獨(dú)立發(fā)明而暗合的可能，但王氏斷然排除了這一點(diǎn)：“西人竊取其意”，是從中法偷偷學(xué)去的。而且，王氏已經(jīng)注意到中國(guó)傳統(tǒng)天文學(xué)“詳于法而不著其理，理具法中”的特點(diǎn)，這與西方天文學(xué)從基本的“理”出發(fā)進(jìn)行演繹明顯不同。為了完善自己的說(shuō)法，他指出中法之理雖不明言，但“好學(xué)深思者自能力索而得之也”，這就為“西人竊取其意”提供了可能性。這一思想為后來(lái)梅文鼎的理論開(kāi)辟了道路。

值得注意的是，黃、方、王三人都是矢忠故國(guó)的明朝遺民，在政治上堅(jiān)決不與清政府合作，已如前述。同時(shí)，三人又都是在歷史上有相當(dāng)大影響的重要人物。黃氏是明清之際的著名學(xué)者之一，后人將他與顧炎武、王夫之并稱，號(hào)“三先生”；方氏在中國(guó)哲學(xué)史、思想史上有重要地位；王錫闡則是當(dāng)時(shí)以顧炎武為代表的遺民學(xué)者群中一個(gè)重要成員。這樣的三個(gè)人不約而同地提出“西學(xué)中源”說(shuō)，絕不應(yīng)視為偶然現(xiàn)象。

最近有文章認(rèn)為“西學(xué)中源”說(shuō)最早是由康熙提出的，并由此出發(fā)討論其產(chǎn)生的原因?！钡苏f(shuō)實(shí)際上發(fā)端于明之遺民，已如上述。而康熙在晚些時(shí)候也曾提出“西學(xué)中源”說(shuō)?，F(xiàn)在的問(wèn)題是：明朝遺民學(xué)者和清朝康熙皇帝這樣居于截然不同社會(huì)地位的人，卻先后提出一個(gè)相同的“西學(xué)中源”說(shuō)。這是很值得研究的問(wèn)題。它顯然和當(dāng)時(shí)的政治、思想和文化背景有關(guān)。后文將對(duì)此作些初步探討。

二、康熙提倡，梅文鼎大力闡揚(yáng)

康熙確實(shí)也提倡“西學(xué)中源”說(shuō)，而且起了很大作用。他曾作《三角形論》，其中提出：“古人歷法流傳西土，彼土之人習(xí)而加精焉?！边@是明確關(guān)于歷法的。他關(guān)于數(shù)學(xué)方面的說(shuō)法更受人注意，一條經(jīng)常被引用的史料是康熙五十年(1711)與趙宏燮論數(shù)，稱：“即西洋算法亦善，原系中國(guó)算法，彼稱為阿爾朱巴爾。阿爾朱巴爾者，傳自東方之謂也。”⑥“阿爾朱巴爾”又作“阿爾熱八達(dá)”或“阿爾熱八拉”，一般認(rèn)為是algebra的音譯。此字源于阿拉伯文Al-jabr，意為“代數(shù)學(xué)”。康熙怎么能從alsebm中看出“東來(lái)法”之意來(lái)，目前尚缺乏詳細(xì)資料。有人認(rèn)為是和另一個(gè)阿拉伯文單詞A-erh-je-pa-la發(fā)音相近而混淆的。⑦但康熙是否曾和阿拉伯文打過(guò)交道，以及供奉內(nèi)廷的耶穌會(huì)士向康熙講授西方天算時(shí)是否有必要涉及阿拉伯文(他們通常使用滿語(yǔ)和漢語(yǔ))，都還是疑問(wèn)。再退一步說(shuō)，即便Algebra真有“東來(lái)法”之意，在未解決當(dāng)年中法到底如何傳人西方這一問(wèn)題之前，也仍然難以服人。這個(gè)問(wèn)題后來(lái)梅文鼎慨然自任。

據(jù)來(lái)華耶穌會(huì)士的文件來(lái)看，康熙向耶穌會(huì)士學(xué)習(xí)西方天算始于1689年。從此他醉心于西方科學(xué)，連續(xù)幾年每天上課達(dá)四小時(shí)，課后還做練習(xí)。⑧以后幾十年中，他時(shí)常喜歡向宗室和大臣等談?wù)撎煳牡乩頂?shù)學(xué)之類的知識(shí)，自炫博學(xué)，引為樂(lè)事?？滴鹾芸赡苁窃趯?duì)西方天文數(shù)學(xué)有了一定了解之后獨(dú)立提出“西學(xué)中源”說(shuō)的，因?yàn)辄S、方、王三氏皆心懷故國(guó)，隱居不仕，康熙“萬(wàn)幾余暇”去研讀三氏著作的可能性不大。

康熙在天文歷算方面的“中學(xué)”造詣并不高深。他了解一些西方的天文學(xué)和數(shù)學(xué)，也沒(méi)有達(dá)到很高水平。這從他歷次與臣下的談?wù)摷八稁紫靖裎锞帯分械奶煳膶W(xué)內(nèi)容可以看出來(lái)。梅文鼎的《歷學(xué)疑問(wèn)》，康熙自認(rèn)為可以“決其是非”，但那只是一本淺顯的著作。相比之下，黃宗羲，王錫闡都是兼通中西天文學(xué)并有很高造詣的。因此他們提出“西學(xué)中源”說(shuō)或許還有從中西天文學(xué)本身看出相似之處來(lái)的因素；而康熙則更多地出于政治考慮了。

康熙的說(shuō)法一出，清代最著名的天文學(xué)家梅文鼎熱烈響應(yīng)。他三番五次地說(shuō)：“御制《三角形論》言西學(xué)貫源中法，大哉王言，著撰家皆所未及”⑨；“伏讀圣制《三角形論》，謂古人歷法流傳西土，彼土之人習(xí)而加精焉爾，天語(yǔ)煌煌，可息諸家聚訟”⑩；“伏讀御制《三角形論》，謂眾角輳心以算弧度，必古算所有，而流傳西土。此反失傳，彼則能守之不失且踵事加詳。至哉圣人之言，可以為治歷之金科玉律矣!”⑾于是梅氏用他“績(jī)學(xué)參微”的功夫來(lái)補(bǔ)充、完善“西學(xué)中源”說(shuō)了。他主要從以下三個(gè)方面加以論述：

一是論證“渾蓋通憲”即古周髀蓋天之學(xué)。明末李之藻著有《渾蓋通憲圖說(shuō)》，耶穌會(huì)士熊三拔(Sabbathinus de Ursis)著有《簡(jiǎn)平儀說(shuō)》。前者討論了球面坐標(biāo)網(wǎng)在平面上的投影問(wèn)題，并由此介紹星盤及其用法；后者討論一個(gè)稱為簡(jiǎn)平儀的天文儀器，其原理與星盤相仿。梅氏就抓住“渾蓋通憲”這一點(diǎn)來(lái)展開(kāi)論證：“故渾天如塑像，蓋天如繪像，……知蓋天與渾天原非兩家，則知西歷與古歷同出一原矣。”又進(jìn)一步主張：“蓋天以平寫渾，其器雖平，其度則渾?！枪蕼喩w通憲即古蓋天之遺制無(wú)疑也。”而且還列舉具體例證：“今考西洋歷所言寒熱五帶之說(shuō)與周髀七衡吻合”、“周髀算經(jīng)雖未明言地圓，而其理其算已具其中矣”、“是故西洋分畫星圖，亦即古蓋天之遺法也”。有了五帶、地圓、星圖這些例證之后，梅氏斷言：“至若渾蓋之器，……非容成、隸首諸圣人不能作也；而于周髀之所言一一相應(yīng)，然則即斷其為周髀蓋天之器，亦無(wú)不可?！薄昂?jiǎn)平儀以平圓測(cè)渾圓，是亦蓋天中之一器也?！辈浑y看出，梅氏這番論證的出發(fā)點(diǎn)就大錯(cuò)了。中國(guó)古代的渾天說(shuō)與蓋天說(shuō)，完全不是如他所說(shuō)的那樣為“塑像”與“繪像”的關(guān)系。李之藻向耶穌會(huì)士學(xué)習(xí)了星盤原理后作《渾蓋通憲圖說(shuō)》，只是借用了中國(guó)古代渾、蓋的名詞，實(shí)際內(nèi)容是根本不同的。精通天文學(xué)如梅氏，按理不會(huì)不明白這一點(diǎn)，但他竟不惜穿鑿附會(huì)，大作文章，這就不僅僅是封建士大夫逢迎帝王所能解釋的了。至于“容成、隸首諸圣人”，連歷史上是否實(shí)有其人也大成問(wèn)題，更不用說(shuō)他們能制作將球面坐標(biāo)投影到平面上去的“渾蓋之器”了。五帶、地圓、星圖畫法之類的例證也都是附會(huì)。

第二個(gè)方面是設(shè)想中法西傳的途徑和方式。“西學(xué)中源”說(shuō)必須補(bǔ)上這個(gè)環(huán)節(jié)才能自圓其說(shuō)。梅氏先從《史記·歷書》“幽、厲之后，周室微，……故疇人子弟分散，或在諸夏，或在夷狄”的記載出發(fā)，認(rèn)為“蓋避亂逃咎，不憚遠(yuǎn)涉殊方，固有挾其書器而者矣”。不過(guò)他設(shè)想的另一條途徑更為完善：《尚書·堯典》上有“乃命羲和，欽若昊天”的記載，梅氏又根據(jù)古代羲仲、羲叔、和仲、和叔四人“分宅四方”的傳說(shuō)⑿，設(shè)想東、南有大海之阻，極北有嚴(yán)寒之畏，唯有和仲向西方?jīng)]有阻礙，“可以西則更西”，于是把所謂“周髀蓋天之學(xué)”傳到了西方。他想像和仲西去之時(shí)是“唐虞之聲教四訖”，而和仲到西方之后，“遠(yuǎn)人慕德景從，或有得其一言之指授，或一事之留傳，亦即有以開(kāi)其知覺(jué)之路。而彼中穎出之人從而擬議之，以成其變化，固宜有之”。

古代疇人子弟抱書器西向的可能性我們當(dāng)然不能絕對(duì)排除，但問(wèn)題的關(guān)鍵是，西方古典天文學(xué)和周髀蓋天之說(shuō)是兩個(gè)根本不同的體系，沒(méi)有任何“同出一源”的證據(jù)，因此無(wú)論疇人子弟或和仲(假定真有其人的話)西征的可能性有多大，西方天文學(xué)也不可能源于“周髀蓋天之學(xué)”。梅氏之說(shuō)，實(shí)出于中國(guó)封建士大夫的傳統(tǒng)偏見(jiàn)。

早先王錫闡斷言西法是“竊取”中法而成，梅氏則平和一些，認(rèn)為是西人得到中國(guó)先賢“指授”，因而“有以開(kāi)其知覺(jué)之路”，發(fā)展而成的。而且給出了時(shí)間、地點(diǎn)和方式，這就使“西學(xué)中源”說(shuō)顯得大為完善。

梅氏闡揚(yáng)“西學(xué)中源”說(shuō)的第三個(gè)方面是論證西法與回回歷即伊斯蘭天文學(xué)之間的親緣關(guān)系。他認(rèn)為“而西洋人精于算，復(fù)從回歷加精”、“則回回泰西，大同小異，而皆本蓋天”。所以“要皆蓋天周髀之學(xué)流傳西土，而得之有全有缺，治之者有精有粗，然其根則一也”。梅氏能在當(dāng)時(shí)看出伊斯蘭天文學(xué)與西方天文學(xué)的親緣關(guān)系，比我們今天做到這一點(diǎn)要困難得多。因?yàn)楫?dāng)時(shí)中國(guó)學(xué)者對(duì)外部世界的了解還是非常少的。不過(guò)梅氏把兩者的先后關(guān)系弄顛倒了。當(dāng)時(shí)的西法比回歷“加精”倒是事實(shí)，但追根尋源，回歷還是源于西法的。

上述三方面的論述主要見(jiàn)于梅氏的《歷學(xué)疑問(wèn)補(bǔ)》第一卷中。通過(guò)他的闡發(fā)，“西學(xué)中源”說(shuō)更見(jiàn)完備，影響也更大了。

三、阮元等人推波助瀾

“西學(xué)中源”說(shuō)有“圣祖仁皇帝”提倡于上，“國(guó)朝歷算第一名家”寫書撰文作詩(shī)闡揚(yáng)于天下，一時(shí)流傳甚廣，也無(wú)人敢提出異議。1721年完成《數(shù)理精蘊(yùn)》，號(hào)稱御制，其中說(shuō)：

湯若望、南懷仁、安多、閔明我相繼治理歷法，間明算學(xué)，而度數(shù)之理漸加詳備。然詢其所自，皆云本中土流傳。⒀

連在清廷供職的耶穌會(huì)士也承認(rèn)“西學(xué)中源”。不過(guò)上列諸人是否真說(shuō)過(guò)這樣的話，至少，說(shuō)時(shí)處在什么場(chǎng)合，有怎樣的上下文，都還不無(wú)疑問(wèn)。倘若《數(shù)理精蘊(yùn)》所言不虛，那倒是一段考察康熙和耶穌會(huì)士之間關(guān)系的寶貴材料。耶穌會(huì)士在清宮中雖頗受禮遇，但歸根到底還是中國(guó)皇帝的臣下，他們面對(duì)康熙“欽定”之說(shuō)，看來(lái)也不得不隨聲附和。

《明史》于1739年修成，其《歷志》中重復(fù)了梅文鼎“和仲西征”的虛構(gòu)。又加以發(fā)揮說(shuō)：“夫旁搜博采以續(xù)千百年之墜緒，亦禮失求野之意也?！雹疫@一自我陶醉的說(shuō)法，很受當(dāng)時(shí)中國(guó)士大夫的歡迎。

乾嘉學(xué)派興盛時(shí)，其重要人物如阮元、戴震等都大力宣揚(yáng)“西學(xué)中源”說(shuō)。阮元是為此說(shuō)推波助瀾的代表人物。1799年他編成《疇人傳》，其中多次論述“西學(xué)中源”，而且不乏“創(chuàng)新”之處：

然元嘗博觀史志，綜覽天文算術(shù)家言，而知新法亦集古今之長(zhǎng)而為之，非彼中人所能獨(dú)創(chuàng)也。如地為圓體則曾子十篇中已言之，太陽(yáng)高卑與《考靈曜》地有四游之說(shuō)合，蒙氣有差即姜岌地有游氣之論，諸曜異天即郄萌不附天體之說(shuō)。凡此之等，安知非出于中國(guó)如借根方之本為東來(lái)法乎!⒂

阮元本來(lái)是反對(duì)哥白尼日心說(shuō)的。1760年耶穌會(huì)土蔣友仁(Michael Benoist)向清廷獻(xiàn)《坤輿全圖》，其說(shuō)明文字中明確指出哥白尼日心說(shuō)為惟一正確，而阮元在《疇人傳》蔣友仁傳論中仍然抨擊日心說(shuō)。但到了1840年，他似乎又變?yōu)橘澩招牡貏?dòng)之說(shuō)了，然而在這里他也為“西學(xué)中源”說(shuō)找到用武之地：

元且思張平子有地動(dòng)儀，其器不傳，舊說(shuō)以為能知地震，非也。元竊以為此地動(dòng)天不動(dòng)之儀也。然則蔣友仁之謂地動(dòng)，或本于此，或?yàn)榘岛?，未可知也。?/p>

把張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀說(shuō)成是“地動(dòng)天不動(dòng)之儀也”，以乾嘉學(xué)術(shù)大師而如此牽強(qiáng)附會(huì)，在今天看來(lái)簡(jiǎn)直難以置信，但在當(dāng)時(shí)并不奇怪。乾嘉學(xué)派對(duì)清代學(xué)術(shù)界的影響是眾所周知的，經(jīng)阮元等人大力鼓吹，“西學(xué)中源”產(chǎn)生了持久而深入的影響。有一個(gè)例子很能說(shuō)明問(wèn)題：1882年，那時(shí)清王朝已到尾聲，“西學(xué)中源”說(shuō)已提出兩個(gè)多世紀(jì)了，查繼（木字旁）亭仍然如數(shù)家珍地談到，重刻《疇人傳》是“俾世之震驚西學(xué)者，讀阮氏羅氏之書而知地體之圓辨自曾子，九重之度昉自《天問(wèn)》，三角八線之設(shè)本自周髀，蒙氣之差得自后秦姜岌，盈朒二限之分肇自齊祖沖之；渾蓋合一之理發(fā)自梁崔靈恩，九執(zhí)之術(shù)譯自唐瞿曇悉達(dá)，借根之法出自宋秦九韶元李冶天元一術(shù)。西法雖微，究其原皆我中土開(kāi)之”⒄。且不說(shuō)此處“九執(zhí)之術(shù)譯自唐瞿曇悉達(dá)”一句中就有兩個(gè)錯(cuò)誤，單看那時(shí)已是現(xiàn)代天文學(xué)的時(shí)代，查氏還在這樣閉目塞聽(tīng)，抱殘守缺，就足見(jiàn)“西學(xué)中源”說(shuō)影響之持久了。

“西學(xué)中源”說(shuō)確立之后，又有從天文、數(shù)學(xué)向其他科學(xué)領(lǐng)域擴(kuò)散之勢(shì)。阮元把西洋自鳴鐘的原理說(shuō)成和中國(guó)古代刻漏之理并無(wú)二致，所以仍是源出中土。⒅這是推廣及于機(jī)械工藝方面。毛祥麟更推廣到醫(yī)學(xué)，他把西醫(yī)施行外科手術(shù)說(shuō)成華佗之術(shù)的“一體”，而且因未得真?zhèn)?，“猶似是而非”，所以成功率不高。⒆這類論述多半是外行的臆說(shuō)，并無(wú)學(xué)術(shù)價(jià)值可言。

四、“西學(xué)中源”說(shuō)產(chǎn)生的背景

矢忠故國(guó)的明遺民和清朝君臣在政治態(tài)度上是完全對(duì)立的，但這兩類人不約而同地提倡“西學(xué)中源”說(shuō)，這是一個(gè)值得注意的現(xiàn)象。他們各自的動(dòng)機(jī)是什么?有什么異同?探討這些問(wèn)題的意義不限于科學(xué)史本身。

天文學(xué)上的中西之爭(zhēng)，始于明末。在此之前，中國(guó)雖已兩度接觸到古希臘天文學(xué)——唐瞿曇悉達(dá)譯《九執(zhí)歷》、元明之際傳入回歷。但一方面只是間接傳入(以印度、阿拉伯為媒介)，另一方面當(dāng)時(shí)中國(guó)天文學(xué)仍很先進(jìn)，勝過(guò)外來(lái)者，更無(wú)被外來(lái)者取代之虞，所以并無(wú)中西之爭(zhēng)。即使明代在欽天監(jiān)特設(shè)回回科，回歷與《大統(tǒng)歷》參照使用，也未出現(xiàn)過(guò)什么“漢回之爭(zhēng)”。但到明末耶穌會(huì)士來(lái)華時(shí)，西方天文學(xué)已發(fā)展到很高的階段，相比之下，中國(guó)的傳統(tǒng)天文學(xué)明顯落后了。明廷決定開(kāi)局修撰《崇禎歷書》，意味著中國(guó)幾千年的傳統(tǒng)歷法將被西洋之法所代替。而歷法在封建社會(huì)是王朝統(tǒng)治權(quán)的象征物，這樣神圣的事竟要采用外來(lái)的“西夷”之法，正是十十足足的“用夷變夏”，對(duì)一向以“天朝上國(guó)”自居的中國(guó)士大夫來(lái)說(shuō)實(shí)在難以容忍。正因?yàn)檫@一點(diǎn)，自《崇禎歷書》開(kāi)撰起，就遭到保守派持續(xù)不斷地攻擊，一次失敗緊接著就再來(lái)一次。徐光啟作為西學(xué)的護(hù)法神，力挽狂瀾，終于使《崇禎歷書》在1634年修成，不能不說(shuō)是一個(gè)奇跡。但是保守派的攻擊還是使得崇禎帝在《崇禎歷書》修成后猶豫了十年之久不能下決心頒行天下。而在此期間中西法多次較量，通過(guò)實(shí)測(cè)檢驗(yàn)，中法沒(méi)有一次能免于敗北。⒇但當(dāng)崇禎帝最終認(rèn)識(shí)到“西法果密”，下詔頒行時(shí)，亡國(guó)之禍也已臨頭。

清人入關(guān)后，立刻以《西洋新法歷書》之名頒行了《崇禎歷書》的刪改本。他們采用西法根本沒(méi)有明朝那樣多的猶豫和爭(zhēng)論，這有兩方面的原因。一者中國(guó)歷來(lái)改朝換代之后都要改歷，以示“乾坤再造”，而當(dāng)時(shí)除了《崇禎歷書》并無(wú)勝過(guò)《大統(tǒng)歷》的好歷供選擇；二者當(dāng)時(shí)清人剛以異族而入主中國(guó)，無(wú)論如何總還未馬上以“夏”自居。既然自己也是“夷”，那么“東夷”與“西夷”就沒(méi)什么大不同，完全可以大膽地取我所需。正如李約瑟博士注意到的那樣，“但在改換朝代之后，湯若望覺(jué)得已可隨意使用‘西’字，因滿族人也是外來(lái)者”(21)。

首倡“西學(xué)中源”說(shuō)的黃、方、王三人，都是中國(guó)幾千年傳統(tǒng)文化養(yǎng)育出來(lái)的學(xué)者，又是大明的忠臣。他們目睹“東夷”入主華夏，又在頒正朔、授人時(shí)這樣的神圣之事上全盤引用“西夷”之法，而且還以西夷之人主持欽天監(jiān)，無(wú)疑有著雙重的不滿。提倡“西學(xué)中源”說(shuō)的目的，三氏中以王錫闡表示得最明確：他主張恢復(fù)傳統(tǒng)的歷法，而在西法中只應(yīng)取一些具體成果來(lái)補(bǔ)中法之不足，即所謂“镕彼方之材質(zhì)，入《大統(tǒng)》之型?！?。為此他一面盡力摘尋出西法的疏漏之處，一面論證“西學(xué)中源”，然后得出結(jié)論：“夫新法之戾于舊法者，其不善如此；其稍善者，又悉本于舊法如彼?！保?2）他的六卷《曉庵新法》正是貫徹這一主張的力作。

黃、方、王都是在野布衣，又在政治上抱定不與清人合作的宗旨，所以他們沒(méi)有能力也不愿意去對(duì)清政府就歷法問(wèn)題有所建言。在這種情況下提倡“西學(xué)中源”還有緩解理論困境的作用：傳統(tǒng)文化的熏陶使他們堅(jiān)持“用夏變夷”的理想，而嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)則在“用夷變夏”。如果論證了“夷源于夏”，就可避免這個(gè)問(wèn)題了。這一思路正是后來(lái)清朝君臣所遵循的。

黃、方、王研究中西歷法，因看出其相似之處而提出“西學(xué)中源”，有沒(méi)有純科學(xué)的動(dòng)機(jī)?一般說(shuō)來(lái)，研究中西歷法而發(fā)現(xiàn)其相似之處，從而設(shè)想二者同源，完全可以僅從純科學(xué)的思考得之。但在誰(shuí)源于誰(shuí)這一點(diǎn)上，科學(xué)以外的因素就很容易起作用了。篤信“用夏變夷”的中國(guó)士大夫當(dāng)時(shí)很難作出“西學(xué)中源”之外的答案。即使到了近代，習(xí)慣于“歐洲中心”說(shuō)的西方學(xué)者在看到中西天文學(xué)某些相似之處后，不是也熱衷于論證其發(fā)源于巴比倫甚至希臘嗎?當(dāng)然，兩者相似未必就同源。

清人入主華夏，本不自諱言為“夷”，也無(wú)從諱。到1729年，雍正帝還坦然表示：“且夷狄之名，本朝所不諱”，他只是抬出《孟子》云：“舜，東夷之人也；文王，西夷之人也”來(lái)強(qiáng)調(diào)“惟有德者可為天下君”（23），不在于夷夏。但實(shí)際上由于清人入關(guān)后全盤接受了漢文化，加之統(tǒng)一政權(quán)，已經(jīng)歷了兩代人的時(shí)間，漢族士大夫的亡國(guó)之痛也漸漸淡忘。這時(shí)，清人就開(kāi)始不知不覺(jué)地以“夏”自居了。這一轉(zhuǎn)變，正是康熙親自提倡“西學(xué)中源”說(shuō)的背景。

康熙初年楊光先事件暴露了“夷夏”問(wèn)題的嚴(yán)重性。這一事件可視為明末天文學(xué)上中西之爭(zhēng)的余波，楊光先的獲罪標(biāo)志著“中法”最后一次重大努力仍然歸于失敗。楊氏說(shuō)“寧可使中夏無(wú)好歷法，不可使中夏有西洋人”（24），清楚地表明他并不把歷法本身放在第一位，只不過(guò)耶穌會(huì)士既以天文歷法為進(jìn)身之階，他也就企圖從攻破他們的歷法人手。楊氏雖失敗，但也獲得不少正統(tǒng)派士大夫的同情，他們主要是從捍衛(wèi)中國(guó)傳統(tǒng)文化著眼的。

清人的兩難處境在于：一方面他們需要西方天文學(xué)來(lái)制定歷法，需要耶穌會(huì)士幫助辦外交，需要西方工藝學(xué)來(lái)制造天文儀器和大炮，需要金雞納來(lái)治療瘧疾，等等；另一方面，又要繼承中國(guó)幾千年來(lái)的文化傳統(tǒng)，以“夏”自居，以“天朝上國(guó)”自居，以維護(hù)其統(tǒng)治。因而歷法等領(lǐng)域內(nèi)“用夷變夏”的現(xiàn)實(shí)日益成為一個(gè)令清朝君臣頭痛的問(wèn)題。在這種情況下，康熙提倡“西學(xué)中源”說(shuō)，不失為一個(gè)巧妙的解脫辦法。這樣既能繼續(xù)引進(jìn)、采用一些西方科技成果(從這一點(diǎn)來(lái)看，“西學(xué)中源”說(shuō)在歷史上是起過(guò)一些積極作用的)，又在理論上避免丁“用夷變夏”之嫌。西法雖優(yōu)，但源出中國(guó)，不過(guò)青出于藍(lán)而已；而采用西法則成為“禮失求野之意也”?？滴醯倪@番苦心，士大夫們立刻心領(lǐng)神會(huì)了。所以康熙只用片言只語(yǔ)提了個(gè)頭，梅文鼎、阮元等人就不遺余力地來(lái)響應(yīng)、來(lái)宣揚(yáng)了。前引梅氏“伏讀”諸語(yǔ)，諛詞盈耳，除了“君臣之份”外，不難看出雙方強(qiáng)烈的共鳴。對(duì)于這種問(wèn)題，封建社會(huì)中確實(shí)是政治高于科學(xué)的，所以梅氏雖身為歷算名家，在論證“西學(xué)中源”時(shí)也不免穿鑿附會(huì)。

“西學(xué)中源”在士大夫中受到廣泛歡迎，以至流傳二百余年之久，還有一個(gè)原因。當(dāng)年此說(shuō)的提倡者曾希望以此來(lái)提高民族自尊心，增強(qiáng)民族自信心。中國(guó)的封建統(tǒng)治者向來(lái)以“天朝上國(guó)”自居，醉心于“聲教遠(yuǎn)被”、“萬(wàn)國(guó)來(lái)朝”，清人也不例外。但現(xiàn)在忽然在歷法、教學(xué)、工藝等方面技不如人了，這使他們深感難堪。阮元之言可為代表：

使必曰西學(xué)非中土所能及，則我大清億萬(wàn)年頒朔之法必當(dāng)問(wèn)之于歐邏巴乎?此必不然也!精算之士當(dāng)知所自立矣。（25）

然而技不如人的現(xiàn)實(shí)是無(wú)情的?！拔掖笄濉倍倭觐C朔之法確實(shí)從歐羅巴來(lái)?！拔鲗W(xué)中源”雖可使士大夫陶醉于一時(shí)，但隨著科學(xué)發(fā)展，幻覺(jué)終將破碎。而且事實(shí)上清代也有一些著名學(xué)者如江永、趙翼等，保持著清醒、公正的態(tài)度，不去盲目附和“西學(xué)中源”說(shuō)。

最后順便指出，中西文化交流源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，這是無(wú)庸置疑的，但“西學(xué)中源”說(shuō)的荒謬，在今天已經(jīng)顯而易見(jiàn)。然而此說(shuō)的流風(fēng)余韻，似乎至今不絕。我們研究了“西學(xué)中源”說(shuō)之后，再看諸如“《易經(jīng)》中已有二進(jìn)制”、“《周易參同契》中的場(chǎng)論”之類的說(shuō)法，就會(huì)覺(jué)得似曾相識(shí)了。這就是研究“西學(xué)中源”說(shuō)的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于我們這樣一個(gè)有悠久而高度文明并經(jīng)常以此自豪的民族來(lái)說(shuō)，提供這樣一個(gè)前車之鑒以戒來(lái)者，恐怕還是有必要的。

參考文獻(xiàn)

[1]全祖望：《梨洲先生神道碑文》，《鮚琦亭集》卷十一

[2] 同①

[3] 方以智：《浮山文集后編》卷二，見(jiàn)《清史資料》第6輯，中華書局，1985。

[4] 王錫闡：《歷策》，《疇人傳》卷三十五。

[5] 李兆華：《簡(jiǎn)評(píng)“西學(xué)源于中法”說(shuō)》，《自然辯證法通訊》1985(6)。

[6] 王先謙：《東華錄》康熙八九。

[7] George H．C．Wong，ISIS，54，Part 1，No．175。

[8] 見(jiàn)洪若翰(de Fontaneg)1703年2月15日致R．P．de la Chaise神父的信，《清史資料》第6輯，中華書局，1985。

[9] 梅文鼎：《雨坐山窗》，《績(jī)學(xué)堂詩(shī)抄》卷四。

[10] 梅文鼎：《上孝感相國(guó)》（四之三），《績(jī)學(xué)堂詩(shī)抄》卷四。

[11]梅文鼎：《歷學(xué)疑問(wèn)補(bǔ)》卷一。

[12] 這類傳說(shuō)在清代十分流行，《欽定書經(jīng)圖說(shuō)》中有“命官授時(shí)圖’’專言此事。當(dāng)時(shí)許多讀書人都是信以為真的。

[13]《數(shù)里精蘊(yùn)》上編卷一“周髀經(jīng)解”。

[14]《明史·歷志一》

[15]阮元：《湯若望傳論》，《疇人傳》卷四十五

[16] 阮元：《續(xù)疇人傳》序

[17]李查繼（木字旁）亭：重刻《疇人傳》后跋。

[18] 阮元：《自鳴鐘說(shuō)》，《挲（上面是研）經(jīng)室三集》卷三。

[19] 毛祥麟：《墨余錄》卷七，上海古籍出版社，1985。

[20]《明史·歷志一》中載有八次這樣較量的記錄，時(shí)間在1629--1637年間，內(nèi)容包括日食、月食、行星運(yùn)動(dòng)等方面。相反，表明中法優(yōu)勝的記錄一次也沒(méi)有。

[21]李約瑟：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》第四卷，674頁(yè)，科學(xué)出版社，1975。

[22]王錫闡：《歷策》，《疇人傳》卷三十五。

[23]雍正語(yǔ)俱見(jiàn)《大義覺(jué)迷錄》卷一，載《清史資料》第4輯，中華書局，1983。

第4篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

是否存在外星人?

現(xiàn)代天文學(xué)確證，地球人的出現(xiàn)是宇宙演變的結(jié)果。由于自然法則在宇宙中具有普適性，導(dǎo)致地球人誕生的因素也會(huì)出現(xiàn)在蒼茫宇宙的某處。因此，科學(xué)家們認(rèn)為沒(méi)有任何理由否認(rèn)在太陽(yáng)系以外的其他星球上可能存在具有技術(shù)文明的外星人。

宇宙中約有1000億個(gè)像銀河系那樣的星系；在銀河系中有1000億顆像太陽(yáng)那樣的恒星。1961年德雷克提出了“宇宙文明方程式”，即著名的德雷克方程：N=R*X FpX NeXFl×Fi×Fc×L；其中N是銀河系中的文明數(shù)量，R*是每年銀河系中誕生的恒星數(shù)，F(xiàn)p是擁有行星的恒星比率，Ne是行星系中的類地行星平均數(shù)，F(xiàn)1是類地行星中具有生命的行星比率，F(xiàn)i是演化出智能生命的比率，F(xiàn)c是能夠進(jìn)行星際無(wú)線電通訊的智能生命比率，L是通訊文明的平均壽命。根據(jù)該方程，美國(guó)天文學(xué)家和科普作家薩根估算，僅銀河系中存在的文明便有100萬(wàn)個(gè)左右；美國(guó)科普大師阿西莫夫在《地外文明》一書中對(duì)此做了更為詳盡的推算，并得出結(jié)論是存在的文明有53萬(wàn)個(gè)；而德雷克本人的估計(jì)數(shù)是大約10萬(wàn)個(gè)。

2006年11月，為慶祝英國(guó)《新科學(xué)家》雜志創(chuàng)刊50周年，全球40多位頂尖科學(xué)家濟(jì)濟(jì)一堂，對(duì)半個(gè)世紀(jì)后人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行了大膽預(yù)測(cè)：到2056年地球人將發(fā)現(xiàn)外星人。美國(guó)天文學(xué)家肖斯塔克和巴內(nèi)特在最近出版的《宇宙公司》一書中做出更為大膽的預(yù)測(cè)：2025年地球人將與外星人取得聯(lián)系。

雖然現(xiàn)在還沒(méi)有外星人存在的確鑿證據(jù)，但科學(xué)家們堅(jiān)信：宇宙中存在外星人。外星人的研究目前已成為一門前景十分誘人的嶄新交叉學(xué)科――天體生物學(xué)的重要課題。

如何聯(lián)系外星人?

半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，地球人除了采取被動(dòng)的方法來(lái)監(jiān)聽(tīng)外星人發(fā)送的信號(hào)外，還通過(guò)各種方式主動(dòng)聯(lián)系他們。如何與他們?nèi)〉寐?lián)系?科學(xué)界主流認(rèn)為，這就必須與外星人進(jìn)行宇宙交際。要進(jìn)行這一活動(dòng)，首先遇到的無(wú)疑是語(yǔ)言問(wèn)題。

早在17世紀(jì)初，伽利略就認(rèn)為，數(shù)學(xué)語(yǔ)言是解讀宇宙語(yǔ)言的鑰匙。薩根深信：宇宙中的技術(shù)文明無(wú)論差異多大，都有一種共同的語(yǔ)言――數(shù)學(xué)語(yǔ)言。中國(guó)數(shù)學(xué)家和語(yǔ)言學(xué)家周海中在1999年發(fā)表的《宇宙語(yǔ)言學(xué)》一文中指出，數(shù)學(xué)語(yǔ)言具有準(zhǔn)確性、簡(jiǎn)潔性、抽象性、邏輯性、普適性、形式化等特點(diǎn)，是宇宙交際的理想工具。

荷蘭數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家弗羅登塞爾在1960年出版的《宇宙語(yǔ)言：宇宙交際語(yǔ)言的設(shè)計(jì)》一書中精心設(shè)計(jì)了一種以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的宇宙語(yǔ)(Lincos)，靠發(fā)射不同波長(zhǎng)的無(wú)線電波來(lái)表示不同的意思。例如，可以用短的無(wú)線電波信號(hào)代表數(shù)字，長(zhǎng)的無(wú)線電波信號(hào)代表加減符號(hào)，利用它們之間的不同組合來(lái)表示不同的含義。加拿大天文學(xué)家達(dá)蒂爾和杜馬斯在弗羅登塞爾的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種數(shù)學(xué)化的宇宙語(yǔ)，并分別于1999年和2003年將它發(fā)送到太空。

去年8月份，澳大利亞國(guó)家科學(xué)周推出一項(xiàng)活動(dòng)，名為“來(lái)自地球的問(wèn)候”，向外星人發(fā)送短信。活動(dòng)結(jié)束時(shí)已有澳、美、中等近200個(gè)國(guó)家和地區(qū)25878人寫下了短信。留言人數(shù)排名前5位的國(guó)家依次為：澳大利亞、美國(guó)、中國(guó)、意大利和俄羅斯。這些短信已發(fā)往距地球約20.3光年的類地行星葛利斯581d。今年2月中旬，英國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程周推出了一個(gè)名為“呼喚外星人”的活動(dòng)，也是向外星人發(fā)送短信，這項(xiàng)活動(dòng)引起了民眾的極大興趣。這些短信都是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言設(shè)計(jì)后才發(fā)往外太空的類地行星的。

也有科學(xué)家認(rèn)為可以用圖像語(yǔ)言作為宇宙交際的共同語(yǔ)言。圖像語(yǔ)言是利用數(shù)字二元論(即0與1)作為代碼，把一幅圖像分割成許許多多的小方格(即分成許多像素)，顏色較淺的方格用“0”表示，顏色較深的用“1”表示，這樣就把一幅圖像變成了數(shù)字信號(hào)，用無(wú)線電波發(fā)射出去。當(dāng)外星人接到這個(gè)信號(hào)后，用白色方塊代替信號(hào)“0”。用黑色方塊代替信號(hào)“1”，就可以把內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像，根據(jù)圖像就可以知道其含義。

1974年11月16日，德雷克等人利用全球最大的波多黎各阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡(直徑達(dá)305米)將他們自行設(shè)計(jì)的圖像語(yǔ)言信息發(fā)往距地球24000光年的武仙座球狀星團(tuán)M13，該星團(tuán)約有100萬(wàn)顆像太陽(yáng)那樣的恒星。這份“電訊”由1679個(gè)二進(jìn)制碼0和1組成，其內(nèi)容包括化學(xué)分子的原子數(shù)量、地球人的體形、太陽(yáng)系的構(gòu)成。

還有科學(xué)家認(rèn)為，音樂(lè)語(yǔ)言也可作為宇宙交際的共同語(yǔ)言。如俄羅斯心理學(xué)家列菲弗爾就認(rèn)為，音樂(lè)語(yǔ)言是全宇宙的統(tǒng)一語(yǔ)言；當(dāng)兩種文明在技術(shù)上和智力上處于不同發(fā)展階段，沒(méi)有交換知識(shí)的基礎(chǔ)時(shí)，可用相同的情感共鳴來(lái)交流，而交流情感的一種方式就是傳遞音樂(lè)信息。

美國(guó)宇航局(NASA)于2008年2月通過(guò)西班牙馬德里的巨型天線，將披頭士樂(lè)隊(duì)經(jīng)典歌曲《穿越蒼穹》傳送至距離地球43l光年的北極星，以慶祝該局成立50周年、深空網(wǎng)絡(luò)建立45周年以及《穿越蒼穹》誕生40周年。

為了聯(lián)系外星人，地球人不但用無(wú)線電波向外星人發(fā)送語(yǔ)言信息，而且還使用“瓶中信”的方法向外星人發(fā)送實(shí)物信息。例如，1972年3月至9月，美國(guó)曾先后發(fā)射了“先驅(qū)者10號(hào)”、“先驅(qū)者11號(hào)”、“旅行者1號(hào)”和“旅行者2號(hào)”四艘宇宙飛船到太空，每艘飛船都帶有實(shí)物信息。其中兩艘“先驅(qū)者號(hào)”飛船上都安裝有一個(gè)金屬板，它可謂是地球人送給外星人的“名片”。金屬板的左側(cè)刻有太陽(yáng)系的圖案；右側(cè)刻有一個(gè)男人和一個(gè)女人的圖像，男人在招手致意：下方刻有太陽(yáng)及太陽(yáng)系九大行星的編碼。在兩艘“旅行者號(hào)”飛船上都各自裝有送給外星人的“郵包”：一個(gè)圓形鋁盒，里面放著一張鍍金視聽(tīng)光盤。光盤上收錄了115張圖片，介紹了地球文明最重要的一些資料(如中國(guó)萬(wàn)里長(zhǎng)城的雄姿、脫氧核糖核酸的分子式等)；錄有地球人用55種語(yǔ)言向外星人發(fā)出的簡(jiǎn)短問(wèn)候；存有35種自然界的聲音信息；還有地球人的音樂(lè)文化(如巴赫的作品、爵士樂(lè)、中國(guó)名曲《高山流水》等)；同時(shí)提供到達(dá)地球的指南?？茖W(xué)家們相信，一旦外星人截獲了這些實(shí)物信息，他們憑著自己的智慧就

可以把其含義破譯為自己的語(yǔ)言信息，從而達(dá)到了解地球人的用意。

聯(lián)系外星人危險(xiǎn)嗎?

有人認(rèn)為地球人與外星人聯(lián)系是一種十分冒險(xiǎn)的行為。例如，諾貝爾獎(jiǎng)得主、英國(guó)天文學(xué)家萊爾就曾寫信給國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)(IAU)，竭力主張地球人不要與外星人聯(lián)系，以免招致殺身之禍。不久前，英國(guó)天文學(xué)家?guī)鞄?kù)拉聲稱：“我們可能會(huì)假設(shè)，我們會(huì)聯(lián)系到和善的智能生命，然而現(xiàn)在卻鮮有證據(jù)能證明這一點(diǎn)。考慮到與外星人聯(lián)系的后果，很可能與我們的初衷相違背?！庇?guó)進(jìn)化古生物學(xué)家莫里斯也聲稱：“外星人很可能具有地球人一樣的弱點(diǎn)，如貪婪、暴力、剝削甚至搶劫殺戮；為安全起見(jiàn)最好不要聯(lián)系他們?！庇?guó)理論物理學(xué)家霍金最近警告地球人不要主動(dòng)聯(lián)系外星人，否則會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)災(zāi)難。他認(rèn)為，高級(jí)外星人可能會(huì)襲擊地球，掠奪地球上的資源，然后揚(yáng)長(zhǎng)而去。

然而，大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為這種擔(dān)心是完全沒(méi)有必要的。美國(guó)天文學(xué)家塔特認(rèn)為，具有先進(jìn)技術(shù)的外星人很可能會(huì)派遣“探險(xiǎn)家”去了解和研究其他地方的生命進(jìn)化，而不是剝削我們，他們可能會(huì)尊重并支持星系的自然生物多樣性。中國(guó)天文學(xué)家朱進(jìn)指出，作為一個(gè)長(zhǎng)久的策略，我們還是應(yīng)該加強(qiáng)而不是回避與外星人聯(lián)系。

文明程度越高，親和力就越強(qiáng)。周海中在其文中就認(rèn)為，只要是高級(jí)智能生命，他們的理智在決定著他們必須有分寸地對(duì)待一切宇宙智能生命體，所以外星人與地球人將來(lái)是能夠和平共處、友好合作和共同發(fā)展的。

第5篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

《周易》，是一部著名的中國(guó)古代哲學(xué)典籍，它以陰陽(yáng)二元論為基礎(chǔ)，對(duì)人類所處的世界進(jìn)行描述與解釋。

人們常說(shuō)《周易》之“易”含有三義，即簡(jiǎn)易、變易、不易。這種“易一名而含三義”的說(shuō)法出自緯書《乾鑿度》。在漢代另一部影響很大的緯書《乾坤鑿度》中，還提出“易名有四義”，又加了一條“本日月相銜”義，即認(rèn)為“易”字是上為日，下為月，以日月相往來(lái)為易。這種日月為“易”的說(shuō)法，是漢代以卦氣解說(shuō)周易的直接產(chǎn)物。

秦漢時(shí)，人們解易多用天文氣象；魏晉六朝，特別是王弼之后，風(fēng)氣轉(zhuǎn)變，周易多用于解釋人事吉兇，所以唐代李鼎祚在《周易集解序》中說(shuō)：漢代鄭玄研究周易，多參照天象加以解釋，曹魏王弼則全部從人事的角度來(lái)理解周易。但周易博大精深，其中所蘊(yùn)含的道理，哪里是僅從一個(gè)層面就可以窮盡的呢！

中古之前，漢代以卦氣解易，說(shuō)明寒暑節(jié)氣，與古代天文學(xué)發(fā)展有密切關(guān)系?！痘茨献印ぬ煳挠?xùn)》、《史記·天官書》對(duì)戰(zhàn)國(guó)以來(lái)天文學(xué)的發(fā)展進(jìn)行了理論總結(jié)，而西漢開(kāi)始廣泛流行的歷書《月令》，以及漢武帝推行太初歷，都對(duì)當(dāng)時(shí)人們的宇宙觀產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，易學(xué)中的卦氣說(shuō)就是在這一大背景下產(chǎn)生的。漢代易學(xué)中關(guān)于卦氣說(shuō)的文獻(xiàn)大都失傳，好在唐代密宗僧人、著名天文學(xué)家一行的論著中對(duì)這方面的材料多有保存，從中我們可以看出漢代卦氣說(shuō)對(duì)二十四節(jié)氣的詳細(xì)論述。

一行在《卦議》中引用漢代易學(xué)家孟喜的說(shuō)法，認(rèn)為六十四卦中的“坎”、“震”、“離”、“兌”是四正卦，分別管轄二十四節(jié)氣中的六個(gè)節(jié)氣。我們知道一卦由初、二、三、四、五、上，共六爻組成（陽(yáng)爻稱九，陰爻稱六，如坎卦第一爻是陰爻，稱“初六”，第二爻為陽(yáng)爻，稱“九二”），因此一年當(dāng)中的二十四節(jié)氣，就分別由坎、震、離、兌的一爻統(tǒng)轄：

從冬至到驚蟄，這六個(gè)節(jié)氣為坎卦用事，坎卦的第一爻初六為冬至，第二爻九二為小寒，第三爻六三為大寒，第四爻為立春，第五爻九五為雨水，第六爻上六為驚蟄；從春分到芒種為震卦用事，震卦的第一爻初九為春分，六二為清明，六三為谷雨，九四為立春，六五為小滿，上六為芒種；從夏至到白露為離卦用事，離卦第一爻初九為夏至，六二為小暑，九三為大暑，九四為立秋，六五為處暑，上九為白露；從秋分到大雪為兌卦用事，兌卦第一爻初九為秋分，九二為寒露，六三為霜降，九四為立冬，九五為小雪，上六為大雪。由此可見(jiàn)，坎、震、離、兌的第一爻（初爻）分別是冬至、夏至、春分、秋分，所以說(shuō)“其初則二至二分也”。

卦氣說(shuō)的最大特點(diǎn)，即是用每卦中奇偶數(shù)（陰陽(yáng)爻）的變化，來(lái)象征陰陽(yáng)二氣的消長(zhǎng)，以此說(shuō)明寒來(lái)暑往的節(jié)氣變化。在八卦中，坎卦的卦象，是兩個(gè)陰爻包住一個(gè)陽(yáng)爻，此卦居正北，陽(yáng)爻受到陰爻的束縛，開(kāi)始萌動(dòng)，但不能上升，故坎卦主管農(nóng)歷十一月冬至以后的整個(gè)冬季；到了來(lái)年二月，凝固的陰氣松動(dòng)，“坎運(yùn)終焉”，坎卦用事結(jié)束。震卦初爻是陽(yáng)爻，萬(wàn)物初生，是一卦之主，故此卦初爻為春分，“春分出于震”，震卦的卦象是一陽(yáng)爻其上二陰爻，二陰爻皆服從一卦之主的陽(yáng)爻，故春天陽(yáng)氣興起，運(yùn)行到正南方，震卦豐盈萬(wàn)物的作用結(jié)束，于是開(kāi)始離卦用事。離卦的卦象與坎卦正好相反，離卦是“以陽(yáng)包陰”，此卦居正南，陰氣微生于地下，還未彰顯，故是烈日炎炎的夏天。但到了八月，“文明之質(zhì)衰”，草木衰落，離卦用事結(jié)束?！爸偾镪幮斡趦丁?，兌卦的卦象是一陰爻居二陽(yáng)爻之上，陰氣上升，故此卦初爻為秋分，至其氣運(yùn)行到正北，萬(wàn)物潛藏，兌卦用事結(jié)束，冬至開(kāi)始坎卦用事，周而復(fù)始，以此類推。

漢代人用周易卦氣為二十四節(jié)氣變化建立起一套符號(hào)模型，如果天氣的實(shí)際運(yùn)行與這一模型不相符合，每到一個(gè)節(jié)氣，當(dāng)寒不寒，當(dāng)熱不熱，氣候反常，就是卦氣失效，陰陽(yáng)不調(diào)，古人認(rèn)為由此天下當(dāng)有動(dòng)亂，這便是所謂的以天象來(lái)查究人事。而漢代宰相最大的任務(wù)就要調(diào)理陰陽(yáng)。

漢代有一個(gè)非常有名的典故叫“丙吉問(wèn)牛喘”：宰相丙吉出外行走，途中遇到有人械斗，還出了人命；但丙吉問(wèn)都沒(méi)有問(wèn)，繼續(xù)趕路。過(guò)了一會(huì)，丙吉又遇到有人趕牛前行，牛熱得直喘氣。丙吉急忙停下來(lái)問(wèn)趕牛的人：“牛走了幾里路了？”丙吉的手下人都很奇怪，打架斗毆致人死亡，你不管；卻對(duì)牛喘息感興趣。丙吉對(duì)此的回答是：現(xiàn)在剛剛立春，應(yīng)該是“少陽(yáng)用事”，天氣不應(yīng)該太熱，而牛喘氣吐舌頭，這恐怕是陰陽(yáng)失調(diào)。宰相三公這樣的重臣，主要的責(zé)任就是調(diào)理陰陽(yáng)；而打架斗毆這類小事，由負(fù)責(zé)地方治安的小吏處理就可以了。

《漢書》中記載這位“魏相丙吉……少學(xué)《易》”，用周易卦氣說(shuō)來(lái)看，“方今少陽(yáng)用事，猶未太熱，牛喘出舌，恐陰陽(yáng)失序”，因此是關(guān)系風(fēng)調(diào)雨順、國(guó)泰民安的大事，故需要特別留意，從這個(gè)例子我們也可以看出，卦氣思想反映出的古人宇宙觀對(duì)當(dāng)時(shí)政治社會(huì)生活的影響之深。

第6篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞： 引力波； 激光干涉儀； 霰彈噪聲； 輻射壓力噪聲； 標(biāo)準(zhǔn)量子極限

中圖分類號(hào)： TH 744.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2016.06.004

Abstract： Laser interferometer plays an extremely important role in the discovery of gravitational wave.The quantum nose is one of the big limitation for the improvement of its sensitivity. The mechanisms and characteristics of shot noise and radiation pressure noise were discussed.The standard quantum limit （SQL） and the techniques of beating SQL were briefly introduced.

Keywords： gravitational wave； laser interferometer； shot noise； radiation pressure noise； standard quantum limit

引言

2016年2月11日，美國(guó)科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了引力波存在的直接證據(jù)，困擾科學(xué)家100年來(lái)的物理學(xué)難題得到破解。這是一項(xiàng)劃時(shí)代科學(xué)成就，具有極其深遠(yuǎn)的意義[1]。

引力波探測(cè)經(jīng)歷了艱難而曲折的過(guò)程，激光干涉儀引力波探測(cè)器的出現(xiàn)給引力波探測(cè)帶來(lái)巨大的希望。經(jīng)過(guò)用幾十臺(tái)小型樣機(jī)進(jìn)行基礎(chǔ)研究之后，激光干涉儀引力波探測(cè)器在世界各大實(shí)驗(yàn)室迅速發(fā)展起來(lái)。二十一世紀(jì)初，幾臺(tái)大型干涉儀陸續(xù)建成并投入運(yùn)轉(zhuǎn)，分別是：美國(guó)的LIGO（LLO）和LIGO（LHO），臂長(zhǎng)4 km[2]；法國(guó)與意大利合建的VIRGO，臂長(zhǎng)3 km[3]；英國(guó)與德國(guó)合建的GEO600，臂長(zhǎng)600 m[4]；日本的TAMA300，臂長(zhǎng)300 m[5]。這幾臺(tái)干涉儀的靈敏度達(dá)到10-22，完全符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，它們被稱為第一代激光干涉儀引力波探測(cè)器。隨后LIGO和VIRGO做了有限的改進(jìn)，進(jìn)行了“初步”升級(jí)，變成了eLIGO（enhanced LIGO）和VIRGO+，靈敏度又有明顯的提高。在短短十年內(nèi)激光干涉儀引力波探測(cè)器的靈敏度就提高了四個(gè)數(shù)量級(jí)，這在探測(cè)器發(fā)展史上是極為罕見(jiàn)的，顯示了巨大的發(fā)展?jié)摿?。美?guó)的科學(xué)決策機(jī)構(gòu)果斷地終止了太空引力波探測(cè)計(jì)劃，退出與歐洲合作的太空探測(cè)器LISA項(xiàng)目，集中人力物力加緊研發(fā)第二代激光干涉儀引力波探測(cè)器高級(jí)LIGO，并在相對(duì)比較短的時(shí)間內(nèi)建成，在試運(yùn)行階段就發(fā)現(xiàn)了引力波，取得了劃時(shí)代的科研成就。它標(biāo)志著長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)之久的引力波的尋找勝利完成，引力波天文學(xué)從此進(jìn)入了物理研究的新階段，這是一個(gè)歷史性的轉(zhuǎn)折。

光學(xué)儀器第38卷

第6期王運(yùn)永，等：光量子噪聲對(duì)激光干涉儀引力波探測(cè)器靈敏度的影響

當(dāng)前，第二代激光干涉儀引力波探測(cè)器的研制已在世界各地蓬勃發(fā)展起來(lái)，除了美國(guó)的高級(jí)LIGO（LLO）和高級(jí)LIGO（LHO）[67]之外，還有英國(guó)與德國(guó)合建的GEOHF[8]，法國(guó)、意大利、波蘭、匈牙利合建的高級(jí)VIRGO，日本的KAGRA（臂長(zhǎng)3 km）以及印度的INDIGO（臂長(zhǎng)4 km），靈敏度為10-23。澳大利亞引力波研究中心也利用他們的小型激光干涉儀積極開(kāi)展新技術(shù)、新材料、新工藝的研發(fā)。隨著第二代激光干涉儀引力波探測(cè)器的全部建成并投入運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)由第二代干涉儀組成的國(guó)際引力波探測(cè)網(wǎng)也將建立起來(lái)，使引力波天文學(xué)研究進(jìn)入快速發(fā)展的新階段。

在引力波發(fā)現(xiàn)的巨大鼓舞下，以愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡ET為代表的第三代激光干涉儀引力波探測(cè)器正在加緊研發(fā)，靈敏度又提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，直指10-24。正如作者2013年指出的那樣：“在第二代探測(cè)器建成并運(yùn)行1～2年之內(nèi)，人將看到引力波探測(cè)的第一道曙光，而以第三代引力波探器為基礎(chǔ)的引力波天文臺(tái)的建立，必將迎來(lái)一門嶄新的交叉科學(xué)引力波天文學(xué)蓬勃發(fā)展的新時(shí)代”，這個(gè)新時(shí)代的腳步聲越來(lái)越近了[9]。

靈敏度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，可探測(cè)的宇宙空間會(huì)擴(kuò)大到1 000倍，極大地增加了探測(cè)到的事例。但是在第二代特別是第三代干涉儀中，靈敏度的提高是非常困難的，其中主要的障礙之一就是光量子噪聲。

1激光干涉儀引力波探測(cè)器的靈敏度

在這場(chǎng)震驚世界的引力波發(fā)現(xiàn)中，第二代激光干涉儀引力波探測(cè)器起著至關(guān)重要的作用，毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有第二代激光干涉儀引力波探測(cè)器的建成，就沒(méi)有現(xiàn)在引力波的發(fā)現(xiàn)。而引力波能否被探測(cè)到，關(guān)鍵在于探測(cè)器的靈敏度。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，全世界幾代科學(xué)家都沒(méi)能探測(cè)到引力波的根本原因就是探測(cè)器的靈敏度不夠高。激光干涉儀引力波探測(cè)器的應(yīng)變靈敏度可用圖1來(lái)說(shuō)明。

設(shè)干涉儀的臂長(zhǎng)為L(zhǎng)，當(dāng)引力波到來(lái)時(shí)，根據(jù)引力波的特性，相互垂直的兩臂，一個(gè)伸長(zhǎng)，另一個(gè)相應(yīng)地縮短。設(shè)臂長(zhǎng)的變化量為ΔL，則兩臂的長(zhǎng)度分別變?yōu)長(zhǎng)+ΔL，L-ΔL，干涉儀的應(yīng)變靈敏度hd定義為hd=ΔL/L（1）如果想要探測(cè)到應(yīng)變強(qiáng)度h（t）g為10-22的引力波，設(shè)探測(cè)器的信號(hào)噪聲比為10，則干涉儀的靈敏度hd應(yīng)該達(dá)到10-23。

探測(cè)器靈敏度提高的障礙是噪聲，影響激光干涉儀引力波探測(cè)器的主要噪聲有：熱噪聲、地面震動(dòng)噪聲、光量子噪聲、引力梯度噪聲、剩余氣體噪聲、雜散光子噪聲等[10]，噪聲的分布如圖2所示。影響第二代特別是第三代激光干涉儀靈敏度提高的主要因素之一是光量子噪聲。光量子噪聲分為霰彈噪聲和輻射壓力噪聲兩大類。

2霰彈噪聲

光量子噪聲源自光的量子特性，它直接產(chǎn)生于測(cè)量和讀出過(guò)程。在引力波探測(cè)器所覆蓋的幾乎所有頻率范圍內(nèi)，這種噪聲對(duì)探測(cè)器的靈敏度都加以限制。霰彈噪聲是光探測(cè)器中的強(qiáng)度量子噪聲，它在高頻區(qū)域占主導(dǎo)地位，輻射壓力噪聲是從測(cè)試質(zhì)量反射的光子的動(dòng)量轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的，它在低頻區(qū)域占主導(dǎo)地位。從統(tǒng)計(jì)物理可知，激光器發(fā)射的光子數(shù)目本身是有漲落的，它遵從泊松分布，也就是說(shuō)在激光束中，光子數(shù)并非在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)都是相同的，激光束的強(qiáng)度是有起伏的。當(dāng)激光束射入光探測(cè)器時(shí)，產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度是有漲落的，這種漲落在干涉儀輸出端引起的噪聲被稱為霰彈噪聲，又叫散粒噪聲。本質(zhì)上講，激光干涉儀引力波探測(cè)器是一臺(tái)變異的邁克爾遜干涉儀，為了分析霰彈噪聲的物理機(jī)制，我們忽略臂上法布里珀羅腔p光循環(huán)鏡p清模器等部分的作用，只把它看成簡(jiǎn)單的p單次往返的邁克爾遜干涉儀。也就是說(shuō)，我們假設(shè)光在臂中只往返一次，且在臂中穿行的復(fù)合光波的波前是嚴(yán)格平行的。在這種情況下，干涉儀輸出功率與其臂長(zhǎng)之間的關(guān)系可用下式表示

3輻射壓力噪聲

光子具有動(dòng)量，在干涉儀臂中往返運(yùn)動(dòng)的光束中的光子，在撞擊到幾乎自由下垂的鏡子（即測(cè)試質(zhì)量）表面之后，會(huì)向相反的方向折回，將自己的動(dòng)量傳遞給鏡子。這種光子動(dòng)量的轉(zhuǎn)移使鏡子受到一種壓力，稱為光輻射壓力。在該力的作用下，鏡子會(huì)向光子彈回方向的反方向反沖，其平衡位置發(fā)生變化。由于光子數(shù)目的統(tǒng)計(jì)漲落，到達(dá)鏡子表面的光子數(shù)并非在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)都是相等的。也就是說(shuō)，光輻射壓力不是常數(shù)，它是有統(tǒng)計(jì)漲落的。這種輻射壓力的漲落會(huì)直接引起測(cè)試質(zhì)量位置的波動(dòng)，形成噪聲，稱之為輻射壓力噪聲。這是光的量子特性產(chǎn)生的另一類噪聲，它導(dǎo)致測(cè)試質(zhì)量位置的直接晃動(dòng)。自由質(zhì)量對(duì)力的機(jī)械易感性（位移/施加的力）在遠(yuǎn)高于共振頻率的區(qū)域是1/（MΩ）2。其中M是鏡子的質(zhì)量，Ω是我們感興趣的頻率。因此，輻射壓力噪聲在低頻區(qū)域顯得更為重要。量子噪聲在低于20 Hz的區(qū)域變得更大就是由這個(gè)效應(yīng)引起的。增加鏡子的質(zhì)量可以降低測(cè)試質(zhì)量對(duì)力的機(jī)械易感性，從而減小輻射壓力效應(yīng)對(duì)測(cè)試質(zhì)量運(yùn)動(dòng)的影響。初級(jí)激光干涉儀引力波探測(cè)器測(cè)試質(zhì)量為10 kg，為了減小輻射壓力噪聲的影響，高級(jí)探測(cè)器的測(cè)試質(zhì)量為40 kg，而第三代探測(cè)器愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡（ET）的測(cè)試質(zhì)量已增加到200 kg。

下面估算簡(jiǎn)單的激光干涉儀（即無(wú)臂上法布里珀羅腔，無(wú)功率循環(huán)）中輻射壓力噪聲的大小。從一個(gè)無(wú)耗損的鏡面反射的功率為P的光波，對(duì)鏡子的作用力

4.3標(biāo)準(zhǔn)量子極限的突破

根據(jù)量子場(chǎng)論可知，激光干涉儀引力波探測(cè)器中的量子噪聲來(lái)自真空漲落與干涉儀內(nèi)部光場(chǎng)之間的耦合。這種耦合導(dǎo)致用做探針的激光的相位和振幅的不確定性。這種不確定性以兩種方式影響干涉儀的輸出信號(hào)，相位的不確定性直接污染干涉儀的相位測(cè)量，擾動(dòng)干涉儀輸出信號(hào)的強(qiáng)度，該效應(yīng)就是所謂的霰彈噪聲。振幅的不確定性，即光束振幅的變化將導(dǎo)致測(cè)試質(zhì)量上光壓力的變化，直接影響測(cè)試質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)效應(yīng)就是輻射壓力噪聲。

光量子噪聲在經(jīng)典的麥克爾遜干涉儀中對(duì)探測(cè)靈敏度形成一個(gè)基本的極限。只要光的霰彈噪聲和輻射壓力噪聲之間不發(fā)生關(guān)聯(lián)，光束就穩(wěn)固地施加標(biāo)準(zhǔn)量子極限。使干涉儀探測(cè)靈敏度突破“標(biāo)準(zhǔn)量子噪聲極限”的技術(shù)稱為“量子噪聲壓低”技術(shù)（QNR），有時(shí)也被稱為“量子非破壞技術(shù)”（QND），大幅度突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限的出路在于改變常規(guī)干涉儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)或讀出線路的設(shè)計(jì)。利用信號(hào)循環(huán)技術(shù)和光壓縮技術(shù)，可以在一定的頻率范圍內(nèi)以適當(dāng)?shù)某叨韧黄茦?biāo)準(zhǔn)量子極限。

（1）信號(hào)循環(huán)

信號(hào)循環(huán)是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)。該操作是在干涉儀的暗口放置一面鏡子，稱為信號(hào)循環(huán)鏡。信號(hào)循環(huán)鏡將從暗口輸出信號(hào)反射回干涉儀。這時(shí)干涉儀可以等效成一面鏡子，它將被信號(hào)循環(huán)鏡反射回來(lái)的信號(hào)再向輸出口方向反射回去.使信號(hào)循環(huán)起來(lái)，把一臺(tái)常規(guī)干涉變成一臺(tái)信號(hào)循環(huán)干涉儀。信號(hào)循環(huán)鏡和干涉儀等效成的鏡子之間形成的共振腔，稱為信號(hào)循環(huán)腔。從載頻光產(chǎn)生的引力波信號(hào)在該腔內(nèi)共振，得到共振增強(qiáng)。

信號(hào)循環(huán)鏡把從暗口出來(lái)的光信號(hào)反饋回干涉儀內(nèi)，這時(shí)干涉儀臂上法布里珀羅腔內(nèi)的光學(xué)場(chǎng)也含有經(jīng)反饋而來(lái)的引力波信號(hào)h及與其相關(guān)的噪聲特別是霰彈噪聲，從而使光的霰彈噪聲和輻射壓力噪聲發(fā)生動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。當(dāng)輸入激光功率很大時(shí)，它能破壞光在自由質(zhì)量上施加標(biāo)準(zhǔn)量子極限的能力。改變干涉儀噪聲曲線的形狀，在一定頻率范圍內(nèi)突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限。

（2）壓縮光場(chǎng)

量子場(chǎng)論是標(biāo)準(zhǔn)模型的根基。在量子場(chǎng)論中，電磁場(chǎng)的最低能量狀態(tài)叫“真空態(tài)”或稱為“零點(diǎn)場(chǎng)”。根據(jù)量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理，沒(méi)有什么東西的能量是絕對(duì)為零的。既然真空是電磁場(chǎng)的一個(gè)能量狀態(tài)（即便是最低能態(tài)），它的能量也是不為零的，因而是有漲落的。

在量子場(chǎng)論中，電磁場(chǎng)是用振幅和相位這兩個(gè)正交量來(lái)描述的。真空漲落就寓于振幅和相位這兩個(gè)正交量的漲落之中。漲落水平能夠在這兩個(gè)正交量之間對(duì)立地進(jìn)行互易，但兩個(gè)漲落的乘積受測(cè)不準(zhǔn)原理的約束，是保持不變的。電磁場(chǎng)的零點(diǎn)漲落是由電磁場(chǎng)的量子特性導(dǎo)致的。電磁場(chǎng)的真空漲落可以通過(guò)干涉儀的輸出口進(jìn)入干涉儀內(nèi)部并與干涉儀內(nèi)部光場(chǎng)之間耦合，導(dǎo)致用做探針的激光的相位和振幅的不確定性，形成光量子噪聲。如果沒(méi)有從輸出口進(jìn)入干涉儀內(nèi)部的真空漲落，干涉儀輸出信號(hào)中的量子噪聲就可以小到忽略不計(jì)的程度。

上述正交算符形象化的通用方法是所謂的“棍球”圖像。圖4給出相干光場(chǎng)的“棍球”圖像表示。設(shè)光場(chǎng)是由數(shù)量巨大的光子M成，由于光子的量子特性，它們并不都具有相同的振幅和相位而是遵循一定的幾率分布。當(dāng)在一個(gè)有限的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量以便確定光子狀態(tài)時(shí)，每次測(cè)量所得的結(jié)果都可以用X1（r），X2（r）平面內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示。當(dāng)大量的測(cè)量完成之后，我們就可以測(cè)出光態(tài)的幾率分布，這個(gè)分布如圖4中的“球”或“云”來(lái)表示，實(shí)線箭頭指著球心。球心是X1（r），X2（r）平面內(nèi)的一個(gè)特殊點(diǎn)，代表著完成一次測(cè)量后，在這個(gè)態(tài)上遇見(jiàn)光子的最高幾率。這樣就可以把光場(chǎng)的相干部分用箭頭表示出來(lái)，而場(chǎng)的不確定性用球表示。光的量子特性禁止我們將球的區(qū)域減小到一個(gè)確定的極限以下。這個(gè)極限稱為“不確定性極限”又被稱為“標(biāo)準(zhǔn)量子極限”。

雖然海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理控制了球的最小體積，我們?nèi)匀豢梢宰杂傻馗淖兦虻男螤?。改變球形狀的方法之一是所謂的“壓縮光技術(shù)”[13]。如果我們想在高頻部分改善引力波探測(cè)器的靈敏度，我們就需要注入相位壓縮光。將球壓縮成橢球，壓縮橢球的短軸平行于正交相位的方向，這樣我們就能在高頻部分改善信號(hào)噪聲比，從而改善干涉儀高頻區(qū)域的靈敏度。同理，如果我們想在低頻部分改善引力波探測(cè)器的靈敏度，我們就需要注入振幅壓縮光。利用變頻壓縮技術(shù)改變注入光的壓縮角，就可以在整個(gè)感興趣的探測(cè)頻帶內(nèi)突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限，減小光量子噪聲，提高靈敏度。

光的壓縮態(tài)一般可以用非線性光學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生，在過(guò)去十年間，用于引力波探測(cè)器的壓縮光產(chǎn)生技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，壓縮水平已超12 db[15]，壓縮頻率可以下降到幾個(gè)赫茲[16]。

5結(jié)論

引力波的發(fā)現(xiàn)使引力波天文學(xué)實(shí)現(xiàn)了從尋找引力波到天文學(xué)研究這一歷史性轉(zhuǎn)折，開(kāi)辟了引力波天文學(xué)研究的新紀(jì)元。在這重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)中，第二代激光干涉儀發(fā)揮了不可替代的作用。

當(dāng)前，世界上以電磁輻射為觀測(cè)手段的傳統(tǒng)意義上的天文臺(tái)有數(shù)十個(gè)之多，為人類文明的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，第三代干涉儀是引力波天文臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)備，以引力輻射為探測(cè)手段的引力波天文學(xué)臺(tái)一定會(huì)在世界各地迅速建立起來(lái)。天文學(xué)研究必將進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。

第三代激光干涉儀引力波探測(cè)器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是將靈敏度再提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到10-24。這是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，光量子噪聲的降低則是必須采取的重要措施之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]ABBOTT B P，ABBOTT R，ABBOTT T D，et al. Observation of gravitational waves from a binary black hole merger[J]. Physical Review Letters， 2016， 116（6）：061102.

[2]ABRAMOVICI A， ALTHOUSE WE， DREVER RW， et al. LIGO： the laser interferometer gravitationalwave observatory[J]. Science， 1992， 256（5505）： 325333.

[3]CARON B， DOMINJON A， DREZEN C， et al. The Virgo interferometer[J]. Classical and Quantum Gravity， 1997， 14（16）： 14611469.

[4]LUCK H.The GEO600 Team. The GEO600 project[J]. Classical and Quantum Gravity， 1997， 14（6）： 14711476.

[5]ANDO M，ARAI K，TAKAHASHI R，et al. Stable operation of a 300m laser interferometer with sufficient sensitivity to detect gravitationalwave events within our galaxy[J]. Physical Review Letters， 2001， 86（18）： 39503954.

[6]HARRY G M. Advanced LIGO： the next generation of gravitational wave detectors[J]. Classical and Quantum Gravity， 2010， 27（8）： 084006.

[7]SMITH J R. The path to the enhanced and advanced LIGO gravitationalwave detectors[J]. Classical and Quantum Gravity， 2009， 26（11）： 114013.

[8]GROTE H. The GEO 600 status[J]. Classical and Quantum Gravity， 2010， 27（8）： 084003.

[9]王\永， 朱宗宏， 迪薩沃. 引力波天文學(xué)―一個(gè)觀測(cè)宇宙的新窗口[J]. 現(xiàn)代物理知識(shí)， 2013， 25（4）： 2534.

[10]MESSENGER C， READ J. Measuring a cosmological distanceredshift relationship using only gravitational wave observations of binary neutron star coalescences[J]. Physical Review Letters， 2012， 108（9）： 091101.

[11]王小鴿，LEBIGOT E，都志輝，等. 引力波數(shù)據(jù)分析[J]. 天文學(xué)進(jìn)展， 2016， 34（1）： 5073.

[12]CAVES C M.Quantummechanical radiationpressure fluctuations in an interferometer [J]. Physical Review Letters， 1980， 45（2）： 7579.

[13]CAVES C M. Quantummechanical noise in an interferometer[J]. Physical Review D， 1981， 23（8）： 16931708.

[14]SAULSON P R. Thermal noise in mechanical experiments[J]. Physical Review D， 1990， 42（8）： 24372445.

第7篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

暗物質(zhì)是誰(shuí)最先發(fā)現(xiàn)的？

1915年，愛(ài)因斯坦根據(jù)他的相對(duì)論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質(zhì)量的多少。他認(rèn)為宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質(zhì)的平均密度必須達(dá)到每立方厘米5×10－30克。但是，迄今可觀測(cè)到的宇宙的密度，卻比這個(gè)值小100倍。也就是說(shuō)，宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)“失蹤”了，科學(xué)家將這種“失蹤”的物質(zhì)叫“暗物質(zhì)”。

誰(shuí)最先發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)呢？20世紀(jì)30年代，瑞士天文學(xué)家茨威基（1898～1974）（圖1）發(fā)表了一個(gè)驚人的言論：在星系團(tuán)中，看得見(jiàn)的星系只占總質(zhì)量的1%以下，而99%以上的質(zhì)量是看不見(jiàn)的。茨威基首先發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)的存在，但當(dāng)時(shí)許多人并不相信茨威基的結(jié)果。由于暗物質(zhì)根本不與電磁波發(fā)生作用，更不會(huì)發(fā)光，所以在天文上用光的探測(cè)手段絕對(duì)看不到暗物質(zhì)。

暗物質(zhì)存在的證據(jù)

萬(wàn)物之間存在萬(wàn)有引力，太陽(yáng)系的行星圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，越往外其轉(zhuǎn)動(dòng)的速度越低，比如地球繞日速度是每秒30千米，高于火星，而火星的速度又高于位于它之外的木星，這是典型的中間有一顆大恒星的行星系表現(xiàn)。20世紀(jì)70年代初，科學(xué)家在觀測(cè)宇宙其他一些星系中的恒星運(yùn)行速度時(shí)就發(fā)現(xiàn)，越往外，圍繞中心的速度并不都是衰減下去，而是和內(nèi)圈恒星的速度差不多。這與越往外，物質(zhì)越少，引力也越小，速度也應(yīng)該越低的常規(guī)不符。由此反推，此時(shí)雖然外圈的那些能被直接觀測(cè)到、數(shù)出來(lái)的星星數(shù)目變少了，但其實(shí)內(nèi)部的物質(zhì)數(shù)量并沒(méi)有減少，引力也沒(méi)有變小，只不過(guò)觀測(cè)不到而已?？茖W(xué)家們大膽地猜測(cè)：宇宙中一定有某些物質(zhì)沒(méi)有被我們的天文觀測(cè)所發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)被稱為“暗物質(zhì)”。

科學(xué)家認(rèn)為，通過(guò)測(cè)量物體圍繞星系轉(zhuǎn)動(dòng)的速度可以找到暗物質(zhì)存在的證據(jù)。根據(jù)人造衛(wèi)星運(yùn)行的速度和高度，就可以測(cè)出地球的總質(zhì)量。根據(jù)地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的速度和地球與太陽(yáng)的距離，就可以測(cè)出太陽(yáng)的總質(zhì)量。同理，根據(jù)物體（星體或氣團(tuán)）圍繞星系運(yùn)行的速度和該物體距星系中心的距離，就可以估算出星系范圍內(nèi)的總質(zhì)量。計(jì)算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，星系的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于星系中可見(jiàn)星體的質(zhì)量總和，推算的結(jié)果：星系中的暗物質(zhì)約占宇宙物質(zhì)總量的20％～30%。

到地下尋找暗物質(zhì)

如何“網(wǎng)”住暗物質(zhì)？科學(xué)家們也想了很多辦法。地下實(shí)驗(yàn)室被認(rèn)為是進(jìn)行暗物質(zhì)研究的最理想場(chǎng)所，其中的原因是：地下深處實(shí)驗(yàn)室能最大程度上免受宇宙射線對(duì)尋找暗物質(zhì)存在證據(jù)的干擾。科學(xué)家認(rèn)為，宇宙中的絕大多數(shù)暗物質(zhì)并不含有原子，不會(huì)通過(guò)電磁力與普通物質(zhì)發(fā)生相互作用。而在地面上，因?yàn)閬?lái)自宇宙的射線眾多，這些信號(hào)會(huì)對(duì)直接探測(cè)產(chǎn)生干擾，影響其鑒別能力。因此，地下實(shí)驗(yàn)室可以幫助探測(cè)器“擋”住干擾，讓其“靜心”工作。目前，全球地下實(shí)驗(yàn)室多達(dá)20多個(gè)，科學(xué)家正尋求將尋找暗物質(zhì)的地下實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移至更深的地點(diǎn)進(jìn)行。

在太空中尋找暗物質(zhì)

除了地下尋找暗物質(zhì)，科學(xué)家利用強(qiáng)磁場(chǎng)和精密探測(cè)器來(lái)探測(cè)宇宙空間的反物質(zhì)和暗物質(zhì)，探索和研究宇宙物理學(xué)、基本粒子物理學(xué)和宇宙演化學(xué)的一些重大和疑難問(wèn)題。

阿爾法磁譜儀是人類送入宇宙空間的第一個(gè)大型磁譜儀，這是美籍華裔物理學(xué)家丁肇中教授提出并領(lǐng)導(dǎo)的大型國(guó)際合作科學(xué)研究項(xiàng)目，由美國(guó)和中國(guó)等10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的37個(gè)科研機(jī)構(gòu)參加科研工作。阿爾法磁譜儀由一個(gè)直徑約1.2米、高0.8米、重量約為1.85噸的圓環(huán)形永磁體產(chǎn)生均勻的平行磁場(chǎng)，磁束密度約為0.15特斯拉。圓環(huán)內(nèi)安裝6層硅微調(diào)探測(cè)器，用來(lái)記錄帶電宇宙射線粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。磁譜儀的上、下兩層還裝有閃爍體，當(dāng)粒子穿過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)出亮點(diǎn)，其亮度與粒子穿過(guò)時(shí)的能量成正比。通過(guò)上、下兩層光點(diǎn)亮度及穿過(guò)瞬間的比較，可以得出粒子能量的損失大小以及粒子穿過(guò)所需的時(shí)間。反物質(zhì)、暗物質(zhì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，因而可以探測(cè)出來(lái)。阿爾法磁譜儀能精確測(cè)量存在于太空中的反質(zhì)子、正電子、光子和其他粒子的能量分布，從而有可能揭開(kāi)暗物質(zhì)的秘密。2012年5月，高精度粒子探測(cè)器“阿爾法磁譜儀2”由美國(guó)“奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載到國(guó)際空間站上長(zhǎng)期運(yùn)行，科學(xué)目的是尋找反物質(zhì)和暗物質(zhì)。

新發(fā)現(xiàn)：暗物質(zhì)可以創(chuàng)造生命？

第8篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

河南南陽(yáng)是著名的歷史文化名城,西漢時(shí)期就是“商遍天下,富冠海內(nèi)”的大都市,與當(dāng)時(shí)的洛陽(yáng)、邯鄲齊名。歷史上被稱為“南都”“帝鄉(xiāng)”。漢代厚葬之風(fēng)尚盛行,南陽(yáng)發(fā)現(xiàn)這么多漢畫像石墓,同當(dāng)時(shí)的厚葬之風(fēng)有很大關(guān)系。另外,漢代南陽(yáng)又是著名的冶鐵中心。當(dāng)時(shí)先進(jìn)的鑄造技術(shù)和豐富的石材來(lái)源為漢畫像石雕刻提供了必要條件。

20世紀(jì)20年代初,南陽(yáng)籍著名學(xué)者,甲骨文大師董作賓最早發(fā)現(xiàn)南陽(yáng)漢畫像石。80多年來(lái),漢畫像石在南陽(yáng)所轄唐河、鄧州、方城等地都有發(fā)現(xiàn)。另外在漢代屬南陽(yáng)郡管轄的今湖北隨州、棗陽(yáng)等地也發(fā)現(xiàn)有漢畫像石。

南陽(yáng)漢畫館韓玉祥等學(xué)者根據(jù)漢畫像石墓的形制、畫像位置以及內(nèi)容、雕刻技法及風(fēng)格和隨葬器物特征與組合形式,又依時(shí)間早晚不同而有所變化的特點(diǎn),將已發(fā)掘的30座較完整墓葬進(jìn)行排比分析,將其劃分為四期:西漢中期、西漢晚期、東漢早中期和東漢晚期。另外需要指出的是,東漢末年畫像石停止雕刻以后,在三國(guó)曹魏時(shí)期還出現(xiàn)了再建、再葬的漢畫像石墓,像南陽(yáng)李相公莊出土的許阿瞿畫像石墓和南陽(yáng)獨(dú)山西坡畫像石墓,就屬于再建和再造畫像石墓。

南陽(yáng)漢畫像石的內(nèi)容

南陽(yáng)漢畫像石分類有多種,按照王建中等學(xué)者的分法,將南陽(yáng)漢畫像石分為七類,即生產(chǎn)、生活、歷史故事、遠(yuǎn)古神話、吉禮祥瑞、天文星象、裝飾圖案等。本文將生產(chǎn)、生活合在一起,分六部分對(duì)南陽(yáng)漢畫像石內(nèi)容作粗略介紹。

一、生產(chǎn)生活類。這是南陽(yáng)漢畫像所反映的基本內(nèi)容,也是南陽(yáng)漢畫像中數(shù)量最多的一種。主要內(nèi)容包括車騎出行、樂(lè)舞百戲、角抵、門吏、侍女等?！∥鳚h初年,經(jīng)濟(jì)凋敝,社會(huì)動(dòng)蕩。到了漢武帝時(shí),經(jīng)濟(jì)得到迅速發(fā)展,當(dāng)時(shí)皇帝也不斷出行巡游。東漢明帝永平十年(公元67年),“閏月甲午,南巡守,幸南陽(yáng)”(《東漢會(huì)要?巡守》)。在南陽(yáng)漢畫像石中多次出現(xiàn)的車騎出行圖,應(yīng)是漢代社會(huì)生活的真實(shí)反映。

百戲是漢代表演藝術(shù)的主體,它是一種集雜技、舞蹈、競(jìng)技、假形扮演于一體的綜合性表演藝術(shù)。在南陽(yáng)漢畫像石中出現(xiàn)的樂(lè)舞百戲畫像石非常多,演奏樂(lè)器的主要形式有擊鉦、擊鐃、擊磬、吹塤、擊鼓、鼓瑟等。舞蹈表演圖的種類主要有長(zhǎng)袖舞、七盤舞、建鼓舞等。雜技圖主要有倒立、飛劍、弄壺等。

二、歷史故事類。漢代,儒家思想占據(jù)統(tǒng)治地位,西漢時(shí)期董仲舒提出了三綱五常思想,后來(lái)這種思想又不斷發(fā)展,并逐漸為統(tǒng)治階級(jí)所推崇。受這種思想影響,漢代南陽(yáng)出現(xiàn)了不少歷史題材畫像石,旨在宣揚(yáng)儒家思想,提倡仁義道德觀念。其內(nèi)容有晏子見(jiàn)齊景公、鴻門宴、二桃殺三士等。

晏子見(jiàn)齊景公的典故見(jiàn)于《晏子春秋》,這幅漢畫像出土于南陽(yáng)唐河針織廠漢墓。圖中刻一尊者,頭戴冠,身著長(zhǎng)袍,仰面?zhèn)壬矶?是為景公;其前―人身著長(zhǎng)袍跪地拜謁,是為晏子。兩側(cè)刻三侍者,右二人為戴冠侍衛(wèi)。晏子是春秋時(shí)期受齊景公器重的一個(gè)人物,在漢代也頗受統(tǒng)治者推崇。鴻門宴圖的畫面自左至右刻項(xiàng)羽、劉邦、項(xiàng)莊、項(xiàng)伯四人,還有二侍者畫像。項(xiàng)羽按劍跽坐,劉邦北向而坐,項(xiàng)莊拔劍起舞,意在沛公,劉邦危在旦夕,把當(dāng)時(shí)的緊張氣氛刻畫得惟妙惟肖。

三、遠(yuǎn)古神話類。兩漢時(shí)期,儒家思想被披上了神學(xué)的外衣,加之迷信思想盛行,漢畫像石中就出現(xiàn)了不少以神話傳說(shuō)為題材的作品,如伏羲、女媧、嫦娥奔月、西王母、東王公等等。

伏羲、女媧是傳說(shuō)中的人類始祖,在南陽(yáng)漢畫像石中多次出現(xiàn)。其中有單獨(dú)的伏羲、女媧圖,也有伏羲、女媧交尾圖。畫面中的伏羲、女媧皆為人首蛇身。在漢畫像石中常見(jiàn)伏羲、女媧手持靈芝仙草的形象刻于墓門。

嫦娥奔月是流傳很廣的民間故事,在南陽(yáng)漢畫像石中,最具代表性的是南陽(yáng)市小西關(guān)漢墓出土的一塊漢畫像石。該畫像石左刻一滿月,月內(nèi)有蟾蜍,右刻一女子人首蛇身,正奔向月輪,應(yīng)為嫦娥。周圍云氣繚繞。關(guān)于嫦娥奔月的故事見(jiàn)于漢劉安的《淮南子?覽冥篇》:“羿請(qǐng)不死之藥于西王母。羿妻嫦娥竊之奔月,托身于月,是為蟾蜍,而為月精?！贝水嬒袷嬅嬲沁@則神話的真實(shí)反映。國(guó)家郵政局曾于1999年發(fā)行漢畫像石郵票一套6枚,其中一枚便為該畫像石。

四、吉禮祥瑞類。漢代皇帝大多崇尚神仙,追求長(zhǎng)生不老,西漢晚期還出現(xiàn)了讖緯迷信思想。在這種思想的影響下,祥瑞、升仙乃至辟邪的觀念得到了進(jìn)一步發(fā)展,在漢畫像石中出現(xiàn)了許多與之有關(guān)的圖案,主要有黃龍圖、仙人乘龜圖、鋪首銜環(huán)圖等。

在古代,龍是皇權(quán)的象征,也是祥瑞之物,在漢畫像中也出現(xiàn)很多龍的圖案,黃龍圖則是其中的一種。該畫像石出土于南陽(yáng)市白灘。畫面刻一樓閣,樓上刻一神人,樓下刻兩扇門扉,―人跪拜于門外,一人似開(kāi)門。樓閣兩側(cè)的柱子上各伏一神獸,左刻黃龍,右刻白虎。

仙人乘龜圖這類題材的漢畫像石很少見(jiàn),目前僅見(jiàn)于南陽(yáng)麒麟崗漢畫像石墓(該墓是目前南陽(yáng)發(fā)掘漢畫像墓中內(nèi)容最為豐富的一座)。石上刻一仙人手持芝草乘于龜背之上,龜呈爬行狀。龜為四靈之一,被賦予升仙的靈性。另外龜長(zhǎng)壽,因此仙人乘龜也有長(zhǎng)壽之喻。

五、天文星象類。漢代是天文學(xué)繁榮時(shí)期,南陽(yáng)又是漢代著名天文學(xué)家張衡的故鄉(xiāng),在南陽(yáng)漢畫像石刻中多次出現(xiàn)日月星辰等圖案。南陽(yáng)出土天文畫像石無(wú)論是從數(shù)量上還是從內(nèi)容上看都居全國(guó)之首,其內(nèi)容有三足烏、彗星、蒼龍星座、北斗七星等等。

三足烏在漢畫像石中象征著太陽(yáng),畫面中刻一日輪,內(nèi)有一三足烏,烏展翅飛翔。東漢張衡在《靈憲》中記說(shuō):“日者,陽(yáng)精之宗,積而成烏,像烏而三足。”

蒼龍星座畫像石出土于南陽(yáng)蒲山阮堂漢墓。圖上方刻一月輪,內(nèi)有玉兔和蟾蜍。下刻蒼龍星座,含角、亢、氐、房四宿,無(wú)心、尾、箕三宿。漢代的天文學(xué)家將全天恒星分為28個(gè)部分即28宿。28宿又分為四宮,每宮7宿,以四神命名,東宮蒼龍、西宮白虎、南宮朱雀、北宮玄武。

六、裝飾圖案類。在南陽(yáng)漢畫像石中出現(xiàn)了各類圖案畫像石,這些圖案主要有交尾紋、云氣紋、卷草紋、錢幣紋以及各種各樣幾何紋(幾何紋中又有菱形紋、方格紋、三角紋、S紋、連弧紋、直條紋等數(shù)十種圖案)等。這些圖案主要分布在墓門和墓頂,大都刻劃得比較精細(xì),構(gòu)圖很優(yōu)美,有很強(qiáng)的裝飾效果。

南陽(yáng)漢畫像石的藝術(shù)特色

南陽(yáng)漢畫像石作為我國(guó)漢代造型藝術(shù)的重要組成部分,具有重 要的藝術(shù)價(jià)值。它們受南陽(yáng)濃郁地域文化影響,形成了獨(dú)特的藝術(shù)面貌。

雕刻技法是南陽(yáng)漢畫像石藝術(shù)風(fēng)格產(chǎn)生的主要條件。目前資料顯示,南陽(yáng)漢畫像雕刻技法有以下四種。

1　平面陰線刻:將石料正面鑿平,留有剁紋,用陰線勾畫出細(xì)部。

2　凹面陰線刻;將石料正面鑿平,石面用陰線刻畫出畫像輪廓,畫像部分鑿成凹面,以陰線刻畫圖象細(xì)部,畫像外剔除橫豎紋底子。

3　陰起刻:將石料正面鑿平,用陰線先刻畫出畫像輪廓,對(duì)輪廓內(nèi)形象進(jìn)行藝術(shù)加工,并剔掉一層輪廓外的石面,使形象浮于底上。

4　將石料正面鑿平,用陰線先刻出形象輪廓,使用表現(xiàn)性的陰線刻畫形象的細(xì)部,形象外的石面鑿出一部分,并剔有橫紋、豎紋、斜紋襯底。南陽(yáng)漢畫像石具有浮雕藝術(shù)效果,“粗獷簡(jiǎn)略”是其主要特征。南陽(yáng)漢畫像石同技法多樣、總體以細(xì)線雕刻為主的山東漢畫像石,與整體形象凸出,細(xì)部飾以繁密陰線為主的江蘇漢畫像石,以及技法單一,很少勾勒細(xì)部,具有剪影式效果的陜北畫像石相比,具有明顯區(qū)別。

南陽(yáng)漢畫像注重寫實(shí),主題鮮明。通常一個(gè)畫面只表現(xiàn)一個(gè)主題,畫面中所刻畫的內(nèi)容基本上是漢代社會(huì)生活的真實(shí)寫照,如車騎出行、狩獵、樂(lè)舞等畫像石畫面刻畫得惟妙惟肖,內(nèi)容直觀,使我們對(duì)漢代社會(huì)有了更形象的了解。

人物是南陽(yáng)漢畫像表現(xiàn)的主要內(nèi)容之一,在具體人物刻畫上,南陽(yáng)漢畫像注重“形神兼?zhèn)洹?同時(shí)還善于運(yùn)用變形和夸張,使人印象深刻。尤為重要的是,南陽(yáng)漢畫像石還運(yùn)用散點(diǎn)透視法對(duì)所表現(xiàn)的物象進(jìn)行變形,從而達(dá)到意想不到的藝術(shù)效果。

楚文化對(duì)南陽(yáng)漢畫像石藝術(shù)的影響

楚文化對(duì)南陽(yáng)漢畫像起到了不可估量的作用。南陽(yáng)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期曾長(zhǎng)期屬楚國(guó)管轄,南陽(yáng)的淅川因地處秦楚要道而成為兵家必爭(zhēng)之地。20世紀(jì)70年代以來(lái),在淅川境內(nèi)發(fā)現(xiàn)了數(shù)以千計(jì)的楚墓群,出土數(shù)以萬(wàn)計(jì)的楚文物,目前學(xué)術(shù)界已公認(rèn)該地區(qū)是楚文化的發(fā)祥地。

第9篇：天文學(xué)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞 長(zhǎng)焦距；大口徑；變焦光學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)O43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）58-0087-02

隨著物理光學(xué)的發(fā)展，變焦技術(shù)越來(lái)越得到普及使用，在天文學(xué)更是應(yīng)用廣泛，尤其是天文望遠(yuǎn)鏡?，F(xiàn)代的天文望遠(yuǎn)鏡已實(shí)現(xiàn)了米級(jí)、十米級(jí)、百米級(jí)口徑，其焦距變化比也實(shí)現(xiàn)了上千、上萬(wàn)的升級(jí)，使得天文觀測(cè)越來(lái)越具體化，細(xì)致化。有利的推動(dòng)著天文學(xué)的發(fā)展。

1 變焦光學(xué)系統(tǒng)概述

變焦距光學(xué)系統(tǒng)主要是相對(duì)于固定光學(xué)系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進(jìn)行一定范圍的調(diào)整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學(xué)系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點(diǎn)在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實(shí)現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過(guò)旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達(dá)到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過(guò)快速變換鏡頭來(lái)達(dá)到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變換，在這個(gè)范圍內(nèi)，任何焦距都可以進(jìn)行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學(xué)系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大小不同的視場(chǎng)角、影像和景物范圍。

2 變焦光學(xué)系統(tǒng)的原理

變焦距光學(xué)系統(tǒng)主要特征在于其焦距可以進(jìn)行連續(xù)的變化同時(shí)保持像面的穩(wěn)定，從而能保證相同物體在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)焦距不同的清晰像，有利于觀察使用者對(duì)物體的觀察分析。

變焦光學(xué)系統(tǒng)是由固定焦距透鏡組合而成的，首先我們分析下固定焦距透鏡，固定焦距透鏡在對(duì)物平面進(jìn)行一定的位移時(shí)，其相應(yīng)的像平面和像大小也將發(fā)生位移，只有通過(guò)在兩個(gè)特殊位置進(jìn)行位移，即“物像交換位置”，其相應(yīng)的像大小變化而像平面不發(fā)生變化，如圖1。

此時(shí)的初始位置放大率將為：；在發(fā)生物像交換之后的放大率為：；這前后兩個(gè)位置所得到放大率之間的比值即為變倍比：；因此，在物像交換位置上，其物像之間的共扼距是沒(méi)有發(fā)生變化的，只是其變倍率產(chǎn)生了M倍的變化，即為原先的β12，而這兩個(gè)放大率之間的位置將隨著變焦倍率的變化而發(fā)生相應(yīng)的位移，如圖2。

變焦距光學(xué)系統(tǒng)主要是相對(duì)于固定光學(xué)系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進(jìn)行一定范圍的調(diào)整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學(xué)系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點(diǎn)在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實(shí)現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過(guò)旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達(dá)到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過(guò)快速變換鏡頭來(lái)達(dá)到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變換，在這個(gè)范圍內(nèi)，任何焦距都可以進(jìn)行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學(xué)系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大小不同的視場(chǎng)角、影像和景物范圍。

圖2中的虛線主要表示像面位置和透鏡位置之間的關(guān)系，按照幾何學(xué)光學(xué)原理，在透鏡處在β等于-1位置時(shí)，其物像間的距離是為最短的，在這個(gè)時(shí)候的共扼距即為：；在倍率等于β的時(shí)候，其物象之間的共扼距Lβ為：；在其放大率從-1處逐漸向β位置進(jìn)行變化時(shí)，其像面發(fā)生的位移量將為：；由此公式可得，其倍率為1/β和β時(shí)，兩者的位移量是相同的，即變倍比M相同，即“物像交換位置”，由圖2可知，在“物像交換位置”時(shí)，位移量是最小的。

如果將兩個(gè)或者以上的焦距固定透鏡或者焦距固定透鏡組進(jìn)行組合，如圖3。

設(shè)第一個(gè)透鏡或透鏡組的焦距為F1'，第二個(gè)透鏡或透鏡組相對(duì)于第一個(gè)透鏡或透鏡組的放大比率為β2，其組合焦距F'跟F1'滿足的關(guān)系為：F'=F1'β2。在第二個(gè)透鏡或者透鏡組發(fā)生移動(dòng)時(shí)，其β2將發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使得其像的大小也將進(jìn)行相應(yīng)的改變，致使像面位置產(chǎn)生改變，最終使組合焦距F'也將產(chǎn)生變化。

變焦光學(xué)系統(tǒng)是由許多個(gè)這樣的透鏡組合而成，其焦距的變化主要是通過(guò)這些透鏡位移的變化，使光組間隔發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的變倍比，即：

變焦距光學(xué)系統(tǒng)主要是相對(duì)于固定光學(xué)系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進(jìn)行一定范圍的調(diào)整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學(xué)系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點(diǎn)在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實(shí)現(xiàn)變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過(guò)旋轉(zhuǎn)或者推拉變焦環(huán)以達(dá)到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過(guò)快速變換鏡頭來(lái)達(dá)到變換焦距。其在焦距變化的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變換，在這個(gè)范圍內(nèi)，任何焦距都可以進(jìn)行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學(xué)系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大小不同的視場(chǎng)角、影像和景物范圍。

同時(shí)，為了讓變焦光學(xué)系統(tǒng)中的像面不發(fā)生變化，還應(yīng)該附加一個(gè)能夠進(jìn)行移動(dòng)的透鏡組，以對(duì)像面移動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，即變焦光學(xué)系統(tǒng)中的“補(bǔ)償組”。因而將能夠?qū)崿F(xiàn)倍率改變的移動(dòng)透鏡組相應(yīng)的稱作“變倍組”，用于將指定物平面成像到變倍組要求的物平面位置的透鏡組份稱作“前固定組”。當(dāng)然，若變倍組所形成的像跟使用者或者光學(xué)系統(tǒng)的要求不符合，將可通過(guò)另外的透鏡組將其成像到所要求的平面位置，這就是“后固定組”，其主要是成像和對(duì)前面透鏡組進(jìn)行校正的作用，以減少誤差。以上變焦光學(xué)系統(tǒng)的原理告訴我們，變焦光學(xué)系統(tǒng)主要是通過(guò)固定焦距透鏡的組合而形成的。

3 長(zhǎng)焦距大口徑變焦光學(xué)系統(tǒng)在天文望遠(yuǎn)鏡中的應(yīng)用

3.1 相關(guān)參數(shù)

在天文望遠(yuǎn)鏡中，變焦光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用往往是長(zhǎng)焦距大口徑的變焦光學(xué)系統(tǒng)。下面主要介紹口徑為1m的長(zhǎng)焦距大口徑天文望遠(yuǎn)鏡變焦光學(xué)系統(tǒng)。其主要參數(shù)如下：相對(duì)口徑D/f=1/8，系統(tǒng)放大倍率β2=4，系統(tǒng)焦距f=16.0m，截距b=0.3m。光學(xué)間距d=3.14m，有效F數(shù)Fe=8.2。主鏡口徑D1=1.0m，拋物面形:y2=16000x，頂點(diǎn)曲率半徑r1=-8.0m。次鏡直徑D2=0.43m，雙曲面形為:y2=4580x-(1-2.78)x2，頂點(diǎn)曲率半徑r2=-2.29m。

3.2 系統(tǒng)評(píng)價(jià)

由以上參數(shù)可知，1.0m大口徑長(zhǎng)焦距變焦光學(xué)系統(tǒng)天文望遠(yuǎn)鏡其焦距將在1.0m和16m之間進(jìn)行調(diào)整，從而使得其放大率可以實(shí)現(xiàn)到4×8×16倍，以致其可以用于觀測(cè)衛(wèi)星，對(duì)衛(wèi)星圖形進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)建，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄圖像處理，有利于天文星象的觀察。當(dāng)然，現(xiàn)在天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展已經(jīng)可以擴(kuò)展到65m、100m等超大口徑。對(duì)天文星象的觀察越來(lái)越具細(xì)致，具體。

4 結(jié)論

綜上所述，變焦光學(xué)系統(tǒng)可以使焦距在一定范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而使的望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)τ^察圖組進(jìn)行具體的觀察，同時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖分析，有利于望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展，本文主要對(duì)1.0m口徑的大口徑長(zhǎng)焦距變焦光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的套論，根據(jù)其參數(shù)，可知其焦距將在1.0m和16m之間進(jìn)行調(diào)整，從而使得其放大率可以實(shí)現(xiàn)到4×8×16倍，對(duì)天文觀察構(gòu)圖具有一定跟有效性。

參考文獻(xiàn)

[1]魏晨曦，馬婷婷，汪琦.美國(guó)新太空計(jì)劃及其影響[J].中國(guó)航天，2009(1).

[2]王春梅.揭密美國(guó)重返月球計(jì)劃[J].探索，2010(1).

[3]潘君驥.光學(xué)非球面的設(shè)計(jì)、加工與檢驗(yàn)[M].1版.北京：科學(xué)出版社，2004.

[4]章劍峰，龍夫年，張偉.平像場(chǎng)無(wú)遮掩大視場(chǎng)兩鏡系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)[J].光子學(xué)報(bào)，2005(10).

[5]袁旭滄.光學(xué)設(shè)計(jì)[M].1版.北京：科學(xué)出版社，2008.