天文學(xué)的定義精選(九篇)
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第1篇：天文學(xué)的定義范文
同為地球上的智慧生命，各國(guó)人對(duì)年齡的詢問(wèn)有著不同的看法。按照西方傳統(tǒng)禮節(jié)，初次見(jiàn)面就問(wèn)“您貴庚”是不得體的；但中國(guó)人習(xí)慣以此拉近距離，而且還會(huì)根據(jù)對(duì)方的情況謹(jǐn)慎選擇用語(yǔ)，例如：“您高壽?”當(dāng)我們拋開(kāi)世俗放眼星辰之際，詢問(wèn)星系的年齡則不再是個(gè)民俗禮節(jié)問(wèn)題，而是個(gè)充滿挑戰(zhàn)的自然科學(xué)問(wèn)題了。
回顧天文學(xué)的發(fā)展歷史不難發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)家無(wú)時(shí)無(wú)刻不面對(duì)著有關(guān)天體年齡的尷尬局面：從最原始的認(rèn)為天地永恒，到發(fā)現(xiàn)宇宙大爆炸及其加速膨脹；從相信太陽(yáng)始終如一地送給人類(lèi)光明和溫暖，到發(fā)現(xiàn)恒星內(nèi)部的核聚變過(guò)程；從因數(shù)據(jù)有誤而估算出比地球巖石年齡還小的宇宙年齡，產(chǎn)生“先有兒子后有父親”的佯謬，到精確測(cè)得今天可觀測(cè)宇宙的年齡大約為137億年。這一切都表明天文學(xué)家對(duì)宇宙以及各類(lèi)天體的年齡估計(jì)是多么艱難、復(fù)雜又漫長(zhǎng)的過(guò)程。但我們不是專(zhuān)業(yè)的天文學(xué)家，也無(wú)需了解艱深繁雜的判斷天體年齡的具體過(guò)程，我們只需對(duì)宇宙天體的年齡有概念性的了解就足夠了。
時(shí)間等于距離
在談?wù)撚钪嫣祗w的年齡之前，我們需要進(jìn)行一個(gè)思維轉(zhuǎn)換——距離等于時(shí)間。這不是多難的事，讓我們先想想身邊的情況。假設(shè)我們?cè)诟咚俟飞闲旭?，每個(gè)人都會(huì)自然想到時(shí)速，沒(méi)錯(cuò)，就是我們掛在嘴邊的時(shí)速120，時(shí)速80，當(dāng)然我們的默認(rèn)單位是千米每小時(shí)。這樣任何距離部可以等效成時(shí)間。例如時(shí)速120千米就意味著2千米等于1分鐘，而相距600千米的兩個(gè)城市，在我們的腦海中就等于5小時(shí)?，F(xiàn)在我們把這種時(shí)間距離的轉(zhuǎn)換應(yīng)用到宇宙中，與高速公路上行駛的機(jī)車(chē)相比，惟一的不同是現(xiàn)在我們的速度是光速!120千米每小時(shí)的速度對(duì)于宇宙來(lái)說(shuō)太慢了，我們必須用30萬(wàn)千米每小時(shí)的光速作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，這也是我們的宇宙中最快的速度。如果你聽(tīng)說(shuō)過(guò)愛(ài)因斯坦，聽(tīng)說(shuō)過(guò)相對(duì)論，你會(huì)立刻想到任何物體的速度部不可能超越光速。之所以要進(jìn)行這樣的轉(zhuǎn)換，只是為了更接近專(zhuān)業(yè)天文學(xué)家的思路，在他們的研究中，在宇宙學(xué)尺度上，時(shí)間和距離是一回事，對(duì)宇宙中星系年齡的估計(jì)，就變成對(duì)這個(gè)星系距離的測(cè)量。
宇宙有多老?
目前主流天文學(xué)家認(rèn)為，宇宙作為一個(gè)整體有確定的年齡——大約137億年，這個(gè)年齡比任何已知的宇宙內(nèi)天體年齡都要大，也就是說(shuō)這個(gè)數(shù)值至少與已有觀測(cè)數(shù)據(jù)不矛盾。
當(dāng)我們談?wù)撚钪娴哪挲g時(shí)，不得不提到一位大名鼎鼎的天文學(xué)家——埃德溫?哈勃。正是他在20世紀(jì)20年代對(duì)銀河系以外星系的觀測(cè)，開(kāi)創(chuàng)了宇宙學(xué)的新時(shí)代，他提出的“哈勃定律”為大爆炸宇宙學(xué)奠定了基石。不要被這些看起來(lái)很?chē)樔说脑~匯所迷惑，我們很快就會(huì)搞清楚所謂的哈勃定律和哈勃常數(shù)。
當(dāng)年哈勃觀測(cè)了幾十個(gè)銀河系之外的星系(稱為河外星系，星系是大量恒星_例如我們的太陽(yáng)——通過(guò)引力作用形成的集合體，我們的銀河系就是一個(gè)有大約2千億顆恒星的旋渦星系)，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的星系都在遠(yuǎn)離我們，而且距離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系，離開(kāi)我們的速度越大。為什么哈勃能夠肯定星系在遠(yuǎn)離我們呢?他是通過(guò)測(cè)量星系的光譜，發(fā)現(xiàn)其中的譜線(發(fā)射線或吸收線)都向光譜的紅端移動(dòng)(即紅移，redshifl)。譜線的紅移是因?yàn)楣庠丛谶h(yuǎn)離我們，這就好比當(dāng)救護(hù)車(chē)遠(yuǎn)離我們時(shí)，我們聽(tīng)到其發(fā)出的警笛聲越來(lái)越低沉，也就是聲波的波長(zhǎng)被拉長(zhǎng)，這種現(xiàn)象就是多普勒效應(yīng)。習(xí)慣上用一個(gè)沒(méi)有單位的純數(shù)z來(lái)表示紅移的大小，z=(λ觀測(cè)-λ靜止)／λ靜止，λ觀測(cè)為觀測(cè)到的波長(zhǎng)，λ靜止為實(shí)驗(yàn)室里靜止光源的波長(zhǎng)，紅移z的數(shù)值越大，說(shuō)明波向紅端移動(dòng)得越多，也就是光源離觀測(cè)值越遙遠(yuǎn)。哈勃因此提出了著名的“哈勃定律”，即星系遠(yuǎn)離我們的速度與距離成正比，V=Hod，其中v代表速度，d代表距離，而比例常數(shù)H。就是所謂的“哈勃常數(shù)”。哈勃的這一發(fā)現(xiàn)震驚世界，因?yàn)楝F(xiàn)在我們看到所有的星系都在遠(yuǎn)離我們，而且距離越遠(yuǎn)速度越快，那就說(shuō)明，在有限的一段時(shí)間之前，所有的星系是聚集在一處的!這就直接支持了大爆炸宇宙學(xué)。
我們?cè)賮?lái)看哈勃常數(shù)H0，因?yàn)樗俣葀的單位總可以通過(guò)轉(zhuǎn)換為米／秒，而距離d的單位也可以轉(zhuǎn)換為米，顯而易見(jiàn)H0的單位是秒分之一，也就是說(shuō)1／H0的單位是時(shí)間單位。1／H0在宇宙學(xué)中有特別重要的意義，它就是宇宙的年齡!有個(gè)專(zhuān)門(mén)的詞匯來(lái)描述1／H0，即回望時(shí)間(Iookback time)。只要能精確地測(cè)得H0的數(shù)值，我們就知道宇宙的年齡了!當(dāng)然，僅用1／H0作為宇宙年齡的表示并不準(zhǔn)確，還依賴宇宙學(xué)模型等等其他復(fù)雜的條件，但那已經(jīng)超出我們感興趣的范疇，我們只要知道哈勃常數(shù)的倒數(shù)等效于宇宙年齡就足夠了。而現(xiàn)在對(duì)哈勃常數(shù)最好的測(cè)定結(jié)果是H0大約為22千米每秒每百萬(wàn)光年，其對(duì)應(yīng)的宇宙年齡大約為137億年。
歷史上因?yàn)閷?duì)哈勃常數(shù)的測(cè)定差異很大，鬧出過(guò)不少笑話。如果哈勃常數(shù)值是一個(gè)很大的數(shù)，那么它的倒數(shù)就會(huì)很小，使得宇宙的年齡比某顆恒星的年齡還小，即“先有兒子后有爸爸”，大爆炸宇宙學(xué)也因此備受抨擊。但隨著探測(cè)設(shè)備技術(shù)以及宇宙學(xué)的發(fā)展，目前對(duì)哈勃常數(shù)的測(cè)定已經(jīng)達(dá)到了足夠的精度，所謂年齡的佯謬也不攻自破了。
星系有多老?
隨著新聞媒體越來(lái)越關(guān)注天文學(xué)新發(fā)現(xiàn)，我們經(jīng)常會(huì)看到“某星系的年齡為多少億年”的說(shuō)法。那么天文學(xué)家如何確定某星系的年齡呢?
其實(shí)這里面存在一種誤解：在天文學(xué)專(zhuān)業(yè)里，是無(wú)法精確定義星系的年齡的。我們知道星系是由各類(lèi)恒星、氣體以及暗物質(zhì)等其他成分構(gòu)成的混合體，各不同部分部有自己的誕生演化歷史，星系中的全部恒星一般不可能是在一個(gè)確定的時(shí)刻同時(shí)產(chǎn)生的，因此無(wú)法定義一個(gè)星系的年齡，只能說(shuō)星系中某一成分的年齡大約為多少年。那么我們經(jīng)?？吹降年P(guān)于星系年齡的報(bào)道，其數(shù)值究竟對(duì)應(yīng)的是天文學(xué)家的科學(xué)研究中哪一部分呢?
上文我們提到了時(shí)間距離轉(zhuǎn)換的思維，也提到了紅移的概念，現(xiàn)在就是揭開(kāi)謎底的時(shí)刻。在實(shí)際觀測(cè)中，天文學(xué)家能夠測(cè)量到星系的光譜，選擇合適的譜線，就可以準(zhǔn)確地測(cè)定這個(gè)星系的紅移值。而在天文學(xué)家眼里，紅移值與距離是完全等價(jià)的概念。只要給出宇宙學(xué)模型，星系的紅移值與距離是惟一對(duì)應(yīng)關(guān)系。知道了距離，就等于知道了時(shí)間。因此，媒體報(bào)道中提及的星系的年齡，實(shí)際上就是天文學(xué)家通過(guò)測(cè)量星系的紅移，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的距離即時(shí)間，就得到所謂的星系年齡。例如天文學(xué)家觀測(cè)某星系的紅移值為0.1，那么按照宇宙學(xué)模型給出的對(duì)應(yīng)關(guān)系(需要用到哈勃常數(shù)的數(shù)值)，其對(duì)應(yīng)的宇宙學(xué)距離為14億光年，我們就可以說(shuō)這個(gè)星系的回望時(shí)間是14億年，也就是新聞中提到的14億年的星系年齡。再考慮到整個(gè)宇宙的年齡為137億年，也可以認(rèn)為這個(gè)星系是在大爆炸之后123億年時(shí)形成的。
其他測(cè)定星系距離的辦法
既然星系的年齡與其距離是惟一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，那么天文學(xué)家就要想盡各種辦法來(lái)測(cè)量星系的距離。由于星系距離我們都十分遙遠(yuǎn)，從星系發(fā)出的光到達(dá)地球時(shí)已經(jīng)非常暗弱，因此說(shuō)來(lái)簡(jiǎn)單，但真正要確定某個(gè)星系的距離是異常困難的工作。
最初天文學(xué)家利用一類(lèi)特殊的恒星(恒星的光度與其光度變化周期有固定的關(guān)系，中文稱為造父變星)或者星系的光譜來(lái)推算其所在星系的距離，但由于亮度有限，這種辦法只能測(cè)量距離較近的星系。隨著天文學(xué)以及探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，今天的天文學(xué)家有很多種辦法來(lái)測(cè)量星系的距離，例如Sunyaey—Zerdovich效應(yīng)、超新星、引力透鏡、塔利-費(fèi)希爾關(guān)系、基本面關(guān)系、星系面亮度等等，其中有些可以直接測(cè)量星系的絕對(duì)距離，有些是通過(guò)測(cè)量星系的相對(duì)距離，再由“距離階梯”逐步推算出星系的絕對(duì)距離。需要特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，由于觀測(cè)和理論的局限，各種途徑測(cè)得同一星系的距離并不完全一致。有些方法得到的距離誤差也比較大。這也是天文學(xué)家致力于提高星系距離測(cè)量精度的原因。
第2篇：天文學(xué)的定義范文
“旅行者”1號(hào)發(fā)射于1977年9月5日，只需要短短的34年時(shí)間，它就能飛出太陽(yáng)系嗎?可能許多人都像我一樣有這個(gè)疑問(wèn)。資料顯示，它目前距離太陽(yáng)大約180億千米，即120天文單位(是冥王星距離的3倍)，確實(shí)夠遠(yuǎn)，但這里是否就是太陽(yáng)系的邊界呢?
行星之外――不斷擴(kuò)展的邊疆
太陽(yáng)系的邊界位于何方?這在天文學(xué)上算得上是個(gè)冷門(mén)的話題。對(duì)古人而言答案是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)槿庋勰芸吹降淖钸h(yuǎn)的行星是土星，它的位置也就自然而然地被認(rèn)為是邊界之所在。直到1781年3月13日英國(guó)天文學(xué)家威廉‘赫歇爾在望遠(yuǎn)鏡的助力下發(fā)現(xiàn)了天王星(把太陽(yáng)系的疆域向外擴(kuò)展了整整一倍)，并因此而一舉成名，太陽(yáng)系的邊界問(wèn)題才開(kāi)始變得令人感興趣起來(lái)。眾多天文學(xué)家和愛(ài)好者投身這一領(lǐng)域中，展開(kāi)了大海撈針般的星空大搜捕，希望能找到新的、更遠(yuǎn)的行星，可惜事與愿違，行星沒(méi)有找到，倒是發(fā)現(xiàn)了不少“副產(chǎn)品”：小行星和小行星帶(位于火星和木星軌道之間)。很快這股熱潮就平息了下來(lái)。
幾乎同時(shí)，隨著牛頓力學(xué)和數(shù)學(xué)的發(fā)展，天文學(xué)進(jìn)入定量化8寸代，天體力學(xué)理論的重要性越來(lái)越凸顯，成為與觀測(cè)幾乎同等重要的研究手段，并于1846年達(dá)到巔峰：英國(guó)天文學(xué)家亞當(dāng)斯和法國(guó)天文學(xué)家勒維耶幾乎同時(shí)在理論上預(yù)言了一顆新行星的存在，并且很快就被觀測(cè)所證實(shí)。這就是距離太陽(yáng)約30天文單位的海王星。這一發(fā)現(xiàn)再次極大地刺激了天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家的興趣。但令人沮喪的是，隨之而來(lái)的眾多計(jì)算、觀測(cè)均以失敗而告終，研究者的熱情再次擱淺。直到近100年后的1930年，美國(guó)洛威爾天文臺(tái)的湯博發(fā)現(xiàn)冥王星，太陽(yáng)系的邊界才被再次擴(kuò)展，直達(dá)40天文單位處。這項(xiàng)工作的任務(wù)是如此艱巨，除了湯博，已經(jīng)很少有天文學(xué)家在觀測(cè)上進(jìn)行搜尋了。湯博又投入了13年的漫長(zhǎng)時(shí)光，搜索范圍超過(guò)了整個(gè)夜空的三分之二，發(fā)現(xiàn)了6個(gè)星團(tuán)、14顆小行星及一顆彗星，但卻沒(méi)能發(fā)現(xiàn)任何冥王星以外的新行星。
冥王星所在之處是否就是太陽(yáng)系的疆界呢?
眾望所歸――柯伊伯帶
既然觀測(cè)上已經(jīng)遭遇瓶頸，天文學(xué)家們只得拿起理論工具對(duì)此進(jìn)行探討。當(dāng)然由于冥王星的發(fā)現(xiàn)已屬巧合，加上觀測(cè)數(shù)據(jù)的缺乏，理論研究已經(jīng)不太可能重演象亞當(dāng)斯與勒維耶那樣的精密計(jì)算了，更多的還是帶一些猜測(cè)性質(zhì)。
當(dāng)時(shí)關(guān)于太陽(yáng)系起源的主流觀點(diǎn)，是認(rèn)為太陽(yáng)系是由一個(gè)星云演化而來(lái)的。這其中行星的形成，是來(lái)自于星云盤(pán)上的物質(zhì)彼此碰撞吸積的過(guò)程。按照這種理論，行星形成過(guò)程的順利與否與星云物質(zhì)的密度有很大的關(guān)系。星云物質(zhì)的密度越低，則引力相互作用越弱，星云盤(pán)上物質(zhì)相互碰撞的幾率越小，從而吸積過(guò)程就越緩慢，行星的形成也就越困難。當(dāng)星云物質(zhì)的密度低到一定程度時(shí)，行星的形成過(guò)程有可能緩慢到在太陽(yáng)系迄今50億年的整個(gè)演化過(guò)程中部無(wú)法完成，而只能造就一些“半成品”：太陽(yáng)系小天體。
1943年，愛(ài)爾蘭天文學(xué)家埃奇沃斯(Kenneth Edgeworth)指出，海王星以外的情形便是如此。那里的星云物質(zhì)分布過(guò)于稀疏，行星無(wú)法誕生，而只能形成眾多質(zhì)量較小的天體。他預(yù)言人們將會(huì)在海王星之外不斷地發(fā)現(xiàn)小天體，其中一些也可能進(jìn)人內(nèi)太陽(yáng)系，成為彗星。
持同一觀點(diǎn)的還有美籍荷蘭裔天文學(xué)家柯伊伯(Gerard Kuiper)，不過(guò)基于當(dāng)時(shí)對(duì)冥王星的質(zhì)量的錯(cuò)誤估計(jì)(認(rèn)為其質(zhì)量與地球質(zhì)量相當(dāng)，而事實(shí)上只有地球的0.2％)，他認(rèn)為那些曾經(jīng)存在過(guò)的小天體早就已被冥王星的引力作用甩到了更遙遠(yuǎn)的區(qū)域，不會(huì)再存在于距太陽(yáng)30天文單位～50天文單位的區(qū)域中了。
除了從太陽(yáng)系起源角度所做的分析外，另一些天文學(xué)家根據(jù)對(duì)彗星的研究，也殊途同歸地提出了海王星之外存在大量小天體的假說(shuō)。太陽(yáng)系中的彗星按軌道周期的長(zhǎng)短大致可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是長(zhǎng)周期彗星，它們的軌道周期在兩百年以上，長(zhǎng)的可達(dá)幾千、幾萬(wàn)、甚至幾百萬(wàn)年。另一類(lèi)則是短周期彗星，它們的軌道周期在兩百年以下，短的只有幾年。從理論上講，短周期彗星會(huì)因?yàn)轭l繁地接近太陽(yáng)而被迅速蒸發(fā)掉，而且軌道也會(huì)因反復(fù)受到行星引力的干擾而變得極不穩(wěn)定，多數(shù)難逃撞入太陽(yáng)而被吞沒(méi)的命運(yùn)。所以，在太陽(yáng)系誕生初期形成的短周期彗星，很快就會(huì)被蒸發(fā)或吞噬，就此絕跡。但如今，50億年過(guò)去了，我們卻仍然能觀測(cè)到大量短周期彗星，這又怎么解釋呢?
唯一的可能是太陽(yáng)系中存在一個(gè)短周期彗星的發(fā)源地。1980年，烏拉圭天文學(xué)家費(fèi)爾南德斯(Julio Fernandez)提出這個(gè)“彗星基地”就是位于海王星之外的一個(gè)小天體帶。后來(lái)被稱為“柯伊伯帶”，目前的主流觀點(diǎn)認(rèn)為它位于距離太陽(yáng)30天文單位～55天文單位處。
到20世紀(jì)80年代，在尋找太陽(yáng)系邊疆的歷程中，理論遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了觀測(cè)的前列，那時(shí)柯伊伯帶里已知的唯一一個(gè)天體，就是孤零零的冥王星。直到1992年人們發(fā)現(xiàn)另一顆海王星外天體(稱為“海外天體”)――1992QB1，才從觀測(cè)上證實(shí)了柯伊伯帶的存在。到2011年底，國(guó)際小行星中心(MPC)公布的海外天體數(shù)目已經(jīng)超過(guò)1800顆，它們的表面大都覆蓋著由甲烷、氨、水等物質(zhì)組成的寒冰。
異軍突起――奧爾特云
柯伊伯帶擴(kuò)展了太陽(yáng)系的邊界，但無(wú)法解釋長(zhǎng)周期彗星的起源，而它們應(yīng)該比柯伊伯帶更遠(yuǎn)!最早對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)研究的是荷蘭天文學(xué)家?jiàn)W爾特(Jan Oorf)。1950年，奧爾特發(fā)現(xiàn)很多長(zhǎng)周期彗星的遠(yuǎn)日點(diǎn)位于距太陽(yáng)50，000天文單位～150，000天文單位(約合0.8光年～2.4光年)的區(qū)域內(nèi)，由此他提出了一個(gè)假設(shè)，即在那里存在一個(gè)長(zhǎng)周期彗星的“大本營(yíng)”，后來(lái)被人們稱為“奧爾特云”(OortCloud)。這一假設(shè)與將柯伊伯帶視為短周期彗星補(bǔ)充基地的假設(shè)有著異曲同工之妙，但時(shí)間上更早。
據(jù)估計(jì)，奧爾特云中約有幾萬(wàn)億顆直徑在～千米以上的彗星，其總質(zhì)量約為地球質(zhì)量的幾倍到幾十倍。由于數(shù)量眾多，在一些科普示意圖中奧爾特云被畫(huà)礙象一個(gè)真正的云團(tuán)一樣，但事實(shí)上，奧爾特云中兩個(gè)相鄰小天體之間的平均距離約有幾千萬(wàn)千米，是太陽(yáng)系中天體分布最為稀疏的區(qū)域之一。
在距太陽(yáng)如此遙遠(yuǎn)的地方為何會(huì)有這樣一個(gè)奧爾特云呢?一些天文學(xué)家認(rèn)為，與離散盤(pán)類(lèi)似，奧爾特云最初是不存在的，如今構(gòu)成奧爾特云的那些小天
體最初與行星一樣，形成于距太陽(yáng)近得多的地方，后來(lái)是被外行星的引力作用甩了出去，才形成了奧爾特云。奧爾特云中的小天體由于距太陽(yáng)極其遙遠(yuǎn)，很容易受銀河系引力場(chǎng)的潮汐作用及附近恒星引力場(chǎng)的干擾，那些干擾會(huì)使得其中一部分小天體進(jìn)入內(nèi)太陽(yáng)系，從而成為長(zhǎng)周期彗星。
“奧爾特云”至今依然只是理論學(xué)家的預(yù)言，它距我們過(guò)于遙遠(yuǎn)，而且包含的又大都是小天體，要想從觀測(cè)上證實(shí)它，難度實(shí)在太大。不過(guò)因?yàn)閵W爾特云并不是一個(gè)界限分明的區(qū)域，也有少數(shù)奧爾特云天體的軌道離我們相當(dāng)近，可能被直接觀測(cè)到。2003年，美國(guó)帕洛馬天文臺(tái)的天文學(xué)家布朗(Michael Brown)發(fā)現(xiàn)的“賽德娜”(軌道遠(yuǎn)日點(diǎn)距離約為976天文單位，近日點(diǎn)距離也有76天文單位，直徑約1500千米，曾一度被當(dāng)成第十大行星的候選者)，很可能就是內(nèi)奧爾特云的天體。
奧爾特云的大小，至今仍然沒(méi)有定論。今天的很多天文學(xué)家認(rèn)為它的范圍延伸到距太陽(yáng)約50000天文文單位的地方，但也有人像奧爾特當(dāng)年一樣，認(rèn)為它延伸得更遠(yuǎn)，直到太陽(yáng)引力控制范圍的最邊緣。這一邊緣大約在距太陽(yáng)100000天文單位-200000天文單位處，在那之外，銀河系引力場(chǎng)的潮汐作用及附近恒星的引力作用將超過(guò)太陽(yáng)的引力。如果那樣的話，奧爾特云的外邊緣應(yīng)該就是太陽(yáng)系的疆界了。
眼見(jiàn)為實(shí)――太陽(yáng)風(fēng)層頂
旅行者1號(hào)現(xiàn)在的位置離太陽(yáng)只有120天文單位，堪堪穿過(guò)柯伊伯帶，離奧爾特云還有一段遙不可及的距離，為什么新聞報(bào)道中說(shuō)它已經(jīng)抵達(dá)了太陽(yáng)系的邊界呢?原來(lái)，這是從另外一個(gè)角度定義的邊界，學(xué)名叫做“太陽(yáng)風(fēng)層頂”(Heliopause)，即太陽(yáng)風(fēng)遭遇到星際介質(zhì)而停滯的邊界，也就是“滯止區(qū)”(stagnation regfon)。所謂太陽(yáng)風(fēng)就是從太陽(yáng)上吹出來(lái)的高能帶電粒子，由于整個(gè)太陽(yáng)系位于銀河系中，太陽(yáng)系之外被銀河系里的星際介質(zhì)(主要是氫氣和氦氣)所包裹，太陽(yáng)風(fēng)在星際介質(zhì)內(nèi)吹出的氣泡被稱為太陽(yáng)圈。在這氣泡的邊界就是太陽(yáng)風(fēng)層頂，它是太陽(yáng)系磁層的磁層頂和銀河系中的等離子氣體交會(huì)的地區(qū)。
從這個(gè)角度上說(shuō)，“旅行者”1號(hào)所到達(dá)的位置，是太陽(yáng)風(fēng)的邊界，并不能簡(jiǎn)單地理解成太陽(yáng)系的邊界。但與呼聲甚高卻遙不可及的“奧爾特云”不同，“太陽(yáng)風(fēng)層頂”是我們實(shí)實(shí)在在觀測(cè)到了的邊界：在過(guò)去的1年中，“旅行者”1號(hào)還探測(cè)到當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)的強(qiáng)度翻了一倍。就像汽車(chē)堵塞在高速公路的出口處一樣，增強(qiáng)的磁場(chǎng)說(shuō)明來(lái)自星際空間向內(nèi)的壓力正在擠壓這一區(qū)域；此外，“旅行者”1號(hào)還探測(cè)了向外運(yùn)動(dòng)的高能粒子，發(fā)現(xiàn)原本數(shù)量幾乎不變的粒子數(shù)出現(xiàn)了下降，說(shuō)明它們逃離太陽(yáng)系、進(jìn)入了星際空間。
第3篇：天文學(xué)的定義范文
2002年，美國(guó)約翰?霍普金斯大學(xué)的兩名天文學(xué)家在研究了20萬(wàn)個(gè)星系光譜之后，宣稱宇宙是綠色的，“比淡淡的青綠色稍綠一點(diǎn)兒”。
這種聽(tīng)上去有點(diǎn)拗口的顏色，受到紐約曼塞爾顏色科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的反對(duì)。他們的理由是天文學(xué)家設(shè)定的參考白點(diǎn)錯(cuò)誤，這一概念是指在特定照明環(huán)境下人眼所看到的最白光線，它會(huì)隨著施加的環(huán)境光照不同而發(fā)生變化。曼塞爾顏色科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家認(rèn)為，要想在真正的意義上談?wù)撚钪娴念伾?，?yīng)該假想觀看者置身一個(gè)黑暗的背景中，而不是天文學(xué)家所設(shè)定的紅色。
最終，科學(xué)家撩開(kāi)了百億歲高齡宇宙的神秘面紗――近米色。
“還是不準(zhǔn)啊！”超過(guò)300位社會(huì)各界人士在各自的手機(jī)、電腦、iPad上反復(fù)品味著那團(tuán)略黃的白，然后將電子郵件發(fā)給科學(xué)家們，附上自己的定名：“銀河金”、“宇宙土”、“天文杏仁色”……
最終，“拿鐵色”成為獲選者。
想必，讀到這里，地球上最人多勢(shì)眾的中國(guó)人要皺眉頭了。除了那些國(guó)際范兒的公子小姐，沒(méi)幾個(gè)人知道，拿鐵不是鐵，而是一種多加牛奶的咖啡。
在他們眼里，這團(tuán)宇宙之光可能更像宣紙、餃子皮兒或是年輕姑娘的后脖頸――淡淡象牙白。
蒼穹之下，有多少雙眼睛“好色”，就有多少種針對(duì)同一顏色的不同描述?？缥幕芯空哒J(rèn)為，各民族在認(rèn)識(shí)顏色和使用顏色詞匯的過(guò)程中，差異和共性都很顯著。比如黎明時(shí)的天空，英語(yǔ)劃入“玫瑰紅”，而漢語(yǔ)則作比“魚(yú)肚白”。
人類(lèi)學(xué)家Berlin和Kay調(diào)查了98種語(yǔ)言。他們發(fā)現(xiàn)，各民族在定義顏色時(shí)，都會(huì)在光譜中先找到“焦點(diǎn)色”――比如紅，以此為參照，再區(qū)分粉紅、玫紅、高原紅。
這兩位人類(lèi)學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，各種語(yǔ)言的基本顏色詞不超過(guò)11個(gè)顏色范疇，并且能自我進(jìn)化、依序演變。如果某種語(yǔ)言只擁有兩個(gè)基本顏色詞，那么一定是黑和白。如果有第3個(gè)，紅舍我其誰(shuí)。要是有4個(gè)，那么非黃即綠。再加一個(gè)，那黃綠都跑不了。藍(lán)色、褐色和紫色隨之列隊(duì)而來(lái)。
這些顏色語(yǔ)言家族還擁有超強(qiáng)的繁殖能力。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，秦漢《爾雅》出現(xiàn)色彩詞數(shù)量117個(gè)，到了清《康熙字典》，這個(gè)數(shù)字暴漲到934。1880年以前，拉丁語(yǔ)里還沒(méi)有“褐”。愛(ài)喝酒的英國(guó)佬為了鑒別啤酒的品質(zhì)，發(fā)明了世界上第一支色度計(jì)，用刻度決定各種各樣的“褐”――到底好不好喝。
酒喝干，詩(shī)來(lái)了。顏色詞匯在不同文化中，承載著不同的審美偏好。臺(tái)灣學(xué)者謝欣怡比較漢語(yǔ)新詩(shī)和英文詩(shī)歌后發(fā)現(xiàn)，西方人用色彩詞營(yíng)造崇高、悲壯和優(yōu)美的美感，基本上三分天下。然而色彩詞到了中國(guó)人手里，壓倒性地用來(lái)打造優(yōu)美，君不見(jiàn)“接天蓮葉無(wú)窮碧，映日荷花別樣紅”。
正當(dāng)中國(guó)人感悟?qū)懸庵畷r(shí)，西方畫(huà)家則在追逐新顏色的路上一騎絕塵。1886年，美國(guó)人編定了系統(tǒng)的《博物學(xué)家的色彩命名法》，很快，《色彩辭典》集大成而誕生。
紅燈停，綠燈行。隨著全球化的浪潮，我們擁有越來(lái)越多，同時(shí)卻越來(lái)越專(zhuān)一的顏色語(yǔ)言，這讓我們生活便捷?？晌幕町悗Ыo我們的“好色”體驗(yàn)，卻仍在我們記憶深處。
第4篇：天文學(xué)的定義范文
[關(guān)鍵詞]玄學(xué)派；科學(xué)革命；經(jīng)院哲學(xué)；新哲學(xué)
[中圖分類(lèi)號(hào)]I106 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1004－518X(2012)03－0076－05
沈楊(1970－)，男，浙江大學(xué)人文學(xué)院博士生，主要研究方向?yàn)橛?guó)詩(shī)歌和比較文學(xué)。(浙江杭州 320008)
本文系國(guó)家社科基金重大招標(biāo)項(xiàng)目“外國(guó)文學(xué)經(jīng)典生成與傳播研究”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：10&ZD135)的階段性成果。
17世紀(jì)的英國(guó)詩(shī)壇在莎士比亞等文藝復(fù)興時(shí)期詩(shī)人開(kāi)創(chuàng)的抒情詩(shī)傳統(tǒng)中汲取養(yǎng)分，延續(xù)了詩(shī)歌文學(xué)在英國(guó)文學(xué)中的主導(dǎo)地位，因而這一時(shí)期也因詩(shī)才輩出而備受研究者關(guān)注。同時(shí)，這一時(shí)期也是科學(xué)史上現(xiàn)代科學(xué)興起與形成的重要階段，多恩等對(duì)所處時(shí)代的科學(xué)革新有著濃厚興趣的大詩(shī)人在其詩(shī)歌創(chuàng)作中往往會(huì)打上時(shí)代的烙印，表現(xiàn)出相當(dāng)明顯的科學(xué)特質(zhì)。當(dāng)然，多恩是17世紀(jì)英國(guó)詩(shī)壇和彌爾頓并稱的旗幟性詩(shī)人，但更多時(shí)候，他還作為“玄學(xué)派詩(shī)人”的“鼻祖”而被寫(xiě)進(jìn)文學(xué)史，而“玄學(xué)派”這一命名本身就折射出人們對(duì)多恩為首的該派詩(shī)人所具有的科學(xué)特質(zhì)的關(guān)照和洞見(jiàn)。關(guān)于何謂“玄學(xué)派”，雖然說(shuō)法不一，但下面三種對(duì)多恩而言則頗具代表性?！杜＝蛭膶W(xué)術(shù)語(yǔ)詞典》的編者巴爾迪克在“玄學(xué)派詩(shī)人”詞條下列出了其主要特征：“別具心裁地使用知識(shí)概念和神學(xué)概念，具體表現(xiàn)為令人嘆為觀止的奇喻、奇怪的悖論以及牽強(qiáng)比附的意象?！边@里所說(shuō)的玄學(xué)派詩(shī)人對(duì)“知識(shí)概念別具心裁的地使用”在很大程度上是對(duì)在17世紀(jì)上半葉，科學(xué)革命風(fēng)起云涌之時(shí)，新的科學(xué)知識(shí)被巧妙地融入玄學(xué)派詩(shī)人的詩(shī)歌創(chuàng)作之中這一特征的關(guān)注。
需要注意的是，格瑞厄森在編輯標(biāo)準(zhǔn)版《多恩詩(shī)集》的時(shí)候，曾明確提出了這樣的觀點(diǎn)：“就我所知，沒(méi)有任何其他的17世紀(jì)詩(shī)人像多恩那樣對(duì)旅行家、天文學(xué)家、生理學(xué)家以及醫(yī)生的新發(fā)現(xiàn)所帶來(lái)的影響如此敏感?！备袢鸲蛏谧鳛樾W(xué)派詩(shī)歌的代表性詩(shī)人多恩身上看到的是對(duì)新科學(xué)的敏感和興趣，這在某種程度上反映了他對(duì)玄學(xué)詩(shī)所具有的最重要特征的理解，這樣的認(rèn)識(shí)基于從文學(xué)和科學(xué)的關(guān)系的角度深刻地揭示了玄學(xué)詩(shī)所具的科學(xué)特質(zhì)。
王佐良在《英國(guó)詩(shī)史》中說(shuō)：“所謂玄學(xué)派詩(shī)，無(wú)非多奇想，而所謂奇想，就是不像一般的吟風(fēng)弄月，而是愛(ài)好科學(xué)等一般不入詩(shī)的比喻、形象、構(gòu)思?！敝袊?guó)學(xué)者對(duì)玄學(xué)詩(shī)派的這一理解，更明確地道明了科學(xué)因素之于玄學(xué)派詩(shī)歌的重要意義，當(dāng)然，在玄學(xué)派代表性詩(shī)人多恩的作品中讀者會(huì)感受得尤為明顯和強(qiáng)烈。
可以看出，多恩詩(shī)歌所具有的科學(xué)特質(zhì)在討論玄學(xué)派詩(shī)歌定義時(shí)備受關(guān)注，因此，與多恩詩(shī)歌科學(xué)特質(zhì)來(lái)源及時(shí)代特征的分析對(duì)于理解以多恩為代表的玄學(xué)派詩(shī)歌的詩(shī)學(xué)風(fēng)格和詩(shī)歌與科學(xué)的關(guān)系等問(wèn)題也具有重要的意義，本文即從對(duì)多恩詩(shī)歌科學(xué)特質(zhì)進(jìn)行文化闡釋的角度探討玄學(xué)派詩(shī)人多恩創(chuàng)作中文學(xué)與科學(xué)關(guān)系的文化來(lái)源和時(shí)代特征。
一、多恩詩(shī)歌科學(xué)特質(zhì)來(lái)源的追問(wèn)
多恩詩(shī)歌中經(jīng)常使用各種知識(shí)界的名詞和理論等作為自己抒情表達(dá)的修辭工具，即使與同時(shí)代的其他詩(shī)人和作家相比，這一特色顯得獨(dú)樹(shù)一幟，卓爾不群。辛普森曾說(shuō)：“他(指多恩)對(duì)科學(xué)的興趣在同時(shí)代的詩(shī)人當(dāng)中獨(dú)領(lǐng)。”她甚至進(jìn)一步明確地將多恩和與其同時(shí)代的著名作家進(jìn)行比較，“莎士比亞、本·瓊生、博蒙特和佛萊切、韋伯斯特——都是伊麗莎白時(shí)代和詹姆斯一世時(shí)代的偉大劇作家——似乎都對(duì)科學(xué)的成就無(wú)動(dòng)于衷。多恩幾乎是詩(shī)人中唯一認(rèn)識(shí)到那些使用望遠(yuǎn)鏡和計(jì)算方法的天文學(xué)家正在革命性地改變?nèi)祟?lèi)之哲學(xué)的”。這樣的評(píng)論雖然有言過(guò)其實(shí)的成分，但即使保守地說(shuō)，完全可以將多恩列為在科學(xué)興起之時(shí)的英國(guó)文學(xué)，乃至整個(gè)歐洲文學(xué)中，對(duì)科學(xué)的興趣最濃厚并最多地將其融入自己的詩(shī)文創(chuàng)作中的作家之一。
第5篇：天文學(xué)的定義范文
一、全面理解教材
熟悉教材，這是基礎(chǔ)。一套好的教材必然是專(zhuān)家智慧和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，又經(jīng)過(guò)了國(guó)家相關(guān)部門(mén)的審定，一定有其獨(dú)到之處，正因?yàn)檫@樣，教材才成為最重要的課程資源。所以教師要熟悉教材，對(duì)教材下一番苦功，做到滾瓜爛熟、了如指掌。教材分析要做到首先分析地理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本課教學(xué)內(nèi)容的要求，其次分析本課內(nèi)容的組成成分及其在模塊學(xué)習(xí)中的地位與作用，再次分析本課內(nèi)容與初中教材相關(guān)內(nèi)容的區(qū)別和聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)情分析確定教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)難點(diǎn)、教學(xué)策略與手段。這樣才能全面理解教材，從而游刃有余地進(jìn)行地理教學(xué)。
二、調(diào)整教材內(nèi)容的順序
“地理教科書(shū)的編寫(xiě)，應(yīng)以地理課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)”，力求讓教科書(shū)“建立合理的內(nèi)容結(jié)構(gòu)和編排體系”。但百密一疏，有時(shí)也會(huì)不太合理，有的雖合理但不太符合教學(xué)的要求，這時(shí)教師就有必要打亂教材的原有順序，重新安排教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)和編排體系，調(diào)整教材。調(diào)整教材也可以表現(xiàn)為“整合”教材?！罢稀辈恢皇钦{(diào)整教材內(nèi)容的順序，而且是將教材中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)綜合起來(lái)，使各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間相互照應(yīng)，融合為新的主題。
例如湘教版（下同）必修I第一章“宇宙中的地球”第三節(jié)“地球的運(yùn)動(dòng)”，有關(guān)地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的特點(diǎn)是分開(kāi)來(lái)敘述的，教師要采用比較法進(jìn)行教學(xué)，就得將后面的“地球公轉(zhuǎn)的特點(diǎn)”這部分內(nèi)容提前，以利于教學(xué)。
三、補(bǔ)充教材以外的知識(shí)
教材的敘述限于篇幅往往非常精要，不夠豐滿，不夠完整。這時(shí)為了讓學(xué)生更加透徹、全面、完整地理解知識(shí)，教師就有必要對(duì)教材做些補(bǔ)充。
地理是一門(mén)地域性很強(qiáng)的學(xué)科，地理教材中有許多案例，并不一定適合本地的學(xué)生，這時(shí)教師可以“選用聯(lián)系學(xué)生實(shí)際的素材……包括選擇學(xué)生熟悉的地理現(xiàn)象，學(xué)生生活中遇到的地理問(wèn)題，符合學(xué)生興趣和年齡特征的地理問(wèn)題，對(duì)學(xué)生發(fā)展自己生存能力有啟示、有幫助的地理素材等”。例如必修III第二章“區(qū)域可持續(xù)發(fā)展”第六節(jié)“區(qū)域工業(yè)化與城市化進(jìn)程――以珠江三角洲為例”，教材中引用“珠江三角洲‘一鎮(zhèn)一品’的特色經(jīng)濟(jì)”來(lái)說(shuō)明珠江三角洲地區(qū)的工業(yè)化。為了吸引學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)生探究的興趣，教師可以根據(jù)浙江的地域特色補(bǔ)充“溫州‘一鎮(zhèn)一品’的特色經(jīng)濟(jì)”，讓學(xué)生對(duì)照對(duì)比學(xué)習(xí)。
四、刪減教材
有的教材內(nèi)容不符合課程標(biāo)準(zhǔn)，或者存在過(guò)難過(guò)深、陳舊、不夠新穎的情況，教師應(yīng)當(dāng)大膽刪減。不過(guò)這樣的情況比較少見(jiàn)，要慎重對(duì)待。
五、修改教材漏洞
教材雖然是專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)與智慧的結(jié)晶，但難免也會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。另外教材往往是比較穩(wěn)定的，而時(shí)代的腳步并非停滯不前。地理學(xué)科更是如此，它是一門(mén)時(shí)代性、實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，總是在不斷發(fā)展變化之中，這就要求教師及時(shí)做出修正，更新教材。修正、更新教材是先做“減法”，再做“加法”。
例如必修I第一章“宇宙中的地球”第一節(jié)“地球的宇宙環(huán)境”，涉及太陽(yáng)系的知識(shí)有“行星包括九大行星與小行星兩類(lèi)”、“圖13太陽(yáng)系示意圖”和“閱讀：圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的天體”，這部分知識(shí)現(xiàn)在看來(lái)已經(jīng)是錯(cuò)誤的知識(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)最新的天文學(xué)知識(shí)予以更正。根據(jù)國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)在2006年8月24日通過(guò)的新定義，“行星”指的是圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、并且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。根據(jù)新定義，同樣具有足夠質(zhì)量、呈圓球形，但不能清除其軌道附近其他物體的天體被稱為“矮行星”。 冥王星由于其軌道與海王星的軌道相交，不符合新的行星定義，因此被自動(dòng)降級(jí)，成為一顆矮行星。其他圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)但不符合上述條件的物體被統(tǒng)稱為“太陽(yáng)系小天體”。太陽(yáng)系有了新“家譜”，由此，除太陽(yáng)外，一個(gè)包括行星、矮行星和太陽(yáng)系小天體在內(nèi)的太陽(yáng)系新“家譜”呈現(xiàn)在了我們面前。行星成員包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。矮行星成員包括冥王星和谷神星等。太陽(yáng)系小天體包括圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)但不符合行星和矮行星條件的物體。
新課程意味著教師對(duì)課程有了更多的權(quán)利，教師“應(yīng)注重地理課程資源的積累和更新”，積極主動(dòng)地參與課程建設(shè)，有效運(yùn)用地理教材，讓教材更好地為教學(xué)服務(wù)，提高地理教學(xué)效率。
第6篇：天文學(xué)的定義范文
【關(guān)鍵詞】紅移;小磁針;人體細(xì)胞;生命的特性
現(xiàn)代天文學(xué)上說(shuō)到宇宙運(yùn)行上最常用的名詞就是紅移，先看一下它的定義吧：所謂紅移，最初是針對(duì)機(jī)械波而言的，即一個(gè)相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)著的物體離得越遠(yuǎn)發(fā)出的聲音越渾厚（波長(zhǎng)比較長(zhǎng)），相反離得越近發(fā)出的聲音越尖細(xì)（波長(zhǎng)比較短）。
紅移的分類(lèi)
首先肯定的是，紅移是觀測(cè)結(jié)果，不存在對(duì)錯(cuò)，對(duì)錯(cuò)只存在于對(duì)觀測(cè)結(jié)果的解釋?zhuān)覀兏鶕?jù)紅移判斷宇宙的情況：宇宙膨脹，現(xiàn)在又根據(jù)一些觀測(cè)說(shuō)宇宙在加速膨脹，當(dāng)然還有宇宙在一脹一縮。很多了，大致的情況就是這些。
我們從幾個(gè)方面來(lái)簡(jiǎn)單的探討一下：按照哈勃定律V=H·R，H為哈勃常數(shù)，V：星系的遠(yuǎn)離速度，R是星系距地球的距離。現(xiàn)代天文學(xué)家根據(jù)紅移和哈勃定律，開(kāi)始了研究距地球很遠(yuǎn)的天體，使天體的研究成為可能，這是天文學(xué)家認(rèn)可的研究方法，說(shuō)的再清楚一點(diǎn)，這是天文學(xué)的基礎(chǔ)。
現(xiàn)在我們看一下這個(gè)定律以及我們對(duì)星系紅移的研究結(jié)果表明一件很有意思的事情:地球是宇宙的中心。別笑，真的按我們現(xiàn)代天文學(xué)的解釋?zhuān)核械男窍稻谶h(yuǎn)離我們，越遠(yuǎn)的天體離得越快。當(dāng)然還有一種解釋?zhuān)阂驗(yàn)橛^測(cè)者在何處觀測(cè)的都一樣，判斷出宇宙沒(méi)有中心，哪里去看去研究都是一樣的，可是這種解釋?zhuān)趾同F(xiàn)在的大爆炸宇宙模型沖突了。
1948年，加莫夫和他的同事提出大爆炸宇宙模型，明確提出：宇宙在某一時(shí)刻前不存在，在大約150億光年前從一個(gè)質(zhì)量無(wú)窮大能量無(wú)窮大的點(diǎn)上，爆炸得來(lái)的，因?yàn)榘凑宅F(xiàn)代物理光速是極限速度，我們的宇宙是一個(gè)直徑為300億光年的球體，不停地爆炸，碰撞形成今天的宇宙，現(xiàn)在還在不停的膨脹，那么這樣，宇宙一定得有一個(gè)中心，最少也得有一個(gè)點(diǎn)存在。
紅移許多時(shí)候稱為多普勒效應(yīng)，不解釋了，每次看到紅移和爆炸理論，我都忍不住去笑。真的，真是忍不住：地心說(shuō)。
大家想一想，如果現(xiàn)在還有人把地球當(dāng)成宇宙的中心位置，把地球當(dāng)成宇宙的位置中心，那么我只能說(shuō)太荒謬了，不是嗎？明擺著地球繞太陽(yáng)運(yùn)行，太陽(yáng)都不是宇宙的中心，地球更不能是。誰(shuí)說(shuō)現(xiàn)在的地球是宇宙的位置中心，都是無(wú)法讓人接受的，我們天文學(xué)家都不說(shuō)，盡管是那樣研究的，但是不能說(shuō)明。
當(dāng)然有許多古人的說(shuō)過(guò)：這里是宇宙的中心，我不知道他們說(shuō)的對(duì)不對(duì)。因?yàn)槲乙部梢哉f(shuō)：這里是宇宙的中心，可是大家是不是要分析一下，這里是指哪里。首先絕不是地球。說(shuō)起宇宙了，那就不能用我們的一般概念理解了。比如：我說(shuō)這里是棗莊市，也可以說(shuō)這里是中國(guó)，當(dāng)然我可以說(shuō)這里是地球，如果來(lái)談?wù)撚钪娴脑?，這里最小也得是銀河系，根據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果：所有的河外星系均在以銀河系為中心遠(yuǎn)離，那么根據(jù)這個(gè)觀測(cè)結(jié)果：我們?yōu)槭裁床淮竽懙卮_定銀河系就是我們生存著這個(gè)宇宙的中心，至少這點(diǎn)上我們能夠想象、認(rèn)同一些古人的看法，在現(xiàn)代科學(xué)與古人之間尋找一些平衡的杠桿。我已經(jīng)相信：銀河系一定是我們這個(gè)宇宙的中心。
現(xiàn)代天文學(xué)的紅移定律解釋?zhuān)盒窍颠h(yuǎn)離速度V與地球距離成正比，其實(shí)就是說(shuō)地球是宇宙的中心，難道不有那么一點(diǎn)荒謬嗎？觀測(cè)結(jié)果就是這樣的，那么那個(gè)地方錯(cuò)了呢！我們的理論解釋有問(wèn)題，其實(shí)有許多人已經(jīng)懷疑紅移理論了。
再說(shuō)另一個(gè)問(wèn)題，大爆炸理論推導(dǎo)出的宇宙年齡約為150億年，也就是現(xiàn)在的光傳播了150億光年了，150億年這個(gè)數(shù)字不小了，如果用來(lái)計(jì)算人的年齡是很不錯(cuò)的，可是我們這是討論大的無(wú)邊的宇宙，按照現(xiàn)在周堅(jiān)的紅移理論，光傳播了132億光年就不傳了，宇宙132億年以前依然存在 而且無(wú)法可測(cè)，所以我們需要放大自己的思維，我說(shuō)一個(gè)保守?cái)?shù)字大家參考一下：幾千萬(wàn)億年，我們說(shuō)宇宙在膨脹，我說(shuō)宇宙是生命：不是在成長(zhǎng)就是在衰退。
大的什么樣，小的什么樣；里面什么樣，外面什么樣。在上篇論文中我們根據(jù)電磁學(xué)的原理解釋了行星運(yùn)行，大家已經(jīng)明白星體運(yùn)行的電磁學(xué)原理了。既然都是電磁學(xué)的原理，那么我們就從小磁針談?wù)動(dòng)钪娴倪\(yùn)行。
小磁針有磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周?chē)植?，?dāng)外界有電磁波（光）傳過(guò)來(lái)小磁針的磁場(chǎng)會(huì)受到影響，周?chē)目臻g磁通量會(huì)變化，那么根據(jù)楞次定律，小磁針的磁場(chǎng)一定會(huì)產(chǎn)生阻礙這種變化電動(dòng)勢(shì)。而且當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)足夠強(qiáng)時(shí)小磁針會(huì)發(fā)生磁極偏轉(zhuǎn)、倒置，（也可理解為外來(lái)磁場(chǎng)改變了原有磁場(chǎng)，當(dāng)然這可以解釋地球磁極的多次倒轉(zhuǎn)）。
變化的越快，阻礙的力量越強(qiáng)，E=d&/dt，E是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，反映到宇宙運(yùn)行中，離我們地球越遠(yuǎn)的星體發(fā)出光變化越大一定是這種阻礙的力量越強(qiáng)，對(duì)E=d&/dt求t常數(shù)，對(duì)同一磁場(chǎng)即同一個(gè)小磁針而言，dt是常數(shù)。反映到宇宙當(dāng)中：紅移是電磁波在傳播過(guò)程中對(duì)地球磁場(chǎng)的影響變化率，只是一種電磁特性。所以越遠(yuǎn)的星體紅移越大，而且變化速度一般為V=H·R（哈勃定律），H哈勃常數(shù)即是這個(gè)星體電磁波對(duì)地球磁場(chǎng)的影響變化率，而且E足夠強(qiáng)會(huì)產(chǎn)生原子電流流環(huán)，反映到金屬原子內(nèi)部：則是光電效應(yīng)，當(dāng)外界光的頻率不超過(guò)金屬原子內(nèi)部的磁場(chǎng)變化率時(shí)，金屬原子內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，（正是我們現(xiàn)在科學(xué)認(rèn)識(shí)的金屬固有頻率），當(dāng)這個(gè)光的頻率超過(guò)金屬原子內(nèi)部的磁場(chǎng)變化率時(shí)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)然這需要我們把金屬的內(nèi)部當(dāng)成磁場(chǎng)來(lái)處理，也就是說(shuō)我們有必要把不同的物體結(jié)構(gòu)當(dāng)成不同的磁場(chǎng)來(lái)處理。
紅移只是一個(gè)磁場(chǎng)對(duì)電磁波的一種自然特性。所以無(wú)論我們?cè)诘厍蛏虾翁帨y(cè)量都一樣，即使到另外的星球測(cè)量，數(shù)值可能不同，但結(jié)果一樣都是紅移越遠(yuǎn)離星體，紅移越大。現(xiàn)在紅移理論（哈勃定律）還有一個(gè)致命的漏洞：離銀河系最近的星系不能適用，只適用遠(yuǎn)的，比如仙女河外星系等表現(xiàn)為藍(lán)移。
更有：我們用三個(gè)紅移理論來(lái)填這一個(gè)空，當(dāng)然天文學(xué)家看到這么大的宇宙又無(wú)法進(jìn)行研究，這種選擇也是一種無(wú)奈吧，無(wú)可厚非。
遠(yuǎn)的行，近的容易驗(yàn)證的不行，你也看不到更無(wú)法測(cè)量，我說(shuō)對(duì)就對(duì)吧，反正你也無(wú)法反駁，當(dāng)然也出現(xiàn)許多反對(duì)的聲音。但是他們也沒(méi)搞明白宇宙的真實(shí)情況，只能是大家懷疑大家參考吧。當(dāng)然，現(xiàn)在的周堅(jiān)紅移理論也說(shuō)了許多問(wèn)題，周堅(jiān)紅移理論證明紅移是光（電磁波）的傳播的一個(gè)自然特性。與觀測(cè)者無(wú)關(guān)，而且光在真空中的傳播不是無(wú)限的，大概他算的是130多億光年，我不討論他的對(duì)錯(cuò)，只說(shuō)有點(diǎn)絕對(duì)論的意思。我說(shuō)的意思：光傳播與觀察者無(wú)關(guān)，但與所處的環(huán)境有關(guān)，與宇宙的磁場(chǎng)特性有關(guān)，與自己的磁場(chǎng)特性有關(guān)。要來(lái)認(rèn)識(shí)宇宙，我們?nèi)祟?lèi)的思想就必須來(lái)一個(gè)飛躍。
那么面對(duì)這個(gè)大的無(wú)邊無(wú)邊的宇宙我們?nèi)绾蝸?lái)更好的研究呢。大的什么樣，小的什么樣，我們不能把宇宙拿過(guò)來(lái)研究，我們可以研究小的物體的規(guī)律，借此來(lái)研究整個(gè)宇宙（當(dāng)然我只說(shuō)我們生存的宇宙）。
好了，讓我們從小磁針說(shuō)起。我們看小磁針的一些特性：
1、我們把一個(gè)小磁針?lè)殖蔁o(wú)數(shù)份，那么我們會(huì)得到無(wú)數(shù)的小磁針。
2、我們把小磁針加熱，小磁針會(huì)是失去磁性，變成一塊鐵。
3、把小磁針猛烈撞擊，小磁針會(huì)失去磁性，變成鋼鐵。
4、一塊鋼我們把它磁化，就會(huì)變成一塊磁鐵。
還有許多我們不必列舉了，因?yàn)檫@些就夠了。
我們看一看小磁針，像不像一個(gè)生命。在合適的時(shí)候能表現(xiàn)出活力，表現(xiàn)出狀態(tài)，在巨變時(shí)會(huì)失去生命。但是物體依然存在，就像人死了還剩下一堆肉一樣，磁鐵失去磁性，只是一塊鐵，人要被劇烈撞擊會(huì)失去生命，小磁針也會(huì)失去磁性，加熱易燃。在人活著的狀態(tài)和磁鐵的狀態(tài)類(lèi)似，按照絕對(duì)論的原則，里面的什么樣外面的什么樣，小磁針?lè)殖蔁o(wú)數(shù)份還是小磁針。那么人活著的時(shí)候，人體的所有細(xì)胞應(yīng)該還是人的形象，這可以通過(guò)高倍顯微鏡證實(shí)。
任何事物都有自己的適應(yīng)范圍，為什么會(huì)這樣呢？大的什么樣，小的什么樣，如果把小磁針的特性系統(tǒng)地看一下，它是一個(gè)生命體。如果把小磁針當(dāng)成生命體來(lái)看，那么地球、太陽(yáng)也都是生命體。再向前一大步吧，那么我們生存著的這個(gè)宇宙也是一個(gè)生命體。
說(shuō)到生命體，這個(gè)問(wèn)題就變得更深了，因?yàn)樯w涉及到的問(wèn)題比物質(zhì)更復(fù)雜，我也變得高興起來(lái)，因?yàn)檫@是更高一級(jí)的科學(xué)：磁場(chǎng)就是生命的一個(gè)特性。
進(jìn)化論：這個(gè)沒(méi)有任何科學(xué)依據(jù)的論斷，竟然得到人類(lèi)的認(rèn)可。我沒(méi)見(jiàn)過(guò)猴子變成人，全世界沒(méi)有一個(gè)人見(jiàn)過(guò)，現(xiàn)在只要發(fā)現(xiàn)化石，首先先把人類(lèi)的痕跡抹去，然后再去研究剩下的動(dòng)物化石。天呀，這是生物學(xué)嗎？這是考古學(xué)嗎？承認(rèn)猴子變成人是我們?nèi)祟?lèi)的奇恥大辱，我們現(xiàn)在誰(shuí)也不去碰那個(gè)進(jìn)化論，明擺著不對(duì)，可是我們?yōu)槭裁匆姓J(rèn)呢？按照絕對(duì)論的原則：人就是人，猴子就是猴子，它永遠(yuǎn)變不成人，只要是生命不改變，永遠(yuǎn)都不能。
當(dāng)然有一種可能可以使猴子變成人，那就是：把猴子殺死，變成猴子肉，人把它煮熟吃進(jìn)肚子里，經(jīng)過(guò)人的消化系統(tǒng)。猴子肉的細(xì)胞會(huì)有一部分變成了人體的細(xì)胞（生吃會(huì)拉肚子）。除此以外絕不可能。但是那是生命的改變。
進(jìn)化論只是一種猜想，達(dá)爾文自己都不敢相信是對(duì)的，我們現(xiàn)代的人卻相信了，而且寫(xiě)進(jìn)了教科書(shū)。
我從不喜歡直接去誰(shuí)，但進(jìn)化論除外。這樣只是因?yàn)樗鼪](méi)有一絲一毫的科學(xué)可言。那么我今天就用絕對(duì)論來(lái)進(jìn)化論。
如果按一個(gè)生命體：大的什么樣小的什么樣，這句話可證實(shí)，只要生命不改變，生命的細(xì)胞一定是生命的形象，這生命的細(xì)胞一定具有這個(gè)生命的特性，具備生命的特點(diǎn)，那么猴子的細(xì)胞也一定是猴子的形象。如果進(jìn)化論成立的話，猴子的細(xì)胞當(dāng)中一定有少量的人體細(xì)胞，或者類(lèi)似人類(lèi)的細(xì)胞。那么反映到整體來(lái)，猴子一定有人的東西，那么一定會(huì)出現(xiàn)半人半猴的動(dòng)物。當(dāng)然如果進(jìn)化論成立,人類(lèi)的細(xì)胞當(dāng)中也一定有猴子細(xì)胞的痕跡，那么也一定會(huì)出現(xiàn)半猴半人的人出現(xiàn)，不會(huì)像現(xiàn)在的樣，猿就是猿，猴子就是猴子，細(xì)胞都一樣，同樣按照絕對(duì)論的原則：里面的什么樣，外面的什么樣，那么一個(gè)生命體只有屬于一個(gè)生命體的細(xì)胞。
如果把銀河系看成是宇宙的中心（我真的不知道他是不是，讓后人去證實(shí)吧），那么銀河系可以說(shuō)成是宇宙的一個(gè)最小單元了。按照大的什么樣，小的什么樣來(lái)推算，那么我們這個(gè)宇宙的外觀也會(huì)和銀河系一樣：一個(gè)橢圓的盤(pán)子狀。銀河系是宇宙磁場(chǎng)的一個(gè)單元。宇宙對(duì)自己所有的單元都用自己的磁場(chǎng)來(lái)維持。就像小磁針一樣，對(duì)自己的原子都起到磁場(chǎng)的約束：必須是有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，所以宇宙的所有運(yùn)行一定有宇宙運(yùn)行的原則，也就是我們所說(shuō)的客觀規(guī)律。
這里順便說(shuō)一下，現(xiàn)在對(duì)恒星的形成說(shuō)成是碰撞原理。如果真是那樣，宇宙中的生命早都死光了，沒(méi)有磁場(chǎng)能經(jīng)得起那么大的碰撞，也就沒(méi)有什么生命，反正那是猜測(cè)，不說(shuō)它了，看見(jiàn)這一論點(diǎn)我都害怕，人真膽大，什么都敢說(shuō)。從小磁針大到宇宙，用磁場(chǎng)就是生命的特性來(lái)判斷。許多問(wèn)題迎刃而解。這里簡(jiǎn)單的舉幾個(gè)例子：地球?yàn)槭裁磻腋≡谔罩校繛槭裁磶r石的磁性形成之后不變了？為什么所有星系都那么有規(guī)律地在運(yùn)行呀。這些問(wèn)題都可解決。
地球和星系只是宇宙磁場(chǎng)的一部分，宇宙磁場(chǎng)有維持自己生命的特性，所有的生命都會(huì)維護(hù)自己生命的特性，當(dāng)?shù)厍蛘娴陌l(fā)生了那些毀滅性的災(zāi)難了，宇宙磁場(chǎng)會(huì)恢復(fù)生命的特性，和我們那里受到一些傷害一樣，還可以復(fù)原，星系和地球都被宇宙磁場(chǎng)約束為一個(gè)整體。我們經(jīng)常說(shuō)宇宙有90%的暗物體和暗能量，怎么說(shuō)呢，所有的物質(zhì)都被宇宙磁場(chǎng)約束著，在這個(gè)宇宙中任何地方都存在宇宙的磁場(chǎng)，也就是我在宇宙有殼中所說(shuō)的：真空不空。
宇宙按照自己的生命特性組建自己的磁場(chǎng)，同樣我們?nèi)艘步M建自己的特有磁場(chǎng)，一個(gè)生命只會(huì)組建屬于自己的磁場(chǎng)，就像連體人一定不能存活多長(zhǎng)時(shí)間一樣，建不成自己的場(chǎng)，二個(gè)生命無(wú)法維持同一個(gè)生命體磁場(chǎng)，只能變回一塊肉。再經(jīng)宇宙磁場(chǎng)的作用變成其他磁場(chǎng)的一部分，正如猴子肉一樣，這樣原子電流重獲磁場(chǎng)，重獲新生。物質(zhì)亦然，生命亦然。
當(dāng)我們地球被一些大的碰撞失去了生命時(shí)，只要不是太厲害了，宇宙磁場(chǎng)一定會(huì)恢復(fù)地球上的生命。
第7篇：天文學(xué)的定義范文
關(guān)鍵詞：明末清初，傳教士，計(jì)量
Abstract：DuringthetimebetweentheendoftheMingDynastyandthebeginningoftheQingDynasty,undertheinfluenceofthewesternsciencecarriedbymissionaries,somenewconceptsandunitsaswellasmetrologicalapparatusenteredthefieldofthetraditionalChinesemetrology.ThosenewthingsbroadenedtherangeoftraditionalChinesemetrologyandlayedafoundationforthebirthofsomenewmetrologicalbranchesinChina.ThosenewbrancheswerecoincidewiththatinEurope.TheirappearancemeansthattheChinesetraditionalmetrologybeganitstransitionstagetomodernmetrologies.
KeyWords：thetimebetweentheendoftheMingandthebeginningoftheQingDynasties,missionaris,metrologies
明末清初，中國(guó)傳統(tǒng)計(jì)量出現(xiàn)了一些新的變化：在西學(xué)東漸的影響下，計(jì)量領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新的概念和單位，以及新的計(jì)量?jī)x器，它們擴(kuò)大了傳統(tǒng)計(jì)量的范圍，為新的計(jì)量分支的誕生奠定了基礎(chǔ)。這些新的計(jì)量分支一開(kāi)始就與國(guó)際接軌，它們的出現(xiàn)，標(biāo)志著中國(guó)傳統(tǒng)計(jì)量開(kāi)始了向近代計(jì)量的轉(zhuǎn)化。這一轉(zhuǎn)化，是傳教士帶來(lái)的西方科學(xué)促成的。
一、角度計(jì)量的奠基
中國(guó)傳統(tǒng)計(jì)量中沒(méi)有角度計(jì)量。之所以如此，是因?yàn)橹袊?guó)古代沒(méi)有可用于計(jì)量的角度概念。
像世界上別的民族一樣，中國(guó)古人在其日常生活中不可能不接觸到角度問(wèn)題。但中國(guó)人處理角度問(wèn)題時(shí)采用的是“具體問(wèn)題具體解決”的辦法，他們沒(méi)有發(fā)展出一套抽象的角度概念，并在此基礎(chǔ)上制訂出統(tǒng)一的角度體系（例如像西方廣泛采用的360°圓心角分度體系那樣），以之解決各類(lèi)角度問(wèn)題。沒(méi)有統(tǒng)一的體系，也就不可能有統(tǒng)一的單位，當(dāng)然也就不存在相應(yīng)的計(jì)量。所以，古代中國(guó)只有角度測(cè)量，不存在角度計(jì)量。
在進(jìn)行角度測(cè)量時(shí)，中國(guó)古人通常是就其所論問(wèn)題規(guī)定出一套特定的角度體系，就此體系進(jìn)行測(cè)量。例如，在解決方位問(wèn)題時(shí)，古人一般情況下是用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥這十二個(gè)地支來(lái)表示12個(gè)地平方位，如圖1所示。在要求更細(xì)致一些的情況下，古人采用的是在十二地支之外又加上了十干中的甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸和八卦中的乾、坤、艮、巽，以之組成二十四個(gè)特定名稱，用以表示方位。如圖2所示。但是，不管是十二地支方位表示法，還是二十四支方位表示法，它們的每一個(gè)特定名稱表示的都是一個(gè)特定的區(qū)域，區(qū)域之內(nèi)沒(méi)有進(jìn)一步的細(xì)分。所以，用這種方法表示的角度是不連續(xù)的。更重要的是，它們都是只具有特定用途的角度體系，只能用于表示地平方位，不能任意用到其他需要進(jìn)行角度測(cè)量的場(chǎng)合。因此，由這種體系不能發(fā)展出角度計(jì)量來(lái)。
在一些工程制作所需的技術(shù)規(guī)范中，古人則采用規(guī)定特定的角的辦法。例如《考工記·車(chē)人之事》中就規(guī)定了這樣一套特定的角度：
車(chē)人之事，半矩謂之宣，一宣有半謂之欘，一欘有半謂之柯，一柯有半謂之磬折。
矩是直角，因此這套角度如果用現(xiàn)行360°分度體系表示，則
一矩＝90°
一宣＝90°×1／2＝45°
一欘＝45°＋45°×1／2＝67°30′
一柯＝67°30′＋67°30′×1／2＝101°15′
一磬折＝101°15′＋101°15′×1／2＝151°52′30″
顯然，這套角度體系只能用于《考工記》所規(guī)定的制車(chē)工藝之中，其他場(chǎng)合是無(wú)法使用的。即使在《考工記》中，超出這套體系之外的角度，古人也不得不另做規(guī)定，例如《考工記·磬氏為磬》條在涉及磬的兩條上邊的折角大小時(shí)，就專(zhuān)門(mén)規(guī)定說(shuō)：“倨句一矩有半?！奔丛摻嵌鹊拇笮椋?0°＋90°×1／2＝135°。這種遇到具體角度就需要對(duì)之做出專(zhuān)門(mén)規(guī)定的做法，顯然發(fā)展不成角度計(jì)量，因?yàn)樗环嫌?jì)量對(duì)統(tǒng)一性的要求。
在古代中國(guó)，與現(xiàn)行360°分度體系最為接近的是古人在進(jìn)行天文觀測(cè)時(shí)，所采用的分天體圓周為3651/4度的分度體系。這種分度體系的產(chǎn)生，是由于古人在進(jìn)行天文觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)每3651/4日在恒星背景上繞天球一周，這啟發(fā)他們想到，若分天周為3651/4度，則太陽(yáng)每天在天球背景上運(yùn)行一度，據(jù)此可以很方便地確定一年四季太陽(yáng)的空間方位。古人把這種分度方法應(yīng)用到天文儀器上，運(yùn)用比例對(duì)應(yīng)測(cè)量思想測(cè)定天體的空間方位，[1]從而為我們留下了大量定量化了的天文觀測(cè)資料。
但是，這種分度體系同樣不能導(dǎo)致角度計(jì)量的誕生。因?yàn)?，它從一開(kāi)始就沒(méi)有被古人當(dāng)成角度。例如，西漢揚(yáng)雄就曾運(yùn)用周三徑一的公式去處理沿圓周和直徑的度之間的關(guān)系[2]，類(lèi)似的例子可以舉出許多[3]。
非但如此，古人在除天文之外的其他角度測(cè)定場(chǎng)合一般也不使用這一體系。正因?yàn)槿绱?，我們?cè)谟懻摴湃说奶煳挠^測(cè)結(jié)果時(shí)，盡管可以直接把他們的記錄視同角度，但由這種分度體系本身，卻是不可能演變出角度計(jì)量來(lái)的。
傳教士帶來(lái)的角度概念，打破了這種局面，為角度計(jì)量在中國(guó)的誕生奠定了基礎(chǔ)。這其中，利瑪竇（MatthieuRicci，1552－1610）發(fā)揮了很大作用。
利瑪竇為了能夠順利地在華進(jìn)行傳教活動(dòng)，采取了一套以科技開(kāi)路的辦法，通過(guò)向中國(guó)知識(shí)分子展示自己所掌握的科技知識(shí)，博取中國(guó)人的好感。他在展示這些知識(shí)的同時(shí)，還和一些中國(guó)士大夫合作翻譯了一批科學(xué)書(shū)籍，傳播了令當(dāng)時(shí)的中國(guó)人耳目一新的西方古典科學(xué)。在這些書(shū)籍中，最為重要的是他和徐光啟合作翻譯的《幾何原本》一書(shū)。《幾何原本》是西方數(shù)學(xué)經(jīng)典，其作者是古希臘著名數(shù)學(xué)家歐幾里得（Euckid，約前325－約前270）。該書(shū)是公認(rèn)的公理化著作的代表，它從一些必要的定義、公設(shè)、公理出發(fā)，以演繹推理的方法，把已有的古希臘幾何知識(shí)組合成了一個(gè)嚴(yán)密的數(shù)學(xué)體系?！稁缀卧尽匪\(yùn)用的證明方法，一直到17世紀(jì)末，都被人們奉為科學(xué)證明的典范。利瑪竇來(lái)華時(shí)，將這樣一部科學(xué)名著攜帶到了中國(guó)，并由他口述，徐光啟筆譯，將該書(shū)的前六卷介紹給了中國(guó)的知識(shí)界。
就計(jì)量史而言，《幾何原本》對(duì)中國(guó)角度計(jì)量的建立起到了奠基的作用。它給出了角的一般定義，描述了角的分類(lèi)及各種情況、角的表示方法，以及如何對(duì)角與角進(jìn)行比較。這對(duì)于角度概念的建立是非常重要的。因?yàn)槿绻麤](méi)有普適的角度概念，角度計(jì)量就無(wú)從談起。
除了在《幾何原本》中對(duì)角度概念做出規(guī)定之外，利瑪竇還把360°圓心角分度體系介紹給了中國(guó)。這對(duì)于中國(guó)的角度計(jì)量是至關(guān)重要的，因?yàn)橛?jì)量的基礎(chǔ)就在于單位制的統(tǒng)一，而360°圓心角分度體系就恰恰提供了這樣一種統(tǒng)一的可用于計(jì)量的角度單位制。正因?yàn)檫@樣，這種分度體系被介紹進(jìn)來(lái)以后，其優(yōu)點(diǎn)很快就被中國(guó)人認(rèn)識(shí)到了，例如，《明史·天文志一》就曾指出，利瑪竇介紹的分度體系，“分周天為三百六十度，……以之布算制器，甚便也。”正因?yàn)槿绱耍@種分度體系很快被中國(guó)人所接受，成了中國(guó)人進(jìn)行角度測(cè)量的單位基礎(chǔ)。就這樣，通過(guò)《幾何原本》的介紹，我們有了角的定義及對(duì)角與角之間的大小進(jìn)行比較的方法；通過(guò)利瑪竇的傳播，我們接受了360°圓心角分度體系，從而有了表示角度大小的單位劃分：有了比較就能進(jìn)行測(cè)量，有了統(tǒng)一的單位制度，這種測(cè)量就能發(fā)展成為計(jì)量。因此，從這個(gè)時(shí)候起，在中國(guó)進(jìn)行角度計(jì)量已經(jīng)有了其基本的前提條件，而且，這種前提條件一開(kāi)始就與國(guó)際通用的角度體系接了軌，這是中國(guó)的角度計(jì)量得以誕生的基礎(chǔ)。當(dāng)然，要建立真正的角度計(jì)量，還必須建立相應(yīng)的角度基準(zhǔn)（如檢定角度塊）和測(cè)量?jī)x器，但無(wú)論如何，沒(méi)有統(tǒng)一的單位制度，就不可能建立角度計(jì)量，因此，我們說(shuō)，《幾何原本》的引入，為中國(guó)角度計(jì)量的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
角度概念的進(jìn)步表現(xiàn)在許多方面。例如，在地平方位表示方面，自從科學(xué)的角度概念在中國(guó)建立之后，傳統(tǒng)的方位表示法就有了質(zhì)的飛躍，清初的《靈臺(tái)儀象志》就記載了一種新的32向地平方位表示法：“地水球周?chē)喾秩倭?，以東西為經(jīng)，以南北為緯，與天球不異。泛海陸行者，悉依指南針之向盤(pán)。蓋此有定理、有定法，并有定器。定器者即指南針盤(pán)，所謂地平經(jīng)儀。其盤(pán)分向三十有二，如正南北東西，乃四正向也；如東南東北、西南西北，乃四角向也。又有在正與角之中各三向，各相距十一度十五分，共為地平四分之一也。”[4]這種表示法如圖3所示。由這段記載我們可以看出，當(dāng)時(shí)人們?cè)诒硎镜仄椒轿粫r(shí)，已經(jīng)采用了360°的分度體系，這無(wú)疑是一大進(jìn)步。與此同時(shí)，人們還放棄了那種用專(zhuān)名表示特定方位的傳統(tǒng)做法，代之以建立在360°分度體系基礎(chǔ)之上的指向表示法。傳統(tǒng)的區(qū)域表示法不具備連續(xù)量度功能，因?yàn)槿魏我粋€(gè)專(zhuān)名都固定表示某一特定區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)任何一處都屬于該名稱。這使得其測(cè)量精度受到了很大限制，因?yàn)樗辉试S對(duì)區(qū)域內(nèi)部做進(jìn)一步的角度劃分。要改變這種局面，必須變區(qū)位為指向，以便各指向之間能做進(jìn)一步的精細(xì)劃分。這種新的32向表示法就具備這種功能，它的相鄰指向之間，是可以做進(jìn)一步細(xì)分的，因此它能夠滿足連續(xù)量度的要求。新的指向表示法既能滿足計(jì)量實(shí)踐日益提高的對(duì)測(cè)量精度的要求，又采用了新的分度體系，它的出現(xiàn)，為角度計(jì)量的普遍應(yīng)用準(zhǔn)備了條件。
角度概念的進(jìn)步在天文學(xué)方面表現(xiàn)得最為明顯。受傳教士影響所制作的天文儀器，在涉及到角度的測(cè)量時(shí)，毫無(wú)例外都采用了360°角度劃分體系，就是一個(gè)有力的證明。傳教士在向中國(guó)人傳授西方天文學(xué)知識(shí)時(shí)，介紹了歐洲的天文儀器，引起了中國(guó)人的興趣，徐光啟就曾經(jīng)專(zhuān)門(mén)向崇禎皇帝上書(shū)，請(qǐng)求準(zhǔn)許制造一批新型的天文儀器。他所要求制造的儀器，都是西式的。徐光啟之后，中國(guó)人李天經(jīng)和傳教士羅雅各（JacquesRho，1590－1638）、湯若望（JeanAdamSchallvonBell，1591－1666）以及后來(lái)南懷仁（FerdinandVerbiest，1623－1688）等也制造了不少西式天文儀器，這些儀器在明末以及清代的天文觀測(cè)中發(fā)揮了很大作用。這些西式天文儀器，無(wú)疑“要兼顧中國(guó)的天文學(xué)傳統(tǒng)和文化特點(diǎn)。比如，傳教士和他們的中國(guó)合作者在儀器上刻畫(huà)了二十八宿、二十四節(jié)氣這樣的標(biāo)記，用漢字標(biāo)數(shù)字?！盵5]但是，在儀器的刻度劃分方面，則放棄了傳統(tǒng)的3651/4分度體系，而是采用了“凡儀上諸圈，因以顯諸曜之行者，必分為三百六十平度”的做法[6]。之所以如此，從技術(shù)角度來(lái)看，自然是因?yàn)闅W洲人編制歷法，采用的是60進(jìn)位制，分圓周為360°，若在新儀器上繼續(xù)采用中國(guó)傳統(tǒng)分度，勢(shì)必造成換算的繁復(fù)，而且劃分起來(lái)也不方便。所以，這種做法是明智之舉。
隨著角度概念的出現(xiàn)及360°分度體系的普及，各種測(cè)角儀器也隨之涌現(xiàn)。只要看一下清初天文著作《靈臺(tái)儀象志》中對(duì)各種測(cè)角儀器的描述，我們就不難明白這一點(diǎn)。
總之，360°分度體系雖然是希臘古典幾何學(xué)的內(nèi)容，并非近代科學(xué)的產(chǎn)物，但它的傳入及得到廣泛應(yīng)用，為中國(guó)近代角度計(jì)量的誕生奠定了基礎(chǔ)，這是可以肯定的。
二、溫度計(jì)的引入
溫度計(jì)量是物理計(jì)量的一個(gè)重要內(nèi)容。在中國(guó)，近代的溫度計(jì)量的基礎(chǔ)是在清代奠定的，其標(biāo)志是溫度計(jì)的引入。
溫度計(jì)量有兩大要素，一是溫度計(jì)的發(fā)明，一是溫標(biāo)的建立。在我國(guó)，這兩大要素都是借助于西學(xué)的傳入而得以實(shí)現(xiàn)的。
中國(guó)古人很早就開(kāi)始了對(duì)有關(guān)溫度問(wèn)題的思考。氣溫變化作用于外界事物，會(huì)引起相應(yīng)的物態(tài)變化，因此，通過(guò)對(duì)特定的物態(tài)變化的觀察，可以感知外界溫度的變化。溫度計(jì)就是依據(jù)這一原理而被發(fā)明出來(lái)的。中國(guó)古人也曾經(jīng)沿這條道路探索過(guò)，《呂氏春秋·慎大覽·察今》中就有過(guò)這樣的說(shuō)法：
“審堂下之陰，而知日月之行，陰陽(yáng)之變；見(jiàn)瓶水之冰，而知天下之寒，魚(yú)鱉之藏也?！?/p>
這里所講的，通過(guò)觀察瓶里的水結(jié)冰與否，就知道外邊的氣溫是否變低了，其實(shí)質(zhì)就是通過(guò)觀察水的物態(tài)變化來(lái)粗略地判定外界溫度變化范圍?！秴问洗呵铩匪?，當(dāng)然有其一定道理，因?yàn)樵谕饨绱髿鈮合鄬?duì)穩(wěn)定情況下，水的相變溫度也是相對(duì)恒定的。但盛有水的瓶子絕對(duì)不能等同于溫度計(jì)，因?yàn)樗鼘?duì)溫度變化范圍的估計(jì)非常有限，而且除了能夠判定一個(gè)溫度臨界點(diǎn)（冰點(diǎn)）以外，也沒(méi)有絲毫的定量化在內(nèi)。
在我國(guó)，具有定量形式的溫度計(jì)出現(xiàn)于十七世紀(jì)六七十年代，是耶穌會(huì)傳教士南懷仁（FerdinandVerbiest，1623-1688年）介紹進(jìn)來(lái)的。南懷仁是比利時(shí)人，1656年奉派來(lái)華，1658年抵澳門(mén)，1660年到北京，為時(shí)任欽天監(jiān)監(jiān)正的湯若望當(dāng)助手，治天文歷法。這里所說(shuō)的溫度計(jì)，就是他在其著作《靈臺(tái)儀器圖》和《驗(yàn)氣圖說(shuō)》中首先介紹的。這兩部著作，前者完成于1664年，后者發(fā)表于1671年，兩者均被南懷仁納入其纂著的《新制靈臺(tái)儀象志》中，前者成為該書(shū)的附圖，后者則成為正文的一部分，即其第四卷的《驗(yàn)氣說(shuō)》。關(guān)于南懷仁介紹的溫度計(jì)，王冰有詳細(xì)論述，這里不再贅述。[7]
南懷仁的溫度計(jì)是有缺陷的：該溫度計(jì)管子的一端是開(kāi)口的，與外界大氣相通，這使得其測(cè)量結(jié)果會(huì)受到外界大氣壓變化的影響。他之所以這樣設(shè)計(jì)，是受亞里士多德“大自然厭惡真空”這一學(xué)說(shuō)影響的結(jié)果?？紤]到早在1643年，托里拆利（E.Torricelli，1608-1647）和維維安尼（V.Viviani，1622-1703）已經(jīng)提出了科學(xué)的大氣壓概念，發(fā)明了水銀氣壓計(jì)，此時(shí)南懷仁還沒(méi)有來(lái)華，他應(yīng)該對(duì)這一科學(xué)進(jìn)展有所知曉?？伤?0多年之后，在解釋其溫度計(jì)工作原理時(shí)，采用的仍然是亞里士多德學(xué)說(shuō)，這種做法，未免給后人留下了一絲遺憾。而且，他的溫度計(jì)的溫標(biāo)劃分是任意的，沒(méi)有固定點(diǎn)，因此它不能給出被大家公認(rèn)的溫度值，只能測(cè)出溫度的相對(duì)變化。這種情況與溫度計(jì)量的要求還相距甚遠(yuǎn)。
在西方，伽利略（GalileoGalilei，1564－1642）于1593年發(fā)明了空氣溫度計(jì)。他的溫度計(jì)的測(cè)溫結(jié)果同樣會(huì)受到大氣壓變化的影響，而且其標(biāo)度也同樣是任意的，不具備普遍性。伽利略之后，有許多科學(xué)家孜孜不倦地從事溫度計(jì)的改善工作，他們工作的一個(gè)重要內(nèi)容是制訂能為大家接受的溫標(biāo)，波義耳（RobertBoyle，1627－1691）就曾為缺乏一個(gè)絕對(duì)的測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn)而感到苦惱，惠更斯（ChristiaanHuygens，1629－1695）也曾為溫度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化而做過(guò)努力，但是直到1714年，德國(guó)科學(xué)家華倫海特（GabrielDanielFahrenheit，1686-1736）才發(fā)明了至今仍為人們所熟悉的水銀溫度計(jì)，[8]10年后，他又?jǐn)U展了他的溫標(biāo)，提出了今天還在一些國(guó)家中使用的華氏溫標(biāo)。又過(guò)了近20年，1742年，瑞典科學(xué)家攝爾修斯（AndersCelsius，1701－1744）發(fā)明了把水的冰點(diǎn)作為100°，沸點(diǎn)作為0°的溫標(biāo)，第二年他把這二者顛倒了過(guò)來(lái)，成了與現(xiàn)在所用形式相同的百分溫標(biāo)。1948年，在得到廣泛贊同的情況下，人們決定將其稱作攝氏溫標(biāo)。這種溫標(biāo)沿用至今，成為社會(huì)生活中最常見(jiàn)的溫標(biāo)。
通過(guò)對(duì)比溫度計(jì)在歐洲的這段發(fā)展歷史，我們可以看到，盡管南懷仁制作的溫度計(jì)存在著測(cè)溫結(jié)果會(huì)受大氣壓變化影響的缺陷，盡管他的溫度計(jì)的標(biāo)度還不夠科學(xué)，但他遇到的這些問(wèn)題，他同時(shí)代的那些西方科學(xué)家也同樣沒(méi)有解決。他把溫度計(jì)引入中國(guó)，使溫度計(jì)成為人們關(guān)注的科學(xué)儀器之一，這本身已經(jīng)奠定了他在中國(guó)溫度計(jì)量領(lǐng)域所具有的開(kāi)拓者的歷史地位。
在南懷仁之后，我國(guó)民間自制溫度計(jì)的也不乏其人。據(jù)史料記載，清初的黃履莊就曾發(fā)明過(guò)一種“驗(yàn)冷熱器”，可以測(cè)量氣溫和體溫。清代中葉杭州人黃超、黃履父女也曾自制過(guò)“寒暑表”。由于原始記載過(guò)于簡(jiǎn)略，我們對(duì)于這些民間發(fā)明的具體情況，還無(wú)從加以解說(shuō)。但可以肯定的是，他們的活動(dòng)，表現(xiàn)了中國(guó)人對(duì)溫度計(jì)量的熱忱。
南懷仁把溫度計(jì)介紹給中國(guó)，不但引發(fā)了民間自制溫度計(jì)的活動(dòng)，還啟發(fā)了傳教士不斷把新的溫度計(jì)帶到中國(guó)。“在南懷仁之后來(lái)華的耶穌會(huì)士，如李俊賢、宋君榮、錢(qián)德明等，他們帶到中國(guó)的溫度計(jì)就比南懷仁介紹的先進(jìn)多了。[9]”正是在中外雙方的努力之下，不斷得到改良的溫度計(jì)也不斷地傳入了中國(guó)。最終，水銀溫度計(jì)和攝氏溫標(biāo)的傳入，使得溫度測(cè)量在中國(guó)有了統(tǒng)一的單位劃分，有了方便實(shí)用的測(cè)溫工具。這些因素的出現(xiàn)，標(biāo)志著中國(guó)溫度計(jì)量的萌生，而近代溫度計(jì)量的正式出現(xiàn)，則要到20世紀(jì)，其標(biāo)志是國(guó)際計(jì)量委員會(huì)對(duì)復(fù)現(xiàn)性好、最接近熱力學(xué)溫度的“1927年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)”的采用。在中國(guó)，這一步的完全實(shí)現(xiàn)，則是20世紀(jì)60年代的事情了。
三、時(shí)間計(jì)量的進(jìn)步
相對(duì)于溫度計(jì)量而言，時(shí)間計(jì)量對(duì)于科技發(fā)展和社會(huì)生活更為重要。中國(guó)的時(shí)間計(jì)量，也有一個(gè)由傳統(tǒng)到近代的轉(zhuǎn)變過(guò)程。這一過(guò)程開(kāi)始的標(biāo)志，主要表現(xiàn)在計(jì)時(shí)單位的更新和統(tǒng)一、計(jì)時(shí)儀器的改進(jìn)和普及上。
就計(jì)時(shí)單位而言，除去年月（朔望月）日這樣的大時(shí)段單位決定于自然界一些特定的周期現(xiàn)象以外，小于日的時(shí)間單位一般是人為劃分的結(jié)果。中國(guó)人對(duì)于日以下的時(shí)間單位劃分，傳統(tǒng)上采用了兩個(gè)體系，一個(gè)是十二時(shí)制，一個(gè)是百刻制。十二時(shí)制是把一個(gè)晝夜平均分為12個(gè)時(shí)段，分別用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥這12個(gè)地支來(lái)表示，每個(gè)特定的名稱表示一個(gè)特定的時(shí)段。百刻制則是把一個(gè)晝夜平均分為100刻，以此來(lái)表示生活中的精細(xì)時(shí)段劃分。
十二時(shí)制和百刻制雖然分屬兩個(gè)體系，但它們表示的對(duì)象卻是統(tǒng)一的，都是一個(gè)晝夜。十二時(shí)制時(shí)段較長(zhǎng)，雖然唐代以后每個(gè)時(shí)段又被分為時(shí)初和時(shí)正兩部分，但其單位仍嫌過(guò)大，不能滿足精密計(jì)時(shí)的需要。百刻制雖然分劃較細(xì)，體現(xiàn)了古代計(jì)時(shí)制度向精密化方向的發(fā)展，但在日與刻之間缺乏合適的中間單位，使用起來(lái)也不方便。正因?yàn)槿绱?，這兩種制度就難以彼此取代，只好同時(shí)并存，互相補(bǔ)充。在實(shí)用中，古人用百刻制來(lái)補(bǔ)充十二時(shí)制，而用十二時(shí)制來(lái)提攜百刻制。
既然十二時(shí)制與百刻制并存，二者之間就存在一個(gè)配合問(wèn)題?？墒?00不是12的整數(shù)倍，配合起來(lái)頗有難度，為此，古人在刻下面又分出了小刻，1刻等于6小刻，這樣每個(gè)時(shí)辰包括8刻2小刻，時(shí)初時(shí)正分別包括4刻1小刻。這種方法雖然使得百刻制和十二時(shí)制得到了勉強(qiáng)的配合，但它也造成了時(shí)間單位劃分繁難、刻與小刻之間單位大小不一致的問(wèn)題，增加了相應(yīng)儀器制作的難度，使用起來(lái)很不方便。它與時(shí)間計(jì)量的要求是背道而馳的。
傳教士介紹進(jìn)來(lái)的時(shí)間制度，改變了這種局面。明朝末年，傳教士進(jìn)入我國(guó)之后，在其傳入的科學(xué)知識(shí)中，首當(dāng)其沖就有新的時(shí)間單位。這種新的時(shí)間單位首先表現(xiàn)在對(duì)傳統(tǒng)的“刻”的改造上，傳教士取消了分一日為100刻的做法，而代之以96刻制，以使其與十二時(shí)制相合。對(duì)百刻制加以改革的做法在中國(guó)歷史上并不新鮮，例如漢哀帝時(shí)和王莽時(shí)，就曾分別行用過(guò)120刻制，而南北朝時(shí)，南朝梁武帝也先后推行過(guò)96刻制和108刻制，但由于受到天人感應(yīng)等非科學(xué)因素的影響，這些改革都持續(xù)時(shí)間很短。到了明末清初，歷史上曾存在過(guò)的那些反對(duì)時(shí)刻制度改革的因素已經(jīng)大為削弱，這使得中國(guó)天文學(xué)界很快就認(rèn)識(shí)到了傳教士的改革所具有的優(yōu)越性，承認(rèn)利瑪竇等“命日為九十六刻，使每時(shí)得八刻無(wú)奇零，以之布算制器，甚便也。”[10]
傳教士之所以首先在角度計(jì)量和時(shí)間單位上進(jìn)行改革，是有原因的。他們要藉科學(xué)技術(shù)引起中國(guó)學(xué)者的重視，首先其天文歷法要準(zhǔn)確，這就需要他們運(yùn)用西方天文學(xué)知識(shí)對(duì)中國(guó)的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、推算，如果在角度和時(shí)間這些基本單位上采用中國(guó)傳統(tǒng)制度，他們的運(yùn)算將變得十分繁難。
傳教士對(duì)計(jì)時(shí)制度進(jìn)行改革，首先提出96刻制，而不是西方的時(shí)、分、秒（HMS）計(jì)時(shí)單位體系，是因?yàn)樗麄兛紤]到了對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的兼顧。在西方的HMS計(jì)時(shí)單位體系中，刻并不是一個(gè)獨(dú)立單位，傳教士之所以要引入它，自然是因?yàn)榘倏讨圃谥袊?guó)計(jì)時(shí)體系中有著極為重要的地位，而且行用已久，為了適應(yīng)中國(guó)人對(duì)時(shí)間單位的感覺(jué)，不得不如此。傳教士引入的96刻制，每刻長(zhǎng)短與原來(lái)百刻制的一刻僅差36秒，人們?cè)谏盍?xí)慣上很難感覺(jué)到二者的差別，接受起來(lái)也就容易些。由于西方的時(shí)與中國(guó)十二時(shí)制中的小時(shí)大小一樣，所以，新的時(shí)刻制度的引入，既不至于與傳統(tǒng)時(shí)刻制度有太大的差別而被中國(guó)人拒絕，又不會(huì)破壞HMS制的完整。所以，這種改革對(duì)于他們進(jìn)一步推行HMS制，也是有利的。
96刻制雖然兼顧到了中國(guó)傳統(tǒng)，但也仍然遭到了非議，最典型的例子就是清康熙初年楊光先引發(fā)的排教案中，這一條被作為給傳教士定罪的依據(jù)之一?！肚迨プ鎸?shí)錄》卷十四《康熙四年三月壬寅》是這樣記錄該案件的：“歷法深微，難以區(qū)別。但歷代舊法每日十二時(shí)，分一百刻，新法改為九十六刻，……俱大不合?！辈贿^(guò)，這種非議畢竟不是從科學(xué)角度出發(fā)的，它沒(méi)有影響到天文學(xué)界對(duì)新法的采納。對(duì)此，南懷仁在《歷法不得已辨·辨晝夜一百刻之分》中的一段的話可資證明：“據(jù)《授時(shí)歷》分派百刻之法，謂每時(shí)有八刻，又各有一奇零之?dāng)?shù)。由粗入細(xì)，以遞推之，必將為此奇零而推之無(wú)窮盡矣。況邇來(lái)疇人子弟，亦自知百刻煩瑣之不適用也。其推算交食，求時(shí)差分，仍用九十六刻為法?！蹦蠎讶收f(shuō)的符合實(shí)際，自傳教士引入新的時(shí)刻制度后，96刻制就取代了百刻制。十二時(shí)制和96刻制并行，是清朝官方計(jì)時(shí)制度的特點(diǎn)。
但新的時(shí)刻制度并非完美無(wú)暇，例如它仍然堅(jiān)持用漢字的特定名稱而不是數(shù)字表示具體時(shí)間，這不利于對(duì)時(shí)間進(jìn)行數(shù)學(xué)推演。不過(guò)，傳教士并沒(méi)有止步不前，除了96刻制之外，他們也引入了HMS制。我們知道，HMS制是建立在360°圓心角分度體系基礎(chǔ)之上的，既然360°圓心角分度體系被中國(guó)人接受了，HMS這種新的計(jì)時(shí)單位制也同樣會(huì)被中國(guó)人接受，這是順理成章之事。所以，康熙九年（公元1670年）開(kāi)始推行96刻制的時(shí)候，一開(kāi)始推行的就是“周日十二時(shí)，時(shí)八刻，刻十五分，分六十秒”之制，[11]這實(shí)際上就是HMS制。這一點(diǎn)，在天文學(xué)上表現(xiàn)最為充分，天文儀器的制造首先就采用了新的時(shí)刻制度。在清代天文儀器的時(shí)圈上，除仍用十二辰外，都刻有HMS分度。[12]這里不妨給出一個(gè)具體例子，在南懷仁主持督造的新天文儀器中，有一部叫赤道儀，在這臺(tái)儀器的“赤道內(nèi)之規(guī)面并上側(cè)面刻有二十四小時(shí)，以初、正兩字別之，每小時(shí)均分四刻，二十四小時(shí)共九十六刻，規(guī)面每一刻平分三長(zhǎng)方形，每一方平分五分，一刻共十五分，每一分以對(duì)角線之比例又十二細(xì)分，則一刻共一百八十細(xì)分，每一分則當(dāng)五秒。[13]”通過(guò)這些敘述，我們不難看出，在這臺(tái)新式儀器上，采用的就是HMS制。前節(jié)介紹溫度計(jì)量，南懷仁在介紹其溫度計(jì)用法時(shí)，曾提到“使之各摩上球甲至刻之一二分（一分即六十秒，定分秒之法有本論，大約以脈一至，可當(dāng)一秒）”[14]。這里所說(shuō)的分、秒，就是HMS制里的單位。這段話是HMS制應(yīng)用于天文領(lǐng)域之外的例子。
在康熙“御制”的《數(shù)理精蘊(yùn)》下編卷一《度量權(quán)衡》中，HMS制作為一種時(shí)刻制度，是被正式記載了的：
歷法則曰宮（三十度）、度（六十分）、分（六十秒）、秒（六十微）、微（六十纖）、纖（六十忽）、忽（六十芒）、芒（六十塵）、塵；
又有日（十二時(shí)，又為二十四小時(shí)）、時(shí)（八刻，又以小時(shí)為四刻）、刻（十五分）、分，以下與前同。[15]
引文中括號(hào)內(nèi)文字為原書(shū)所加之注。引文的前半部分講的是60進(jìn)位制的角度單位，是傳教士引入的結(jié)果；后半部分就是新的時(shí)刻制度，本質(zhì)上與傳教士所介紹的西方時(shí)刻制度完全相同?！稊?shù)理精蘊(yùn)》因?yàn)橛衅洹坝啤鄙矸?，它的記述，?biāo)志著新的時(shí)刻制度完全獲得了官方的認(rèn)可。
有了新的時(shí)刻制度，沒(méi)有與時(shí)代相應(yīng)的計(jì)時(shí)儀器，時(shí)間計(jì)量也沒(méi)法發(fā)展。
中國(guó)傳統(tǒng)計(jì)時(shí)儀器有日晷、漏刻、以及與天文儀器結(jié)合在一起的機(jī)械計(jì)時(shí)器，后者如唐代一行的水運(yùn)渾象、北宋蘇頌的水運(yùn)儀象臺(tái)等。日晷是太陽(yáng)鐘，使用者通過(guò)觀測(cè)太陽(yáng)在其上的投影和方位來(lái)計(jì)時(shí)。在陰雨天和晚上無(wú)法使用，這使其使用范圍受到了很大限制。在古代，日晷更重要的用途不在于計(jì)時(shí)，而在于為其它計(jì)時(shí)器提供標(biāo)準(zhǔn)，作校準(zhǔn)之用。漏刻是水鐘，其工作原理是利用均勻水流導(dǎo)致的水位變化來(lái)顯示時(shí)間。漏刻是中國(guó)古代的主要計(jì)時(shí)儀器，由于古人的高度重視，漏刻在古代中國(guó)得到了高度的發(fā)展，其計(jì)時(shí)精度曾達(dá)到過(guò)令人驚異的地步。在東漢以后相當(dāng)長(zhǎng)的一段歷史時(shí)期內(nèi)，中國(guó)漏刻的日誤差，常保持在1分鐘之內(nèi)，有些甚至只有20秒左右。[16]但是，漏刻也存在規(guī)模龐大、技術(shù)要求高、管理復(fù)雜等缺陷，不同的漏刻，由不同的人管理，其計(jì)時(shí)結(jié)果會(huì)有很大的差別。顯然，它無(wú)法適應(yīng)時(shí)間計(jì)量在準(zhǔn)確度和統(tǒng)一化方面的要求。
與天文儀器結(jié)合在一起的機(jī)械計(jì)時(shí)器也存在不利于時(shí)間計(jì)量發(fā)展的因素。中國(guó)古代此類(lèi)機(jī)械計(jì)時(shí)器曾發(fā)展到非常輝煌的地步，蘇頌的水運(yùn)儀象臺(tái)，就規(guī)模之龐大、設(shè)計(jì)之巧妙、報(bào)時(shí)系統(tǒng)之完善等方面，可謂舉世無(wú)雙。但古人設(shè)計(jì)此類(lèi)計(jì)時(shí)器的原意，并非著眼于公眾計(jì)時(shí)之用，而是要把它作為一種演示儀器，向君王等表演天文學(xué)原理，這就注定了由它無(wú)法發(fā)展成時(shí)間計(jì)量。從計(jì)量的社會(huì)化屬性要求來(lái)看，在不同的此類(lèi)儀器之間，也很難做到計(jì)時(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確統(tǒng)一。所以，要實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)量的基本要求，機(jī)械計(jì)時(shí)器必須與天文儀器分離，而且還要把傳統(tǒng)的以水或流沙的力量為動(dòng)力改變?yōu)橐灾劐N、發(fā)條之類(lèi)的力量為動(dòng)力，這樣才能敲開(kāi)近代鐘表的大門(mén)，為時(shí)間計(jì)量的進(jìn)步準(zhǔn)備好基本的條件。在我國(guó)，這一進(jìn)程也是借助于傳教士引入的機(jī)械鐘表而得以逐步完成的。
最早把西洋鐘表帶到中國(guó)來(lái)的是傳教士羅明堅(jiān)（MichelRuggieri，1543-1607）。[17]羅明堅(jiān)是意大利耶穌會(huì)士，1581年來(lái)華，先在澳門(mén)學(xué)漢語(yǔ)，后移居廣東肇慶。他進(jìn)入廣東后，送給當(dāng)時(shí)的廣東總督陳瑞一架做工精制的大自鳴鐘，這使陳瑞很高興，于是便允許他在廣東居住、傳教。
羅明堅(jiān)送給陳瑞的自鳴鐘，為適應(yīng)中國(guó)人的習(xí)慣，在顯示系統(tǒng)上做了些調(diào)整，例如他把歐洲機(jī)械鐘時(shí)針一日轉(zhuǎn)兩圈的24小時(shí)制改為一日轉(zhuǎn)一圈的12時(shí)制，并把顯示盤(pán)上的羅馬數(shù)字也改成了用漢字表示的十二地支名稱。他的這一更改實(shí)質(zhì)上并不影響后來(lái)傳教士對(duì)時(shí)刻制度所做的改革，也正因?yàn)檫@樣，他所開(kāi)創(chuàng)的這種十二時(shí)辰顯示盤(pán)從此一直延續(xù)到清末。
羅明堅(jiān)的做法啟發(fā)了相繼來(lái)華的傳教士，晚于羅明堅(jiān)一年來(lái)華的利瑪竇也帶來(lái)了西洋鐘表。當(dāng)還在廣東肇慶時(shí)，利瑪竇就將隨身攜帶的鐘表、世界地圖以及三棱鏡等物品向中國(guó)人展示，引起中國(guó)人極大的好奇心。當(dāng)他抵達(dá)北京，向朝廷進(jìn)獻(xiàn)這些物品時(shí)，更博得了朝廷的喜歡。萬(wàn)歷皇帝將西洋鐘置于身邊，還向人展示，并允許利瑪竇等人在京居住、傳教。
明朝滅亡之后，來(lái)華傳教士轉(zhuǎn)而投靠清王朝，以繼續(xù)他們?cè)谌A的傳教事業(yè)。在他們向清王朝進(jìn)獻(xiàn)的各種物品中，機(jī)械鐘表仍然占據(jù)突出地位。湯若望就曾送給順治皇帝一架“天球自鳴鐘”。在北京時(shí)與湯若望交誼甚深的安文思（GabrieldeMagalhaens，1609－1677）精通機(jī)械學(xué)，他不但為順治帝、康熙帝管理鐘表等，而且自己也曾向康熙帝獻(xiàn)鐘表一架。南懷仁還把新式機(jī)械鐘表的圖形描繪在其《靈臺(tái)儀象志》中，以使其流傳更為廣泛。在此后接踵而至的傳教士中，攜帶機(jī)械鐘表來(lái)華的大有人在。還有不少傳教士，專(zhuān)門(mén)以機(jī)械鐘表師的身份在華工作。
傳教士引進(jìn)的機(jī)械鐘，使中國(guó)人產(chǎn)生了很大興趣。崇禎二年，禮部侍郎徐光啟主持歷局時(shí)，在給皇帝的奏請(qǐng)制造天文儀器的清單中，就有“候時(shí)鐘三”[18]，表明他已經(jīng)關(guān)注到了機(jī)械鐘表的作用。迨至清朝，皇宮貴族對(duì)西洋自鳴鐘的興趣有增無(wú)減，康熙時(shí)在宮中設(shè)有“兼自鳴鐘執(zhí)守侍首領(lǐng)一人。專(zhuān)司近御隨侍賞用銀兩，并驗(yàn)鐘鳴時(shí)刻”。在敬事房下還設(shè)有鐘表作坊，名曰“做鐘處”，置“侍監(jiān)首領(lǐng)一人”，負(fù)責(zé)鐘表修造事宜。[19]在上層社會(huì)的影響之下，制作鐘表的熱情也普及到了民間，大致與宮中做鐘的同時(shí)，在廣州、蘇州、南京、寧波、福州等地也先后出現(xiàn)了家庭作坊式的鐘表制造或修理業(yè)，出現(xiàn)了一批精通鐘表制造的中國(guó)工匠。清廷“做鐘處”里的工匠，除了一部分由傳教士充任的西洋工匠之外，還有不少中國(guó)工匠，就是一個(gè)有力的證明。鐘表制作的普及，為中國(guó)時(shí)間計(jì)量的普及準(zhǔn)備了良好的技術(shù)條件。
中國(guó)人不但掌握了鐘表制作技術(shù)，而且還對(duì)之加以記載，從結(jié)構(gòu)上和理論上對(duì)之進(jìn)行探討和改進(jìn)。明末西洋鐘表剛進(jìn)入中國(guó)不久，王徵在其《新制諸器圖說(shuō)》（成書(shū)于1627年）中就描繪了用重錘驅(qū)動(dòng)的自鳴鐘的示意圖，并結(jié)合中國(guó)機(jī)械鐘報(bào)時(shí)傳統(tǒng)將其報(bào)時(shí)裝置改成敲鐘、擊鼓和司辰木偶。清初劉獻(xiàn)廷在其著作《廣陽(yáng)雜記》中則詳細(xì)記載了民間制鐘者張碩忱、吉坦然制造自鳴鐘的情形?！端膸?kù)全書(shū)》收錄的清代著作《皇朝禮器圖式》中，專(zhuān)門(mén)繪制了清宮制作的自鳴鐘、時(shí)辰表等機(jī)械鐘表的圖式。嘉慶十四年（1809），徐光啟的后裔徐朝俊撰寫(xiě)了《鐘表圖說(shuō)》一書(shū)，系統(tǒng)總結(jié)了有關(guān)制造技術(shù)和理論。該書(shū)是我國(guó)歷史上第一部有關(guān)機(jī)械鐘的工藝大全，亦是當(dāng)時(shí)難得的一部測(cè)時(shí)儀器和應(yīng)用力學(xué)著作。[20]
中國(guó)的鐘表業(yè)在傳教士影響之下向前發(fā)展的同時(shí)，西方鐘表制作技術(shù)也在不斷向前發(fā)展。歐洲中世紀(jì)的機(jī)械鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性并不高，但到了17世紀(jì)，伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的等時(shí)性，他和惠更斯各自獨(dú)立地對(duì)擺的等時(shí)性和擺線做了深入研究，從而為近代鐘表的產(chǎn)生和興起也為近代時(shí)間計(jì)量奠定了理論基礎(chǔ)。1658年，惠更斯發(fā)明了擺鐘，[21]1680年，倫敦的鐘表制造師克萊門(mén)特（Clement）把節(jié)擺錨即擒縱器引入了鐘表制作。[22]這些進(jìn)展，標(biāo)志著近代鐘表事業(yè)的誕生。
那么，近代鐘表技術(shù)的進(jìn)展，隨著傳教士源源不斷地進(jìn)入我國(guó)，是否也被及時(shí)介紹進(jìn)來(lái)了呢？答案是肯定的，“可以說(shuō)，明亡（1644）之前，耶穌會(huì)士帶入中國(guó)的鐘是歐洲古代水鐘、沙漏，中世紀(jì)重錘驅(qū)動(dòng)的鐘或稍加改進(jìn)的產(chǎn)品；從清順治十五年（1658）起，傳入中國(guó)的鐘表有可能是惠更斯型鐘；而康熙二十年（1681）以后，就有可能主要是帶擒縱器和發(fā)條（或游絲）的鐘（表）?！盵23]即是說(shuō)，中國(guó)鐘表技術(shù)的發(fā)展與世界上近代鐘表技術(shù)的進(jìn)步幾乎是同步的。這為中國(guó)邁入時(shí)間計(jì)量的近代化準(zhǔn)備了基本條件。當(dāng)然，只是有了統(tǒng)一的計(jì)時(shí)單位、有了達(dá)到一定精確度的鐘表，沒(méi)有全國(guó)統(tǒng)一的計(jì)時(shí)、沒(méi)有時(shí)間頻率的量值傳遞，還不能說(shuō)時(shí)間計(jì)量已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了近代化的要求。這是不言而喻的。
四、地球觀念的影響
中國(guó)近代計(jì)量的萌生，不僅僅是由于溫度計(jì)和近代機(jī)械鐘表等計(jì)量?jī)x器的出現(xiàn)，更重要的，還在于新思想的引入。沒(méi)有與近代計(jì)量相適應(yīng)的科學(xué)觀念，近代計(jì)量也無(wú)從產(chǎn)生。這些觀念不一定全部是近代科學(xué)的產(chǎn)物，但沒(méi)有它們，就沒(méi)有近代計(jì)量。上述角度觀念是其中的一個(gè)例子，地球觀念也同樣如此。
地球觀念的產(chǎn)生，與17世紀(jì)的近代科學(xué)革命無(wú)關(guān)，但它卻是近代計(jì)量產(chǎn)生的前提。如果沒(méi)有地球觀念，法國(guó)議會(huì)就不可能于18世紀(jì)90年代決定以通過(guò)巴黎的地球子午線的四千萬(wàn)分之一作為長(zhǎng)度的基本單位，從而拉開(kāi)近代計(jì)量史上米制的帷幕。沒(méi)有地球觀念，也就不可能有時(shí)區(qū)劃分的概念，時(shí)間計(jì)量也無(wú)從發(fā)展。所以，地球觀念對(duì)于近代計(jì)量的產(chǎn)生是至關(guān)重要的。
中國(guó)傳統(tǒng)文化中沒(méi)有地球觀念。要產(chǎn)生科學(xué)的地球觀念，首先要認(rèn)識(shí)到水是地的一部分，水面是彎曲的，是地面的一部分。中國(guó)人從來(lái)都認(rèn)為水面是平的，“水平”觀念深入到人們思想的深層，這無(wú)疑會(huì)阻礙地球觀念的產(chǎn)生。在中國(guó)古代幾家有代表性的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)中，不管是宣夜說(shuō)，還是有了完整理論結(jié)構(gòu)的蓋天說(shuō)，乃至后來(lái)占統(tǒng)治地位的渾天說(shuō)，從來(lái)都沒(méi)有科學(xué)意義上的地球觀念。到了元朝，西方的地球說(shuō)傳入我國(guó)，阿拉伯學(xué)者扎馬魯丁在中國(guó)制造了一批天文儀器，其中一臺(tái)叫“苦來(lái)亦阿兒子”，《元史·天文志》介紹這臺(tái)儀器說(shuō)：
苦來(lái)亦阿兒子，漢言地理志也。其制以木為圓毬，七分為水，其色綠；三分為土地，其色白。畫(huà)江河湖海，脈絡(luò)貫穿于其中。畫(huà)作小方井，以計(jì)幅圓之廣袤、道里之遠(yuǎn)近。
這無(wú)疑是個(gè)地球儀，它所體現(xiàn)的，是不折不扣的地球觀念。但這件事“并未在元代天文學(xué)史上產(chǎn)生什么影響”。[24]到了明代，地球觀念依然沒(méi)有在中國(guó)學(xué)者心目中扎下根來(lái)。這種局面，要一直到明末清初，傳教士把科學(xué)的地球觀念引入我國(guó)，才有了根本的改觀。
地球觀念的引入，從利瑪竇那里有了根本改觀。《明史·天文志一》詳細(xì)介紹利瑪竇引進(jìn)的地球說(shuō)的內(nèi)容：
其言地圓也，曰地居天中，其體渾圓，與天度相應(yīng)。中國(guó)當(dāng)赤道之北，故北極?，F(xiàn)，南極常隱。南行二百五十里則北極低一度，北行二百五十里則北極高一度。東西亦然，亦二百五十里差一度也。以周天度計(jì)之，知地之全周為九萬(wàn)里也。
這是真正的地球說(shuō)。由這段話可以看出，當(dāng)時(shí)人們接受地球?qū)W說(shuō)，首先是接受了西方學(xué)者對(duì)地球說(shuō)的論證，所謂“南行二百五十里則北極低一度，北行二百五十里則北極高一度”，就是地球說(shuō)的直接證據(jù)。對(duì)這一證據(jù)，唐代一行在組織中國(guó)歷史上第一次天文大地測(cè)量時(shí)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，但未能將其與地球說(shuō)聯(lián)系起來(lái)。而傳教士在引入地球說(shuō)時(shí)，首先把這一條作為地球說(shuō)的證據(jù)進(jìn)行介紹，從而引發(fā)了中國(guó)人的思考，思考的結(jié)果，他們承認(rèn)了地球說(shuō)的正確性。對(duì)此，有明末學(xué)者方以智的話為證，他在其《通雅》卷十一《天文·歷測(cè)》中說(shuō)：“直行北方二百五十里，北極出高一度，足征地形果圓?！?/p>
中國(guó)人接受地圓說(shuō)，當(dāng)然就承認(rèn)水是地的一部分。方以智對(duì)此有明確認(rèn)識(shí)，他在《物理小識(shí)》卷一《歷類(lèi)》中說(shuō)：“地體實(shí)圓，在天之中?！鄠鞯馗∷?，天包水外，謬矣。地形如胡桃肉，凸山凹海?！狈揭灾堑膶W(xué)生揭暄更是明確指出了水面的彎曲現(xiàn)象：“地形圓，水附于地者亦當(dāng)圓。凡江湖以及盆盎之水，無(wú)不中高，特人不覺(jué)耳。”[25]這樣的論證，表明西方的地球說(shuō)確實(shí)在其中國(guó)支持者那里找到了知音。
有了地球觀念之后，計(jì)量上的進(jìn)步也就隨之而來(lái)。例如，在計(jì)量史上很重要的時(shí)差觀念即是如此。時(shí)差觀念與傳統(tǒng)的地平大地說(shuō)是不相容的，所以，當(dāng)元初耶律楚材通過(guò)觀測(cè)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)時(shí)差現(xiàn)象之后，并沒(méi)有進(jìn)一步得出科學(xué)的時(shí)差概念。事情起源于一次月食觀測(cè)。根據(jù)當(dāng)時(shí)通行的歷法《大明歷》的推算，該次月食應(yīng)發(fā)生在子夜前后，而耶律楚材在塔什干城觀察的結(jié)果，“未盡初更而月已蝕矣?！彼?jīng)過(guò)思考，認(rèn)為這不是歷法推算錯(cuò)誤，而是由于地理位置差異造成的。當(dāng)發(fā)生月食時(shí)，各地是同時(shí)看到的，但在時(shí)間表示上則因地而異，《大明歷》的推算對(duì)應(yīng)的是中原地區(qū)，而不是西域。他說(shuō)：
蓋《大明》之子正，中國(guó)之子正也；西域之初更，西域之初更也。西域之初更未盡時(shí)，焉知不為中國(guó)之子正乎？隔幾萬(wàn)里之遠(yuǎn)，僅逾一時(shí)，復(fù)何疑哉！
但耶律楚材只是提出了在地面上東西相距較遠(yuǎn)的兩地對(duì)于同一事件有不同的時(shí)間表示，可這種時(shí)間表示上的差別與大地形狀、與兩地之間的距離究竟有什么樣的關(guān)系，他則語(yǔ)焉不詳。不從科學(xué)的地球觀念出發(fā)，他也無(wú)法把這件事講清除。而不了解這中間的定量關(guān)系，時(shí)間計(jì)量是無(wú)法進(jìn)行的。
地球觀念的傳入，徹底解決了這一問(wèn)題。利瑪竇介紹的地球說(shuō)明確提到，“兩地經(jīng)度相去三十度，則時(shí)刻差一辰。若相距一百八十度，則晝夜相反焉。”[26]這是科學(xué)的時(shí)區(qū)劃分概念。有了這種概念，再有了HMS時(shí)制以及達(dá)到一定精度的計(jì)時(shí)器（如擺鐘），就為近代意義上的時(shí)間計(jì)量的誕生準(zhǔn)備了條件。
地球觀念的傳入，還導(dǎo)致了另一在計(jì)量史上值得一提的事情的發(fā)生。這就是清代康熙年間開(kāi)展的全國(guó)范圍的地圖測(cè)繪工作。這次測(cè)繪與中國(guó)歷史上以前諸多測(cè)繪最大的不同在于，它首先在全國(guó)范圍進(jìn)行了經(jīng)緯度測(cè)量，選擇了比較重要的經(jīng)緯度點(diǎn)641處，[27]并以通過(guò)北京欽天監(jiān)觀象臺(tái)的子午線為本初子午線，以赤道為零緯度線，測(cè)量和推算出了這些點(diǎn)的經(jīng)緯度。在此基礎(chǔ)上，實(shí)測(cè)了全國(guó)地圖，使經(jīng)緯度測(cè)量成果充分發(fā)揮了其在地圖測(cè)繪過(guò)程中的控制作用。顯然，沒(méi)有地球觀念，就不會(huì)有這種測(cè)量方法，清初的地圖測(cè)繪工作，也就不會(huì)取得那樣大的成就。這種測(cè)繪方法的誕生，是中國(guó)傳統(tǒng)測(cè)繪術(shù)向近代測(cè)繪術(shù)轉(zhuǎn)化的具體體現(xiàn)。
地球觀念還與長(zhǎng)度基準(zhǔn)的制訂有關(guān)。國(guó)際上通行的米制，最初就是以地球子午線長(zhǎng)度為基準(zhǔn)制訂的。傳教士在把地球觀念引入中國(guó)時(shí)，也隱約認(rèn)識(shí)到了地球本身可以為人們提供不變的長(zhǎng)度基準(zhǔn)。在《古今圖書(shū)集成·歷象匯編·歷法典》第八十五卷所載之《新法歷書(shū)·渾天儀說(shuō)》中，有這樣一段話：
天設(shè)圈有大小，每圈俱分為三百六十度，則凡數(shù)等而圈之大小、度之廣狹因之。乃地亦依此為則。故地上依大圈行，則凡度相應(yīng)之里數(shù)等。依小圈亦有廣狹，如距赤道四十度平行圈下之里數(shù)較赤道正下之里數(shù)必少，若距六十七十等之平行圈尤少。則求地周里數(shù)若干，以大圈為準(zhǔn)，而左右小圈惟以距中遠(yuǎn)近推相當(dāng)之比例焉。里之長(zhǎng)短，各國(guó)所用雖異，其實(shí)終同。西國(guó)有十五里一度者，有十七里半又二十二里又六十里者。古謂五百里應(yīng)一度，波斯國(guó)算十六里，……至大明則約二百五十里為一度，周地總得九萬(wàn)余里。乃量里有定則，古今所同。
所謂大圈，指地球上的赤道圈及子午圈，小圈則指除赤道圈外的所有的緯度圈。這段話告訴我們，地球上的赤道圈及子午圈提供了確定的地球周長(zhǎng)，各國(guó)在表示經(jīng)線一度的弧長(zhǎng)時(shí)，所用的具體數(shù)值雖然不同，但它們所代表的實(shí)際長(zhǎng)度卻是一樣的。換句話說(shuō)，如果以地球的“大圈”周長(zhǎng)為依據(jù)制訂尺度基準(zhǔn)，那么這種基準(zhǔn)是最穩(wěn)定的，不會(huì)因人因地而異。
《新法歷書(shū)》的思想雖未被中國(guó)人用來(lái)制訂長(zhǎng)度基準(zhǔn)，但它所說(shuō)的“凡度相應(yīng)之里數(shù)等”的思想在清代的這次地圖測(cè)繪中被康熙皇帝愛(ài)新覺(jué)羅·玄燁用活了，玄燁據(jù)此提出了依據(jù)地球緯度變化推算距離以測(cè)繪地圖的設(shè)想。他曾“喻大學(xué)士等曰”：
天上度數(shù)，俱與地之寬大吻合。以周時(shí)之尺算之，天上一度即有地下二百五十里；以今時(shí)之尺算之，天上一度即有地下二百里。自古以來(lái)，繪輿圖者俱不依照天上之度數(shù)以推算地里之遠(yuǎn)近，故差誤者多。朕前特差能算善畫(huà)之人，將東北一帶山川地里，俱照天上度數(shù)推算，詳加繪圖視之。[28]
細(xì)讀康熙的原話，可以看出，他所說(shuō)的“天上度數(shù)”，實(shí)際是指地球上的緯度變化，他主張?jiān)跍y(cè)繪地圖時(shí)，要通過(guò)測(cè)量地球上的緯度變化，按比例推算出（而不是實(shí)際測(cè)量出）相應(yīng)地點(diǎn)的地理距離。因?yàn)榫暥鹊臏y(cè)量比地理距離的實(shí)測(cè)要容易得多，所以康熙的主張是切實(shí)可行的，也是富有科學(xué)道理的。他的這一主張，是在地球觀念的影響之下提出來(lái)的，這是不言而喻的。
關(guān)于康熙時(shí)的地圖測(cè)繪，有不少書(shū)籍都從計(jì)量的角度，對(duì)測(cè)繪用尺的基準(zhǔn)問(wèn)題做過(guò)探討，例如，《中國(guó)測(cè)繪史》就曾提出：在測(cè)繪全國(guó)地圖之前，“愛(ài)新覺(jué)羅·玄燁規(guī)定，緯度一度經(jīng)線弧長(zhǎng)折地長(zhǎng)為200里，每里為1800尺，尺長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)為經(jīng)線弧長(zhǎng)的0.01秒，稱此尺為工部營(yíng)造尺（合今0.317米）。
玄燁規(guī)定的取經(jīng)線弧長(zhǎng)的0.01秒為標(biāo)準(zhǔn)尺度之長(zhǎng)，并用于全國(guó)測(cè)量，乃世界之創(chuàng)舉。比法國(guó)國(guó)民議會(huì)1792年規(guī)定以通過(guò)巴黎的子午圈全長(zhǎng)的四千萬(wàn)分之一作為1米（公尺）標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度及其使用要早88年和120多年，（1830年后才為國(guó)際上使用）?！盵29]因此，這一規(guī)定顯然是中國(guó)近代計(jì)量史上值得一書(shū)的大事。
《中國(guó)測(cè)繪史》的這種觀點(diǎn)富有代表性，涉及于此的科學(xué)史著作幾乎眾口一詞，都持類(lèi)似看法?？昭▉?lái)風(fēng)，這種看法應(yīng)當(dāng)有其依據(jù)，因?yàn)榭滴醣救嗣鞔_提到“天上一度即有地下二百里”，這里天上一度，反映的實(shí)際是地上的度數(shù)，因此，完全可以按照地球經(jīng)線弧長(zhǎng)來(lái)定義尺度。
但是，如果清政府確實(shí)按康熙的規(guī)定，取經(jīng)線弧長(zhǎng)的0.01秒為標(biāo)準(zhǔn)尺度之長(zhǎng)，則1尺應(yīng)合現(xiàn)在的30.9厘米（按清代數(shù)據(jù)，地球周長(zhǎng)為72000里，合129600000尺，取其四千萬(wàn)分之一為1米，則得此結(jié)果），但清代營(yíng)造尺的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度是32厘米，[30]二者并不一致?？梢?jiàn)，認(rèn)為清代的營(yíng)造尺尺長(zhǎng)是按照地球經(jīng)線弧長(zhǎng)的0.01秒為標(biāo)準(zhǔn)確定的這一說(shuō)法，與實(shí)際情況是不一致的。
再者，如果康熙的確是按地球經(jīng)線弧長(zhǎng)的0.01秒作為營(yíng)造尺一尺的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，那也應(yīng)該是首先測(cè)定地球經(jīng)線的弧長(zhǎng)，然后再根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果確定尺度基準(zhǔn)，制造出標(biāo)準(zhǔn)器來(lái)，向全國(guó)推廣，而不是首先確定尺長(zhǎng)，再以之為基準(zhǔn)去測(cè)量地球經(jīng)線長(zhǎng)度。
此外，文獻(xiàn)記載也告訴我們，康熙朝在統(tǒng)一度量衡時(shí)，是按照“累黍定律”的傳統(tǒng)方法確定尺長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)的，與地球經(jīng)線無(wú)關(guān)。在康熙“御制”的《數(shù)理精蘊(yùn)》中，就明確提到：
里法則三百六十步計(jì)一百八十丈為一里。古稱在天一度，在地二百五十里，今尺驗(yàn)之，在天一度，在地二百里，蓋古尺得今尺之十分之八，實(shí)緣縱黍橫黍之分也。[31]
這段話明確告訴我們，與所謂“在天一度，在地二百里”相符的“今尺”尺長(zhǎng)基準(zhǔn)，是按照傳統(tǒng)的累黍定律的方法確定的。在這里，我們看不到以地球經(jīng)線弧長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)確定尺度基準(zhǔn)的影子。
顯然，康熙并未設(shè)想要以地球經(jīng)線弧長(zhǎng)為準(zhǔn)則確定尺度，更沒(méi)有按這種設(shè)想去制訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)器，去推廣這種標(biāo)準(zhǔn)。他在測(cè)量前指示人們按照“在天一度，在地二百里”的比例測(cè)繪地圖，是為了測(cè)量的簡(jiǎn)便，與長(zhǎng)度基準(zhǔn)的確定應(yīng)該沒(méi)有什么關(guān)系。
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第8篇：天文學(xué)的定義范文
瑞士數(shù)學(xué)家雅克?柏努意給出了和萊布尼茨相同的函數(shù)定義．1718年，雅克?柏努意的弟弟約翰?柏努意這樣定義函數(shù)：由任一變數(shù)和常數(shù)的任意形式所構(gòu)成的量叫做這一變數(shù)的函數(shù)．換句話說(shuō)，由x和常量所構(gòu)成的任一式子都可稱之為關(guān)于x的函數(shù)．
1775年，歐拉把函數(shù)定義為：“如果某些變量：以某一種方式依賴于另一些變量，即當(dāng)后面這些變量變化時(shí)，前面這些變量也隨著變化，我們把前面的變量稱為后面變量的函數(shù)”．由此可以看出，萊布尼茲和歐拉所引入的函數(shù)概念，都還是和解析表達(dá)式、曲線表達(dá)式等概念糾纏在一起．
首屈一指的法國(guó)數(shù)學(xué)家柯西引入了新的函數(shù)定義：“在某些變數(shù)間存在著一定的關(guān)系，當(dāng)一經(jīng)給定其中某一變數(shù)的值，其它變數(shù)的值也可隨之而確定時(shí)，則將最初的變數(shù)稱之為‘自變數(shù)’，其它各變數(shù)則稱為‘函數(shù)’”．在柯西的定義中，首先出現(xiàn)了“自變量”一詞．
1834年，俄國(guó)數(shù)學(xué)家羅巴契夫斯基進(jìn)一步提出函數(shù)的定義：“x的函數(shù)是這樣的一個(gè)數(shù)，它對(duì)于每一個(gè)x都有確定的值，并且隨著x一起變化．函數(shù)值可以由解析式給出，也可以由一個(gè)條件給出，這個(gè)條件提供了一種尋求全部對(duì)應(yīng)值的方法．函數(shù)的這種依賴關(guān)系可以存在，但仍然是未知的．”這個(gè)定義指出了對(duì)應(yīng)關(guān)系，即條件的必要性，利用這個(gè)關(guān)系可以求出每一個(gè)x的對(duì)應(yīng)值.
1837年德國(guó)數(shù)學(xué)家狄里克雷認(rèn)為怎樣去建立x與y之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是無(wú)關(guān)緊要的，所以他的定義是：“如果對(duì)于x的每一個(gè)值，y總有一個(gè)完全確定的值與之對(duì)應(yīng)，則y是x的函數(shù)．”
德國(guó)數(shù)學(xué)家黎曼引入了函數(shù)的新定義：“對(duì)于x的每一個(gè)值，y總有完全確定了的值與之對(duì)應(yīng)，而不拘建立x，y之間的對(duì)應(yīng)方法如何，均將y稱為x的函數(shù)．”
我國(guó)清代數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、翻譯家和教育家，近代科學(xué)的先驅(qū)者李善蘭給出的定義是：“凡式中含天，為天之函數(shù)．”中國(guó)古代的人還用“天、地、人、物”4個(gè)字來(lái)表示4個(gè)不同的未知數(shù)或變量，顯然，函數(shù)在李善蘭的這個(gè)定義中的含義就是“凡是公式中含有變量x，則該式子叫做x的函數(shù)”．
第9篇：天文學(xué)的定義范文
[關(guān)鍵詞]平面幾何 講授 太陽(yáng)高度
[中圖分類(lèi)號(hào)]{G40-01} [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1009-5349（2015）05-0172-01
高中地理必修課中地球的天文關(guān)系問(wèn)題歷來(lái)是地理教學(xué)的難點(diǎn)，講授簡(jiǎn)單了學(xué)生不知所云，講授復(fù)雜了學(xué)生又不能理解，甚至有些學(xué)生到高三畢業(yè)也沒(méi)有明白正午太陽(yáng)高度角是怎么一回事。對(duì)于計(jì)算正午太陽(yáng)高度，學(xué)生還停留在機(jī)械記憶的表象階段，沒(méi)有從原理上理解太陽(yáng)高度問(wèn)題。對(duì)于公式H=90°-（θ-φ）的由來(lái)更是無(wú)從談起。
地理學(xué)的每一次大發(fā)展幾乎都是借助數(shù)學(xué)、物理等其他學(xué)科的突破性成果。例如望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明推進(jìn)了天文學(xué)的發(fā)展；科學(xué)實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)推進(jìn)了自然地理學(xué)的發(fā)展；信息技術(shù)的出現(xiàn)推進(jìn)了數(shù)字地球的發(fā)展。甚至其他學(xué)科的發(fā)展也同樣汲取了地理學(xué)的營(yíng)養(yǎng)和思想。所以說(shuō)，自然學(xué)科在一定程度上是相通的，有些問(wèn)題，在本學(xué)科內(nèi)不宜被揭示的基本原理，可以從另一學(xué)科的角度去認(rèn)識(shí)，反而變得淺顯易懂。
太陽(yáng)高度角的計(jì)算，在高中地理必修課中是教學(xué)的難點(diǎn)，學(xué)生雖然記住了H=90°-（θ-φ）的計(jì)算公式，但用過(guò)就忘記了，根本的原因是學(xué)生沒(méi)有從原理上掌握這個(gè)公式的由來(lái)。其實(shí)正午太陽(yáng)高度的計(jì)算如果用平面幾何知識(shí)去給學(xué)生講解，反而變得淺顯易懂，這就需要把地理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題。
如圖所示：太陽(yáng)直射點(diǎn)（B點(diǎn)）的地理緯度為θ，設(shè)C點(diǎn)與B點(diǎn)在同一個(gè)半球的正午太陽(yáng)高度為H1，C點(diǎn)地理緯度為φ。
光線是一束平行光線，根據(jù)平行線性質(zhì)，兩直線平行內(nèi)錯(cuò)角相等，所以角H1=∠OAC。
根據(jù)正午太陽(yáng)高度的定義，太陽(yáng)高度是正午太陽(yáng)光線與地面的夾角。所以CA是地平線，與圓O相切于C點(diǎn)，ACO是直角三角形，
所以在ACO中
∠OAC=90°-∠COA
又因?yàn)椤螩OA=-θ
所以H1=∠OAC=90°-（-θ）
設(shè)D點(diǎn)與C點(diǎn)不在同一個(gè)半球的正午太陽(yáng)高度為H2，D點(diǎn)的地理緯度為Φ，因?yàn)樘?yáng)光線是一束平行光線，所以H2=∠OED。DE是地平線與O相切于D點(diǎn)，EDO是直角三角。
所以，在EDO中
∠OED=90°-∠EOD
∠EOD=θ+φ
所以H2=∠OED=90°-（φ+θ）
由以上兩種情況分析，正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算公式為：
H=90°-計(jì)算點(diǎn)到直射點(diǎn)的角距離
即：H=90°-（φ）
在這里，H為計(jì)算點(diǎn)的太陽(yáng)高度，φ為計(jì)算點(diǎn)的地理緯度，θ為太陽(yáng)直射點(diǎn)的地理緯度。φ與θ在同一半球時(shí)θ取“-”號(hào)，φ與θ不在同一半球時(shí)θ取“+”號(hào)。
對(duì)于一個(gè)高中學(xué)生來(lái)說(shuō)，用平面幾何去理解太陽(yáng)高度的計(jì)算公式，相對(duì)來(lái)說(shuō)是非常簡(jiǎn)單的，讓學(xué)生用已有的知識(shí)來(lái)學(xué)習(xí)新知識(shí)，不僅簡(jiǎn)化了學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，而且能夠讓學(xué)生始終在積極興奮的狀態(tài)中獲得知識(shí)，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果。
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