天文學(xué)簡介含義起源歷史與發(fā)展

集團(tuán)原則化辦公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]集團(tuán)原則化辦公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]天文學(xué)簡介含義來源歷史與發(fā)展

翻開人類文明史的第一頁，天文學(xué)就占有顯著的地位。巴比倫的泥碑，埃及的金字塔，都是歷史的見證。在中國，殷商時代留下的甲骨文物里，有豐富的天文記錄，表明在黃河流域，天文學(xué)的來源可以追溯到殷商此前更為古遠(yuǎn)的世代。幾千年來，在人類社會文明的進(jìn)程中，天文學(xué)的研究范圍和天文的概念均有很大的發(fā)展。為了闡明我們今天對天文這門學(xué)科的理解，本文將在第一節(jié)里首先簡介一下天文研究的特點。本文的第二節(jié)──星空巡禮，是對目前所認(rèn)識的天文世界的幾筆速寫。在第三節(jié)里，我們舉出伽利略-牛頓時代天文學(xué)的一次飛躍，來對照目前天文研究的形勢，但愿借此探討天文學(xué)發(fā)展的規(guī)律，并強(qiáng)調(diào)闡明一次新的飛躍正近在眼前。我們不準(zhǔn)備、也不也許用這篇短文囊括天文學(xué)悠久的歷史和豐富的內(nèi)容（這是本書這一整卷的任務(wù)），而只是對它的特性、現(xiàn)實狀況和趨向作一種概括性的描述。為使讀者對天文學(xué)的輪廓有一種認(rèn)識，本文的第四節(jié)，用簡樸的圖解方式簡介目前天文學(xué)科各分支之間的互相關(guān)系。天文學(xué)研究的特點

天文學(xué)是一門古老的學(xué)科。它的研究對象是廣闊空間中的。幾千年來，人們重要是通過接受天體投來的輻射，發(fā)現(xiàn)它們的存在，測量它們的位置，研究它們的構(gòu)造，探索它們的運動和演化的規(guī)律，一步步地擴(kuò)展人類對廣闊宇宙空間中物質(zhì)世界的認(rèn)識。

作為一顆行星，地球自身也是一種天體。不過，從學(xué)科的分野來說，“天”是相對于“地”的。地面上試驗室里所熟悉的那些科學(xué)試驗措施，諸多不能搬到天文學(xué)領(lǐng)域里來。我們既不能移植太陽，也無法解剖星星，甚至不也許到我們所矚目的研究對象那邊，例如，到銀河系關(guān)鍵周圍去看一看。從這個意義上來說，天文學(xué)的試驗措施是一種“被動”的措施。也就是說，它只能靠觀測（“觀測”和“測量”）自然界業(yè)已發(fā)生的現(xiàn)象來搜集感性認(rèn)識的素材，而不能像其他許多學(xué)科那樣，“積極”地去影響或變革所研究的對象，來布置自己的試驗。

觀測，重要依托觀測，是天文學(xué)試驗措施的基本特點。不停地發(fā)明和改革觀測手段，也就成為天文學(xué)家的一種致力不懈的課題。宇宙中的天體何止“恒河沙數(shù)”，而同類型的天體離開我們愈遠(yuǎn)看起來也愈暗弱。因此，觀測設(shè)備的威力愈益提高，研究暗弱目的的能力就愈益增強(qiáng)，人的眼界就愈益深入到前所未能企及的天文領(lǐng)域，同步也就愈益擴(kuò)展到遙遠(yuǎn)的空間深處。

天文觀測盡管可以看作是一種“被動”的試驗，不過，在浩瀚無際的宇宙空間中，從如同滄海一粟的地球上所能進(jìn)行的試驗，無論是多么“積極”，多么“精確”，然而在規(guī)模上，在內(nèi)容和條件的多樣化上，都不也許同天文世界中大自然自身所演出的“試驗”相比擬。因此，天文觀測盡管帶有它所不可防止的“被動”性和由此而來的粗略性，卻仍然是、并且將永遠(yuǎn)是人類考察自然、認(rèn)識自然的一種必不可少的方面。

認(rèn)識自然是改造（或運用）自然的前提，而改造自然，也就是生產(chǎn)實踐，又往往是認(rèn)識自然的動力。天文學(xué)，作為一門以認(rèn)識自然為主題的自然科學(xué)，同生產(chǎn)實踐之間正是存在著這種辯證關(guān)系。與此同步，兩者又各有自己的發(fā)展規(guī)律。天文學(xué)的發(fā)展規(guī)律，概括來說，總是體現(xiàn)為針對每一時期中學(xué)科自身的重要矛盾（也包括由生產(chǎn)課題向?qū)W科提出的矛盾），沿著觀測──理論──觀測的途徑螺旋上升。

在這樣螺旋上升的發(fā)展過程中，天文學(xué)和其他學(xué)科同樣，并不是孤立地前進(jìn)，而是隨時都同許多鄰近學(xué)科互相借鑒，互相滲透的。它從應(yīng)用光學(xué)、無線電電子學(xué)以及多種工程、技術(shù)中汲取養(yǎng)料，發(fā)明獨特的觀測手段，而天文觀測手段的每一發(fā)展，又都給應(yīng)用科學(xué)帶來有益的東西。天文學(xué)借助于數(shù)學(xué)來分析天文觀測成果和進(jìn)行理論演算，反過來，由于天文學(xué)上的應(yīng)用而發(fā)展起來的數(shù)學(xué)措施，又豐富了數(shù)學(xué)的內(nèi)容。物理學(xué)各個分支以及力學(xué)、化學(xué)等的研究成果，是天文工作的理論基礎(chǔ)，而天文學(xué)的多種發(fā)現(xiàn)以及天體的理論研究，又多次地反過來為物理學(xué)和其他有關(guān)學(xué)科開辟新的研究前沿。這闡明多種學(xué)科之間的辯證關(guān)系，也正是包括天文學(xué)在內(nèi)的各門科學(xué)的共同特點。

天文學(xué)的發(fā)展對于人類的自然觀發(fā)生重大的影響。的日心學(xué)說（見）曾經(jīng)使自然科學(xué)從神學(xué)中解放出來。和有關(guān)的星云學(xué)說，在十八世紀(jì)形而上學(xué)的自然觀上打開了第一種缺口。在當(dāng)今的天文學(xué)前沿上，辯證法與形而上學(xué)、唯物主義與唯心主義的斗爭，仍然在持續(xù)地進(jìn)行。天文學(xué)研究中的一種重大課題是各類天體的來源和演化。在我們所觀測到的天體中，百萬歲的年齡算是很年輕的。太陽的年齡約為五十億歲，是一種中年的恒星。可是，人類的文明史迄今不過幾千年，而一種天文學(xué)家畢其畢生也不過幾十年的歲月。因此我們所能研究的天文現(xiàn)象，在天體的生命史中只相稱于一剎那的過程。從“一剎那”的觀測來探討百億年的演變，應(yīng)當(dāng)說是天文學(xué)研究的又一種特點。天文學(xué)家雖然無法進(jìn)行長達(dá)億年的觀測，不過可以觀測到數(shù)以億計的天體。一種天體的物理特性，除了反應(yīng)出它的基本構(gòu)造以外，還反應(yīng)它所處的演化階段，就像一種人的多種特性可以反應(yīng)出他的年齡同樣。此外，天體的信息是通過輻射(例如光)傳給我們的。對于遙遠(yuǎn)的天體，光在旅途中要經(jīng)歷漫長的時間，例如說對于離我們一億光年的天體，光要用一億年才送到它的信息，而我們看到的則是它一億年前的形象。這樣，我們所觀測到的許許多多天體，展示給我們的是時間上各不相似的“樣本”。尤其是我們目前所看到的河外（銀河系以外的）天體，代表從百萬年直到上百億年前的多種“樣本”，包括著上百億年的演化線索。因此，通過記錄分類和理論探討，我們就可以建立起天體演化的模型。這樣，天文學(xué)是在極其“短暫”的千百年時間里，以基本上“被動”的觀測措施，面向廣闊無邊的宇宙空間，探索各類天體在漫長時間歷程中的存在和演變。它不停地從同代科學(xué)技術(shù)的寶庫中，充實自己的試驗武器和理論武器，同步也不停地以自己的成就豐富這個寶庫。在科學(xué)相對真理的長河中，天文學(xué)循著觀測──理論──觀測的發(fā)展途徑，不停把人的視野伸展到宇宙的新的深處。星空巡禮

目前我們環(huán)顧一下目前所認(rèn)識的天文世界。

太陽和太陽系?是的中心天體，占有太陽系總質(zhì)量的％。太陽系的其他組員:、、、，都繞著太陽旋轉(zhuǎn)。

從天文學(xué)的角度看，地球貴在是一種適于生物存在和繁衍的行星。雖然我們相信宇宙間還會有千千萬萬個可以繁殖生命的星球，但以目前的科學(xué)水平，我們還不能發(fā)現(xiàn)它們。作為行星，地球只是太陽系的一種一般組員。它的直徑約13，000公里，與太陽相距約億公里，每年繞太陽公轉(zhuǎn)一周。它的物理構(gòu)造和化學(xué)構(gòu)成雖然均有自己的特點，但并不特殊。連地球在內(nèi)，太陽系內(nèi)已經(jīng)懂得的有九個行星，從離太陽近來的算起，依次為、、、、、、、、。它們都沿著同一方向自西向東繞著太陽轉(zhuǎn)動，軌道都是橢圓的。大多數(shù)行星的軌道，都大體在同一平面上。冥王星離太陽最遠(yuǎn)，軌道直徑約120億公里。但太陽系的疆界也許還要遙遠(yuǎn)得多。

除了水星和金星，太陽系的行星周圍均有。地球有一種衛(wèi)星──，直徑約3，500公里，在太陽系里算是一種大型衛(wèi)星。截至目前，除了幾顆尚待證明外，連月球在內(nèi)，已經(jīng)確知的衛(wèi)星共有34顆。

小行星是太陽系里較小的天體，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并正式命名的有2，000多顆，其中最大的一顆──谷神星，直徑約1，000公里。大部分小行星分布在火星和木星的軌道之間。

彗星也是太陽系中質(zhì)量較小的天體。絕大多數(shù)彗星沿著非常扁的橢圓軌道繞日運行。它靠近太陽時顯得十分明亮，并且拖著一條掃帚形的尾巴。

流星體是太陽系內(nèi)更小的天體，大多數(shù)還沒有豌豆那樣大，質(zhì)量不到1克。流星體是固態(tài)的，也繞太陽轉(zhuǎn)動，但軌道千差萬別。它們進(jìn)入地球大氣層時，由于速度很高，同地球大氣的分子碰撞而發(fā)熱、發(fā)光，形成明亮的光跡，劃過長空，稱為流星現(xiàn)象。絕大部分流星體在進(jìn)入地球大氣時化為氣體，也有某些比較大的或尤其大的，在大氣中沒有耗盡，落到地面上便是。

太陽是地球上光和熱的泉源。從天文學(xué)的觀點來看，它還作為離我們近來的一顆恒星而占有特殊的地位。作為恒星來說，太陽既很一般又很經(jīng)典。它在各類恒星中不算亮也不算暗，不算大也不算小。它的質(zhì)量約為2，000億億億噸，半徑約70萬公里。太陽的中心處在很高的壓力下，溫度約達(dá)1，500萬度。那里的高溫高壓條件導(dǎo)致熱核聚變，每秒鐘釋放的能量可供地球上按目前的消費水平使用1，000萬年。這種能量中的重要部分，輾轉(zhuǎn)經(jīng)歷千萬年的時間才傳到太陽表面，然后輻射到周圍的空間中去。太陽由約71％的氫、27％的氦和2％的其他元素構(gòu)成。表面溫度約6，000度。作為太陽大氣外層的具有溫度高達(dá)100～200萬度的電子氣體。太陽外層大氣以及，延伸到極其廣闊的太陽系空間。

日面上常常出現(xiàn)的以和磁場為標(biāo)志的太陽活動，是宇宙電動力學(xué)現(xiàn)象的一種重要事例。這種活動趨于劇烈時便發(fā)生爆發(fā)事件，體現(xiàn)為多種波長電磁輻射的突增和“高”能量質(zhì)點的拋射。這是天文世界中極為重要、極其復(fù)雜的能量匯集、存儲、引起和釋放過程的一種特寫，盡管在恒星世界中這還屬于一種較小規(guī)模的活動。

伴隨二十世紀(jì)天體物理學(xué)的進(jìn)展，我們已經(jīng)可以大概地描繪出太陽（以及絕大部分恒星）的發(fā)生和發(fā)展的歷程。大概在50億年前，太陽的前身──銀河系里的一團(tuán)塵埃──氣體云，由于，在幾億年中匯集成為發(fā)光的“星前”天體，隨即形成了太陽系的雛形。星前天體在繼續(xù)收縮中使中心部分愈來愈熱，當(dāng)溫度升至700萬度以上時，便產(chǎn)生核聚變，也就是由四個氫原子核聚變?yōu)楹ぴ雍说摹皻淙紵边^程。氫燃燒釋放出的巨大能量使太陽內(nèi)部的輻射壓力和氣體壓力一起抵擋住深入的引力收縮，這時太陽便進(jìn)入了較為穩(wěn)定的平衡時期。

太陽所含的氫估計足夠燃燒100億年。太陽目前的年齡約50億歲，因此正處在中年。到了氫燃燒末期，太陽的關(guān)鍵部分重要是聚變的產(chǎn)物──氦，外殼部分則仍以氫為主。由氦構(gòu)成的關(guān)鍵由于引力作用，愈縮愈密，氫包殼則在繼續(xù)燃燒中膨脹，使太陽變成表面溫度較低而體積很大的。紅巨星的氦關(guān)鍵部分繼續(xù)收縮，直到中心溫度到達(dá)一億度時，開始了內(nèi)部的“氦燃燒”，也就是氦聚變成碳的過程。到了氦燃燒末期，由碳構(gòu)成的關(guān)鍵不停收縮，而其外殼也許很快膨脹成為與中心脫離的，而中心體在太陽原始質(zhì)量的條件下局限性以引起“碳燃燒”，就繼續(xù)收縮，直到形成密度非常大、亮度很低的。

恒星世界?銀河系中估計有數(shù)以千億計的恒星，比較稀疏地分布在尺度約10萬光年的空間范圍里。在已經(jīng)研究過的恒星中，它們的化學(xué)構(gòu)成大同小異（雖然這個小異絕不是無關(guān)緊要的），質(zhì)量的差異也不是很大：恒星最小的質(zhì)量大概為太陽的百分之幾，最大的不過為太陽的120倍。不一樣質(zhì)量的恒星在自己的各個演化階段中展現(xiàn)出不一樣的顏色和光度。不一樣恒星的光度，以每秒鐘發(fā)出的能量來看，也許相差很大。例如某些，光度可達(dá)太陽的200萬倍，而像白矮星那樣的暗星，光度則只有太陽的幾十萬分之一。當(dāng)然尚有許多我們沒有可以觀測到的那些并不發(fā)光或正在熄滅的星體，它們的光度等于或靠近于零。

許多恒星的光度發(fā)生引人注目的變化。其中的光度變化是周期性的，周期從一小時到幾百天不等，也有的可以長達(dá)兩三年。另有某些恒星的光度變化是突發(fā)性的，其中變化最劇烈的是和。它們是處在演化過程的某個轉(zhuǎn)折點上，內(nèi)部嚴(yán)重失去平衡，導(dǎo)致星體的劇烈爆炸。規(guī)模較小的可以引起光度突增幾萬至幾百萬倍，稱為新星，而規(guī)模大的則幾乎把星體所有質(zhì)量都拋射出去，這時的光度突變可達(dá)千萬倍至上億倍，稱為超新星。

恒星的大小十分懸殊。盡管處在氫燃燒階段的各類恒星直徑相差最多不過幾百倍，不過在演化的某些階段上則否則，如包殼膨脹時形成的超巨星，直徑可達(dá)太陽的幾百或幾千倍。而演化末期的白矮星和，星體物質(zhì)高度壓縮，內(nèi)部密度分別可達(dá)水的十萬倍到百萬億倍，直徑分別只有太陽的幾萬分之一到幾十分之一。

盡管多種恒星的性質(zhì)千差萬別，不過它們的演化幾乎都可以用核聚變?yōu)橹鞯睦碚搧斫忉尅嶋H上，只要確定星體的起始質(zhì)量和化學(xué)構(gòu)成，就可以推斷出這顆恒星從誕生到死亡的每一種階段的物理特性。上面所說的形形色色的恒星，都可以被認(rèn)為是具有某種起始質(zhì)量的星體演化到某一特定階段的體現(xiàn)。恒星演化理論的建立，無疑是二十世紀(jì)天文學(xué)的一種重大成就。盡管這種理論并非無懈可擊，不過它為理解恒星的基本性質(zhì)奠定了堅實的基礎(chǔ)。而由此引伸出來的某些成果，如化學(xué)元素的來源學(xué)說，以及包括在內(nèi)的超密態(tài)天體的預(yù)測等，除了天文學(xué)上的意義外，對現(xiàn)代物理學(xué)的影響也是不可低估的（見）。

恒星在空間中常常不是孤棲獨處的。估計由兩顆星構(gòu)成的也許占所有恒星的三分之一。尚有三、五顆星聚在一起的，構(gòu)成。也有幾十、幾百乃至幾百萬個聚在一起的，形成。所有恒星都沉浸在的海洋中。星際物質(zhì)包括星際氣體和塵埃，平均密度約為每立方厘米一種原子。星際物質(zhì)高度密集的地方形成。星云與恒星是天文世界中兩種互相矛盾又互相轉(zhuǎn)化的實體。星云是構(gòu)成恒星的原料，而恒星向空間拋射的物質(zhì)也成為星云的一部分原料。

銀河系與河外星系?夏夜仰望天空，可以看到橫貫天空的。從里看去，銀河帶實際上是由千千萬萬顆星星構(gòu)成的。這個龐大的恒星集團(tuán)取名為。在銀河系里，大部分恒星集中在一種扁球狀的空間范圍內(nèi)，側(cè)面看去像一只鐵餅。人們?nèi)庋劭吹降你y河正是這個“鐵餅”的一部分投影。在銀河系里，恒星的總數(shù)在1，000億顆以上，此外尚有多種類型的銀河星云、星際氣體和塵埃。

銀河系的扁球密集部分，直徑約十萬光年，中心厚約一萬光年；除了扁球系統(tǒng)外，尚有一部分恒星稀疏地分布在一種圓球狀的空間范圍內(nèi)，形成所謂的。整個銀河系在轉(zhuǎn)動著，離開中心的距離不一樣，轉(zhuǎn)動速度也不一樣。太陽帶著太陽系的其他天體，以每秒250公里的速度繞銀河系中心轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)一周約需億年。

銀河系以外尚有許許多多同銀河系規(guī)模相稱的龐大天體系統(tǒng)，它們曾被形象地稱為“”，一般稱為河外星系，簡稱。

星系也聚成大大小小的集團(tuán)，有雙重星系、多重星系以至由成百上千個星系構(gòu)成的。用目前最大的望遠(yuǎn)鏡可以觀測到數(shù)以十億計的星系，其中離我們最遠(yuǎn)的估計達(dá)150億光年。

河外星系按它們的形態(tài)可以分為、和等類型。它們的演化歷程目前尚無定論。不過六十年代以來，許多正在經(jīng)歷著爆炸過程或正在拋射巨量物質(zhì)的河外目的，陸續(xù)進(jìn)入天文學(xué)研究的前沿。這些目的包括、多種、、等，統(tǒng)稱為“活動星系”。對它們的研究波及宇宙間規(guī)模巨大的能量產(chǎn)生、釋放和轉(zhuǎn)移的過程，同步也接觸到星系的發(fā)生和發(fā)展的線索。

河外星系的觀測使天文研究的范圍擴(kuò)展到以百億光年為尺度的廣闊空間，使我們對大尺度空間中的物理狀態(tài)有了實測的基礎(chǔ)，成為現(xiàn)代（研究大尺度空間中的空、時性質(zhì)和物質(zhì)運動規(guī)律的科學(xué)）的一種重要支柱。

人類認(rèn)識宇宙的兩次飛躍

在這一節(jié)里我們將簡樸地回憶一下天文學(xué)的發(fā)展歷史。恩格斯在《自然辯證法》中指出：“首先是天文學(xué)──單單為了定季節(jié)，游牧民族和農(nóng)業(yè)民族就絕對需要它?！惫糯奶煳膶W(xué)家測量太陽、月亮、星星在天空的位置，研究它們的位置伴隨時間變化的規(guī)律、從而為農(nóng)，牧業(yè)生產(chǎn)的需要確立了時間、節(jié)氣和歷法。這就是說，是他們最初創(chuàng)立了，認(rèn)識到天體運行的規(guī)律性，把它應(yīng)用到和歷書編算（也就是所謂的“授時”和“編歷”）上。千百年來，天體測量學(xué)通過授時和編歷為生產(chǎn)斗爭服務(wù)，而生產(chǎn)斗爭的發(fā)展又不停地增進(jìn)了天體測量學(xué)的發(fā)展。

早在十六世紀(jì)此前，中國的天象觀測已到達(dá)非常精確的程度。中國古代天文學(xué)家，如、、祖沖之（見）、、等，設(shè)計制造出精致的觀測儀器，通過恒星觀測，以定歲時，上百次地改善歷法。在西方，古代天文學(xué)家傾注很大力量，研究行星在星空背景中的運動。他們年復(fù)一年，精益求精地測量行星的位置和分析行星運動的規(guī)律，終于導(dǎo)致了中世紀(jì)哥白尼日心學(xué)說的創(chuàng)立。這給當(dāng)時的宗教勢力以有力的打擊，是歷史上自然科學(xué)在捍衛(wèi)唯物主義、反對唯心主義的斗爭中獲得的一次輝煌的勝利。

日心學(xué)說的發(fā)展到十七世紀(jì)到達(dá)了高峰。把力學(xué)概念應(yīng)用于行星運動的研究，發(fā)現(xiàn)和驗證了和力學(xué)定律，并創(chuàng)立了天文學(xué)的一種新的分支──。天體力學(xué)的誕生，使天文學(xué)從單純描述天體的幾何關(guān)系，進(jìn)入到研究天體之間互相作用的階段。也就是說，從單純研究天體運動的狀況，進(jìn)入到研究導(dǎo)致這些運動的原因。

牛頓力學(xué)的發(fā)展給人類社會，尤其是給生產(chǎn)斗爭帶來了革命性的影響；而奠定力學(xué)規(guī)律的最精確的“試驗”，卻是從觀測太陽和行星的運動開始的。這是歷史上最初把宇宙空間作為試驗基地的一次巨大進(jìn)展。

古代的天文工作者日復(fù)一日、年復(fù)一年、孜孜不倦地探索行星運動的規(guī)律，也許他們并未意識到這種勞動會在階級斗爭和生產(chǎn)斗爭中導(dǎo)致如此重大的成果。不過這個歷史事實卻告訴我們，無邊無際的宇宙空間作為科學(xué)試驗的基地，是人類認(rèn)識自然、改造自然的一種極其重要的陣地。

這一段歷史，記載了那時的天文學(xué)家以極大的耐力(實際上，用了一、二千年的時間)不停地積累資料，補(bǔ)充資料，使得天文觀測和分析的藝術(shù)到達(dá)了很高的水平，從而在一定程度上補(bǔ)救了天文學(xué)只能“被動”試驗的缺陷，也就是單純依托觀測的缺陷。而他們在當(dāng)時的條件下選定了矛盾集中點的行星運動作為研究目的，收到了很大的效果。

在牛頓后來的二百年中，我們還看到了天體力學(xué)的發(fā)展給應(yīng)用數(shù)學(xué)以有力的推進(jìn)。從微積分到目前的數(shù)學(xué)物理措施，已成為現(xiàn)代科學(xué)中必不可少的工具。

天體之間的引力作用雖然闡明了許多天文現(xiàn)象（地球運動、現(xiàn)象、太陽系天體乃至星團(tuán)、現(xiàn)象），卻局限性以闡明天體的本質(zhì)。十九世紀(jì)中葉以來，物理學(xué)的重大發(fā)展把天文學(xué)推進(jìn)到一種新的階段。以測定天體亮度和分析天體光譜為起點的成為天文學(xué)科的一種新的生長點。十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)初，量子論、相對論、原子核物理學(xué)和高能物理學(xué)的創(chuàng)立，給了天文學(xué)以新的理論工具。研究天體的化學(xué)構(gòu)成、物理性質(zhì)、運動狀態(tài)和演化規(guī)律，使人類對天體的認(rèn)識深入到問題的本質(zhì)。天體物理學(xué)帶來的第一種成就，是天文學(xué)家從此可以有根有據(jù)地談?wù)撎祗w的演化。

天體物理學(xué)的誕生標(biāo)志著現(xiàn)代天文學(xué)的起點。天文觀測也在這時進(jìn)入到一種新的階段?；貞浭呤兰o(jì)此前，天文工作者在漫長的年代里只是靠肉眼來觀測天象，能看到的星星不過六、七千顆。十七世紀(jì)，首創(chuàng)的天文望遠(yuǎn)鏡，使人類的眼界忽然大大開闊。伴隨光學(xué)技術(shù)的發(fā)展(其中相稱一部分是出于天文學(xué)家自身的努力)，望遠(yuǎn)鏡的口徑愈來愈大，人類的視野從我們周圍的太陽系，從太陽系所在的、由數(shù)以千億計的恒星和星云構(gòu)成的銀河系，擴(kuò)大到銀河系以外廣袤無垠的空間。目前竭多種望遠(yuǎn)鏡“視力”所及，有數(shù)以十億計的河外星系呈目前我們眼前。這些種類繁多、構(gòu)造復(fù)雜、內(nèi)容豐富、而大部分是非常遙遠(yuǎn)而暗弱的天文對象，需要有很大的望遠(yuǎn)鏡來進(jìn)行觀測，尤其是分光觀測。二十世紀(jì)初以來，直徑2米直到5～6米的大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展，尤其重要的是近三、四十年來和的相繼誕生，使天文觀測手段不僅具有空前的探測能力和精度，并且使天文觀測的領(lǐng)域擴(kuò)展到了整個電磁波段。這就是說，除了肉眼可以看見的光波以外，天體的紫外、紅外、無線電、X射線、γ射線的現(xiàn)象也都能盡收眼底。十分明顯，我們的時代正在經(jīng)歷著天文學(xué)的一次新的巨大飛躍。

觀測手段的飛躍使天體物理學(xué)進(jìn)入空前活躍的階段。假如說天體物理學(xué)在它誕生之初就對物理學(xué)作出某些奉獻(xiàn)，如從太陽光譜中發(fā)現(xiàn)了化學(xué)元素氦，對星云譜線的分析提供了原子禁線理論的線索，對太陽和恒星內(nèi)部構(gòu)造的研究獲得了熱核聚變的概念(見)，從恒星演化的理論引伸出元素綜合的假說（見），那么，在近來十幾年來天文學(xué)上接連發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，可以說給物理學(xué)科，包括天體物理學(xué)和其他物理學(xué)科分支以一連串的沖擊。像、分子源、的發(fā)現(xiàn)對恒星形成的研究提供了重要的線索；、X射線源（見）、γ射線源（見）的測定，則推進(jìn)了恒星各階段演化的研究;的發(fā)現(xiàn)，吸引了生物學(xué)界和化學(xué)界的注意；類星體、射電星系和星系核活動等高能現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對已知的物理學(xué)規(guī)律提出了鋒利的挑戰(zhàn)；結(jié)合多種類型星系觀測資料的積累和分析，星系演化和大尺度宇宙學(xué)的觀測研究也已經(jīng)提到日程上來。從近處看，人們最熟悉的太陽，由表及里均有某些意外的發(fā)現(xiàn)，如太陽內(nèi)部“核工廠”中的“中微子失蹤案”，太陽表面層現(xiàn)象的脈動，日冕上出現(xiàn)的，都向和物理學(xué)提出了新的課題；自從人造衛(wèi)星上天以來，日地空間物理學(xué)已經(jīng)獲得了大量的新成果;宇宙飛船遠(yuǎn)訪行星，以及在月球、火星、金星上的著陸考察，使太陽系的構(gòu)成和演化的研究展現(xiàn)出嶄新的局面。

這一切，標(biāo)志著天文學(xué)史上一次新的巨大飛躍帶來的成果，人們對于把廣闊無邊的宇宙空間作為科學(xué)試驗基地有了更深的印象和更大的信心。人們看到，這個基地有地面試驗室難以模擬的物理條件：像星際空間中每立方厘米不到一種原子的高度真空，像中子星內(nèi)部每立方厘米包括著10億噸物質(zhì)的高密度，像脈沖星表面上強(qiáng)達(dá)一萬億高斯的磁場，像某些恒星內(nèi)部和某些恒星爆發(fā)時產(chǎn)生的超過100億度的高溫，像某些星系和星系核拋射物質(zhì)所具有的極高速度──靠近于光速、有的看起來甚至不小于光速好幾倍的速度，……宇宙空間中諸如此類的演出，絕不僅是地面的物理學(xué)、力學(xué)、化學(xué)乃至生物試驗室的簡樸補(bǔ)充。實際上，人們意識到在這里交錯著宏觀世界和微觀世界研究的前沿，也許正醞釀著人類認(rèn)識自然的一次新的突破，而這個勢頭目前還在增長。光學(xué)、射電和空間觀測手段的發(fā)展，予以天文學(xué)、物理學(xué)以及其他學(xué)科的沖擊，將反過來增進(jìn)天文觀測技術(shù)的迅速發(fā)展，從而再導(dǎo)致更多的新發(fā)現(xiàn)。在這樣的背景下，目前的天文學(xué)領(lǐng)域?qū)⑷找婕刑煳膶W(xué)、力學(xué)、高能物理學(xué)、等離子體物理學(xué)、數(shù)學(xué)乃至化學(xué)的重大課題，成為富有生命力的多學(xué)科交叉點。

在不遠(yuǎn)的未來，口徑2米以上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡將進(jìn)入空間，而大氣外的X射線、γ射線等觀測技術(shù)也將趨于成熟。伴隨電子計算機(jī)、光學(xué)技術(shù)、自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，地面天文觀測設(shè)備，包括射電天文、光學(xué)天文和紅外天文的設(shè)備，將會產(chǎn)生下一代的巨大口徑的望遠(yuǎn)鏡組合系統(tǒng)，其檢測暗弱信息和辨別微小細(xì)節(jié)的能力將到達(dá)空前的程度。，以及天體物理學(xué)其他分支學(xué)科的發(fā)展步伐將會繼續(xù)加速，而某些重要的物理學(xué)領(lǐng)域，如高能物理學(xué)、核物理學(xué)、引力論、等離子體物理學(xué)等也許在天文研究中找到重要的突破口。

不難看出，盡管今天人類對天文現(xiàn)象的認(rèn)識遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三百年前，不過目前天文學(xué)的發(fā)展形勢卻同那時的大飛躍頗有相似之處。當(dāng)時天文觀測手段的巨大變革──用望遠(yuǎn)鏡替代肉眼，發(fā)現(xiàn)了一系列以往夢想不到的天文現(xiàn)象；今天的變革──用和大氣外觀測手段把天文學(xué)的“視野”擴(kuò)展到所有電磁波段，又一次帶來以往難以估計的重大發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時，天體力學(xué)的誕生使天文學(xué)從單純描述天體的幾何現(xiàn)象進(jìn)入研究天體之間的互相作用;而今天，天體物理學(xué)的發(fā)展則使天文學(xué)從單純研究天體的機(jī)械運動進(jìn)入探索它們的本質(zhì)和演化規(guī)律。當(dāng)時的大飛躍對人類社會所產(chǎn)生的深刻影響是眾所熟知的，而今日天文學(xué)面臨的大飛躍，正在迅速推進(jìn)著人類對自然的認(rèn)識，從而也必然會為人類改造自然發(fā)明十分有利的條件。

這些驚人的發(fā)展，也給古老的天體測量學(xué)和天體力學(xué)帶來新的推進(jìn)力。人造天體的發(fā)射和應(yīng)用，給天體力學(xué)帶來了新的使命，增進(jìn)了它在理論上和計算技術(shù)上的發(fā)展。在天體測量方面，由于射電