天文學(xué)簡(jiǎn)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)介紹含義來源歷史與發(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(shí)代留下的甲骨文物里，有豐富的天文統(tǒng)計(jì)，表明在黃河流域，天文學(xué)的來源能夠追溯到殷商以前更為古遠(yuǎn)的世代。幾千年來，在人類社會(huì)文明的進(jìn)程中，天文學(xué)的研究范疇和天文的概念都有很大的發(fā)展。為了闡明我們今天對(duì)天文這門學(xué)科的理解，本文將在第一節(jié)里首先介紹一下天文研究的特點(diǎn)。本文的第二節(jié)──星空巡禮，是對(duì)現(xiàn)在所認(rèn)識(shí)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(shí)代天文學(xué)的一次飛躍，來對(duì)照現(xiàn)在天文研究的形勢(shì)，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、也不可能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(duì)它的特性、現(xiàn)狀和趨向作一種概括性的描述。為使讀者對(duì)天文學(xué)的輪廓有一種認(rèn)識(shí)，本文的第四節(jié)，用簡(jiǎn)樸的圖解方式介紹現(xiàn)在天文學(xué)科各分支之間的互有關(guān)系。天文學(xué)研究的特點(diǎn)

天文學(xué)是一門古老的學(xué)科。它的研究對(duì)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(cè)量它們的位置，研究它們的構(gòu)造，探索它們的運(yùn)動(dòng)和演化的規(guī)律，一步步地?cái)U(kuò)展人類對(duì)廣闊宇宙空間中物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。

作為一顆行星，地球本身也是一種天體。但是，從學(xué)科的分野來說，“天”是相對(duì)于“地”的。地面上實(shí)驗(yàn)室里所熟悉的那些科學(xué)實(shí)驗(yàn)辦法，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，甚至不可能到我們所矚目的研究對(duì)象那邊，例如，到銀河系核心周邊去看一看。從這個(gè)意義上來說，天文學(xué)的實(shí)驗(yàn)辦法是一種“被動(dòng)”的辦法。也就是說，它只能靠觀察（“觀察”和“測(cè)量”）自然界業(yè)已發(fā)生的現(xiàn)象來收集感性認(rèn)識(shí)的素材，而不能像其它許多學(xué)科那樣，“主動(dòng)”地去影響或變革所研究的對(duì)象，來布置自己的實(shí)驗(yàn)。

觀察，重要依靠觀察，是天文學(xué)實(shí)驗(yàn)辦法的基本特點(diǎn)。不停地發(fā)明和改革觀察手段，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，觀察設(shè)備的威力愈益提高，研究暗弱目的的能力就愈益增強(qiáng)，人的眼界就愈益進(jìn)一步到前所未能企及的天文領(lǐng)域，同時(shí)也就愈益擴(kuò)展到遙遠(yuǎn)的空間深處。

天文觀察盡管能夠看作是一種“被動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，但是，在浩瀚無際的宇宙空間中，從猶如滄海一粟的地球上所能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，無論是多么“主動(dòng)”，多么“精確”，然而在規(guī)模上，在內(nèi)容和條件的多樣化上，都不可能同天文世界中大自然本身所表演的“實(shí)驗(yàn)”相比擬。因此，天文觀察盡管帶有它所不可避免的“被動(dòng)”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(shí)自然的一種必不可少的方面。

認(rèn)識(shí)自然是改造（或運(yùn)用）自然的前提，而改造自然，也就是生產(chǎn)實(shí)踐，又往往是認(rèn)識(shí)自然的動(dòng)力。天文學(xué)，作為一門以認(rèn)識(shí)自然為主題的自然科學(xué)，同生產(chǎn)實(shí)踐之間正是存在著這種辯證關(guān)系。與此同時(shí)，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(duì)每一時(shí)期中學(xué)科本身的重要矛盾（也涉及由生產(chǎn)課題向?qū)W科提出的矛盾），沿著觀察──理論──觀察的途徑螺旋上升。

在這樣螺旋上升的發(fā)展過程中，天文學(xué)和其它學(xué)科同樣，并不是孤立地邁進(jìn)，而是隨時(shí)都同許多鄰近學(xué)科互相借鑒，互相滲入的。它從應(yīng)用光學(xué)、無線電電子學(xué)以及多個(gè)工程、技術(shù)中汲取養(yǎng)料，發(fā)明獨(dú)特的觀察手段，而天文觀察手段的每一發(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)來分析天文觀察成果和進(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)辦法，又豐富了數(shù)學(xué)的內(nèi)容。物理學(xué)各個(gè)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)的多個(gè)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)和其它有關(guān)學(xué)科開辟新的研究前沿。這闡明多個(gè)學(xué)科之間的辯證關(guān)系，也正是涉及天文學(xué)在內(nèi)的各門科學(xué)的共同特點(diǎn)。

天文學(xué)的發(fā)展對(duì)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(zhēng)，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。在我們所觀察到的天體中，百萬歲的年紀(jì)算是很年輕的。太陽的年紀(jì)約為五十億歲，是一種中年的恒星。可是，人類的文明史迄今但是幾千年，而一種天文學(xué)家畢其一生也但是幾十年的歲月。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”的觀察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(diǎn)。天文學(xué)家即使無法進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)億年的觀察，但是能夠觀察到數(shù)以億計(jì)的天體。一種天體的物理特性，除了反映出它的基本構(gòu)造以外，還反映它所處的演化階段，就像一種人的多個(gè)特性能夠反映出他的年紀(jì)同樣。另外，天體的信息是通過輻射(例如光)傳給我們的。對(duì)于遙遠(yuǎn)的天體，光在旅途中要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)間，例如說對(duì)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，我們所觀察到的許許多多天體，展示給我們的是時(shí)間上各不相似的“樣本”。特別是我們現(xiàn)在所看到的河外（銀河系以外的）天體，代表從百萬年直到上百億年前的多個(gè)“樣本”，包含著上百億年的演化線索。因此，通過統(tǒng)計(jì)分類和理論探討，我們就能夠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(shí)間里，以基本上“被動(dòng)”的觀察辦法，面對(duì)廣闊無邊的宇宙空間，探索各類天體在漫長(zhǎng)時(shí)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(shí)自己的實(shí)驗(yàn)武器和理論武器，同時(shí)也不停地以自己的成就豐富這個(gè)寶庫。在科學(xué)相對(duì)真理的長(zhǎng)河中，天文學(xué)循著觀察──理論──觀察的發(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

現(xiàn)在我們環(huán)顧一下現(xiàn)在所認(rèn)識(shí)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％。太陽系的其它組員:、、、，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。即使我們相信宇宙間還會(huì)有千千萬萬個(gè)能夠繁殖生命的星球，但以現(xiàn)在的科學(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普通組員。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)成即使都有自己的特點(diǎn)，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(gè)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(dòng)，軌道都是橢圓的。大多數(shù)行星的軌道，都大致在同一平面上。冥王星離太陽最遠(yuǎn)，軌道直徑約120億公里。但太陽系的疆界可能還要遙遠(yuǎn)得多。

除了水星和金星，太陽系的行星周邊都有。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。截至現(xiàn)在，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(yùn)行。它靠近太陽時(shí)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(dòng)，但軌道千差萬別。它們進(jìn)入地球大氣層時(shí)，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(zhǎng)空，稱為流星現(xiàn)象。絕大部分流星體在進(jìn)入地球大氣時(shí)化為氣體，也有某些比較大的或特別大的，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(diǎn)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，太陽既很普通又很典型。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造成熱核聚變，每秒鐘釋放的能量可供地球上按現(xiàn)在的消費(fèi)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(shí)間才傳到太陽表面，然后輻射到周邊的空間中去。太陽由約71％的氫、27％的氦和2％的其它元素構(gòu)成。表面溫度約6，000度。作為太陽大氣外層的含有溫度高達(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。

日面上經(jīng)常出現(xiàn)的以和磁場(chǎng)為標(biāo)志的太陽活動(dòng)，是宇宙電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的一種重要事例。這種活動(dòng)趨于激烈時(shí)便發(fā)生暴發(fā)事件，體現(xiàn)為多個(gè)波長(zhǎng)電磁輻射的突增和“高”能量質(zhì)點(diǎn)的拋射。這是天文世界中極為重要、極其復(fù)雜的能量聚集、存儲(chǔ)、引發(fā)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(dòng)。

隨著二十世紀(jì)天體物理學(xué)的進(jìn)展，我們已經(jīng)能夠大概地描繪出太陽（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，在幾億年中聚集成為發(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(shí)，便產(chǎn)生核聚變，也就是由四個(gè)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進(jìn)一步的引力收縮，這時(shí)太陽便進(jìn)入了較為穩(wěn)定的平衡時(shí)期。

太陽所含的氫預(yù)計(jì)足夠燃燒100億年。太陽現(xiàn)在的年紀(jì)約50億歲，因此正處在中年。到了氫燃燒末期，太陽的核心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)成的核心由于引力作用，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。紅巨星的氦核心部分繼續(xù)收縮，直到中心溫度達(dá)成一億度時(shí)，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)成的核心不停收縮，而其外殼可能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發(fā)“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?銀河系中預(yù)計(jì)有數(shù)以千億計(jì)的恒星，比較稀疏地分布在尺度約10萬光年的空間范疇里。在已經(jīng)研究過的恒星中，它們的化學(xué)構(gòu)成大同小異（即使這個(gè)小異絕不是無關(guān)緊要的），質(zhì)量的差別也不是很大：恒星最小的質(zhì)量大概為太陽的百分之幾，最大的但是為太陽的120倍。不同質(zhì)量的恒星在自己的各個(gè)演化階段中呈現(xiàn)出不同的顏色和光度。不同恒星的光度，以每秒鐘發(fā)出的能量來看，可能相差很大。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。固然尚有許多我們沒有能夠觀察到的那些并不發(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(shí)到幾百天不等，也有的能夠長(zhǎng)達(dá)兩三年。另有某些恒星的光度變化是突發(fā)性的，其中變化最激烈的是和。它們是處在演化過程的某個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，內(nèi)部嚴(yán)重失去平衡，造成星體的激烈爆炸。規(guī)模較小的能夠引發(fā)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全部質(zhì)量都拋射出去，這時(shí)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但是幾百倍，但是在演化的某些階段上則否則，如包殼膨脹時(shí)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。

盡管多個(gè)恒星的性質(zhì)千差萬別，但是它們的演化幾乎都能夠用核聚變?yōu)橹鞯睦碚搧斫忉?。事?shí)上，只要擬定星體的起始質(zhì)量和化學(xué)構(gòu)成，就能夠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，都能夠被認(rèn)為是含有某種起始質(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，但是它為理解恒星的基本性質(zhì)奠定了堅(jiān)實(shí)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，以及涉及在內(nèi)的超密態(tài)天體的預(yù)測(cè)等，除了天文學(xué)上的意義外，對(duì)當(dāng)代物理學(xué)的影響也是不可低估的（見）。

恒星在空間中經(jīng)常不是孤棲獨(dú)處的。預(yù)計(jì)由兩顆星構(gòu)成的可能占全部恒星的三分之一。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(gè)聚在一起的，形成。全部恒星都沉醉在的海洋中。星際物質(zhì)涉及星際氣體和塵埃，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(shí)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，能夠看到橫貫天空的。從里看去，銀河帶事實(shí)上是由千千萬萬顆星星構(gòu)成的。這個(gè)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疇內(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(gè)“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，另外尚有多個(gè)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疇內(nèi)，形成所謂的。整個(gè)銀河系在轉(zhuǎn)動(dòng)著，離開中心的距離不同，轉(zhuǎn)動(dòng)速度也不同。太陽帶著太陽系的其它天體，以每秒250公里的速度繞銀河系中心轉(zhuǎn)動(dòng)，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?cè)恍蜗蟮胤Q為“”，普通稱為河外星系，簡(jiǎn)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(gè)星系構(gòu)成的。用現(xiàn)在最大的望遠(yuǎn)鏡能夠觀察到數(shù)以十億計(jì)的星系，其中離我們最遠(yuǎn)的預(yù)計(jì)達(dá)150億光年。

河外星系按它們的形態(tài)能夠分為、和等類型。它們的演化歷程現(xiàn)在尚無定論。但是六十年代以來，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。這些目的涉及、多個(gè)、、等，統(tǒng)稱為“活動(dòng)星系”。對(duì)它們的研究涉及宇宙間規(guī)模巨大的能量產(chǎn)生、釋放和轉(zhuǎn)移的過程，同時(shí)也接觸到星系的發(fā)生和發(fā)展的線索。

河外星系的觀察使天文研究的范疇擴(kuò)展到以百億光年為尺度的廣闊空間，使我們對(duì)大尺度空間中的物理狀態(tài)有了實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)，成為當(dāng)代（研究大尺度空間中的空、時(shí)性質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)）的一種重要支柱。

人類認(rèn)識(shí)宇宙的兩次飛躍

在這一節(jié)里我們將簡(jiǎn)樸地回想一下天文學(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(duì)需要它?！惫糯奶煳膶W(xué)家測(cè)量太陽、月亮、星星在天空的位置，研究它們的位置隨著時(shí)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(shí)間、節(jié)氣和歷法。這就是說，是他們最初創(chuàng)立了，認(rèn)識(shí)到天體運(yùn)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(shí)”和“編歷”）上。千百年來，天體測(cè)量學(xué)通過授時(shí)和編歷為生產(chǎn)斗爭(zhēng)服務(wù)，而生產(chǎn)斗爭(zhēng)的發(fā)展又不停地增進(jìn)了天體測(cè)量學(xué)的發(fā)展。

早在十六世紀(jì)以前，中國的天象觀察已達(dá)成非常精確的程度。中國古代天文學(xué)家，如、、祖沖之（見）、、等，設(shè)計(jì)制造出精巧的觀察儀器，通過恒星觀察，以定歲時(shí)，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(yùn)動(dòng)。他們年復(fù)一年，精益求精地測(cè)量行星的位置和分析行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，終于造成了中世紀(jì)哥白尼日心學(xué)說的創(chuàng)立。這給當(dāng)時(shí)的宗教勢(shì)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(duì)唯心主義的斗爭(zhēng)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)達(dá)成了高峰。把力學(xué)概念應(yīng)用于行星運(yùn)動(dòng)的研究，發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)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(yùn)動(dòng)的狀況，進(jìn)入到研究造成這些運(yùn)動(dòng)的因素。

牛頓力學(xué)的發(fā)展給人類社會(huì)，特別是給生產(chǎn)斗爭(zhēng)帶來了革命性的影響；而奠定力學(xué)規(guī)律的最精確的“實(shí)驗(yàn)”，卻是從觀察太陽和行星的運(yùn)動(dòng)開始的。這是歷史上最初把宇宙空間作為實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可能他們并未意識(shí)到這種勞動(dòng)會(huì)在階級(jí)斗爭(zhēng)和生產(chǎn)斗爭(zhēng)中造成如此重大的成果。但是這個(gè)歷史事實(shí)卻告訴我們，無邊無際的宇宙空間作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基地，是人類認(rèn)識(shí)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(shí)的天文學(xué)家以極大的耐力(事實(shí)上，用了一、二千年的時(shí)間)不停地積累資料，補(bǔ)充資料，使得天文觀察和分析的藝術(shù)達(dá)成了很高的水平，從而在一定程度上補(bǔ)救了天文學(xué)只能“被動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)，也就是單純依靠觀察的缺點(diǎn)。而他們?cè)诋?dāng)時(shí)的條件下選定了矛盾集中點(diǎn)的行星運(yùn)動(dòng)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)以有力的推動(dòng)。從微積分到現(xiàn)在的數(shù)學(xué)物理辦法，已成為當(dāng)代科學(xué)中必不可少的工具。

天體之間的引力作用即使闡明了許多天文現(xiàn)象（地球運(yùn)動(dòng)、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)推動(dòng)到一種新的階段。以測(cè)定天體亮度和分析天體光譜為起點(diǎn)的成為天文學(xué)科的一種新的生長(zhǎng)點(diǎn)。十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)初，量子論、相對(duì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)和演化規(guī)律，使人類對(duì)天體的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步到問題的本質(zhì)。天體物理學(xué)帶來的第一種成就，是天文學(xué)家從此能夠有根有據(jù)地談?wù)撎祗w的演化。

天體物理學(xué)的誕生標(biāo)志著當(dāng)代天文學(xué)的起點(diǎn)。天文觀察也在這時(shí)進(jìn)入到一種新的階段?；叵胧呤兰o(jì)以前，天文工作者在漫長(zhǎng)的年代里只是靠肉眼來觀察天象，能看到的星星但是六、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。隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展(其中相稱一部分是出于天文學(xué)家本身的努力)，望遠(yuǎn)鏡的口徑愈來愈大，人類的視野從我們周邊的太陽系，從太陽系所在的、由數(shù)以千億計(jì)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?，F(xiàn)在竭多個(gè)望遠(yuǎn)鏡“視力”所及，有數(shù)以十億計(jì)的河外星系呈現(xiàn)在我們眼前。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(duì)象，需要有很大的望遠(yuǎn)鏡來進(jìn)行觀察，特別是分光觀察。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，特別重要的是近三、四十年來和的相繼誕生，使天文觀察手段不僅含有空前的探測(cè)能力和精度，并且使天文觀察的領(lǐng)域擴(kuò)展到了整個(gè)電磁波段。這就是說，除了肉眼能夠看見的光波以外，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(shí)代正在經(jīng)歷著天文學(xué)的一次新的巨大飛躍。

觀察手段的飛躍使天體物理學(xué)進(jìn)入空前活躍的階段。如果說天體物理學(xué)在它誕生之初就對(duì)物理學(xué)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(duì)星云譜線的分析提供了原子禁線理論的線索，對(duì)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，能夠說給物理學(xué)科，涉及天體物理學(xué)和其它物理學(xué)科分支以一連串的沖擊。像、分子源、的發(fā)現(xiàn)對(duì)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(cè)定，則推動(dòng)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(dòng)等高能現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對(duì)已知的物理學(xué)規(guī)律提出了鋒利的挑戰(zhàn)；結(jié)合多個(gè)類型星系觀察資料的積累和分析，星系演化和大尺度宇宙學(xué)的觀察研究也已經(jīng)提到日程上來。從近處看，人們最熟悉的太陽，由表及里都有某些意外的發(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(dòng)，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)成和演化的研究呈現(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(duì)于把廣闊無邊的宇宙空間作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)基地有了更深的印象和更大的信心。人們看到，這個(gè)基地有地面實(shí)驗(yàn)室難以模擬的物理?xiàng)l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)部每立方厘米包含著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(chǎng)，像某些恒星內(nèi)部和某些恒星暴發(fā)時(shí)產(chǎn)生的超出100億度的高溫，像某些星系和星系核拋射物質(zhì)所含有的極高速度──靠近于光速、有的看起來甚至不不大于光速好幾倍的速度，……宇宙空間中諸如這類的表演，絕不僅是地面的物理學(xué)、力學(xué)、化學(xué)乃至生物實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)樸補(bǔ)充。事實(shí)上，人們意識(shí)到在這里交錯(cuò)著宏觀世界和微觀世界研究的前沿，可能正醞釀著人類認(rèn)識(shí)自然的一次新的突破，而這個(gè)勢(shì)頭現(xiàn)在還在增加。光學(xué)、射電和空間觀察手段的發(fā)展，予以天文學(xué)、物理學(xué)以及其它學(xué)科的沖擊，將反過來增進(jìn)天文觀察技術(shù)的快速發(fā)展，從而再造成更多的新發(fā)現(xiàn)。在這樣的背景下，現(xiàn)在的天文學(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(diǎn)。

在不遠(yuǎn)的將來，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射線等觀察技術(shù)也將趨于成熟。隨著電子計(jì)算機(jī)、光學(xué)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，地面天文觀察設(shè)備，涉及射電天文、光學(xué)天文和紅外天文的設(shè)備，將會(huì)產(chǎn)生下一代的巨大口徑的望遠(yuǎn)鏡組合系統(tǒng)，其檢測(cè)暗弱信息和分辨微小細(xì)節(jié)的能力將達(dá)成空前的程度。，以及天體物理學(xué)其它分支學(xué)科的發(fā)展步伐將會(huì)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)等可能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(duì)天文現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出三百年前，但是現(xiàn)在天文學(xué)的發(fā)展形勢(shì)卻同那時(shí)的大飛躍頗有相似之處。當(dāng)時(shí)天文觀察手段的巨大變革──用望遠(yuǎn)鏡替代肉眼，發(fā)現(xiàn)了一系列以往夢(mèng)想不到的天文現(xiàn)象；今天的變革──用和大氣外觀察手段把天文學(xué)的“視野”擴(kuò)展到全部電磁波段，又一次帶來以往難以預(yù)計(jì)的重大發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)進(jìn)入探索它們的本質(zhì)和演化規(guī)律。當(dāng)時(shí)的大飛躍對(duì)人類社會(huì)所產(chǎn)生的深刻影響是眾所熟知的，而今天天文學(xué)面臨的大飛躍，正在快速推動(dòng)著人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，從而也必然會(huì)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(cè)量學(xué)和天體力學(xué)帶來新的推動(dòng)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(jì)算技術(shù)上的發(fā)展。在天體測(cè)量方面，由于射