天文学教会了我们面对宇宙要更加谦卑( 二 )


从设计上 , 我们也能看到先民用几吨巨石来建造计时系统所付出的努力 , 从而进一步感受到人类在记录天体运行轨迹这件事情上认真严肃的态度 。
基础科学的引擎
毫无疑问 , 天文学在人类早期文明中占有非常重要的地位 。 古时候 , 人们通过肉眼观察太阳、月亮、星星来确定时间和方向 , 制定历法 , 指导农业生产 , 这是天体测量学最早的开端 。
在此基础上 , 又诞生了占星术 , 即通过天体的运行来占卜凶吉祸福 , 预测自然灾害、战争的输赢和个人的命运 , 影响着神学和哲学的发展 。 2世纪时 , 古希腊天文学家托勒密提出了地心说 , 认为宇宙中的天体 , 包括太阳 , 围绕着地球运转 。 这一学说受到了教会的欢迎 , 统治了西方社会对宇宙的认识长达一千多年 。 直至16世纪 , 波兰天文学家哥白尼提出了日心说 。
不同于物理学家、生物学家、化学家等 , 可以通过做实验研究相关课题 , 观测是天文学家最重要的研究手段 , 观测设备的进步至关重要 。 1610年 , 意大利天文学家伽利略首次将望远镜用于天文观测 , 观察到了太阳黑子、月球表面、行星的盈亏 , 以及木星的四颗卫星 。 19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明 , 使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律 , 从而产生了天体物理学 。 20世纪第二次世界大战结束以后 , 射电望远镜开始广泛应用于天文观测 , 开启了除可见光外电磁波谱的一个新窗口 , 并在60年代取得了“天文学四大发现”(微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子)的新成就 。
天文学教会了我们面对宇宙要更加谦卑
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在此基础上 , 空间天文学得到了迅速发展 , 人类可以突破地球大气层的阻隔 , 到地球以外观测天体的紫外线、红外线、X射线、γ射线等波段 。 新技术促使地面上的望远镜口径和分辨率不断提高 , 这些望远镜与空间天文卫星一道 , 积累了大量的观测资料 , 科学家得以发现了活动星系核、伽玛射线暴、X射线双星、引力透镜、暗物质与暗能量等一大批新的现象和天体 。
《咖啡杯里的宇宙》是一部通俗版的天文学编年史 。 它从史前人类对宇宙的理解一直写到宇宙大爆炸理论 , 其中既有古埃及、古巴比伦、古希腊等文明古国的人们探索宇宙的历程 , 也有伽利略、牛顿和爱因斯坦等科学家的划时代发现 , 还有自文艺复兴时期以来 , 人类对地球、彗星、太阳系、宇宙中心等天体的探索所积累的丰富知识 , 以及诸如光速、引力、裂变等宇宙现象给人类带来的影响 。
从中我们可以看到 , 天文学是基础科学发展的引擎之一 , 所关注的是最具有前瞻性的问题 , 这些问题的提出和解决 , 对自然科学基本理论的研究有着非常重要的作用 。 往远里说 , 太阳系天体运动的研究直接导致牛顿力学系统的建立 , 并随之引发第一次科技革命 。 往近里说 , 暗物质和暗能量的存在都是在天文学观测中被发现 , 黑洞的研究则是量子引力论最核心的问题 。 这些问题一旦未来被解决 , 将极大推动自然科学基础理论 , 而基础理论的进步又是人类科技水平进步的必要条件 。
答案引发新问题
对于普通人来说 , 天文学是最容易入门的学科 , 抬头望望就能有所收获 。 不过 , 《咖啡杯里的宇宙》直言 , 除了运用自己的眼睛可以去观察的部分 , 天文学也是最难以研究的领域之一 。
从古希腊人开始思索控制周围事物运行的自然法则开始 , 人类对自然界的理解已经取得了长足的进步 。 我们开始对客观事实进行分析 , 不再执着于臆想 。 如今 , 我们仍沿用古代第一批自然哲学家探索世界奥秘的方法:首先根据已经观察到的现象建立一个最为合适的模型 , 在其后的观测过程中逐步探究该模型是否真正贴合现实 。 当然 , 在研究的道路上 , 人们会提出许多错误的模型 。