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跟胖哥学物理漫谈天文学

(2018-12-19 10:11:28)
标签:

杂谈

分类: 生活中的物理
跟胖哥学物理漫谈天文学

        天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射,发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。
        我们也是世界上最早研究天文学国家之一,从原始社会就开始萌芽了。天文学也是我国古代最发达的四门自然科学之一,其他包括农学、医学和数学,天文学方面屡有革新的优良历法、令人惊羡的发明创造、卓有见识的宇宙观等,在世界天文学发展史上,无不占据重要的地位。
         公元前24世纪的尧帝时代,就设立了专职的天文官,专门从事“观象授时”。早在仰韶文化时期,人们就描绘了光芒四射的太阳形象,进而对太阳上的变化也屡有记载,描绘出太阳边缘有大小如同弹丸、成倾斜形状的太阳黑子。
       在宋代以前,中国也是世界天文学最发达国家。我国古代天文学的成就大体可归纳为三个方面,即:天象观察、仪器制作和编订历法。在河南安阳出土的殷墟甲骨文中,已有丰富的天文象现的记载。这表明远在公元前14世纪时,我们祖先的天文学已很发达了。举世公认,我国有世界上最早最完整的天象记载。我国是欧洲文艺复兴以前天文现象最精确的观测者和记录的最好保存者。
        1973年,我国考古工作者在湖南长沙马王堆的一座汉朝古墓内发现了一幅精致的彗星图,图上除彗星之外,还绘有云、气、月掩星和恒星。天文史学家对这幅古图做了考释研究后,称之为《天文气象杂占》,认为这是迄今发现的世界上最古老的彗星图。早在2000多年前的先秦时期,我们的祖先就已经对各种形态的彗星进行了认真的观测,不仅画出了三尾彗、四尾彗,还似乎窥视到今天用大望远镜也很难见到的彗核,这足以说明中国古代的天象观测是何等的精细入微。
        同时我国对天体仪器研究也领先世界。天文仪器方面,也做出了杰出的贡献,创造性地设计和制造了许多种精巧的观察和测量仪器。我国最古老、最简单的天文仪器是土圭,也叫圭表。它是用来度量日影长短的,它最初是从什么时候开始有的,已无从考证。
        此外,西汉的落下闳改制了浑仪,这种我国古代测量天体位置的主要仪器,几乎历代都有改进。东汉的张衡创制了世界上第一架利用水利作为动力的浑象。元代的郭守敬先后创制和改进了10多种天文仪器,如简仪、高表、仰仪等。
        不过中国古代虽然有大量观测资料,但并未有很深入的研究,对于天体物理也并未提出任何理论。
        近现代天文学思想的最早源头是古希腊,古希腊人的演绎推理方法和对事物的追根究底态度使他们对宇宙有了深刻而精密的认识,这种认识被文艺复兴时代的欧洲全盘接受。在历史上相当长的时期内,天文学与星占学是不分的,像著名的天文学家托勒密、第谷、开普勒等,也是大星占家。占星需要观测、推算天体的位置,这对天文学的发展有着不可忽视的影响。从哥白尼建立日心说、伽利略使用望远镜、牛顿创立了微积分解析天体的运动开始,天文学跨入近代,天文科学开始与占星术分道扬镳。赫歇耳把观测视野从太阳系扩展到恒星,分光技术使人类可以了解遥远天体的组成,今天,天文学及其相关技术已经发展到我们可以直探百亿光年外的类星体、可以飞近太阳系行星拍照的水平。
         不过笔者觉得,天文学基础是观测,所以观测仪器成为天文学制约主要因素和技术。因为天文学发展,离不开作为科学之父的物理。天文学上的一切发现和研究成果,离不开望远镜和望远镜后端的接收设备。在十七世纪之前,人们尽管已制作了不少天文观测仪器,如在中国有浑仪、简仪等,但观测工作只能靠人的肉眼。1608年,荷兰人李波尔赛发明望远镜,1609年伽里略制成第一架天文望远镜,并很快作出许多重要发现,从此天文学跨入了用望远镜观测、研究天象的新时代。在此后的近400年中,人们对望远镜的性能不断加以改进,并且越做越大,以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率。1990美国的哈勃望远镜和2016年中国天眼都会带来天文学更深入研究和繁荣。
         随着人类社会的发展,天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。
        在世界大学中,天文学作为一种古老专业一直存在。不过在今天,人类已经实现登月前提下,天文学在科学中更显得突出。下列大学天文学成为学子向往地方:耶鲁大学天文系、华盛顿大学天文系、哈佛大学-天文系、弗吉尼亚大学天文系、英国西北天文大学、佛罗里达大学天文系、马里兰州大学天文学院、佐治亚州大学天文学系、俄亥俄州大学-天文学系、新墨西哥州大学天文系、墨尔本大学天文物理组、美国费米实验室天文物理组、韩国汉城大学-天文系、加州科内尔大学-天文学系、加拿大西昂塔罗天文大学系、南加州大学天文与物理学系、加州理工学院射电天文台、普渡大学天文物理中心、伯克利加利福尼亚大学天文系、达特茅斯学院-物理与天文学系、罗切斯特大学天文学与物理学、俄亥俄州大学-天文与物理学、阿姆斯特丹大学天文学协会、北卡罗莱纳大学-物理与天文学系、肯塔基大学-物理学与天文学、芝加哥大学-天文与天体物理学。
        我国天文学比较好的有南京大学、北京大学、中国科学技术大学、上海交通大学、北京师范大学以及清华大学和广州大学。其中南京大学和中国科学技术大学的天文学今年入选了“双一流”建设学科,而北京大学、清华大学天文学并没有入选“双一流”建设学科。
         如果同学们对天文学感兴趣 那除了阅读一些天文学课外书籍外,还参加学校天文观测社团,更重要的要把物理学习好,争取考取重点大学的天文学专业,成为国家栋梁!
2018年12月20日于宜昌夷陵吾同斋

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