導(dǎo)語：如何才能寫好一篇天文學的研究方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

自從1609年伽利略發(fā)明天文望遠鏡以來，天文學的觀測和理論研究使得人類在探索宇宙奧秘的漫長道路上取得了輝煌的成就，帶來了人類宇宙觀的數(shù)次重大飛躍，促進了基礎(chǔ)物理學理論的建立，并確立了“恒星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與演化”和“宇宙大爆炸標準模型”兩大理論框架。在此過程中，天文學的研究還獲得了超過十個諾貝爾物理學獎。（諾貝爾本人并沒有設(shè)立諾貝爾天文學獎，因此天文學的研究成果只能根據(jù)其對其它學科的重要程度獲得其它學科的諾貝爾獎。）其中最近的三次分別為2002年、2006年和2011年，這顯示了天文學這一古老學科的強大生命力。

隨著觀測和探測能力的進步，在人類永無止境地探索宇宙的進程中，新的天文發(fā)現(xiàn)有著井噴般的趨勢，比如暗物質(zhì)、暗能量、黑洞、類星體、脈沖星、星際有機分子、宇宙伽馬射線暴、引力波、引力透鏡、太陽系外行星等的發(fā)現(xiàn)，有力地刺激并推動了天文學自身及相關(guān)學科的發(fā)展。目前天文學的重大問題可以被概括為“一黑、兩暗、三起源”，也就是黑洞、暗物質(zhì)和暗能量、宇宙和天體以及生命的起源，其中“一黑和兩暗”構(gòu)成了宇宙的“骨架”，而“三起源”則構(gòu)成了宇宙的“血肉”。同時黑洞、暗物質(zhì)和暗能量也是基礎(chǔ)物理學的重大研究問題，而“地外生命”的探索則涉及了包括化學、生命科學和哲學在內(nèi)的多個學科。因此天文學再度成為新現(xiàn)象、新思想和新概念的源泉。

中國的古代天文學曾經(jīng)世界領(lǐng)先，但是中國天文學對于現(xiàn)代天文學的發(fā)展卻貢獻甚微。同樣，中國古代的技術(shù)和生產(chǎn)力曾經(jīng)世界領(lǐng)先，比如直到時期，清王朝統(tǒng)治下的中國GDP還是世界第一，但是中國對現(xiàn)代科學與技術(shù)的貢獻卻非常之少。一個幾乎人所共知、但最令人不愿接受的事實，就是幾乎從中學到研究生的所有理工科教科書的知識都來自于西方。因此從至今，中國一直是科學和技術(shù)的知識“消費”國，而不是“貢獻”國。

現(xiàn)代科學和技術(shù)是人類文明的重要組成部分，中國作為世界上現(xiàn)存最大的文明古國，在這個方面對人類文明的貢獻卻可謂微不足道，這很值得我們深刻反省。造成中國在現(xiàn)代科學和技術(shù)上全面落后于西方的原因是多方面的，但我本人認為中國文化中缺乏基本的科學精神是一個重要原因。

篇2

在今天中國的十幾億人口中，能夠報考研究生的，應(yīng)該也算是受過良好教育的少數(shù)佼佼者了。既然他們中間也有不少人對此問題不甚了了，似乎值得專門來談一談。

為什么托勒密的《至大論》《地理學》這樣的偉大著作，會被認為不是科學?許多考生陳述的重要理由，是因為托勒密天文學說中的內(nèi)容是“不正確的”――我們知道地球不是宇宙的中心。

然而，如果我們同意這個理由，將托勒密天文學說逐出科學的殿堂，那么這個理由同樣會使哥白尼、開普勒甚至牛頓都被逐出科學的殿堂!因為我們今天還知道，太陽同樣不是宇宙的中心；行星的軌道也不是精確的橢圓：牛頓力學中的“絕對時空”也是不存在的……，難道你敢認為哥白尼日心說和牛頓力學也不是科學嗎?

在考生們從小受的教育中，哥白尼和牛頓是“科學偉人”，而托勒密似乎是一個微不足道的人，一個近似于“壞人”的人。但是。即使科學史的研究早已經(jīng)洗刷了托勒密的惡名，考生們的問題仍未解決一難道“不正確的”結(jié)論也可以是科學?是的，真的是這樣!因為科學是一個不斷進步的階梯，今天“正確的”結(jié)論，隨時都可能成為“不正確的”。我們判斷一種學說是不是科學，不是依據(jù)它的結(jié)論在今天正確與否，而是依據(jù)它所用的方法、它所遵循的程序。

西方天文學發(fā)展的根本思路是：在已有的實測資料基礎(chǔ)上，以數(shù)學方法構(gòu)造模型，再用演繹方法從模型中預(yù)言新的天象：如預(yù)言的天象被新的觀測證實，就表明模型成功，否則就修改模型。在現(xiàn)代天體力學、天體物理學興起之前，模型都是幾何模型――從這個意義上說，托勒密、哥白尼、第谷(TychoBrahe)乃至創(chuàng)立行星運動三定律的開普勒，都無不同。后來則主要是物理模型，但總的思路仍無不同，直至今日還是如此。這個思路，就是最基本的科學方法。當代著名天文學家當容(A.Danion)對此說得非常透徹：“自古希臘的希巴恰斯(Hipparchus)以來兩千多年，天文學的方法并沒有什么改變?！?/p>

如果考慮到上述思路正是確立于古希臘，并且正是托勒密的《至大論》第一次完整、全面、成功地展示了這種思路的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，那么，托勒密天文學說的“科學資格”不僅是毫無疑問的，而且它在科學史上的地位絕對應(yīng)該在哥白尼之上――因為事實上哥白尼和歷史上許許多多天文學家一樣，都是吮吸著托勒密《至大論》的乳汁長大的。

托勒密的天文學體系可以提供任意時刻的日、月和五大行星的位置數(shù)據(jù)，其數(shù)值能夠符合當時的天文儀器所能達到的觀測精度，它在當時就被認為是“正確”的。后來觀測精度提高了。托勒密的值就不那么“正確”了，取而代之的是第谷提供的計算值，再往后是牛頓的計算值、拉普拉斯的計算值……如此等等，這個過程直到今天仍在繼續(xù)之中，這就是天文學。在其他許多科學門類中(比如物理學)，同樣的過程也一直在繼續(xù)之中，這就是科學。

有人認為，所有今天已經(jīng)知道是不正確的東西，都應(yīng)該被排除在“科學”之外。這種說法在邏輯上是荒謬的――因為這將導(dǎo)致科學完全失去自身的歷史。

在科學發(fā)展的過程中，沒有哪一種模型(以及方案、數(shù)據(jù)、結(jié)論等等)是永久的，今天被認為“正確”的模型，隨時都可能被新的、更“正確”的模型所取代，就如托勒密模型被哥白尼模型所取代，哥白尼模型被開普勒模型所取代一樣。如果一種模型一旦被取代，就要從科學殿堂中被踢出去，那科學就將永遠只能存在于此時一瞬，它就將完全失去自身的歷史。而我們都知道，科學有著兩千多年的歷史(從古希臘算起)，它有著成長、發(fā)展的過程，它取得了巨大的成就，但它是在不斷糾正錯誤的過程中發(fā)展起來的。

所以我們可以明確地說：科學中必然包括許多在今天看來已經(jīng)不正確的內(nèi)容。這些后來被證明不正確的內(nèi)容，好比學生作業(yè)中做錯的習題，習題雖做錯了，你卻不能說那不是作業(yè)的一部分；模型(以及方案、數(shù)據(jù)、結(jié)論等等)雖被放棄了，你同樣不能說那不是科學的一部分。

篇3

1、10歲豪言，不求升官發(fā)財，只求得知宇宙之奧秘。祖沖之是我國南北朝時期的數(shù)學家、天文學家。祖沖之的數(shù)學著作《綴術(shù)》記載了很多數(shù)學計算的方法，比如一些特殊的二次方程和三次方程根的計算。另外，祖沖之還將圓周率推算到了3.1415926到3.1415927之間，也是當時對圓周率計算精度最高的。

2、祖沖之的爺爺、爸爸都是當官的，祖沖之小時候被逼著學習四書五經(jīng)就是必然的了。但是，小祖沖之并不擅長學習這些，經(jīng)常因為無法背誦課文而被爸爸罵成蠢豬笨牛。最后還是祖沖之的爺爺出來說話：“算了算了，書念不好也許其他的能做好呢。別再難為孩子了。

3、某個機會，祖沖之的爺爺發(fā)現(xiàn)祖沖之對天文學很感興趣，于是給祖沖之找來很多關(guān)于天文學的書?？吹叫∽鏇_之讀得津津有味，大家都很高興。于是，祖孫三人就經(jīng)常一起討論天文知識。”

4、10歲那年，家里帶著祖沖之去天文學家何承天的家里。何承天見祖沖之對天文感興趣，滿心歡喜。爺爺見狀，順水推舟道：“你看你這么喜歡這孩子，就收了他當徒弟吧？”何承天轉(zhuǎn)過頭來，對小祖沖之說道：“小朋友，研究天文歷法非?？嘌?，而且不能升官發(fā)財，你真愿意搞這個？”10歲的祖沖之一本正經(jīng)的正面回答：“升官發(fā)財算什么，我想知道的是宇宙的奧秘！”

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇4

關(guān)鍵詞：張衡；科技成就；地動儀；渾天學說；木圣

世界文化名人、“科圣”張衡是我國漢代偉大的科學家、發(fā)明家。他對世界地震學、天文學及機械制造方面的卓著業(yè)績彪炳千秋。他在世界科技發(fā)展史上占有突出的地位，產(chǎn)生了深遠而廣泛的影響。

1 地動儀：地震測量的先驅(qū)

公元132年，張衡利用地震波的傳播和力學的慣性原理，制造出世界上第一臺測定地震方位的地動儀。據(jù)范曄《后漢書?張衡列傳》記載，公元138年，隴西（今甘肅省東南部）發(fā)生了地震，張衡的地動儀準確測出了距京師洛陽一千多里的地震。自此開始，人類歷史上出現(xiàn)了第一臺測量地震的科學儀器。它揭開了地震科學的新紀元。它表明，人類在同地震作斗爭的歷史上，中國天才學者張衡寫下了最光輝的一頁。正是在張衡奠定的堅實基礎(chǔ)上，當代地震科學家才得以成功預(yù)報多次地震。[1]

1976年英國《金融時報》載文稱：“地震預(yù)報的第一次實際應(yīng)用是中國人進行的。因為早在公元130多年就出現(xiàn)了中國張衡地動儀――現(xiàn)代地動儀的先驅(qū)。”英國劍橋大學李約瑟教授在《中國科學技術(shù)史》第24章“地震學”中指出：“地震儀的鼻祖出在中國，這一點是無可置疑的。這是張衡卓越的貢獻。關(guān)于張衡，不少現(xiàn)代的西文地震學家，如米爾恩、西伯格、貝爾拉格等，都曾坦率地承認張衡在這一方面的巨大功績。”1703年，歐洲人德?拉?奧特弗耶根據(jù)振動時水銀從盤中溢出的原理制成現(xiàn)代地震儀。其制作原理和制造工藝，尚沒有張衡地動儀先進。1751年，英國學者比納試制成一架垂直擺的地震儀，其制作原理和張衡地動儀類似，但當時還不能投入實際觀察。至1879年，英國人埃文才制造成有實際效用的地震儀。1889年，德國學者伯希維茨用設(shè)在波茨坦的地震儀，第一次記錄到日本發(fā)生的地震，比張衡地動儀成功驗震晚了1750多年。1906年，德國人維歇爾研制一臺地震儀，它和張衡地動儀盡管外型有差異，但其內(nèi)部構(gòu)造和工作原理基本一致，都是應(yīng)用處于不穩(wěn)平衡的倒立擺結(jié)構(gòu)和相對運動的原理，同為機械傳力方式。不難看出，當年維歇爾在研制該儀器時，在設(shè)計思路上可能受了張衡地動儀的啟迪，然而卻比張衡晚了1700多年。[2]

2 天文學：渾天學說和渾天儀

張衡在天文學方面的重要貢獻，是寫下了天文學著作《靈憲》。該書從哲學和科學的高度闡述了天地的生成和結(jié)構(gòu)，解釋了日月星辰的本質(zhì)和運行規(guī)律。他指出，天地萬物及其變化并不是由神創(chuàng)造和安排的，因此具有無神論的性質(zhì)。張衡明確提出宇宙無限的科學概念，他認為“宇之表無極，宙之端無窮”，即宇宙在時間和空間上都是無限的。張衡第一次用科學的方法解釋了日月食形成的原因。

張衡通過卓越的科學實驗和理論研究，建立當時不但在中國，而且在世界范圍內(nèi)也是具有先進意義的最系統(tǒng)、最完備的渾天學說的理論體系。他通過對天體運轉(zhuǎn)情況的觀測，得出一周天為三百六十五又四分之一度的結(jié)論，與近代所測地球繞太陽一周歷時365天5小時48分46秒的數(shù)值相差無幾。

西方和張衡同時代的天文學家是古希臘的托勒密。托勒密的“地球中心說”認為地球靜止不動，是運動的中心，太陽、月亮均圍繞地球旋轉(zhuǎn)。地球之外有九重天，上帝就住在第九層。托勒密學說給自然界蒙上了神秘色彩，為宗教利用這個學說打開了方便之門。張衡的天文學說和托勒密的宇宙理論相比要先進得多。張衡關(guān)于行星運動規(guī)律的認識，在世界天文學發(fā)展史上具有重要意義。他比近代德國天文學家開普勒著名的“行星運動三定律”要早1500多年。

張衡不但是渾天學說的集大成者，還依據(jù)此種理論于公元117年研制成功觀測天象的儀器――渾天儀。這是世界上第一臺用水推動的大型銅質(zhì)天文儀器，其形狀是球形的，相當于現(xiàn)在的天球儀。此種精密的科學儀器提供了極精巧的觀察天象的工具，對世界天文學的研究產(chǎn)生很大的啟發(fā)和借鑒作用。

3 木圣：機械制造的高手

張衡在前人勞動生產(chǎn)成果的基礎(chǔ)上，刻苦鉆研，擷其精華，發(fā)明制造了指南車、記里鼓車、獨飛木雕、候風儀等精巧的器物。指南車是一種雙輪獨轅車，由馬拉動。車箱內(nèi)采用一種能自動離合的齒輪系，車箱外殼上，置有一個木制仙人。無論車朝哪個方向轉(zhuǎn)彎，它的伸臂都指向南方。

張衡制造的記里鼓車也是利用齒輪的差動關(guān)系制成的。據(jù)晉代崔豹《古今注》記載：“記里車，車上為二層，皆有木人，行一里下層擊鼓，行十里上層擊鐲?！睆埡獾闹改宪嚭陀浝锕能嚲咽?，現(xiàn)在我國考古專家已經(jīng)把兩種車復(fù)制成功，現(xiàn)存中國歷史博物館。它們的精密設(shè)計是機械制造技術(shù)的卓越成就。它所利用的齒輪差動原理，早于西方同類技術(shù)1800多年，受到西方學者高度評價，稱譽它是一切控制機械的藍本之一。在木制機械方面，張衡還發(fā)明了獨飛木雕。張衡于公元126年寫成的《應(yīng)間》里說：“三輪可使自動，木雕猶能獨飛?！薄逗鬂h書?本傳》里記載：“張衡嘗作木鳥，假以羽翮，腹內(nèi)施機，能飛數(shù)里。”張衡的機械飛行器不但是中國最早的飛行器，也是世界最早的飛行器。國外機械飛行器的最早記錄是公元1754年俄國的莫洛諾索夫用鐘表發(fā)條帶動螺旋槳推進器的試驗。但他只是天平盤中的試驗，未能實現(xiàn)空中飛翔。它比張衡制作的“獨飛木雕”晚了1500多年。

據(jù)魏晉人所著的《三輔黃圖》記載，張衡還發(fā)明一種氣象學的儀器――候風儀。這種銅質(zhì)儀器遇風乃動，因此又稱“相風銅鳥”。它既能測量風向，又能測量風速，和西方國家屋頂上出現(xiàn)的候風雞相類似。西洋的候風雞到12世紀時始有記載，比張衡相風銅鳥的記載晚了1000年。[3]由于張衡在木制機械方面的輝煌成就，他同三國時期的馬鈞，一齊被后人稱為“木圣”，受到后人永久的尊崇。在數(shù)學方面，張衡在其數(shù)學專著《算罔論》中推算出圓周率的值為3.1416，這和今天所知的圓周率雖有距離，但比印度和阿拉伯數(shù)學家算出的同樣的數(shù)值分別早400年到600年，比歐洲人測算出的數(shù)值早1300多年。

張衡偉大的科學獻身精神，受到世界人民的景仰。早在上世紀五十年代，張衡就被列入世界文化名人。外國人把他同哥白尼、伽利略、牛頓、達爾文齊名并題。俄羅斯莫斯科大學門前10位世界科學家銅像中就有張衡。1970年，國際天文學聯(lián)合會命名月球上一座環(huán)形山為“張衡山”，1977年，國際天文學聯(lián)合會將太陽系中一顆編號為1802的行星，命名為“張衡星”。這是當今世界對建造世界文明的科學巨匠表示的最崇高的敬意。

參考文獻：

[1]劉永平.張衡地動儀在亞洲和世界的影響.

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北京時間2011年12月8日消息，“平方公里陣列”耗資13億英鎊(約合20億美元)，是迄今為止最雄心勃勃的科學研究項目之一，也是目前制造的最大望遠鏡陣列?！捌椒焦镪嚵小钡牡翁炀€覆蓋面積超過1平方公里，將建在南非或者新西蘭，其掃描太空的速度是現(xiàn)今任何望遠鏡的1萬倍。

“平方公里陣列”獲取的信號將通過光纖傳輸給一臺高性能超級計算機。每天傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量驚人，超過整個互聯(lián)網(wǎng)流量，傳輸速度也遠遠超過現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)。目前，IBM正在研制能夠消化這些數(shù)據(jù)的機器?！捌椒焦镪嚵小钡牡翁炀€獲取的數(shù)據(jù)數(shù)量超乎我們想象，每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)足以裝滿1500萬部容量最大的iPod。

目前，絕大多數(shù)天文學項目需要人工管理，天文學家利用電腦“挑選”需要予以關(guān)注的數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)量驚人，人工管理平方公里陣列成為一種不可能。慶幸的是，IBM研發(fā)的一款軟件能夠消化這些數(shù)據(jù)。這家公司表示這項技術(shù)允許企業(yè)監(jiān)視通訊系統(tǒng)和交通網(wǎng)絡(luò)，效率遠遠超過現(xiàn)在的技術(shù)。

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關(guān)鍵詞：高等教育；大學物理；天文學；教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）41-0072-03

一、引言

大學物理作為面向理工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)課、必修課，其知識的掌握程度和能力的培養(yǎng)對后續(xù)專業(yè)知識的學習有著直接的影響，其重要性不可言喻。當然，有很多學生，特別是他們處在低年級，對這種重要性并沒有直觀的印象。所以，在實際教學活動中適當穿插一些相關(guān)專業(yè)或者前沿科技的知識，讓學生感受物理是如何被應(yīng)用的，從而提高學生對物理學習的興趣，激發(fā)其主動性和創(chuàng)造性。穿插的內(nèi)容也應(yīng)是學生普遍感興趣的，比如對學生所學專業(yè)或者是一些重大的科技進展。除此之外，我發(fā)現(xiàn)天文學是一個很好的穿插對象。天文學是研究宇宙空間天體、宇宙結(jié)構(gòu)和發(fā)展的學科，是一門古老的學科，也是當代最活躍的前沿學科之一，本身具有強大的吸引力，很容易抓住學生的注意力。而且關(guān)于天文學的新聞時常出現(xiàn)在各種媒體，對一些字眼和基本概念，學生也不會感覺太陌生，這樣也就容易拿來當作素材介紹，用物理理論來講解會讓學生對之理解得更深入透徹。本文通過幾個實例來介紹天文學知識是如何穿插在大學物理教學中的。

二、應(yīng)用實例

恒星是天體中大家都比較熟悉和關(guān)注的，比如離我們最近的恒星——天陽。下面我們就以恒星為例子，看看里面包含哪些物理過程。首先關(guān)于恒星的形成，恒星是分子云引力塌縮形成的。那在什么條件下分子云才可能塌縮形成恒星？如果僅僅只是引力，那么分子云內(nèi)任何微小的密度漲落必將導(dǎo)致引力塌縮，很自然就會形成恒星。剛剛學過氣體運動理論，就會想到分子熱運動不可避免。因此，分子云內(nèi)部必然存在著引力相抗衡的熱壓力。其結(jié)果是，較小的密度漲落產(chǎn)生的引力會被熱壓力所克服，并不能導(dǎo)致塌縮。只有當分子云本身密度較大時，才可能存在較強的密度漲落，從而引起引力不穩(wěn)定性，并導(dǎo)致塌縮。此時，熱壓力不足以抵抗引力導(dǎo)致的塌縮。這里只需要利用理想氣體壓強的概念，學生很容易順著這條思路找到答案。下面，我們來簡單估計產(chǎn)生引力不穩(wěn)定的臨界條件。假設(shè)分子云為理想氣體，溫度為T、密度為ρ?？紤]半徑為r的球，其質(zhì)量為M∝r3ρ，球體受到的引力為∝GM2/r2，熱壓力為∝Pr2。若氣體分子的平均分子質(zhì)量為m，利用理想氣體狀態(tài)方程，氣體壓強為P=ρkT/m。這樣就可以得到引力不穩(wěn)定發(fā)生的臨界尺度和臨界密度：r>rJ≈■，ρ>ρJ≈■ （1）.

上面的式子就是天文學中常用的金斯不穩(wěn)定性判據(jù)，更嚴格的解比上面的會多出一個常數(shù)π，但是作為量級來估計，（1）式已經(jīng)足夠了。

這里用的物理知識都很簡單基礎(chǔ)，很容易讓學生入手。通過這個例子，學生感覺自己也會用物理知識，而且跟天文更近了。

是不是滿足金斯不穩(wěn)定性引起引力塌縮就能形成恒星呢？這里還有一個關(guān)鍵的問題是關(guān)于恒星的點火條件。我們知道恒星能量來源于輕核聚變，例如天陽中心的氫核聚變。但是恒星內(nèi)部是否能夠發(fā)生核聚變呢？

事實上，核聚變會受到原子間庫侖勢壘的阻礙。下面我們可以簡單估計該勢壘的大小。在原子核物理簡介這一章，我們學習過原子核中核子半徑為rN=R0A1/3≈1.2A1/3fm，其中A為原子核質(zhì)質(zhì)量數(shù)。在大于rN的區(qū)域，庫侖作用主導(dǎo)，則兩個核電荷數(shù)分別為Z1和Z2，質(zhì)量數(shù)為A1和A2的原子核之間的庫侖勢壘為：Vc=■≈1.2■MeV （2）.

恒星中心典型溫度約107K，原子核的動能只有≈kT≈1keV？塏VC。因此，用經(jīng)典物理知識我們甚至無法理解太陽為什么會發(fā)光這樣基本的問題。但是，微觀粒子具有波粒二象性，這里需要考慮量子隧道效應(yīng)，只要核子動能足夠大，還是可以大規(guī)模穿過庫侖勢壘的，從而“點火”。這要求星體中心溫度不能太小，被稱為點火溫度。通過這個例子，學生感覺到像太陽這樣的宏觀天體，其核心的基本物理過程也需要借助微觀的量子效應(yīng)。

關(guān)于恒星的特征溫度，天文學中常用維里溫度來估算。這里需要用到維里定理是：E■■=-■Egr （3）.其中，Egr為星體的自引力能，E■■為星體的總熱能。上式表明，當星體收縮時，一半的自引力能被輻射掉，剩下的一半將轉(zhuǎn)化為熱能，增加恒星的溫度。我們可以用它來估計恒星內(nèi)部的特征溫度。

星體自引力能可以估計為Egr=-GM2/R，星體熱能Eth=■NkTvir，于是有■NkTvir≈■■=■■ （4）.這樣給出的溫度Tvir被稱為維里溫度。就以太陽為例，在上式中代入太陽質(zhì)量和半徑后，估算的特征溫度為Tvir≈6×106K，與標準模型得到的結(jié)果量級一致。

上式（4）其實也很容易理解，只是用了氣體動理論里面的一些基本知識。關(guān)鍵是維里定理怎么來的，下面我們給出一個簡單推導(dǎo)，同樣是用到這部分的基礎(chǔ)知識。

考慮星體內(nèi)部的流體靜力學平衡，某一半徑r流體元受到的引力與壓強梯度平衡，即：■=■ （5）.其中M（r）是半徑r所包圍的質(zhì)量，式子兩邊同乘以4πr3dr，并從星體中心到表面（假設(shè)恒星半徑為R）進行積分，即：■4πr3■dr=-■4πr3■dr （6）.

上式右邊為星體的自引力能Egr.我們對（6）式左邊做分部積分，即：■4πr3■dr=4πr3P（r）■■-3■4πr2P（r）dr （7）.一般將P（R）=0的地方定義為星體表面，因此右邊第一項為零。右邊第二項可以改寫為：-3■4πr2P（r）dr=-3V■=-3VP （8）.

其中P為星體的平均壓強，這與求平均速度的方法類似。綜合以上（6）～（8）式，我們得到引力束縛系統(tǒng)的維里公式：3VP=-Egr （9）.

仍然把星體內(nèi)氣體分子當作經(jīng)典理想氣體。利用理想氣體狀態(tài)方程PV=NkT，和氣體熱能Eth=■NkT，我們得到 P=■■。對其兩邊同乘以4πr2dr并積分有：PV=■E■■（10）.聯(lián)立上面的（9）式和（10）式，即可以自然得到維里定理。

還有其他一些天文學問題，如當恒星演化至晚期，恒星中心合成鐵元素后，若再進一步核聚變需要吸熱，在原子核物理章節(jié)，其中給出的核子的平均結(jié)合能曲線就是這個意思。其結(jié)果是晚期星體核心必然塌縮，通過核聚變的方式合成比鐵重的元素是不可能的。這些都是能夠緊密結(jié)合所學內(nèi)容，提出一些有趣的天文學問題，讓學生通過自己思考，能夠找到合理的解釋。只要留心，還能找到很多類似的例子。

三、總結(jié)

天文學本身具有很強的吸引力，容易引發(fā)學生的好奇心，因此在大學物理課程中穿插一些天文學知識能夠起到較好的教學效果，讓學生通過積極思考，感受如何運用物理知識，從而激發(fā)學習的主動性和創(chuàng)造性。另一方面，天文學作為一門古老的學科，作為自然科學的源泉，其發(fā)展對于人類的自然觀產(chǎn)生了重大影響，也最容易激發(fā)人們的求知欲望，理應(yīng)更受重視。在國外，高校大都開設(shè)有天文課，而國內(nèi)相對很少。我國是世界上天文學發(fā)展最早的國家之一，曾經(jīng)在天文觀測和研究中取得了不少世界矚目的成就，但在近代卻陷于停滯，落后于西方。目前國內(nèi)也僅有5所高校開設(shè)有天文專業(yè)，高校天文普及教育還亟待提高。在當前背景下，通過這樣的結(jié)合也有助于天文學知識的普及，讓學生在感受美妙的天文現(xiàn)象的同時，也思考其中的物理奧秘，切身感受到運用物理知識的確能使我們更加了解天文。

參考文獻：

[1]徐仁新.天體物理導(dǎo)論[M].北京：北京大學出版社，2006.

篇7

關(guān)鍵詞：儒家文化古代科技古代科學家

關(guān)于中國古代是否有科學的問題，學術(shù)界至今仍有不同意見。不少學者根據(jù)卷帙浩繁的古代文獻，用歷史事實證明中國古代有科學，甚至認為，中國古代曾有過居于世界領(lǐng)先地位的科學技術(shù)。正如英國著名的中國科技史家李約瑟所言，古代的中國人在科學技術(shù)的許多重要方面“走在那些創(chuàng)造出著名的‘希臘奇跡’的傳奇式人物的前面，和擁有古代西方世界全部文化財富的阿拉伯人并駕齊驅(qū)，并在公元三世紀到十三世紀之間保持一個西方所望塵莫及的科學知識水平”，中國的科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明曾經(jīng)“遠遠超過同時代的歐洲，特別是在十五世紀之前更是如此”[]。然而，也有一些學者則根據(jù)中國古代沒有近代意義的“科學”，近代科學沒有在中國產(chǎn)生，以證明中國古代沒有科學。筆者持中國古代有科學的觀點，并認為，中國古代的科技具有明顯的儒學化特征，不同于近代意義的“科學”。這一看法對于理解中國古代科技曾有過輝煌但又沒有能夠?qū)崿F(xiàn)向近代科學的轉(zhuǎn)型，或許會有一定的幫助。

一．儒學化的中國古代科學家

從科技與社會相互關(guān)系的角度看，科學技術(shù)總是在一定的文化背景中孕育并得以發(fā)展的，因而必然會受到一定的文化的影響。儒家文化是中國傳統(tǒng)文化的主流，儒家文化對于中國古代科技的發(fā)展不可能不具有重要的影響。這種影響首先表現(xiàn)為儒家文化對于古代科學家的影響，表現(xiàn)為大多數(shù)科學家都不同程度地與儒學有著密切的關(guān)系。

關(guān)于中國古代科學家，目前，國內(nèi)有兩部較為重要的傳記著作，其一，由杜石然先生主編的《中國古代科學家傳記》，[]共選入中國古代科學家235位，另有明清時期介紹西方科技的外國人14位，該書收錄的古代科學家較全；其二，由盧嘉錫先生任總主編的《中國科學技術(shù)史》中有金秋鵬先生任主編的《中國科學技術(shù)史•人物卷》，[]該書精選了春秋戰(zhàn)國時期至清末的著名科學家77位（除漢代數(shù)學家張蒼和清初地理學家劉獻庭之外，大都包括在《中國古代科學家傳記》之中），該書收錄的古代科學家較精。以下就以杜石然先生所主編的《中國古代科學家傳記》為依據(jù)，參照金秋鵬先生所主編的《中國科學技術(shù)史•人物卷》，分析古代科學家與儒學之間的關(guān)系。

根據(jù)筆者分析，在《中國古代科學家傳記》中所收錄的科學家，大都與儒學有著程度不同的關(guān)系。依據(jù)這些科學家與儒學的關(guān)系的密切程度，可分為以下兩個層次：

其一，在儒學發(fā)展史上具有較重要地位或撰有儒學研究著作的科學家。這類科學家有：漢代的張衡、崔寔，魏晉南北朝時期的陸璣、虞喜、何承天、祖沖之，隋朝的劉焯，宋代的沈括、黃裳，明代的羅洪先、宋應(yīng)星、張履祥，清代的朱彝尊、戴震、阮元、汪萊、李銳，等等。其中漢代的天文學家張衡著《周官訓(xùn)詁》；東晉時期的天文學家虞喜“釋《毛詩略》，注《孝經(jīng)》”[]；南北朝時期的天文學家何承天對《禮論》進行整理，“刪減合并，以類相從，凡為三百卷”[]，數(shù)學家、天文學家祖沖之“著《易》、《老》、《莊》義，釋《論語》、《孝經(jīng)》”[]；隋朝時期的天文學家劉焯著《五經(jīng)述義》；宋代的科學家沈括撰《孟子解》，天文學家、地理學家黃裳撰《王府春秋講義》；明清之際的科學家宋應(yīng)星撰《談天》、《論氣》；清代的數(shù)學家汪萊撰有《十三經(jīng)注疏正誤》、《說文聲類》等經(jīng)學著作，數(shù)學家李銳協(xié)助阮元?？薄吨芤住?、《谷梁》和《孟子》，并撰有《周易虞氏略例》、《召誥日名考》等等。

其二，明顯受儒學影響、具有儒家理念或運用儒家經(jīng)典中的知識進行科學研究的科學家。這類科學家較多，比如（按年代順序），班固、劉洪、張仲景、皇甫謐、裴秀、劉徽、酈道元、賈思勰、王孝通、賈耽、杜佑、李吉甫、陸龜蒙、韓鄂、蘇頌、唐慎微、劉完素、鄭樵、張從正、李杲、宋慈、李冶、秦九韶、楊輝、郭守敬、朱世杰、王禎、朱震亨、魯明善、戴思恭、馬一龍、李時珍、徐春甫、程大位、朱載堉、陳實功、徐光啟、張景岳、邢云路、方以智、王錫闡、梅文鼎、楊屾、徐大椿、陳修園，等等。

這些科學家與儒學都有著密切的關(guān)系。需要指出的是，以上所羅列的這些科學家?guī)缀跄依斯糯萍俭w系中數(shù)學、天文學、地理學、醫(yī)學和農(nóng)學五大學科的最著名的科學家，是科學史上各個時期最具代表的科學家。而且在事實上，除了以上科學家之外，還會有其他許多科學家與儒學有著直接的關(guān)系，比如，大多數(shù)官吏科學家必然要受到儒家思想的影響；一些道教、佛教科學家，在他們的成長過程中，在他們的科學研究中，也會與儒家思想有著這樣或那樣的關(guān)系。

古代科學家與儒學的這種關(guān)系，與儒家文化是中國傳統(tǒng)文化的主流有關(guān)。在這樣的文化背景下，古代中國人自小都學習過儒家經(jīng)典。儒家經(jīng)典是古代文化的載體，學習文化知識，不能不學習儒家經(jīng)典；同時，儒家經(jīng)典是培養(yǎng)理想人格的教科書，要成為有道德的人，也不能不學習儒家經(jīng)典。而且，儒家經(jīng)典是古代科舉考試的重要內(nèi)容，要進入仕途，也必須學習儒家經(jīng)典。古代的絕大多數(shù)科學家當然也不例外。而且在社會交往中，古代科學家大都免不了與儒士交往。從家庭成員到老師，以至朋友同事，總會有儒家學者，或者有儒家背景的文人學士。宋朝時期的法醫(yī)學家宋慈，先是師從朱熹弟子吳雉，又經(jīng)常向朱熹弟子楊方、黃干、李方子、蔡淵、蔡沈等學習。入太學時，他的文章得到著名理學家真德秀的賞識，并拜師受學。清代科學家梅文鼎，他的父親就是飽讀儒家經(jīng)典的書生；后來，他又與著名經(jīng)學家朱彝尊、閻若璩、萬斯同以及清初儒家李光地、著名儒家黃宗羲之子黃百家等等有過密切的交往；他的許多思想，包括一些科學思想的形成都或多或少地與他所交往過的儒家學者有關(guān)。又比如，清代的數(shù)學家李銳，曾師從于著名經(jīng)學家錢大昕，在數(shù)學研究上與經(jīng)學家焦循多有交往，與焦循、汪萊一起被稱為“談天三友”[]。

中國古代科學家在成長的過程中、在社會交往以及學術(shù)交往中，大都處于儒家文化的氛圍之中，儒家文化是他們心靈、思想、學識、情感的不可分割的重要組成部分，從而使得中國古代科學家?guī)в忻黠@的儒學化特征。他們大都具有儒家的價值觀念和道德品質(zhì)，具備深厚的儒家文化知識，對儒家經(jīng)典有著濃厚的學術(shù)情趣，以至于在他們的科學研究中，或是包含著對儒學的研究，或是運用了儒家經(jīng)典的知識，或是蘊涵著儒家的情懷。

二．儒學化的古代科學研究

在儒家文化為主流的中國傳統(tǒng)文化背景下，不僅科學家的價值觀念、人格素質(zhì)、知識學問要受到儒家文化的影響，而且在科學研究中，科學家的科研動機、基礎(chǔ)知識乃至科研方法，都在很大程度上受到儒學的影響。

（1）儒家的價值觀影響科學研究的動機

古代科學家研究科技的動機大致有三：其一，出于國計民生的需要；其二，出于“仁”、“孝”之德；其三，出于經(jīng)學的目的。

古代科學家研究科學的動機首先出于國計民生的需要。北魏時期的農(nóng)學家賈思勰在其所著的《齊民要術(shù)》中對此有很好的論述。該書的“序”在闡述作者研究農(nóng)學的目的時說：“蓋神農(nóng)為耒耜，以利天下。堯命四子，敬授民時。舜命后稷，食為政首。禹制土地，萬國作乂。殷周之盛?！对姟贰ⅰ稌匪?，要在安民，富而教之?！盵]他還舉了許多例子：“耿壽昌之常平倉，桑弘羊之均輸法，益國利民，不朽之術(shù)也”；“任延、王景，乃令鑄作田器，教之墾辟，歲歲開廣，百姓充給”；“皇甫隆乃教作耬、犁，所省庸力過半，得谷加五”；“《書》曰：稼穡之艱難。《孝經(jīng)》曰：用天之道，因地之利，謹身節(jié)用，以養(yǎng)父母?！墩撜Z》曰：百姓不足，君孰與足”。這些論述無非是要說明他撰著《齊民要術(shù)》的目的在于“益國利民”，為的是國計民生。元朝時期農(nóng)學家的王禎在所著《農(nóng)書》的“自序”中說：“農(nóng)，天下之大本也。一夫不耕，或授之饑；一女不織，或授之寒。古先圣哲，敬民事也，首重農(nóng)，其教民耕織、種植、畜養(yǎng)，至纖至悉?！彼掇r(nóng)書》的目的也在于國計民生。中國古代科技之所以在數(shù)學、天文學、地理學、醫(yī)學和農(nóng)學這些學科較為發(fā)達，概由于當時這些學科與國計民生密切相關(guān)。數(shù)學以解決實際問題為基本框架和內(nèi)容，其中所涉及的問題大都與國計民生有關(guān)；天文學講“敬授民時”，地理學講治國安邦，醫(yī)學講治病救人，也都與國計民生相關(guān)聯(lián)。

古代科學家研究科學的另一個動機是出于“仁”、“孝”之德。東漢時期醫(yī)學家張仲景研究醫(yī)學，旨在“上以療君親之疾，下以救貧賤之厄，中以保身長全，以養(yǎng)其生”，在于“愛人知物”、“愛躬知己”[]。魏晉時期醫(yī)學家皇甫謐在所著《針灸甲乙經(jīng)》的“序”中說：“若不精通于醫(yī)道，雖有忠孝之心、仁慈之性，君父危困，赤子涂地，無以濟之，此固圣賢所以精思極論盡其理也?！笨梢?，他研究醫(yī)學的動機在于落實“忠孝之心、仁慈之性”。唐朝時期的醫(yī)學家孫思邈也在所著《備急千金要方》“本序”中指出：“君親有疾不能療之者，非忠孝也?！苯鸫t(yī)學家張從正更是明確把自己的醫(yī)學著作定名為《儒門事親》，以表明他研究醫(yī)學的動機在于“事親”。事實上，科學研究的動機出于國計民生的需要與出于“仁”、“孝”之德，這二者是一致的，關(guān)注國計民生是“仁”、“孝”之德的進一步推廣；所以，那些出于國計民生的需要的科學研究，同樣也是出于“仁”、“孝”之德。

除此之外，古代科學家研究科學還有一個動機，這就是經(jīng)學的動機。古代數(shù)學家大都把自己的數(shù)學研究與《周易》、《周禮》的“九數(shù)”以及儒家的“六藝”聯(lián)系在一起。魏晉時期數(shù)學家劉徽在所撰《九章算術(shù)注》“序”中說：“昔在包犧氏始畫八卦，以通神明之德，以類萬物之情，作九九之數(shù)，以合六爻之變”，“周公制禮而有九數(shù)，九數(shù)之流，則《九章》是矣”；《孫子算經(jīng)》認為數(shù)學是“六藝之綱紀”，能夠“窮道德之理，究性命之情”；唐朝時期的數(shù)學家王孝通在《上緝古算經(jīng)表》中說：“臣聞九疇載敘，紀法著于彝倫；六藝成功，數(shù)術(shù)參于造化”；這一切都是為了說明他們研究數(shù)學是對儒家經(jīng)學的繼承和發(fā)揮。宋朝時期的數(shù)學家秦九韶在《數(shù)書九章》的“序”中認為，數(shù)學“大則可以通神明、順性命，小則可以經(jīng)世務(wù)、類萬物”，元朝時期的數(shù)學家朱世杰在《四元玉鑒》“卷首”中認為，數(shù)學“以明理為務(wù)，必達乘除升降進退之理，乃盡性窮神之學”，這里講“通神明、順性命”以及“明理”，無非是要說明數(shù)學與理學在根本上是一致的，而他們的數(shù)學研究的動機也正在于此。事實上，宋代以后的科學家較多地把科學研究與求“自然之理”聯(lián)系在一起，所謂“數(shù)理”、“歷理”、“物理”、“醫(yī)理”之類；在他們看來，當時所謂的“自然之理”是包含在儒家“大道”中的“小道”，正如朱熹所言，“小道亦是道理”[]，所以，研究科學也是為了闡發(fā)儒家的道理。

從根本上說，古代科學家研究科學的以上三種動機都是圍繞著儒家的價值觀而展開的。出于國計民生的需要，就是為了落實儒家的民本思想；出于“仁”、“孝”之德，就是實踐儒家的仁愛理念；出于經(jīng)學的目的，就是要發(fā)揮儒家之道。因此，古代科學家的研究科學的動機最終都源自儒家的價值觀。

（2）儒家經(jīng)典成為科學研究的知識基礎(chǔ)

科學研究需要有相當?shù)闹R基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)，而在儒家文化占主流的背景下，大多數(shù)科學家的基礎(chǔ)知識甚至一些專業(yè)基礎(chǔ)知識最初都是從儒家經(jīng)典中獲得的。儒家經(jīng)典中包含了豐富的科技知識。就古代數(shù)學、天文學、地理學、醫(yī)藥學和農(nóng)學五大學科而言，《周易》等著作中包含有某些數(shù)學知識，《詩經(jīng)》、《尚書•堯典》、《大戴禮記•夏小正》、《禮記•月令》以及《春秋》等著作中包含有某些天文學的知識，《尚書•禹貢》、《周禮•夏官司馬•職方》等著作中包含有某些地理學知識，《周易》、《禮記•月令》等著作中包含了與醫(yī)學有關(guān)的知識，《詩經(jīng)》、《大戴禮記•夏小正》、《禮記•月令》等著作中包含有農(nóng)學知識。應(yīng)當說，儒家經(jīng)典中具備了古代科學家從事科學研究所需要的基礎(chǔ)知識以及一些專業(yè)基礎(chǔ)知識。因此，儒家經(jīng)典中的科技知識，實際上成為許多科學家的知識背景，成為他們的知識結(jié)構(gòu)中非常重要的組成部分。

古代許多科學家的科學研究正是在儒家經(jīng)典中所獲得的科學知識的基礎(chǔ)上，經(jīng)過自己的進一步研究、發(fā)揮和提高，從而在科學上做出了貢獻。從一些科學家的科學研究過程以及他們所撰著的科學著作中，可以發(fā)現(xiàn)，他們的科學研究與儒家經(jīng)典中的知識密切相關(guān)，在一定程度上是對儒家經(jīng)典中某些知識的發(fā)揮和提高。

古代數(shù)學家必定要講《周易》。魏晉時期的著名數(shù)學家劉徽在為《九章算術(shù)》作注時說：“徽幼習《九章》，長再詳覽，觀陰陽之割裂，總算術(shù)之根源。探賾之暇，遂悟其意。是以敢竭頑魯，采其所見，為之作注?！盵]也就是說，他是通過《周易》的陰陽之說“總算術(shù)之根源”，從而明白《九章算術(shù)》之意，并為《九章算術(shù)》作注。宋元時期的數(shù)學家講河圖洛書、八卦九疇。宋代著名的數(shù)學家秦九韶對《周易》揲蓍之法中的數(shù)學問題進行研究，從而引伸出一次同余組的解法，即“大衍求一術(shù)”，被認為達到了當時世界數(shù)學的最高水平；又有數(shù)學家楊輝對“洛書”的三階縱橫圖進行研究，直至對十階縱橫圖的研究；還有元代著名數(shù)學家朱世杰撰《四元玉鑒》，運用《周易》概念論述了多元高次方程組的求解問題，被美國科學史家喬治•薩頓稱為“中國數(shù)學著作中最重要的一部，同時也是中世紀最杰出的數(shù)學著作之一”[]。

古代天文學家必定要以《尚書•堯典》為依據(jù)，同時結(jié)合《大戴禮記•夏小正》、《禮記•月令》、《詩經(jīng)》、《春秋》“經(jīng)傳”等儒家經(jīng)典中有關(guān)天象的紀錄和天文知識，進行研究，同時，古代天文學家在編制歷法時也經(jīng)常運用《周易》中的概念。李約瑟說：“天文和歷法一直是‘正統(tǒng)’的儒家之學?！盵]充分揭示了中國古代天文學與儒學的關(guān)系。由于古代的天文歷法研究需要涉及大量的儒家經(jīng)典，所以，在歷史上，大多數(shù)天文歷法家都是飽讀儒家經(jīng)典的儒者，從漢唐時期的張衡、虞喜、何承天、祖沖之、劉焯到宋元時期的蘇頌、沈括、黃裳、郭守敬，這些著名的天文歷法家都曾經(jīng)讀過大量的儒家經(jīng)典，他們所撰著的天文歷法方面的著作采納了儒家經(jīng)典中大量的天文學知識。

古代的地理學則不可能不講《尚書•禹貢》、《周禮•夏官司馬•職方》。東漢的班固所撰《漢書•地理志》輯錄了《尚書•禹貢》的全文和《周禮•夏官司馬•職方》的內(nèi)容；魏晉時期的地圖學家裴秀所制《禹貢地域圖》主要是根據(jù)《尚書•禹貢》。此后的地理學家酈道元、賈耽、杜佑、李吉甫都無不通曉《尚書•禹貢》，并以此作為地理學研究的基本材料。

在農(nóng)學方面，《周易》的“三才之道”是古代農(nóng)學研究的思想基礎(chǔ)。而且，以《禮記•月令》為基本框架的月令式農(nóng)書是古代重要的農(nóng)書類型，先是有東漢的崔寔撰《四民月令》，又有唐朝韓鄂撰《四時纂要》，后來還有元朝的魯明善撰《農(nóng)桑衣食撮要》，等等。即使是其它類型的農(nóng)書，其中也包含了大量從《詩經(jīng)》、《尚書》、《周禮》、《禮記•月令》、《爾雅》等儒家經(jīng)典中引述而來的農(nóng)學知識。

當然，作為科學家，他們的知識并不只是從儒家經(jīng)典中所獲得的那一部分科學知識，他們還擁有從前人的科技著作以及其它著作中獲取的知識，更重要的，還有他們的經(jīng)驗知識以及他們通過科學研究所獲得的知識。但無論如何，在他們的知識結(jié)構(gòu)中，從儒家經(jīng)典中所獲得的知識是他們進行科學研究最基礎(chǔ)的同時也是最重要的知識。

（3）儒家的經(jīng)學方法成為重要的科學研究方法

在儒家文化的背景下，科學家在研究科學時，不僅研究動機與儒家思想有關(guān)，所運用的知識中包含著從儒家經(jīng)典中所獲得的知識，而且在研究方法上也與儒學的經(jīng)學方法相一致。

中國古代科學家的科學研究往往是以讀書為起點，然后用經(jīng)驗知識驗證前人的理論和觀點，并作適當?shù)陌l(fā)揮、詮釋和概括。與這樣的研究程序相關(guān)，科學研究首先要求廣泛地讀書，博覽群書，其中也必然包括儒家經(jīng)典，這就是“博學以文”。在此基礎(chǔ)上，科學家還要用親身的實踐對前人的知識進行驗證，尤其是地理學家、醫(yī)藥學家、農(nóng)學家更是如此，這就要求“實事求是”。因此，古代科學著作有不少都是對以往科技知識的整理和總結(jié)。

古代的科學研究由于與儒家的經(jīng)學研究有許多相似之處，都是圍繞著前人的著作而展開的，所以一直有尊崇經(jīng)典的傳統(tǒng)。古代科學家首先必須尊崇儒家經(jīng)典，尤其是包含科技知識的那些儒家經(jīng)典，《詩經(jīng)》、《尚書•堯典》、《尚書•禹貢》、《大戴禮記•夏小正》、《禮記•月令》、《周禮》、《周易》以及《春秋》“經(jīng)傳”等都是古代科學家所必須尊崇的經(jīng)典。此外，科學中的各個學科也都有各自的經(jīng)典：數(shù)學上有“算經(jīng)十書”，包括《周髀算經(jīng)》、《九章算術(shù)》、《海島算經(jīng)》、《五曹算經(jīng)》、《孫子算經(jīng)》、《夏侯陽算經(jīng)》、《張丘建算經(jīng)》、《五經(jīng)算術(shù)》、《綴術(shù)》、《緝古算經(jīng)》；天文學上有《周髀算經(jīng)》、《甘石星經(jīng)》等；地理學上有《山海經(jīng)》、《水經(jīng)》等；醫(yī)學上有《黃帝內(nèi)經(jīng)》、《神農(nóng)本草經(jīng)》、《難經(jīng)》、《脈經(jīng)》、《針灸甲乙經(jīng)》等；農(nóng)學上有《氾勝之書》、《齊民要術(shù)》、《耒耜經(jīng)》等等。這些經(jīng)典是各學科的科學家所必須尊崇的。

由于尊崇經(jīng)典，所以科學研究只是在經(jīng)典所涉及的范圍內(nèi)展開，只是在對經(jīng)典的詮釋過程中有所發(fā)揮。先有《九章算術(shù)》，后有《九章算術(shù)注》；先有《水經(jīng)》，后有《水經(jīng)注》；先有《神農(nóng)本草經(jīng)》，后有《神農(nóng)本草經(jīng)集注》，諸如此類。這與儒學的經(jīng)學方法是一致的。尤其是，明清之際，西方科學傳到中國，當時中國的科學家大都持“西學中源”的觀點，并且采取引中國古代經(jīng)典解釋西方科學的方法進行研究。這一科學研究方式依然是承襲了儒學的經(jīng)學方法。[]

三．儒家文化對古代科技特征的影響

由于古代科學家的科研動機、知識基礎(chǔ)以及研究方法在很大程度上受到儒家文化的影響，因而中國古代科技所具有的實用性、經(jīng)驗性和繼承性的特征，事實上也與儒家文化有著密切的關(guān)系。

在儒家文化的影響下，古代科學家進行科學研究的重要動機之一在于滿足國計民生的需要，所以，大多數(shù)具有儒家價值理念的科學家在研究科技時，所注重的主要是科技的實際功用，這就決定了中國古代科技的實用特征，富有務(wù)實精神。雖然也曾有一些科學家對純科學的問題進行過研究，但在總體上看，古代科技的實用性特征是相當明顯的，是主要的。在論及中國古代數(shù)學史上最重要的經(jīng)典著作《九章算術(shù)》與儒家文化的關(guān)系時，中國數(shù)學史家錢寶琮先生說：“《九章算術(shù)》的編纂者似乎認為：所有具體問題得到解答已盡‘算術(shù)’的能事，不討論抽象的數(shù)學理論無害為‘算術(shù)’；掌握數(shù)學知識的人應(yīng)該滿足于能夠解答生活實踐中提出的應(yīng)用問題，數(shù)學的理論雖屬可知，但很難全部搞清楚，學者應(yīng)該有適可而止的態(tài)度。這種重視感性認識而忽視理性認識的見解，雖不能證明它淵源于荀卿，但與荀卿思想十分類似?！盵]如果對于中國古代數(shù)學發(fā)展具有重要影響的《九章算術(shù)》，其實用性的特征是受到儒家文化的影響，那么，整個古代數(shù)學的發(fā)展與儒家文化的密切聯(lián)系，也就不言而喻的了。除此之外，中國古代的天文學、地理學、醫(yī)學和農(nóng)學的實用特征在很大程度上也與儒家文化的務(wù)實精神有著直接的關(guān)系。

與實用性特征相聯(lián)系，古代科學家較為強調(diào)感覺經(jīng)驗，注重經(jīng)驗性的描述，因而使古代科技帶有明顯的經(jīng)驗性。在科學理論上，則主要是運用某些現(xiàn)成的、普遍適用的儒家理論以及諸如“氣”、“陰陽”、“五行”、“八卦”、“理”之類的概念，經(jīng)過思維的加工和變換，對自然現(xiàn)象加以抽象的、思辯的解釋，只注重定性分析，而不注重定量分析。其結(jié)果是，科學研究僅僅停留在經(jīng)驗的層面上。比如，唐朝時期的天文學家僧一行，他在天文儀器制造、天文觀測等諸方面多有貢獻，他所編制的“大衍歷”是當時最好的歷法。然而，他在解釋他的“大衍歷”時則說：“《易》：天數(shù)五，地數(shù)五，五位相得而各有合，所以成變化而行鬼神也。天數(shù)始于一，地數(shù)始于二，合二始以位剛?cè)?。天?shù)終于九，地數(shù)終于十，合二終以紀閏余。天數(shù)中于五，地數(shù)中于六，合二中以通律歷?！守硵?shù)通乎六十，策數(shù)行乎二百四十。是以大衍為天地之樞，如環(huán)之無端，蓋律歷之大紀也?！盵]再比如，宋代科學家沈括在解釋黃河中下游陜縣以西黃土高原成因時，他說：“今關(guān)、陜以西，水行地中，不減百余尺，其泥歲東流，皆為大陸之土，此理必然。”[]他還說：“五運六氣，冬寒夏暑，旸雨電雹，鬼靈厭蠱，甘苦寒溫之節(jié)，后先勝復(fù)之用，此天理也?！盵]由于停留在經(jīng)驗性的描述和思辯性的解釋上，科學在理論上相對較為薄弱。

由于古代科學家的科學研究較多地受到儒家經(jīng)學方法的影響，因此對科學家來說，不僅儒家思想是不可違背的，而且，各門學科的“經(jīng)典”也是不可違背的。這種崇尚經(jīng)典的學風使得后來的科學家在科學研究中更多的是對前人著作中的科學知識和科學理論的繼承、沿襲或注疏、詮釋，并在此基礎(chǔ)上有所補充、改進。因此，古代的科學著作大都少不了引經(jīng)據(jù)典，廣泛吸取前人的多方面、多學科的知識，因而表現(xiàn)出明顯的繼承性。即使有所創(chuàng)新和發(fā)展，也主要是在既定的框架內(nèi)做出適當?shù)母淖兒桶l(fā)揮。

中國古代科技的實用性、經(jīng)驗性和繼承性的特征實際上正是在科技的層面上對儒家思想的延伸和展開。由于要實踐儒家之道，所以古代科技重視實用，重視經(jīng)驗，在實用科技方面較有優(yōu)勢，而在科學理論上則相對薄弱；同時，又是由于要尊崇儒家之道，所以古代科學家總是把自己的研究與儒家學說、儒家經(jīng)典聯(lián)系在一起，重視知識的積累，表現(xiàn)出明顯的繼承性。由此可見，中國古代科技的特征與儒家思想密切相關(guān)，儒家文化對于中國古代科技特征的形成具有重要的影響。

綜上所述，在以儒家文化為主流的中國傳統(tǒng)文化背景下，中國古代科技的發(fā)展在很大程度上受到儒家文化的影響，甚至在某種意義上可以說，中國古代的科學家大都是儒學化的科學家，中國古代的科學研究大都是儒學化的研究，中國古代科技大體上帶有明顯的儒學特征，中國古代的科學是儒學化的科學。

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篇8

中山大學副教授譚嘈，就是其中一位。近幾年來，他致力于我國天文學的研究，取得了卓越的成就，推動了我國天文學的快速發(fā)展。然而，他卻異常地謙虛，他始終認為，只有專心于科研事業(yè)，才能攀登上科學的高峰，為我國的科研事業(yè)做出自己的貢獻。

勤奮求學 厚積薄發(fā)

早在2002年，出生于香港的譚嘈以優(yōu)異的成績畢業(yè)于香港大學物理系。2004年，他就讀于香港大學物理學專業(yè)，取得碩士學位。2005年，進修于德國的國際馬普研究所海德堡分所；2008年獲得了自然科學博士學位。2009年，他先后在海德堡大學、臺灣清華大學任博士后研究員。譚嘈十分注重交流學習。2009年底，他在南京紫金山天文臺進行了兩個月的訪問交流。2012年，他在臺灣清華大學任助理研究員，并成為臺灣科技主管部門計劃主持人。2014年，譚嘈開始在中山大學天文與空間科學研究院任教。他的研究興趣包括高能天體物理、伽瑪射線天文學，研究對象為中子星、毫秒脈沖星、X射線雙星、伽瑪射線雙星以及伽瑪射線暴。

雖然開始從事科研工作，但是譚嘈對自己在國外的求學經(jīng)歷是異常難忘的。他至今還保留著出國時候的圖畫。他在德國求學四年，這對于他來說，確實是一種難忘的經(jīng)歷。在德國，學習方式跟亞洲的不太一樣，相對比較嚴謹一些，而且導(dǎo)師也這樣要求自己，要求團隊，一定要嚴謹，要有規(guī)矩，這些比國內(nèi)的要繁雜多了。可是它執(zhí)行的時候，還是有一點人性的。它還是會考慮到多方面的因素。比如，譚嘈有一天身體不舒服，他直接打電話給導(dǎo)師，說要晚一點過去。導(dǎo)師就很誠懇地說，他明白譚嘈的身體狀況，可是他也等不了，如果譚嘈半個小時內(nèi)不來，他就得回去了。那就意味著，譚嘈還得馬上趕過去。其實導(dǎo)師理解譚嘈的情況，只是擔心會有什么后果。

譚嘈覺得，國外科研人員的國際視野更前沿一點。雖然德國與中國相比是個小國，但是在科研方面，它還必須凝聚全世界的一些相關(guān)專家來做，并且在科研團隊里常常召開一些視頻會議，或者就此進行討論。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進行科學討論，為譚嘈節(jié)省了不少時間，他不用每隔一兩個月就搭飛機了。每周科研團隊就可以針對一些小課題進行討論，比如，有的文章該怎么安排，誰做數(shù)據(jù)處理，就在視頻會議上直接討論了。視頻比較方便，特別對于歐盟他們之間的自由來往，也是很方便的。

對天文科研的興趣，來自于譚嘈幼時的記憶。他小時候非常喜歡看星星，喜歡自然界中的星空之美，所以對天象特別關(guān)心。1986年，香港太空館剛剛建成，年幼的譚嘈非常興奮，他喜歡探索宇宙的奧秘。他認為，很多天文圖片都很漂亮，有著不同的顏色和形狀。尤其是后來積累的數(shù)學和物理知識，為他的天文學研究奠定了深厚的基礎(chǔ)。同時天文也是嚴謹?shù)目茖W，人們說的年、月、日，也是根據(jù)天文的規(guī)律演化而來的。科研工作以外，他也非常愿意跟大家分享一些天文新知識。

譚嘈非常喜歡自由的科研空間。天文研究的方法和目標，其實全球都一樣的。科研工作者就是追求了解，所以在日常工作時間，只要打開電腦就行了。關(guān)于在臺灣的科研經(jīng)歷，譚嘈認為，給他的最大幫助就是能夠讓他自由地探索。臺灣的外籍專家特別多，專家院士比較少一點，科研氣氛相對比較自由的。當然，譚嘈的博士后導(dǎo)師鼓勵學生不要整天待在辦公室里，可以到外面走一走，跑一跑，頭腦會更清醒。導(dǎo)師的話對譚嘈的科研工作極其有利。

堅持不懈 成就斐然

“譚嘈對科研充滿了濃厚的興趣，他全身心都投入到了科研中。他的研究領(lǐng)域包括兩個主要的方面，即通過觀測數(shù)據(jù)了解伽瑪射線雙星特別是PSR B1259-63的非熱輻射機制和伽瑪暴高能伽瑪輻射的觀測與數(shù)據(jù)分析。他利用世界上在相關(guān)能段最靈敏的高能空間望遠鏡Fermi-LAT與地面切倫科夫望遠鏡H.E.S.S.，并多波段觀測。他的科研成果得到了科研界的一致認可。

譚嘈首次發(fā)現(xiàn)了伽瑪射線雙星PSR B1259-63的GeV高能輻射耀變。PSR B1259-63/LS 2883是銀河系內(nèi)一個重要而獨特的雙星系統(tǒng)，它包含一個年輕的自轉(zhuǎn)周期為47.8毫秒的脈沖星PSR B1259-63，還有一個快速自轉(zhuǎn)的大質(zhì)量O型主序星LS 2883。公轉(zhuǎn)軌道呈長橢圓形，脈沖星每3.4年經(jīng)過近星點 （periastron）一次。當兩顆星靠近時，雙星系統(tǒng)產(chǎn)生的射電、X射線與TeV伽瑪射線都會增加，并在中子星穿越伴星的星盤附近時達到最高峰，是一個獨特的天體物理學實驗室，可以通過研究脈沖星風與恒星風之間的相互作用。

在伽瑪射線暴的研究方面，過去八年費米衛(wèi)星大幅推動了對伽瑪暴的研究發(fā)展。除了伽瑪暴本身的時輻射以外，在余輝階段LAT也探測到以冪律衰減的伽瑪幅射。外激波產(chǎn)生的電子同步幅射能很好解釋大部分的GeV余輝。譚嘈對這種“GeV余輝標準模型”提出了挑戰(zhàn)，科研界很快把目光聚焦在了逆康普頓散射模型上。

譚嘈博士在GRB 130427的余輝發(fā)現(xiàn)一個獨立的硬成分，或稱高能輻射超出。這與逆康普頓散射的表現(xiàn)一致，使人們首次找到了10多年來被預(yù)言的余輝中逆康普頓散射的強烈證據(jù)。更重要的是，GRB 130427釋放的最高能內(nèi)稟光子達到100GeV以上，證明利用切倫科夫望遠鏡是絕對可以探測到伽瑪暴的。

篇9

1要營造濃厚的社團活動氛圍

福州一中高中部，校園內(nèi)有眾多的學生社團，不僅是數(shù)量，同時這些社團的活動質(zhì)量、活動成果都絲毫不遜色于一些高校，學生社團有很高的活躍度，學生們開展活動的自主性很強，并有很好的探究精神。天文社并不是福州一中唯一的特例，學校并不為某一個學生或少數(shù)學生提供特權(quán)，提供特殊環(huán)境，而是通過一批領(lǐng)頭羊，引領(lǐng)學生不同的興趣發(fā)展，為眾多學生的成長提供豐富的平臺。

2激發(fā)學生對天文的興趣

為了激發(fā)學生對天文的興趣，針對天文社的同學開設(shè)了以“宇宙奧秘”為專題的一系列講座。在開設(shè)這些專題講座的過程中，筆者采取了一種全新的方式：

首先是專題的產(chǎn)生。筆者先請?zhí)煳纳绲耐瑢W提出自己感興趣的想了解的話題，一一列在黑板上，然后由同學根據(jù)課時的安排，每個人從中選出他們公認的8～10個專題，最后通過得票多少的統(tǒng)計，得出后一個階段要開設(shè)的專題講座題目。

其次，確定專題的主講人。并不是所有的專題都是由老師主講。有一部分同學對一些專題非常有興趣，且已經(jīng)有比較深入的了解，由同學們自告奮勇的擔任主講。在老師的鼓勵下，一些同學雖然對某一專題很感興趣，但尚無一定的研究，不過，他很愿意在以后的幾周甚至一兩個月內(nèi)去研究這一專題，收集有關(guān)的資料，并在準備較充分時，上臺與同學們分享。在具體實施的過程中，有些專題涉及的面廣，且難度較大，就根據(jù)各自的興趣和專長，自愿共同完成同一個專題。他們有的負責收集資料，有的負責課件的制作，有的負責整理并最終以報告的形式展示給大家。在這個過程中，同學們學會了收集信息，加工處理信息的能力，增進了友誼，培養(yǎng)了合作的意識，充分地鍛煉了自己。

此外，老師還結(jié)合天文觀測發(fā)展歷史這一專題，給同學們介紹了一些中外著名的天文學家，通過了解他們對天文事業(yè)執(zhí)著追求的感人事跡，激發(fā)了學生對天文科學的向往與熱愛。

3要與學生的實際需求相結(jié)合

在國家教育部新頒布的《普通高中課程方案》中規(guī)定：“學生畢業(yè)的學分要求：學生每學年在每個學習領(lǐng)域都必須獲得一定學分”，其中“在選修II中至少獲得6學分”，《普通高中課程方案》對選修II的學分是這樣規(guī)定的：“學校根據(jù)當?shù)厣鐣?、?jīng)濟、科技、文化發(fā)展的需要和學生的興趣，開設(shè)若干選修模塊，供學生選擇”。

因此我校將《天文理論與實踐觀測》作為一門校本課程正式列為供學生選擇的選修II模塊。學生在開展自己所喜歡的天文理論學習與實踐觀測活動過程中，還獲得了學分，一舉兩得，受到學生的歡迎，并得到了家長的支持。因此我校在開展課外天文興趣活動時，學生有很高的參與熱情。

我校還成立了天文社團組織，以社團活動的形式面向全校開展活動，社團設(shè)正副社長若干名（由綜合能力強的同學擔任），下設(shè)天文臺、天象館（由天文實踐操作能力強的同學擔任正副臺、館長）、宣傳（由文筆、美術(shù)水平高的同學負責）、外聯(lián)（由熱心組織工作、擅長溝通的同學負責）、學術(shù)（由天文理論水平較高的同學擔任）等部門。通過這種形式，讓一批愛好天文的同學還在綜合能力方面得到了鍛煉。

我校的天文臺展示著歷屆學長們參與全國乃至世界天文奧賽所獲得的榮譽，榜樣的力量是無窮的，他們在激勵后來者。這些在全國乃至世界級的天文競賽中獲獎的選手，有許多是學弟學妹們的偶像，也往往是他們在天文領(lǐng)域里的奮斗目標（至少在中學階段是這樣的）。在這樣的環(huán)境熏陶下，在自愿的前提下，我校堅持組織歷屆天文社的學生積極參與各級別的天文奧賽。無論是參與的過程，還是那一張張捧回的獎狀，都是學生們的收獲。

4必須注重實際觀測、操作活動

我校天文社的同學充分利用天文臺、天象館的先進設(shè)備，進行實際觀測與操作。作為一個天好者，熟悉四季星空的主要星座是最起碼的要求。天文社的同學多次到天象館進行訓(xùn)練。天象館模擬的星空栩栩如生，非常逼真，老師結(jié)合模擬的星空講解四季星空的出現(xiàn)和分布規(guī)律。經(jīng)過一段時間的訓(xùn)練，下一步就是實地觀測星空，繪制星空圖。

選擇一個晴朗的夜晚(最好是基本不受月亮干擾的陰歷的下半月，且星空周邊地區(qū)基本沒有光污染)，觀測相應(yīng)季節(jié)的實際星空，必要時輔之以星空圖(注意：黑暗夜晚必須用紅光手用筒作為看圖的照明光源，若是白光手電筒可以在手電筒前蒙一層薄薄的紅紗布。僅僅是觀測不足以加深印象，且沒有一種很好的成就感，所以筆者常常要求同學們將當晚看到的主要的星座繪制在圖上(特別注意要標明繪制星圖的特別的方向，并注明觀測地點與準確的時間)，并將自己繪制的星空圖和相應(yīng)季節(jié)的專家繪制的實際星空圖進行對照。當同學們發(fā)現(xiàn)自己亦能正確繪制簡單的星空圖時，特別興奮。

天文社的同學最向往的事就是登上天文臺，親自動手操作設(shè)備，觀測到神秘的天文現(xiàn)象。

首先，筆者讓少量的特別執(zhí)著的動手能力較強的同學，率先學會天文望遠鏡的基本操作。然后讓這些已經(jīng)掌握設(shè)備操作的同學互相切磋，交流操作要點體會，以達到再提高的目的。并請他們擔任小老師，負責培訓(xùn)天文社的其他成員。此外，還請一些操作水平過硬，責任心強的同學輪流掌管天文臺的鑰匙，并做好交接工作。之所以不是固定由一位同學長期負責，是由于這項工作要消耗大量的時間，怕影響學生正常的學習。輪流分擔，則影響不大，還能激發(fā)更多同學的積極性。掌管天文臺的鑰匙是一件很榮耀的事：因為這是貴重的復(fù)雜的精密儀器，是許多同學向往的地方，能掌管天文臺的鑰匙，意味著業(yè)務(wù)水平高，工作認真負責，且深得老師信任。輪值天文臺長的工作既鍛煉了學生，又給天文社的活動增添了活力。

為了讓天文觀測活動不至于枯燥無味，筆者常常給他們增加新的任務(wù)，如：觀測月相，筆者讓他們觀測不同的月相(新月，上旋月，滿月)，比較所觀測到的月球上的環(huán)形山等目標的效果有何不同。而且不僅僅是觀測到逼真的環(huán)山就行了，筆者還讓他們繪制觀測到的月相圖，標明月球上的一些著名的環(huán)山和“海”的名稱，并對照專業(yè)人士已繪制的月相圖，進行比較，通過下一次的觀測進行修正。

又如，觀測木星的衛(wèi)星時，筆者就要給他們講解為何木衛(wèi)1，木衛(wèi)2，木衛(wèi)3，木衛(wèi)4被稱為伽利略衛(wèi)星。講解圍繞哥白尼的日心說的各種矛盾與斗爭，說明了一項科學發(fā)現(xiàn)所經(jīng)歷的艱苦歷程和科學家為之作出的犧牲。所以人們把它們命名為伽利略衛(wèi)星。一顆離地球8億公里遠的氣體星球的衛(wèi)星，居然解決了智慧生命的一個極為關(guān)鍵的哲學問題！同學們一聽，天文觀測有如此重大的意義，更加激發(fā)了他們對天文觀測的熱情和重要性的認識。

為了訓(xùn)練學生實地天文實踐觀測能力，適應(yīng)野外夜間操作天文望遠鏡的要求，亦根據(jù)我校校本課程《天文理論與觀測》的教學特點與需要，我校天文社的學生多次前往福州鼓嶺觀測實際的星空、流星雨、金星等天體。

我們還關(guān)注一些重要的天文現(xiàn)象的出現(xiàn)，及時消息，并組織同學們進行觀測，觀測對象的豐富多彩，就不會使天文觀測活動顯得枯燥無味，這也是天文觀測活動能夠持續(xù)進行的重要原因。

5了解一些與實踐觀測活動密切相關(guān)的天文理論

天文研究與天文觀測都需要一定的理論作為指導(dǎo)，為此，天文興趣小組開設(shè)了一系列的理論課程，例如：什么是視星等與絕對等、日食或月食發(fā)生的條件、哈伯定律與宇宙膨脹有何關(guān)聯(lián)、在實地確定子午線的方法與理論依據(jù)（尤其是北半球為何要在冬至前后測定子午線為最佳時間）、天文望遠鏡的介紹（發(fā)展歷史、類型、結(jié)構(gòu)、工作原理、具體的操作使用方法以及保養(yǎng)方面的注意事項等）等等。

為結(jié)合天文奧賽，除了開設(shè)上述的理論課外，還關(guān)注重大的天文時事新聞。在天文奧賽的備戰(zhàn)工作方面，我們沒有搞題海戰(zhàn)術(shù)，主要靠同學們的興趣。同樣，對理論課程的安排與實施辦法，亦參照前面所提到的專題課程的方法實行，老師更多的是起組織和引導(dǎo)的作用。學生們無論是在全國天文奧林匹克競賽預(yù)決賽，亦或代表國家隊參加各項國際天文奧林匹克競賽，都獲得了較好的成績（尤其是董辰興同學榮獲2010年第四屆國際天文學與天體物理學競賽中國代表隊的唯一一塊金牌；張昆晟同學榮獲2007年亞太天文學競賽銀牌）。

總之，筆者覺得在中學開展天文興趣活動，首先是要激發(fā)學生的興趣，因為興趣是最好的老師。其次，在活動的過程中，既要有理論學習與指導(dǎo)，又要有豐富多彩的實際觀察活動。第三，既能讓學生從事自己喜歡的活動，還與學習不相矛盾（如同時還獲得學校、教育主管部門認可的學分）。第四，要充分調(diào)動和發(fā)揮同學們集體的力量與智慧。如果這樣做了，就一定能把天文科普這門校本課程開展得有聲有色。

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篇10

古希臘的學者們已在科學或自然知識研究上產(chǎn)生了許多的經(jīng)典作品，例如柏拉圖(Plato, 432-347 BC)《蒂邁歐篇》(Timaeus)、亞里斯多德 (Aristotle, 384-322 BC)《物理學》(Physics)、《論天》(On the Heavens)、《氣象學》(Meteorology)、歐幾里德(Euclid)《幾何原本》(Elements)、阿基米德(Archimedes, 287-212 BC)《論浮體》(On Floating Bodies)、托勒密(Claude Ptolemy, ca.100-170)《天文學大全》(Almagest)等等。即使是近代科學革命時期，也產(chǎn)生不少吾人不陌生的經(jīng)典作品，如哥白尼(N. Copernicus, 1473-1543)《天體運行論》(On the Revolutions of Heavenly Spheres, 1543)、刻卜勒(Johannes Kepler, 1571-1630)《新天文學》(New Astronomy, 1609)、伽利略《星際信使》、《兩大世界體系的對話》、《兩門新科學》、虎克(Robert Hooke, 1635-1703)《顯微鏡圖說》 (Micrographia)、牛頓(Isaac Newton, 1642-1727)《自然哲學的數(shù)學原理》(Mathematical Principle of Natural Philosophy, 1687)等等。

絕大部份過去的科學經(jīng)典作品，早已成為昨日的舊科學(old science)。其中僅有非常少數(shù)會在教科書中被改寫為符合科學直線進步簡略的介紹。絕大多數(shù)的科學經(jīng)典的內(nèi)容非常深奧，不適宜一般讀者閱讀?！缎请H信使》卻是一個例外，它既是一本科學經(jīng)典，也是本科普經(jīng)典作品。它是首本運用望遠鏡觀測星際的書，不同于其他的科學經(jīng)典作品涉及深奧的數(shù)學，或是不易理解的概念與論證，此書的內(nèi)容淺顯，加以圖說，無需加以改寫，今日的讀者或?qū)W子們可以直接閱讀。

本文擬先介紹此書源起的歷史背景，其次處理《星際信使》在內(nèi)容上的創(chuàng)新。接著分析此書對華文讀者在科普與科學傳播上的意義。

1《星際信使》的起源與歷史背景

要了解伽利略《星際信使》在科學發(fā)展與對后世在科普上的意義，我們得將伽利略放回其時代，通過他的生平、教育與當時的主要科學理論，來了解他在科學上的創(chuàng)新與影響。

1.1 至《星際信使》前的伽利略生平

在伽利略的研究者中，意大利后裔的德瑞克 (Stillman Drake, 1910-1993)原是一位金融圈工作者，休假時常回佛羅倫斯的伽利略圖書館，對當時伽利略著作的英譯本不滿意，因而著手研究伽利略。在真積力久則入的情況下，他成為伽利略研究的佼佼者，被聘為多倫多大學科學史教授。他完成的 Galileo at Work: His Scientific Biography是本關(guān)于伽利略最好的傳記[1]。

伽利略于 1564年生于意大利比薩，該地屬于佛羅倫斯麥第奇 (Medici)家族統(tǒng)治。他的義大利文名字 Galileo Galilei的意思是”伽利略家族中的伽利略”，是七個孩子中的長子。 1581年在父親溫參齊歐(Vincenzio Galilei)期望下，他入比薩大學習醫(yī)。雖然哥白尼于 1543年提出日心說，當時大學正統(tǒng)的科學理論是與基督教義結(jié)合的亞里斯多德–托勒密地心說。 1577年彗星出現(xiàn)，第谷 (Tycho Brahe, 1546-1601)觀測到它與地球的距離超過月與地，最后在 1588年出版《最近以太世界發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象》，提出地心說，太陽繞地心運轉(zhuǎn)，其他行星與彗星繞日運行的折衷體系[2]。它與亞里斯多德—托勒密地心說和哥白尼日心說形成三個彼此間相互競爭的世界體系。

大學時期的伽利略在認識宮廷數(shù)學家芮齊(Ostilio Ricci)后，轉(zhuǎn)而熱衷歐幾里得與阿基米德數(shù)學作品，1585年未獲學位就離開比薩大學。幸運的是他對某些固體重心的探討，在友人的贊助下，為他在 1589年 11月獲得比薩大學的數(shù)學教席。接受亞里斯多德–托勒密傳統(tǒng)教育的他，對運動提出與亞里斯多德傳統(tǒng)相左的新見解。他認為在相同介質(zhì)中，同質(zhì)料的物體不論其重量與大小，自由下落需時相同，而不像亞里斯多德物理學的主張，下墜速度與物體重量成正比。日后流傳他曾在比薩斜塔進行自由落體實驗，然而在他本人留下的文獻中，從未陳述曾在該塔進行此一實驗[3]。

1591年中，父親逝世，身為長子的他承擔家計。為增加收入，他乃于翌年 9月轉(zhuǎn)到威尼斯共和國管轄的帕度瓦大學擔任數(shù)學教師。在經(jīng)濟上入不敷出的情況下，伽利略不得不采取其他的方式來增加收入。一種是為大學生擔任家教。從他留存的資料來判斷，他采用耶穌會羅馬學院的講義做為教材，教過亞里斯多德邏輯與科學證明的理念，以及自然哲學或物理學[4]。第二種是提供遠道學生膳宿。此外，他還開設(shè)制造儀器的小型工場，發(fā)明與簡化科學儀器，對外銷售。例如出測量火砲口徑與射程的幾何羅盤儀器，以及說明的書冊來增加收入。此一方法經(jīng)耶穌會士傳入中國，用于遼東對抗清軍[5]。

1597年刻卜勒在《宇宙的奧祕》 (Cosmographic Mystery)中支持日心說，請友人將兩本分送意大利最能用到此書的人，其中一位是伽利略。在給刻卜勒的致謝函中，伽利略自稱是哥白尼學說的信徒，成為十六世紀末支持日心說的十人之一。[6]不過，那時他只能算是半個哥白尼信徒(semi-Copernican)。事實上，他到 1613年左右才積極為哥白尼日心說辯護。1615-1616年為哥白尼的日心說第一次接受調(diào)查，1632出版《兩個世界主要體系的對話錄》，旋即查禁 1632-1633年為哥白尼的日心說第二次接受調(diào)查，并遭受譴責與終身拘禁。

回到 1605年，伽利略擔任佛羅倫斯麥第奇家族柯西摩 (Cosimo)王子的教師。 1609 年王子登基成為麥第奇大公爵，伽利略曾去信期望這位昔日高足能夠照顧他，但未獲正面的回應(yīng)。這年他從巴黎友人處傳來有種能將遠處物體放大的器物市面上銷售。

1.2 完成《星際信使》的特殊背景

十七世紀，望遠鏡、顯微鏡、空氣幫浦等技術(shù)對科學產(chǎn)生重大的影響。 1608年 9月在荷蘭有人發(fā)明了可放大 3倍的”望遠鏡”，隨后申請專利。在審查期間，因為亦有他人提出申請，因而未給予專利。這項發(fā)明于次年春天傳到巴黎。伽利略經(jīng)由巴黎友人從市場購得此儀器后，為了增加收入而努力改良它的放大倍率。

手巧的伽利略積極磨制鏡片，同年 8月時已改良到放大 8至 9倍。于是， 在 8月下旬邀請威尼斯共和國總督與議員們，在威尼斯港口的高塔上，演出“察諜鏡”(spyglass)之秀。讓一艘船由遠處全速駛向港口，在“察諜鏡”觀察到兩小時后，高塔上的人才能以裸眼看到，展現(xiàn)出此鏡對維護威尼斯港安全，防止海盜入侵，深具價值，令與會佳賓印象深刻。

相對于中世紀大學重視經(jīng)典權(quán)威的傳統(tǒng)，以討論文本的為主，文藝復(fù)興以降，在自然研究中觀察的角色愈來愈重要，加上十五世紀中葉西方印刷術(shù)的崛起，在自然史方面，陸續(xù)產(chǎn)生許多新作品。 1609年 11月中，伽利略已將”察諜鏡”改良到放大 20-30倍，他開始將此一儀器運用的范圍從地表轉(zhuǎn)向星際，有項新發(fā)現(xiàn)。次年三月出版《星際信使》(Sidereus nuncios, Starry Messenger)一書，將觀察結(jié)果公諸世人。

2《星際信使》在內(nèi)容上的創(chuàng)新

伽利略先觀察月亮，并圖繪下來，他不是首位以望遠鏡觀月后繪圖者。稍早，在參考吉柏特(William Gilbert, 1544-1603)所繪制一相當簡略月面圖后，哈芮特 (Thomas Harriot, ca. 1520-1621)使用較低倍的望遠鏡觀察月表，將航海經(jīng)驗納入其中，繪制出一幅陸地與海洋構(gòu)成的月面地圖。[7]但是，伽利略研磨的望遠鏡比哈芮特用的大了許多倍，繪制的圖更精密許多。更重要的是，他還告訴讀者他圖繪的方法。一方面通過單孔鏡面看到放大的月亮，另一方面，則備有一張白紙，依所見大小圖繪出鏡中所見的月面圖。根據(jù)他的自述：

讓我先介紹”察諜鏡”轉(zhuǎn)向的月球表面，為了易于了解起見，我將它區(qū)分為較明亮與較黑暗兩個部份。通過對月球表面明暗部份常期重覆的觀察，我們確定月球表面不像大多數(shù)哲學家所相信的，和其他天體同是個光滑、均勻的圓球形狀；想反地，它是凸凹不平的，低洼的與凸起的部份滿佈于其上。就像地球的表面一樣，山脈與深谷分佈各地。以下說明這項由觀察所推得的結(jié)論。

根據(jù)亞里斯多德自然哲學，月亮屬于第五元素以太構(gòu)成的不毀不滅的天域，應(yīng)是一個完美的星體，其中的黑影可用較密的以太構(gòu)成，因此不如較疏處明亮。通過明與暗界域不是圓弧狀，伽利略推論月球不是一個完美的天球。在多幅月面圖中，由于亮區(qū)中有暗塊；暗區(qū)中有亮點，且會雖時間擴大，他憑著地球上的山谷接受陽光照射的經(jīng)驗來推論，月面不是光滑的，而像地表一樣有高山與深谷。

1610年 1月 7日，伽利略將改良放大 30倍的”望遠鏡”朝向木星觀察，發(fā)現(xiàn)其旁兩顆小星星。最初他認為它們是恆星，由于像行星般出現(xiàn)在黃道帶附近，才判斷為與木星有關(guān)的衛(wèi)星。13日首次見到木星旁的四顆星星。另外一項主要的發(fā)現(xiàn)是銀河，在亞里斯多德自然哲學中視為是月下的大氣現(xiàn)象。托勒密《天文學大全》聲稱恆星數(shù)目為 1022顆，直到伽利略觀察銀河發(fā)現(xiàn)有無數(shù)的星星。

在 3月 2日最后一次觀察后一周，出版《星際信使》一書，此書將天文學由裸眼觀察帶入望遠鏡天文學，也使年近半百的伽利略成為國際間知名的學者。

3《星際信使》對后世在科普上的意義

《星際信使》一書的三項主要發(fā)現(xiàn)：月亮表面崎嶇不平、木星的四顆衛(wèi)星、銀河無數(shù)的星星，使四十六歲的伽利略從一位地方性的大學數(shù)學教師，迅速地聞名于歐洲。加上 1610年伽利略的另兩項發(fā)現(xiàn)：金星像月亮般有其相位盈虧與土星左右兩耳看似其衛(wèi)星，使他在一年之中藉著望遠鏡的觀察就有五項重要發(fā)現(xiàn)。次年，以利瑪竇老師克拉烏維斯(明清時譯為：丁先生。Christopher Clavius, 1538-1612)為首的耶穌會五位學者都肯定上述五項發(fā)現(xiàn)，使他躋身于歐洲聞名學者之列。

十五世紀末，世界地理的大發(fā)現(xiàn)，打通歐洲赴亞洲或美洲的海路。十六世紀宗教改革促使天主教內(nèi)成立耶穌會(Society of Jesus)與其對抗，培養(yǎng)受過良好教育訓(xùn)練的耶穌會士向包括中國在內(nèi)的歐洲以外區(qū)域進行遠距傳教。盡管伽利略從未到過中國，明末清初，《星際信使》中的望遠鏡發(fā)現(xiàn)也隨入華耶穌會士傳入中國。德禮賢(Pasquale M. D'Elia, 1890-1963)將這些資料匯整為《伽利略在中國》一書[8]。但是《星際信使》的中譯本遲至 2004年筆者譯為中文后[9]，華文讀者才有機會閱讀此書，因此它在華文世界的科普與科學傳播方面的意義值得闡明。

首先，天文學一直是一個非常重視觀測的領(lǐng)域。在十七世紀以前，已發(fā)明諸多科學儀器來幫忙觀測，第谷就是此中翹楚，發(fā)明一些大型固定的儀器。

雖然伽利略不是望遠鏡的發(fā)明者，但是經(jīng)過他的巧手改良后磨出的鏡片，觀察月球與銀河，留下圖繪，以及逐日記載他對木星的四顆衛(wèi)星的觀察與紀錄，出版《星際信使》一書，開啟望遠鏡天文學。它是一本值得學子與一般讀者閱讀的科普經(jīng)典，作者除了介紹一種他改良的科學儀器進行觀測以外，還將所見通過圖繪加以視覺呈現(xiàn)，很難得見到一流科學家將其發(fā)現(xiàn)表達的是如此淺顯易懂。

其次，在十七世紀初培根(Francis Bacon, 1561-1626)鼓勵觀察與實驗，影響倫敦皇家學會(Loyal Society of London)以前，第谷、刻卜勒的老師麥斯特林 (Michael Maestlin, 1550-1631)與伽利略等已特別注意異象的觀察與記錄。 1577年的彗星，引起第谷與麥斯特林長達兩個半月的觀察與記錄。相對地，萬歷五年中國官方觀察一個月，視為星占異象處理。同一現(xiàn)象卻在不同文化中觀察所得不同，顯示觀察的背后是含有不同理論的[10]。

第三，1577年的彗星與木星四顆衛(wèi)星的觀察與紀錄，都顯示它們屬于以太領(lǐng)域，對亞里斯多德—托勒密世界體系，天域的星體是永恆不變的而言，它們都是過去未曾見的異象。針對 1577年的彗星，第谷提出折衷的世界體系。可是《星際信使》書中，并未批判《星際信使》一書，因為伽利略將《星際信使》獻給麥第奇大公爵。

由于木星是麥第奇家族的徽記，麥第奇大公爵恰有兄弟四人，伽利略因此將木星的四顆衛(wèi)星以“麥第奇星星”(Medicean stars)之名獻給麥第奇家族。因為這項無價的禮物，他所獲得的回報是在 46歲時改變生涯，由“錢少、事多、離家遠”的帕度瓦大學數(shù)學教職，轉(zhuǎn)成“錢多、事少、離家近”的麥第奇宮廷自然哲學家與數(shù)學家，名義上是比薩大學教授，卻沒有任何教學負擔。簡言之， 1610年《星際使者》一書的出版目的在獻給麥第奇大公爵，尋求他的贊助。一個類似的案例是第谷將他丹麥國王贊助的島嶼上發(fā)展的天文儀器，撰寫《機械裝置的天文儀器》(Tycho Brahe’s Description of His Instruments and Scientific Work)一書，并以彩色圖繪，以贏得布拉格神圣羅馬帝國魯?shù)婪蚧实鄣馁澲鶾11]。

《星際使者》內(nèi)容顯示，伽利略似未批判地心說，直到《太陽黑子》才積極推動哥白尼學說[12]。事實上，在科學革命前期，當學會尚未成立時，宮廷或王子的贊助是大學以外支持新科學的最重要的社會組織。

第四，更值得注意的是，成為麥第奇廷臣的伽利略，具有自然哲學家的身份，為他提供了探討自然哲學的社會性合法身份，可以跨越自然哲學與數(shù)學天文學間的學科界域，得以積極推動哥白尼擬跨越自然哲學與天文學間的日心說[13]。

最后，在海峽兩岸出版愈來愈多翻譯的的科普書籍時，其中有非常多涉及科學史方面的舊版科學書籍。如果只從后見之明的觀點來論其中朝向現(xiàn)代進步的成就，就像祖先崇拜一般地崇拜科學偉人，這不是科普作者創(chuàng)作中有關(guān)舊科學的關(guān)切點。如果我們抱著多了解舊科學作品的時代意義，《星際信使》是一個相當不錯的切入點。要了解天文學的發(fā)展，特別是從裸眼轉(zhuǎn)向望遠鏡天文學的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折，《星際信使》更是一本不可或缺的科學與科普經(jīng)典。

參考文獻：

[1] Stillman Drake, Galileo at Work: His Scientific Biography (Chicago: University of Chicago Press, 1978).

[2] Tycho Brahe, De mundi aetherei recentioribus phaenomenis (Vranibvrg, 1588).

[3] Lane Cooper, Aristotle, Galileo, and the Tower of Pisa (Ithaca, N.Y.: Cornell University Press, 1935).

[4] William A. Wallace, Galileo’s Early Notebooks: The Physical Questions. A Translation from the Latin, with Historical and Paleographical Commentary (Notre Dame: University of Notre Dame Press, 1977); Willian A. Wallace, Galileo and His Sources: the Heritage of the Collegio Romano in Galileo’s Science (Princeton: Princeton University Press, c1984), chs. 1-3.

[5]黃一農(nóng). 比例規(guī)在火砲學上的應(yīng)用. 科學史通訊, 臺北，1996，第 15期，頁 4-11.

[6] Robert Westman, “The Copernicus and the Churchs,” in David C. Lindberg and Ronald L. Numbers (eds.), God and Nature: Historical Essays on the Encounter between Christianity and Science (Berkeley: University of California Press, 1986), pp. 76-113.

[7] Stephen Pumfrey, “Harriot's Maps of the Moon: New Interpretations,” Notes and Records of the Royal Society, 63 (2009): 163-168.

[8] Pasquale M. D'Elia, Galileo in Cina: Relazioni attraverso il Collegio Romano tra Galileo e i gesuiti scienziati missionary in Cina (1610-1640) (Romae: Apud Aedes Universitatis Gregorianae, 1947). English edition was translated by Rufus Sutor and Matthew Sciasia as Galileo in China: Relations through the Roman College between Galileo and the Jesuit Scientist-Missionaries (1610-1640) (Cambridge, M.A,: Harvard University Press, 1960).

[9] 伽利略著，范龢惇 (Albert Van Helden)英譯、序言、簡介與結(jié)論. 徐遐生（英）序，徐光臺中譯與導(dǎo)讀，星際信使 (Sidereus nuncius, 1610), 臺北：天下文化，2004.

[10] 徐光臺. 異象與常象：明萬歷年間西方彗星見解對士人的沖激. 清華學報, 新竹，新 39卷 4期，2009年 12月，頁 529-566.

[11] Adrian Johns, The Nature of the Book: Print and Knowledge in the Making (Chicago/London: University of Chicago press, 1998), pp. 20-24.