天文學的起源范文

導語：如何才能寫好一篇天文學的起源，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

全書共十二章，講述了關于宇宙本性的最前沿知識，包括：我們的宇宙圖像、空間和時間、膨脹的宇宙、不確定性原理、黑洞、宇宙的起源和命運等內容，深入淺出地介紹了遙遠星系、黑洞、粒子、反物質等知識，并對宇宙的起源、空間和時間以及相對論等古老命題進行了闡述。

2、《果殼中的宇宙》

《果殼中的宇宙》（《the Universe in a Nutshell》）原作者史蒂芬·霍金。該圖書曾獲得安萬特科學圖書獎。該書圍繞主題是宇宙學，涉及廣義相對論、量子論、黑洞、暴脹、時間旅行、弦論、超引力等諸多前沿概念。

3、《大眾天文學》

世界名著譯叢。 本書是由法國天文學家、世界著名科普作家C.弗拉馬里翁所著，初版于1880年，遂成為傳遍全球的科普經典，被譽為“法國圖書館鎮館之寶”。全書共分七篇，分別介紹了地球，月亮，太陽，行星世界，彗星、流星及隕星，恒星宇宙以及天文儀器等。 值得一提的是，譯者李珩教授又根據天文學的新近發展進行了補充修訂，使本書內容翔實而新穎。

4、《天好者手冊》

篇2

威廉姆斯：大多數科學成就都是在意料之外偶然發現的。或許，我們最終能夠收到他們回復的信號，但我表示強烈的懷疑！對信號進行巡天搜索似乎更重要，那也許會于偶然間找到外星信號。當然，人類可能永遠不會發現任何來自地外的信號，但重要的是我們擁有那份探索的好奇心。即使我們最終沒有接收到任何回音，勇于探索宇宙卻是人類開放態度的重要體現。所以，我堅決支持“地外文明搜尋”（Search for extraterrestrial intelligence，SETI）項目為尋找地外生命所進行的嘗試。同時，我也要承認，發現地外生命的可能性微乎其微。這兩者并不相互矛盾。延展我們在宇宙中的探索范圍是人類的使命，因此，我們必須不斷地搜尋、搜尋、再搜尋，永不停息。

《中國國家天文》：現代天文學首先在歐洲而非其它地區發展起來，您如何看待這樣的事實？您認為這是歷史的必然還是偶然？與其它文明相比，現在西方在發展天文學方面擁有怎樣的優勢？

威廉姆斯：現代天文學可能最早是在歐洲發展起來的，但毫無疑問，古天文學起源于亞洲，特別是中國，因為那時亞洲擁有更好的社會和政治組織結構。科學的發展需要有良好的教育基礎體系和技術。就教育和技術而言，在文藝復興時期，歐洲恰好比亞洲先進，因此，現代天文學在那時取得了飛速發展。是歷史的偶然嗎？答案是否定的，那要歸功于彼時歐洲興起的向之外擴展知識的傾向。但是，這場啟蒙運動并沒有發生在同時期的明代中國。

目前，西方世界有這樣一種趨勢，傾向于支持那些不同于現有社會思想和宗教信條的想法。這種開放的環境對于創造力和新認識的產生十分關鍵。現行的西方教育體系比較容易接受新觀念和新技術。東方社會，例如中國，對教育和技術的資源投人令我印象深刻，所以中國的科技發展正在快速追趕西方的腳步。

《中國國家天文》：在我們的雜志上，有作者將IAU稱為“天文學家的國際組織”。人們通常認為天文學很專業，很難參與。您是否曾經與業余科學家，特別是那些科學家圈子外的思考理論問題的人討論過？作為前任IAU主席，您是否支持民間科學家進行理論思考？

威廉姆斯：我認為每個人都可以平等地思考。如果民間科學家的想法有證據支持，我相信那可能是有價值的。像IAU這樣的專業組織并不是產生好主意的必要條件。生命的智慧存在于任何有著開放意識和思想，并樂于探索宇宙和地球的那些人之中。

《中國國家天文》：天文現象有時被一些人用來鼓吹“末日來臨”，例如“2012預言”。您對那些末日論者要說些什么？您是否相信一些宗教所說的“最后的審判”？

威廉姆斯：科學所能解決的是我們擁有事實和證據的那部分現象。如果某個事件沒有確鑿的證據，那么它就不能納入到科學研究的范疇。沒有證據的任何推論都是基于哲學或者是宗教，那是個人信仰。就個人而言，我對許多世界上有組織的宗教并無信仰，但我很贊賞他們所傳遞的良好的道德準則。至于“最后的審判”，我認為那很難成為令人接受的事實。它與我所認知的地球生命及其進化史格格不入。立足腳下，好好生活，與人互敬互愛，這才是人類最好的選擇。

《中國國家天文》：作為一本天文科普雜志的編輯，經常有人問我們天文對日常生活有什么影響。有些讀者認為，雖然天文學在古代的日常生活中非常重要，但現在已經逐漸淡出了人們的生活。您是否同意這樣的說法？如何使天文學與人類日常生活的關系更緊密？

威廉姆斯：相對于那些“應用”科學來說，天文學更“純粹”一些，在日常生活中的實際應用并不太多。一個人即使沒有任何天文學知識，仍會生活得很好。但事實是，天文學沒有實際應用并不意味著它“淡出人們的生活”。天文學直接影響著人類對宇宙和自身的認識。人與宇宙關系的基本認知對于我們的自我了解是十分關鍵的。

《中國國家天文》：在一些科幻小說和電影中，有許多天文學方面的錯誤。您認為專業天文學家有必要去澄清它們嗎？您之前是否這樣做過？

威廉姆斯：的確，電影中確實有很多天文學的錯誤。而且，電影中還有更多關于人類行為的錯誤！但我認為糾正這些錯誤并不重要。重要的是，更要通過關注其它更積極的活動去表現我們的創造力。隨其他人去犯你認為的錯誤吧，而你自己則要努力去做那些更具有創新性的和異于其他人想法的事情。

篇3

1 大爆炸宇宙學的理論基礎

宇宙是處于不斷運動和發展中的物質世界.《淮南子?原道訓》注：“四方上下曰宇，古往今來曰宙.”在天文學上，我們把廣漠空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質總稱為宇宙.宇宙學的任務就是尋找我們所能觀測到的宇宙部分的大尺度特性和總體規律.千百年來，科學家們一直在探尋宇宙是如何起源的？

1915年，愛因斯坦建立了廣義相對論.廣義相對論從一建立就與天文現象有著密切的關系，有關廣義相對論的一系列關鍵性檢驗，都是由天文觀測完成的.1916年愛因斯坦預言了引力波的存在.1917年愛因斯坦將廣義相對論理論應用到整個宇宙，發表了論文《根據廣義相對論對宇宙學所做的考察》，開創了現代宇宙學.廣義相對論對理論天體物理學研究產生了巨大影響，成為現代天體物理學的重要理論基礎.科學家們紛紛借助廣義相對論把所觀測到宇宙作為一個整體來研究，預言宇宙正在膨脹.

1927年比利時天文學家喬治?勒梅特從廣義相對論出發，在理論上提出了大尺度空間隨時間而膨脹的的觀點.1929年，美國天文學家埃德溫?哈勃通過觀測發現，所有遙遠的星系都在遠離我們，并且距離越遠的星系退行的速度越大，哈勃提出從地球到達遙遠星系的距離正比于這些星系的譜線紅移，建立了著名的哈勃定律.由哈勃定律可以推導出星系都在互相遠離的宇宙膨脹說.從這一觀點倒推回去，物理學家進一步推測：在過去宇宙曾經處于一個密度極高且溫度極高的狀態.哈勃的發現暗示著存在一個大爆炸的時刻，當時的宇宙無限緊密，哈勃定律也成為宇宙膨脹理論的基礎.

2 大爆炸宇宙學的主要觀點

1932年勒梅特進一步提出“原始原子”爆炸起源的理論，認為最初宇宙的物質集中在一個超原子里，在一次無與倫比的大爆炸中分裂成無數碎片，形成今天的宇宙.1940年代，美籍俄裔物理學家喬治?伽莫夫與他的兩個學生拉爾夫?阿爾菲和羅伯特?海爾曼一道，將這一理論進一步發展.1948年伽莫夫和他的學生把相對論引入宇宙學，正式提出熱大爆炸宇宙學說.熱大爆炸宇宙學模型認為，宇宙最初開始于高溫高密的原始物質，溫度超過幾十億度.大約200億年前發生了一次大爆炸，之后隨著宇宙膨脹，溫度逐漸下降，形成了現在的星系等天體.他們還預言了宇宙微波背景輻射的存在，為大爆炸宇宙學打下了基礎.

在現代宇宙學研究中，對于宇宙的起源有多種學說，大爆炸宇宙學是關于宇宙形成的最有影響的一種學說.大爆炸宇宙學認為，我們的宇宙曾經有一段從熱到冷的演化史.在這個時期里，宇宙體系并非靜止的，而是在不斷地膨脹，致使物質的密度從密到疏發生演化.這個從熱到冷、從密到疏的過程就如同一次規模很大的爆發（目前觀測計算大爆炸的時間大約在距今138億年前）.大爆炸宇宙學為我們描述了宇宙在初始狀態之后的演化圖景.爆炸之初，物質只能以中子、質子、電子、光子和中微子等基本粒子形態存在.大爆炸之后的不斷膨脹，導致溫度和密度很快下降.隨著溫度降低、冷卻，逐步形成原子、原子核、分子，并復合成通常的氣體.氣體逐漸凝聚成星云，星云進[JP3]一步形成各種各樣的恒星和星系，最終形成我們所看到的宇宙.[JP]

3 大爆炸宇宙學的驗證

大爆炸宇宙學是通過實驗觀測和理論推導發展的.根據大爆炸理論，宇宙在初始狀態后在不斷膨脹.1929年哈勃所提出的星系譜線紅移量與星系間距離成正比的哈勃定律，論證了我們的宇宙正處于膨脹之中的觀點，成為支持大爆炸理論的一個有力證據.

1948年伽莫夫、阿爾菲和海爾曼在提出熱大爆炸宇宙論時就曾預言，宇宙間充滿具有黑體譜的殘余輻射，從大爆炸以后冷卻到現在，其溫度約為幾K或幾十K.六十年代初，美國貝爾電話實驗室的工程師阿諾?彭齊亞斯和羅伯特?威爾遜為了改進衛星通訊，建立了高靈敏度的號角式接收天線系統.1964年，當他們測量圍繞銀河系的銀暈氣體射電強度時，意外地接收到一個連續不斷的無線電干擾噪聲，信號強度在各個方向上都一樣，而且在以后的長時期測量中，也沒有季節性變化.這種噪聲的波長在7.35 cm微波波段，對應于有效溫度為3.5K的黑體輻射.后來，在與普林斯頓大學的羅伯特?迪克探討后，意識到這種無法消除的背景輻射正是伽莫夫等預言的宇宙大爆炸的殘余輻射.經過進一步測量和計算，他們把輻射溫度修正為2.7K，于1965年7月將這一發現公諸于世.彭齊亞斯和威爾遜的這一發現被稱為3K宇宙微波背景輻射.3K微波背景輻射的實測結果與大爆炸理論的預言相符，成為大爆炸宇宙學的又一重要觀測證據.由于這一發現，彭齊亞斯和威爾遜于1978年獲得了諾貝爾物理學獎.

篇4

人類知識體系的形成根植于三種最古老的科學，即天文學、數學和力學。這三種科學之所以古老，原因就在于其直接服務于先民的生產和生活。如果說力學的產生是人類為從事農業生產而適應定居生活的需要的話，那么天文學則是作為農業生產的基礎而存在的。當先民擺脫了原始的采集狩獵經濟，而以人工栽培農業的生產方式為氏族提供有保障的食物來源的時候，天文學就應運而生了。眾所周知，氣候條件對于農業的起源具有直接的影響，這意味著原始農業一定首先發生在寒暑季節變化分明的緯度地區，而在這樣的地區從事農耕生產，一年中真正適合播種和收獲的時間非常有限，有時甚至只有短短幾天②，顯然，了解并掌握時間――農時――對農作的豐歉至為關鍵。因此就農業的起源而言，古人對于時間的認識已成為其不可或缺的首要前提。事實上，沒有古人對時間的掌握便不會有人工栽培農業的出現，我們不能想象，一個對時間茫然無知的民族可以創造出發達的農業文明，這種情況是根本不可能發生的。而對早期先民而言，解決時間問題的唯一方法只能到天上去尋找，這個工作就是觀象授時。顯然，原始農業時間服務的需要促使天文學最早發展了起來。

為解決農業生產所遇到的時間問題，粗略地仰觀天象顯然毫無意義，人們需要將對星象的觀測盡量精確，通過了解星象的運行周期以建立時間的周期。在這個使星象觀測逐漸精確化的過程中，數學知識及相應的計算工作必須被引入，從而使數學作為早期天文學不可分割的部分同時得到了發展。中國古人素以天數不分，正是基于這樣的傳統。

在人類創造的三大古典科學之中，天文學不僅出現最早，而且具有特殊的價值。如果說這三大古典科學構筑了人類知識體系的基礎的話，那么天文學則不僅是這一知識體系的核心，而且更成為古代制度與思想之淵藪。盡管探索天象的初衷只是為農業生產提供準確的時間服務，但隨著人類文明的進步，天文學則對中國古代文明與傳統文化的形成產生了深刻影響。具體地說，天文學不僅是古人賴以建立時空體系的重要手段，而且直接促進了傳統政治觀、宗教觀、祭祀觀、禮儀制度、哲學觀與科學觀的形成，這些觀念在構建中國傳統文化核心內涵的同時，也形成了獨具特色的傳統字宙觀，體現了古人對于天、地、人相互關系的深刻思考。這意味著如果我們探求中國文化，就不能不首先研究作為這一文化背景的天文學及字宙觀。事實上，如果我們不了解古代的天文學以及相應的宇宙觀，我們就無法從根本上把握文明誕生和發展的脈絡。顯然，天文學作為中國傳統文明之源的事實相當清楚。

一、“文明”考原

何謂文明，澄清這一問題對正確認識中國文化及字宙觀非常重要。文明的誕生源自先民對于天人關系的獨特理解，體現了天文作為文明之源的固有思考。《易?乾?文言》云：

見龍在田，天下文明。

“見龍在田”為《乾》卦之九二爻辭。孔穎達《正義》：“陽氣在田，始生萬物，故天下有文章而光明也。”龍本為上古時代觀象授時的重要星象，其由二十八宿東宮七宿中的六宿所組成。每當黃昏日沒后蒼龍之角宿初現于東方的時候，這一天象便被稱為“見龍在田”。古人又以東方屬陽，故龍星自東方地平線上升起的天象也就是所謂“陽氣在田”，而傳統則以陽氣主生，所以初民根據龍星東升天象的觀測以行農事，便會“始生萬物”而享有豐年，終致天下有文章而光明。很明顯，天文作為文明之源的思想于此表述得清楚而明確。

“天下有文章而光明”的思想，其本質所強調的實為人文之彰著，這里的“文”也就是“文明”之“文”。先民對于“文”的推崇反映了一種根深蒂固的文化思考與文明傳統。商周古文字的“文”本作，象人形而特彰明其心，所以“文”的原始內涵實相對于“質”，如果說“質”的思想乃在表現人天生所具有的動物的本能，那么“文”顯然已是經德養之后所表現的文雅，這種通過內心修養所獲得的文雅自然是對初民本能之質的修飾，這種修養的文雅由內而外，以德容的形式彰顯出來，這便是古人所稱的“文明”的本義。

傳統的文明觀念其實體現的是初民經過內心的德行修養而表現出的文德，從而將人從以質為本能的動物世界中分離出來的精神追求，所以“文明”之“文”的義涵就是文德。這種文質思想后來被儒家哲學所繼承，而在傳統的禮儀制度中則更多地以文武的思想加以闡釋。當然，不論文、質相對還是文、武相對，“文”所具有的文德的本義都是明確的。

文德修養不足，自然不可能彰明顯著，于是文德之修養又關系到另一個重要觀念――郁。“文明”之“文”于《說文》別作兩字，一作“文”，訓為錯畫；一作“踅”，訓為堿。許慎的這種做法實不可取，“文”訓錯畫實際乃是其本引申。顯然，“文”、“踅”本為一字，唯作“文”。春秋以前的古文字有“文”而無“ā保知“ā弊治后起，是為明證。《說文?有部》：“磁，有文章也。從有，或聲。”段注本改“文章”作“踅彰”，并云：哺戒古多隈或字為之。或者戒之隸變。今本《論語》‘郁郁乎文哉’，古多作或或。是以茍或字文若，《宋書》王或字景文。《大戴?公冠篇》‘遵并大道鄰或’，鄶或即彬或，謂彬彬或或也。《小雅》‘黍稷或或’，《傳》云：‘或或，茂盛兌。’即有踅彰之義之引申也”。“堿”今通作“郁”，其本義即為文德彰明。《論語?八佾》引孔子曰：“周監于二代，郁郁乎文哉！吾從周。”既見文盛德厚則可彰明的思想。《禮記?表記》引孔子曰：“虞、夏之質，殷、周之文，至矣。虞、夏之文不勝其質，殷、周之質不勝其文。”朱彬《訓纂》引方性夫曰：“加乎虞、夏之質，則為上古之洪荒；加乎殷、周之文，則為后世之虛華。”虞、夏近古，其民始修文德而未郁，故文不掩其質。

人何以需要修養文德？因為人必須要與動物相區別，這一點在后世的儒家思想中反復被強調。然而最早的文德是什么？先民根據怎樣的標準建立并規范人類的文德？他們又從觀象授時的活動中體會出怎樣的樸素德行的認知呢？這些思考充分體現了古人對于天人關系的理解。

觀象授時的活動使先民首先完成了對時間與空間的規劃，而人們對時間的認識則是通過對主授農時的標準星象的運行變化實現的，這個標準星象就是東宮蒼龍星象以及位于其中心部位的大火。初民視龍星及大火之昏見以建時，久之而不爽，從而形成時間為信的思想，并由此產生了以信為德的觀念。《禮記?樂記》：“天則不言而信。”即此之謂。顯然，誠信思想是先民從對時間的觀測與規劃中感悟并懂得的，人們與時間雖無約守，但其每每如期而至，從無差誤，初民據此指導農業生產，致屢獲豐稔，故時間便具有了誠信不欺的鮮明特點。郭店楚竹書《忠信之道》云：“至信如時，必至而不結。”講的就是這個道理。先民以測影計時之圭為瑞信之物，也體現了同樣的思考。而古代盟誓將約守誠信之盟辭書寫于玉圭，或又以圭臬贈與婦人以顯婦德之忠信，也都是這一思想的反映。事實上，西周金文所見時人之道德觀正體現為信與孝，而信更是構建孝信之德的基礎。事實上，在原始思維的背景下，“至信如時”的思想必然蘊育出時間乃由神靈所司掌的樸素認識，而由此產生的信的本質內涵也一定體現為人神之間的誠信約守。顯然，信的思想不僅源于遠古的觀象授時活動，而且集中體現了中國傳統道德觀的核心價值。這便是“見龍在田”與“天下文明”所呈現的因果脈絡。

以信實為德而構成文明的本質內涵，這種思想在早期文獻中反映得非常清楚。《尚書?舜典》云：

日若稽古帝舜，日重華，協于帝。溶哲文明，溫恭允塞。玄德升聞，乃命以位。

偽孔《傳》：“溶，深；哲，智。舜有深智，文明溫恭之德，信允塞上下。”孔穎達《正義》：“舜有深智，言其智之深，所知不淺近也。經緯天地日文，照臨四方日明。既有深遠之智，又有文明溫恭之德，信能充實上下也。”所論未逮本義。實“溫恭允塞”四字同在闡釋文明之德的基本內涵。“溫”，德容也。《詩?秦風?小戎》：“言念君子，溫其如玉。”《論語?季氏》：“君子有九思，……色思溫。”是以“溫”即德容，其猶《詩》以修德之善之作稱“頌”，“頌”也德容之謂。“恭”，敬肅也。《禮記?曲禮上》：“是以君子恭敬撙節退讓以明禮。”孔穎達《正義》引何胤日：“在貌為恭，在心為敬。”“允”，誠信也。《尚書?堯典》：“允恭克讓。”偽孔《傳》：“允，信也。”偽《古文尚書?太甲上》：“克終允德。”蔡沈《集傳》：“允，信也。”《左傳?文公十八年》：“明允篤誠。”杜預《集解》：“允，信也。”“塞”，誠實也。《詩?邶風?燕燕》：“仲氏任只，其心塞淵。”孔穎達《正義》：“其心誠實而深遠。”《孟子?公孫丑上》：“以直養而無害，則塞于天地之間。”《詩?大雅?常武》：“王貓允塞。”鄭玄《箋》：“允，信也。尚守信自實滿。”王先謙《詩三家義集疏》：“言王道誠信充實。”知經文實言舜有溫恭允塞之德。《尚書?皋陶謨》論九德而有“愿而恭，直而溫，剛而塞”，偽孔《傳》解云“憨愿而恭恪，行正直而氣溫和，剛斷而實塞”，實“塞”即“允塞”，乃言誠實。此與《舜典》所論正合。

德的觀念的產生源自于觀象，這一思想根深蒂固。《易?大有?彖》云

其德剛健而文明，應乎天而時行，是以元亨。

又《象》云：

火在天上，大有，君子以遏惡揚善，順天休命。

王弼《注》：“德應于天則行，不失時矣。”尚不失本義。文明來源于古人對天象的掌握，觀象以知時，則文德漸成。天行健而不止，故德剛健而不息，其文彰著，遂有享大祀――元亨――之位。“火在天上”之“火”即為大火星，乃位于蒼龍星象中心的授時主星心宿二。古人觀火星以授時而“大有”，“其德剛健而文明”亦“大有”而享祀，皆所謂“順天休命”，故上九爻辭言“白天祜之”。文明源白天文，于此表述得同樣明晰。

人類以修養文德而彰明，而社會則得有制度的建設而彰明，事實上，文德與制度的形成皆有賴于一個根本工作，這就是觀象授時。“見龍在田”所呈現的是蒼龍星象的起始宿角宿昏見于東方地平之上的天象，這既是新的農作周期開始的標志，當然也體現著先民對于空間與時間的規劃。事實上，人類知識體系的形成是從他們對空間與時間有意識地規劃開始的，而在時空體系完善的基礎之上，一切人文制度及形上思想才可能最終建立。《禮記?大傳》云：

立權度量，考文章，改正朔，易服色，殊徽號，異器械，別衣服。此其所得與民變革者也。

鄭玄《注》：“文章，禮法也。”即以“文章”所言為禮儀制度。《左傳?隱公五年》云：

昭文章，明貴賤，辨等列，順少長，習威儀也。

杜預《集解》謂“文章”日：“車服旌旗。”皆以文章為禮儀典章，其屬人文制度自明。人文制度包括一系列的禮樂制度與典章制度，這不僅是人類社會區別于動物世界的重要標志，而且也同德行觀念的推行一樣，是維系社會正常秩序的根本保證，故光大昭明，可見其與野蠻的不同。

毋庸置疑，中國古人對文明的闡釋充分體現了中國文化的獨有特點，其所強調的其實是“文”字所具有的形上思想與制度義涵，而相關思想與制度的形成則直接導源于觀象授時以及先民對于天人關系的思考。物質的創造盡管可以滿足先民生活的需要，但以器載道，借器物以完成思想的表達及制度的昭明才是他們追求的根本目的。很明顯，基于天文作為文明之源的事實，對于早期文明與文明史的研究而言，僅僅關注物質文明而忽略上古形上思想與禮儀制度的探索是極不全面的，忽略對上古天文學與字宇宙觀的探索同樣也難中肯綮。

二、“文化”考原

中國古代天文與人文的關系問題始終是中國文化的根本問題，先民對這一問題的思考和論述精審而深刻。《易?責?彖》云：

剛柔交錯，天文也。文明以止，人文也。關乎天文，以察時變。關乎人文，以化成天下。

王弼《注》：“觀天之文則時變可知也，觀人之文則化成可為也。”“文明”之“文”所體現的由人之心齋而致文雅，到社會制度的完善而有秩序，都呈現出郁郁乎文的彰著。這使“文”具有了堿文的本訓。人有文德則德容昭顯，其猶以文繪飾之而掩其質：社會有制度禮儀則秩序井然，其猶以文繪飾而掩其野。故“文”又引申有錯畫之訓，此即《彖傳》所謂“天文”、“人文”之義。對天之繪飾錯畫即為天文，其本指天上由不同星辰所組成的圖像：而對人類社會之繪飾錯畫則為人文，所指乃人之形上思想與社會制度。孔穎達《正義》：“言圣人觀察人文，則《詩》、《書》、《禮》、《樂》之謂，當法此教而化成天下也。”所論雖不全面，然尚得人文之旨。

“剛柔交錯”意即陰陽迭運，其所描述的是天文星象的回天變化。星象之運行時刻在變，或東升西落，或天淵兩別，這種星象運行的位置變化不僅可以象征陰陽的變化，同時更預示著時間的變化。古人以“剛柔”表述陰陽，既有時間的意義，也有空間的意義，而天象的特征乃在于變，這一點恰好可以借助陰陽思想而加以表現。故先民觀測天象，其目的即重在掌握其變化規律，唯知其變，時間系統才可能建立。而與隨時變化的天象不同，“文明以止”之“止”則在強調思想與制度的相對不變。如果說變是天象的基本特征，那么因人文制度與思想觀念重在傳承，其所表現的必然是恒守不移的不變傳統。因此對于制度與思想而言，古人更怕其變，而希望其不變，如此才能完成對人類創造的一切知識、思想與制度的有序繼承。天文不變則無以知時，人文若變則無以成傳統。《易傳》以變與不變的對比，準確地闡釋了天文與人文的本質特征，這對客觀理解上古文明是極為重要的。顯然，先民求天文之變以建立時間，求人文之不變以形成傳統，這些思想既體現了天文作為文明之源的思考，也揭示了天文與人文的本質內涵。

源于天文的人文制度與思想的形成，由于其內涵不同于天文所具有的時間意義，而重在強調人及社會之郁文，因此其作用則在于“化成天下”。這里的“化”意即以文明或人文教化，實際也就是以文治化，這當然涉及了古人對“文化”的理解。

是故先王之制禮樂也，非以極口腹耳目之欲也，將以教民平好惡而反人道之正也。……是故君子反情以和其志，比類以成其行。轟聲亂色不留聰明，樂慝禮不接心術，惰慢邪辟之氣不設于身體，使耳目鼻口心知百體皆由順正以行其義。

即在強調人之身體與思想都須以順正之方向行乎道德，這便是“化”字以正人之象以喻德化的本旨。《荀子?正論》：“堯、舜，至天下之善教化者也，南面而聽天下，生民之屬莫不振動從服以化順之。”同樣表達了教化以順正的思想。德化實在于端正人心，端正之心即為化成以正人。故“化”字所體現的文治教化的本義極為鮮明。而《易傳》以人文化成天下，表述的正是這一思想。

準此可知，古人所謂之文化同文明一樣，也不是指人類技術的進步與物質的豐足，而在強調文德教化之尚德追求。《說苑?指武》：“圣人之治天下也，先文德而后武力。凡武之興，為不服也，文化不改，然后加誅。夫下愚不移，純德之所不能化，而后武力加焉。”所言“文化”本即以文德教化為義甚明。《文選?束廣微補亡詩由儀》：“文化內輯，武功外悠。”李善《注》：“言以文化輯和于內，用武德加于外遠也。”其以文化與武功相對，以文德與武德并舉，以內和以外遠互稱，皆明文化本即以文德治化于心，此文明、文治之謂也。

三、中國原始文明的基本內涵

中國的傳統文明體現著一種獨具特色的字宙觀。我們所說的廣義的宇宙觀是指中國古代先民對于天、地、人之間相互關系的獨特思考，這種思考雖然源出于一種最樸素的觀象活動，但卻是以古人對于時空的規劃、政治制度與宗教觀念的形成、祭祀及典章制度的完善，以及哲學思辨與科學證認的形式呈現的，顯示出天文對于人文的深刻影響。

東西方文明的本質差異即在于兩種字宙觀的不同。中國傳統的字宙觀博大而包容，和而不同，這個特點不僅來自于古人對于天人關系的認識，而且也造就了獨具特色的傳統文明。很明顯，對中國上古文明的研究不可以拋棄其賴以建立的宇宙觀背景。

中國原始文明的誕生是從初民有意識地對空間與時間的規劃開始的，事實上在他們創造出獨具特色的時空知識體系的同時，也完成了對時空關系的思考，而時空體系的建立以及時空關系的思考都必須基于相應的天文觀測才可能完成。中國傳統的時空關系表現為空間決定時間，這不僅意味著辨方正位成為一切用事的基礎，從而決定了古人對于子午線的重視以及諸如都邑、塋域等的方正布局，而且對于傳統文化中有關時空問題的理解，也都需要首先建立這種時空關系的背景。先民通過對時空的規劃建立起一整套有關空間、時間的基本概念及表現形式，而且將時空體系與陰陽哲學彼此結合，建構了獨具特色的文化傳統。

陰陽的思辨雖然是對萬物生養原因的哲學解釋，但其本質卻同觀象授時的工作一樣重在祈生，這使以觀象為基礎的時間體系成為表述陰陽的最理想的形式，從而形成傳統的陰陽合歷以及以陰陽為核心的時空傳統與原始宗教傳統。

空間方位的精確辨正顯然得益于染表的發明，這種天文儀器的出現成為天文觀測精確化的必然結果。在中國傳統的五方觀念中，中的位置不僅是立表的位置，而且在早期文明社會，立表的活動由于被統治者所壟斷，從而導致時空體系、政治制度與宗教思想的結合，使居中而治的傳統政治觀逐漸形成。

上古王權的基礎當然在于對觀象授時的掌握，由此則逐漸發展出君權天授的政治思想。因此根據傳統的政治觀，人君治民實受天命而為，故其配帝在下，所居之位也必依近于天。《逸周書?度邑》言武王治民作邑“其惟依天”，何尊謂武王定天保而直告于天，且宅中域以義民，都體現了這一根本思想⑨。古人以為，授命之帝居于天之中央――北極，則人王若要依天而立政，就必須居于地之中央。故王庭的選建首先就要解決以圭表求測地中的問題⑩，從而形成以地中為中心的中域、中土、中國、中原的政治地理概念，以及相應的居中而治的傳統政治觀。《論語?堯日》：“天之歷數在爾躬，允執其中。”即是這種觀念的反映。

王庭選建于天地之中意味著建筑于觀象授時基礎上的政教合一的王權具有了政治和宗教上的合法性，所以，居于中央的王庭對四方的統治必須通過于王庭所在的內服周圍分封諸侯而實現。外服諸侯所建立的實體為“國”，而由王庭及其所統御的侯國所形成的內外服政治實體則稱為“邦”，國對于中央王庭首先具有的就是拱衛的義務，同時通過貢納的形式以表現其對王庭的臣服。西周大盂鼎稱武王嗣文王之業而“作邦”，即此之謂。而外服侯國以外的“方”則對王庭時叛時服，所以王所巡守之邦本及四國――四方之諸侯國，形成早期家天下王朝的基本政治格局。而王更以耀德使四方荒服之“方”歸附賓服，形成更廣大的內外服政治實體。西周昭王世之作冊令方彝銘云周舍命于“三事四方”，即是這種政治格局的真實反映。

由立表測影而產生的“中”的觀念事實上包括三方面的內涵。其一，因立表測定空間方位所獲得的“中”具有“中央”的內涵，這是居中而治的傳統政治觀的基礎，對中國傳統政治制度及都邑制度的形成具有深刻的影響。其二，立表測影的工作必須以校正表的垂直為前提，由此獲得的“中”則具有“中正”的內涵，從而直接影響著“中庸”哲學觀的形成。其三，表所居的位置在中央，其又以中正的狀態呈現，這個位置顯然是最為和諧且不偏不倚的，由此又引申出“中和”的內涵，從而使“中”最終具有了陰陽哲學的義涵。

由于觀象授時的工作始終為統治者所壟斷，這使天文學從其誕生的那天起即具有了強烈的政治傾向。很明顯，在生產力水平相當低下的遠古社會，如果有人通過自己的智慧與實踐掌握了在多數人看來神秘莫測的天象規律，并通過敬授人時維系著氏族的生存，那么這種知識本身也就具有了權力的意義。事實上，當觀象授時作為王權政治的基礎存在的時候，人王的權力源于天授的認知便自然產生了。基于這樣的認知，至上神上帝開始被創造，帝廷組織得以建構，帝與人王的直接血緣關系得到確認，以祖配天的觀念由此形成，進而對天地、天象、祖先、社稷的祭祀及相應的典章制度與禮器制度，以及有關陰陽、刑德的哲學思考相伴而出現。不僅如此，政治觀的形成必須創造出王權的象征形象，而龍星以其授時主星的地位具有了這種資格。畿服的規劃與王庭的建制必須體現出尊卑的差異，古人對于時空的認識最終解決了這個問題。人居于天地之間如何才能合于天地之道而永續恒久，這種思考使先民選擇了順時施政的用事法則。而宗教觀的建立則又需要首先確定上帝的居所以及帝與人王的關系，于是有關天極、極星、璇璣的認識相繼完成，而在確立帝作為天子嫡系祖先的同時，也創造出了帝的世俗形象。顯然，天文學不僅導致了君權神授、天命觀念的形成，而且直接關系到原始宗教觀、古代祭祀制度及禮儀制度的建立。而就古典哲學而言，如果說儒家哲學的天命、中庸、道德等核心思想乃是對傳統宇宙觀的繼承的話，那么道家的思辨哲學簡直就是借助天文學的研究完成的⑩。

篇5

宇宙大爆炸

現在科學界所公認的宇宙起源理論，當然是“大爆炸理論”。這個理論本身就是科學推理的一個結果。由于這個理論得到了許多天文學觀測結果的支持，因而現在成為宇宙起源的主流思想。那么，這個理論到底說的是什么呢?

所謂大爆炸理論，就是認為宇宙起源于一次“大爆炸”。這只是一個形象的說法，并不同于我們通常意義上理解的爆炸。宇宙大爆炸理論有一個基本的出發點，那就是相信宇宙在不斷地演化，而且具有一個起點。那么，這個起點是什么樣子的呢?

在宇宙的起點，也可以說是宇宙的零點，此時的宇宙沒有時間，沒有空間，沒有任何現在能看到的天體，只是一種溫度和密度都無限高的真空狀態。這就是宇宙的起點。那么有人會問，在這之前，宇宙是什么狀態呢?我們現在只能說，因為沒有時間，所以不存在“之前”的概念，因而不存在這個問題。那么，時間是怎么產生的呢?時間是隨著宇宙爆炸而產生的。宇宙從這個起點開始，一瞬間就發生了急劇的暴漲。就是這個暴漲產生了時間、空間和物質。從這個暴漲開始，宇宙才逐漸演化，成其為今天人們看到的宇宙的樣子。

對于初次接觸大爆炸理論的人來說，有人也許會覺得荒誕不經。人類千萬年以來，都生活在生機盎然的地球上，白天有輝煌的太陽，夜晚有璀璨的星辰，怎么能想到，這個看似妙趣橫生的世界，其誕生之初竟然是這么機械，這么了無趣味。科學所提供的這個宇宙誕生的圖像就是這樣。相對于“開天辟地”和“上帝創世”的神話傳說，宇宙大爆炸的過程顯得非常單調和乏味。那么，為什么這一理論成為科學界所公認的理論呢。正如前文所說，因為它得到了科學觀測的支持。

科學證據何在?

1929年，美國天文學家哈勃提出了哈勃定律。根據長期的天文觀測，他發現，星系的紅移量與星系間的距離成正比。這就是哈勃定律。根據這一定律，人們可以推導出，所有的星系都在互相遠離；而且，距離地球越遠的星系運動速度越快。這一發現在當時就引起了轟動。也就是說，如果逆著時間把星系現在的運動向前追溯，那么，在一百億和二百億年前之間的某一時刻，所有的星系似乎都應該聚合在一起，而形成一個點，這就是宇宙的起點。

1962年，通過大量的觀測，科學家們發現在天空的各個方向上，都能夠均勻地探測到X射線。隨后，在1965年，人們又發現了來自太空的微波輻射，同樣是在天空各個方向上均勻分布的，而且不論在哪個方向上，其均勻程度都令人稱奇。這就是所謂的宇宙微波背景輻射。微波背景輻射無處不在。在生活中，我們都有這樣的經驗：如果沒有電視信號，就會在電視屏幕上看到雪花般閃爍的圖像。造成這種圖像的部分原因就是無處不在的微波背景輻射。

微波背景輻射是20世紀天文學最重大的發現之一。而更令人稱奇的是，早在之前的20世紀40年代，宇宙微波背景輻射居然已經被俄裔美籍物理學家伽莫夫所預言，因為宇宙微波背景的存在是宇宙大爆炸理論的一個直接推論。這樣一來，由物理學家伽莫夫等人提出的宇宙大爆炸學說，就立刻成為科學界最關注的宇宙起源理論。

疑點重重

其實，早在1927年，比利時數學家勒梅特就提出類似的觀點。他認為，最初宇宙的物質集中在一個超原子的“宇宙蛋”里，經過一次開天辟地般的大爆炸，宇宙中的物質分裂成無數碎片，形成了今天的宇宙。這一原始的想法經過不斷修正，形成了今天的大爆炸理論。而伽莫夫的貢獻在于，他描畫了宇宙爆炸之后的整個演化過程，即宇宙后來形成各種星球和星系的整個過程。

篇6

一、太陽系的起源

自從1755年康德提出第一個太陽系起源的星云說以來，已有40多種學說問世，但沒有一種學說是比較完整的和被普遍接受，太陽系起源至今仍是爭論不休的宇宙之謎。

太陽系起源包含兩個基本問題：太陽系中行星的物質從何而來和行星是怎樣形成的，按行星物質的來源，可把各種學說分成三類：①災變說或分出說，認為行星的物質是因某一偶然事件從太陽分出的；②俘獲說，認為太陽是從恒星際空間俘獲物質，形成星云，后來演變成行星；③共同形成說，認為太陽系中所有天體是由同一原始星云形成的，星云中心部分的物質形成太陽，的物質形成行星等天體。

對行星的形成方式，大致有5種看法：①先形成環體，然后由環體形成行星；②先形成很大的原行星，再演化成行星；③先形成中介天體，由中介天體結合成行星；④先形成湍渦流的規則排列，在次級渦流中形成行星；⑤先凝成固體星子，再由星子集聚形成行星。

二、太陽系的主要成員

國際天文學聯合會大會于2006年8月24日投票決定，不再將傳統九大行星之一的冥王星視為行星，而將其列入“矮行星”，許多人感到不解，為什么從兒，時起就一直熟知的太陽系“九大行星”概念如今要被重新定義，而冥王星又因何被“降級”?

“行星”這個說法起源于希臘語。原意指太陽系中的“漫游者”，近千年來。人們一直認為水星、金星、地球、火星、木星和土星是太陽系中的標準行星19世紀后，天文學家陸續發現了天王星、海王星和冥王星，使太陽系的“行星”變成了9顆，此后，“九大行星”的說法已家喻戶曉。

不過，新的天文發現不斷使“九大行星”的傳統觀念受到質疑，天文學家先后發現冥王星與太陽系其他行星的一些不同之處，冥王星所處的軌道在海王星之外，屬于太陽系的柯伊伯帶，這個區域一直是太陽系小行星和彗星誕生的地方，20世紀90年代以來，天文學家發現柯伊伯帶有更多圍繞太陽運行的大天體，比如，美國天文學家布朗發現的“2003UB313”，就是一個直徑和質量都超過冥王星的天體。

布朗等人的發現使傳統行星定義遭遇巨大挑戰，國際天文學聯合會大會通過的新行星定義，意在彌合傳統的行星概念與新發現的差距。

大會通過的決議規定，“行星”指的是圍繞太陽運轉、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、能夠清除其軌道附近其他物體的天體，在太陽系傳統的“九大行星”中，只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合這些要求，冥王星由于其軌道與海王星的軌道相交，不符合新的行星定義，因此被降級為“矮行星”。

1　水星(the Planet Mercury)

水星是九大行星中最靠近太陽的行星，它也是太陽系中運動最快的行星，水星公轉平均速度為每秒48千米，公轉周期約為88天，而水星的一晝夜則為我們的176天，白天和黑夜各88天。

水星內部推測為鐵核，表面為固態巖石，被隕石砸得滿是坑洞，地貌酷似月球，它的直徑也和月球相當，質量是地球的0.05倍。

水星大氣非常稀薄，晝夜溫差很大，陽光直射處溫度高達427℃，夜晚降低到-173℃。

水星沒有衛星，那里沒有“月亮”，因此水星的夜晚是寂寞的。

2　金星(the Planet Venus)

天亮前后，東方地平線上有時會看到一顆特別明亮的“晨星”，人們叫它“啟明星”；而在黃昏時分，西方余輝中有時會出現一顆非常明亮的“昏星”，人們叫它“長庚星”，這兩顆星其實是一顆。即金星，它是離地球最近的行星。

從結構上看，金星和地球有不少相似之處，金星的半徑比地球半徑小300千米，體積是地球的0.88倍，質量為地球的4／5；平均密度略小于地球，但兩者的環境卻有天壤之別：金星的表面溫度很高，不存在液態水，加上極高的大氣壓力和嚴重缺氧等殘酷的自然條件，金星不可能有任何生命存在，因此，金星和地球只是一對“貌合神離”的姐妹。

金星大氣中，二氧化碳最多，占97％以上，同時還有一層厚達20到30千米的由濃硫酸組成的濃云，金星表面溫度高達465℃～485℃，大氣壓約為地球的90倍。

金星自轉一周要243天，所以金星上的一晝夜特別長，它繞太陽公轉的軌道是一個很接近正圓的橢圓形，其公轉周期約為224.70天。

3　地球(the Earth)

在地球上看來，這顆有著廣闊天空和海洋的行星總給人以堅實、巨大的感覺，然而在太空中，地球給宇航員們的印象卻并非如此，在一層薄而脆弱的氣體籠罩下的地球并不見得有多大。

地球是距太陽最近的第三顆行星。離太陽的距離大約是115億千米，地球用365.256天繞行太陽一周，并用23，9345小時自轉一圈。

地球的大氣里78％是氮氣，21％是氧氣，余下的1％是其他成分，地球表面的平均溫度是15℃，平均氣壓1.013×105帕。

由于地球自轉軸與公轉軌道平面斜交成66°34′的傾角，在地球公轉過程中這個角度始終不變，因此在一年中，太陽的直射點總是在南北回歸線之間移動，于是產生了晝夜長短和四季的交替。

4　火星(the Planet Mars)

肉眼看去，火星是一顆引人注目的火紅色星，它緩慢地穿行于眾星之間。

由于火星距離太陽比較遠，所接收到的太陽輻射能只有地球的43％，因而地面平均溫度大約比地球低30多攝氏度，晝夜溫差可達上百攝氏度。

火星屬于類地行星，有固態的外殼和鐵核，密度比較大。

地表也存在大氣，其主要成分是二氧化碳，約占95％，還有極少量的一氧化碳和水汽，火星表面的土壤中含有大量氧化鐵，由于長期受紫外線的照射，鐵就生成了一層紅色和黃色的氧化物，夸張一點說，火星就像一個生滿了銹的世界。

火星的自轉和地球十分相似，自轉一周的時間為24小時37分22.6秒，火星上的一晝夜比地球上的一晝夜稍長一點，火星公轉一周約為687天，火星的一年約等于地球的兩年。

火星有兩個衛星，靠近火星的一個叫火衛一，較遠的一個叫火衛二，由于火星在希臘神話中被看作是戰神阿瑞斯。所以天文學家以阿瑞斯的兩個兒子――福波斯和德瑞斯命名它的兩顆衛星。

5，木星(the Planet Jupiter)

木星是距太陽最近的第五顆行星，是太陽系中最大的行星，如果木星的內部是空的，它能裝下一千多個地球。

木星的大氣非常厚，可能它本身就像太陽那樣是個氣體球，其大氣的主要成分是氫和氦，平均溫度為－121℃。

緯線上色彩分明的條紋、翻騰的云層和風暴象征木星多變的天氣系統。

木星是太陽系中衛星數目較多的一顆行星，迄今為止人們已經發現木星有16顆衛星，其中的4個(木衛四、木衛二、木衛三和木衛一)早在1610年就被伽利略發現了，它們與木星組成了一個家族：木星系。

6，土星(the Planet Satum)

土星是距太陽最近的第六顆行星，并且是太陽系中的第二大行星。

由于土星的快速自轉，它的兩極明顯扁平，它自轉一圈僅用10小時39分鐘，公轉周期為29.5個地球年。

土星云層的平均溫度為－125℃，它的大氣主要由氫和少量的氦、甲烷組成，土星是太陽系中唯一密度比水小的行星，假如有一個足夠大的海洋，它會浮在水中。

像木星、天王星、海王星一樣，土星上沒有陸地。

土星環系統使它成為太陽系中最漂亮的星球，環分為幾個不同的部分，包括較明亮的A和B環，以及較暗的C環。

土星環形成的原因還不十分清楚，有一種說法認為這些環是由一些小型彗星和流星撞擊土星較大的衛星產生的碎片形成的，土星環的構成還不能確認，但這些環明顯含有水，它們也許是由非常微小的冰塊和(或)雪團構成的。

土星有18個已經確認的衛星，是太陽系中衛星最多的行星，1995年，科學家使用哈勃太空望遠鏡又發現了4個可能存在的土星新衛星。

7　天王星(the Planet Uranus)

天王星是一顆遠日行星，它是一個藍綠色的圓球。表面具有發白的藍綠色光彩和與赤道不平行的條紋，這大概是由于自轉速度很快而導致的大氣流動，天王星公轉一周要84年，自轉周期則短得多，僅為15.5小時，

天王星的密度很小，其大氣的主要成分是氫、氦和甲烷。

天王星的自轉軸幾乎與公轉軌道面平行，赤道面與公轉軌道面的交角達97°551，也就是說它差不多是“躺”著繞太陽運動的，于是有些人把天王星稱作“一個顛倒的行星世界”。

天王星上的晝夜交替和四季變化也十分奇特和復雜，太陽輪流照射著北極、赤道、南極、赤道，因此，天王星上大部分地區的每一晝和每一夜，都要持續42年才能變換一次，太陽照到哪一極，哪一極就是夏季，太陽總不下落，沒有黑夜；而背對著太陽的那一極，正處在漫長黑夜所籠罩的寒冷冬季之中，只有在天王星赤道附近的南北緯8度之間，才有因為自轉周期而引起的晝夜變化。

天王星和土星一樣。也有美麗的光環，色彩斑斕，美麗異常，天王星有15顆衛星，幾乎都在接近天王星的赤道面上，繞天王星轉動。

8　海王星(the Planet Neptune)

海王星是太陽系中最外緣的一顆大行星，每165年繞太陽一周，而它的自轉速度非常快，一天僅為16小時7分鐘。

海王星的外面一層是氫、氦、水和甲烷-組成的氣體的混合物，而甲烷賦予了海王星云層藍色的外觀，目前科學家只探測到海王星云層的平均溫度為－193℃至-153℃。

海王星是個多變的行星，它有幾個巨大的黑斑，讓人想起木星風暴“大黑斑”，最大的一個“大黑斑”有地球那么大，海王星上也有像其他行星一樣的強風，相對于行星的自轉方向，大多數風向都是向西吹的，大黑斑附近風速可以達到每小時2000千米。

海王星有8個衛星，其中的6個是由旅行者號發現的，海王星有四個狹窄而模糊的環，這些環可能是由小型隕石撞擊海王星衛星而形成的塵埃組成的。

三、太陽系的命運

據國外媒體報道，天文學家們在日前一個古老的星系的探測中發現其中一顆恒星周圍的小行星碎片隨著恒星的死亡而慢慢消失了，就好像原地蒸發了一樣，這一發現成果被發表在了最新一期的《自然》雜志上，文章稱，這一發現暗示著太陽系的命運，因為這個小行星碎片有可能是由于重力才會漂浮在恒星的周圍，而這一點與我們所在的太陽系非常相似，太陽的引力支持著行星圍繞在其周圍，也許再過幾十億年。太陽系也會重演這一歷史，走向滅亡。

沃里克大學的天文學家鮑里斯?格里克在對數百顆白矮星的光譜進行研究后，發現了白矮星周圍存在冰冷的灰塵星云的證據，白矮星是一種已經死亡的恒星，其外層物質不斷脫落，飄向宇宙，但其周圍還存在著一些行星，這一點與太陽也非常相似。

格里克和他的同事們研究發現，白矮星周圍的灰塵云團是由于小行星的作用而形成的，而且這種云團具有類似潮汐的性質，時強時弱，他們認為，造成這種情況的原因是恒星周圍的行星運轉影響了小行星的運行軌道，從而使得灰塵云團出現周期性的變化，恒星的引力及釋放出的熱量對于灰塵云團也會產生一定的影響，綜合這些因素灰塵格里克云團存在的時間變得很短，最終變成體積不一的新小行星圍繞著恒星運轉。

篇7

它被稱為“天眼”，用來傾聽宇宙深處的聲音、觀測宇宙奧秘。

盡管還有一段時間FAST才能正式竣工，但這個位于貴州黔南州平塘縣大窩凼的世界第一大單口徑射電望遠鏡早已按捺不住，在工程的最后沖刺階段便摩拳擦掌，開始接收來自宇宙的信號。

7月3日，隨著FAST的最后一塊“鏡片”吊裝完畢，其主體工程反射面單元系統――那口“大鍋”宣告完工。

作為射電望遠鏡，FAST的基本原理和人們常見的鍋式衛星天線相差無幾，主要由反射信號的拋物面和接收信號的饋源兩大部分組成，通過“鍋”的反射聚焦，把幾平方米到幾千平方米的信號聚攏到一點上。只不過，FAST這口“鍋”更大，接收面積相當于30個足球場。

如今“大鍋告成”，科學家未來將在這口“鍋”里做出什么“菜”？那些人類用肉眼難以感受到的宇宙信號又將給這個世界開啟一扇怎樣的窗戶？備受關注的地外文明能否通過這口“大鍋”得以證實或證偽？

從老式電視上的雪花點說起

當老式電視收不到信號時，屏幕上不是一片空白，而是閃爍著密密麻麻的雪花點。其實，這些雪花點就是電磁波信號，其中也包括來自太空的射電輻射。

1933年，美國貝爾實驗室的科學家用一臺靈敏度很高的接收機意外發現了來自銀河中心穩定的射電輻射，從此開啟射電天文學的大門。

用過“鍋蓋天線”的人都知道，鍋蓋口徑越大，電視畫面也越清晰。對于射電望遠鏡來說，口徑越大看得越遠。全世界的射電天文學家都追求建造更大口徑的“鍋蓋”，以提高射電望遠鏡的靈敏度。

中國科學院國家天文臺研究員、FAST工程副經理彭勃說，射電望遠鏡在設計建造之初就曾遇到經費緊張的問題，但不管減什么科學家們都不愿縮小望遠鏡的口徑。

“宇宙空間混雜各種輻射，遙遠的信號像雷聲中的蟬鳴，沒有超級靈敏的耳朵根本分辨不出來。”FAST工程首席科學家、總工程師南仁東說。

此前，世界上最靈敏的射電望遠鏡分別是德國波恩100米望遠鏡和美國阿雷西博300米望遠鏡。前者可以移動“搖頭”，后者則借助波多黎各島上的喀斯特洼坑建造。

1993年國際無線電科學聯盟大會上，包括中國在內的10國天文學家提出建造新一代射電“大望遠鏡”的倡議，渴望在電波環境徹底毀壞前，回溯原初宇宙，解答天文學中的眾多難題。

“造世界第一大口徑射電望遠鏡，是南仁東老師和幾位前輩的夢，體現了中國天文學家的鴻鵠之志。”彭勃說。

1995年底，北京天文合國內20余所大學和研究所成立了射電“大望遠鏡”中國推進委員會，提出利用貴州喀斯特洼地建造球反射面，即“阿雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。

此后，中國科學家們進一步推進喀斯特概念，提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電望遠鏡。

為了給新一代射電“大望遠鏡”安家，科學家們通過衛星遙感把貴州喀斯特山區翻了個遍。彭勃回憶，當時天文臺委托兩家院所進行獨立搜尋，從300多個候選洼坑中遴選。結果，位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分。

貴州天然喀斯特洼坑提供的條件始終都是中國大射電望遠鏡最獨到、成為世界最大最強的基礎。

對準銀河系外脈沖星

按照FAST工程設計，洼坑內鋪設數千塊單元組成500米球冠狀主動反射面，反射面通過索網帶動，可以在射電電源方向上形成300米口徑的瞬時拋物面，使望遠鏡接收機可以同傳統拋物面天線一樣處在焦點上。

如今，反射面單元完工，用FAST工程總工藝師、中國科學院國家天文臺研究員王啟明的話說，就好比500米口徑的“大鍋”建成了，300米的“碗”可以在“大鍋”里滾來滾去，以便接收宇宙信號。

事實上，FAST在此之前的調試過程中就已經接收到一些信號――這口“大鍋”的每一次調試，從某種意義上來說，都是一次信號“接收”的過程。FAST工程常務副經理、中國科學院國家天文臺副臺長鄭曉年說，這也是大科學工程的特點，即邊研究邊制造，邊調試邊使用。

目前，科學家正在對這些一手的宇宙信號進行分析處理。鄭曉年說：“現在還不能確認。要過濾掉背景的雜音，看看它究竟‘聽’到了什么。”

畢竟，處于調試階段的“傾聽”環境不夠理想，因為FAST無法忍受一個充斥著電波的環境。南仁東曾有一個形象的說法：“不要說用手機，就算是附近使用電器，或者幾十公里外有飛機向地面發送信息，在FAST那里都會造成一場電磁風暴。”

因此，平塘縣大窩凼的“天坑”里不通電線，沒有大型工業，最近一個鄉鎮在5公里外。

鄭曉年說，一旦FAST正式運行，其方圓5公里將被劃為無線電寧靜區。這意味著可以發射無線電信號的電子設備都將被禁止使用。對這口“大鍋”來說，這將是一個極佳的觀測環境。

“如果有人在月球上打手機，我們也可以聽到。”鄭曉年以此來形容FAST的靈敏度。

根據科研團隊的設想，一旦FAST正式運行，首要科學目標即是“觀測脈沖星”。脈沖星是大質量恒星演化的最終產物，人類未來有望把脈沖星改造成星際導航，為宇宙飛船指明方向。

不過，目前已觀測到的約2000顆脈沖星均在銀河系內，鄭曉年說，FAST將對準的是銀河系外的脈沖星，這對天文界來說也將是一個突破。

或能用于尋找外星人

號稱“看得最遠”“聽力最靈敏”的FAST能收到遙遠太空外星文明的信號嗎？對這個很容易吊起大眾胃口的話題，天文界并非沒有議論。一種說法是，今后一二十年里，如果地球接收到外星人釋放的信號，那一定有FAST的功勞。

對此，鄭曉年坦言：“地外文明在天文學界還存有爭論。畢竟，科學講究試驗可驗證的，但一些關于地外生命的可疑信號卻均因沒能重復而無法確認。”

不過，不管是科學界的切實研究，還是科幻界的異想天開，人類在探索未知宇宙的道路上從未停下前行的腳步。

FAST就是一只備受期待的“靈敏大耳朵”。FAST工程總經理、中國科學院國家天文臺臺長嚴俊說， 與號稱“地面最大機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，FAST靈敏度提高約10倍，與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀十大工程之首的美國阿雷西博 300米望遠鏡相比，其綜合性能提高約2.25倍。

在FAST最后一塊“鏡片”的吊裝現場，作為受邀來現場觀摩的嘉賓，科幻作家劉慈欣為眼前的這個大家伙感到震撼。這讓他想到了自己的作品《三體》里中國探尋外星文明的絕秘計劃“紅岸工程”。

不少年輕的科學愛好者會把FAST與“紅岸工程”相提并論，對此，劉慈欣表示，兩者并不相同――FAST只用來接收信號而不能向外界主動發射信號，這說明現實中的人類在設計上相對謹慎。他十分期待有一天人類可以通過FAST接收到外星信號。

鄭曉年表示，尋找地外生命的確是FAST的一個目標所在，不過，它更像是排在菜單末尾的甜點。在天文學家眼中，FAST試圖回答的是更久遠的問題，比如宇宙演化、脈沖星探測和星際分子。它將幫助解開宇宙初始混沌、暗物質分布與大尺度結構以及星系演化等領域的謎團。

“許多人類探索宇宙的未解之謎都有望從它身上找到答案。但究竟能看到什么，在科學研究出來之前，一切都不好說。”鄭曉年說。

射電天文學已是諾獎搖籃

與光學望遠鏡相比，射電望遠鏡有不少優勢，比如，無線電波可穿透宇宙中大量存在而光波又無法通過的星際塵埃，因而射電望遠鏡可以觀測更遙遠的未知宇宙。

這也讓FAST所在的射電天文學領域處于天文研究的前沿地帶，并成為諾貝爾獎的搖籃。在諾貝爾獎歷史上，明確基于天文觀測的10項獲獎成果中，有6項出自射電望遠鏡。

按照嚴俊的說法，全新的設計思路加上得天獨厚的地址優勢，使FAST突破了射電望遠鏡的百米極限，開創了建造巨型射電望遠鏡的新模式，并將在未來20年～30年保持世界一流設備的地位。

FAST未來如何運行，是否會向國際同行開放共享的問題也備受關注。FAST工程辦公室主任張蜀新表示，FAST將向全球開放，但也會遵循國際慣例，優先選擇本國科學家的項目。鄭曉年也表示，通過觀測更深遠、更清晰的宇宙，無論是在最熱的脈沖星領域還是在引力波探測方面，FAST都將為中國科學家帶來前所未有的機遇。

按照計劃，FAST將在今年9月正式竣工，隨后進入全系統調試階段。

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揭秘FAST四大獨門絕技

獨門絕技一：大口徑 看得遠

射電望遠鏡最重要的指標參數就是靈敏度。靈敏度越高，望遠鏡探測微弱無線電的能力越強。而要想提高靈敏度，就需要擴大射電望遠鏡的口徑。FAST的口徑達到了世界之最――500米。理論上，FAST能接收到137億光年以外的電磁信號，這個距離接近于宇宙的邊緣。

400年前人類第一架天文望遠鏡的口徑僅有4.2厘米，FAST的口徑是它的12000倍。

獨門絕技二：靈活自如的巨眼

根據FAST的工作原理，當它觀測天體時，會隨著天體的方位變化，在其500米的球冠狀主動反射面上實時形成一個300米直徑的瞬時拋物面，并通過這個拋物面來匯聚電磁波。

如果把FAST比作一只巨大的眼睛，那么這只巨眼的眼球直徑有500米，而負責接收光線的眼珠直徑有300米。FAST就是靠這個巨大靈活的眼珠來匯聚電磁波、觀測深空。

獨門絕技三：毫米精度

FAST的設計目標是把覆蓋30個足球場的信號聚集在藥片大小的空間里，否則就無法監聽到宇宙中微弱的射電信號。500米的結構處處都是頭發絲般毫米級的精度要求。用來編織索網的7000多根手臂般粗細的鋼纜，每一根的加工精度都被控制在一毫米以內。最終的500米口徑的天線精度是3毫米，每一塊小面板的制造精度是1.5毫米。

篇8

劉潔民：首先必須承認，中小學科學課程的綜合化是一個國際趨勢。十多年來，我一直從事初中科學課程標準研制和課程實驗，正是因為我堅信這門課程有利于提高學生的科學素養，符合我國初中科學教育的需求。但是，全面實施綜合化的科學課程，需要在師資、課程資源、評價等方面有堅實的基礎，還需要全社會對新的科學教育理念有足夠的認同。2000年開始研制初中科學課程標準實驗稿時，我們希望從少量實驗區開始實驗綜合科學課程，用大約十年時間在全國大范圍推廣。現在看來，我們當時是太樂觀了。經過這十多年的努力，目前科學課程資源已經有了明顯的改善，但師資與評價等等諸多問題仍然存在，制約著綜合科學課程的發展，社會認同程度也有待提高。另一個不容忽視的因素是，中國很大，不同地區的經濟、文化和教育發展水平有較大差異，不可一概而論。因此，從我國初中科學教育現狀來看，初中科學課程究竟應該采取綜合的形式還是分科的形式，既不是單純由課程本身的價值與合理性所決定的，也沒有一個簡單的答案。隨著新課標的頒布，我們希望新的科學教育理念獲得更廣泛的理解和支持，也希望有更多的科學教育工作者在初中科學課程的師資培養、課程資源開發、評價體系的建立與完善等方面做更多的努力，為綜合性的初中科學課程在我國的健康發展創設必要的條件和機會，從而進一步提升我國中小學生科學素養。

《中國教師》：初中科學課程被確定為“以提高學生科學素養為宗旨的課程”，實驗稿并沒有明確界定什么是科學素養，但2011年版課程標準中作了明確界定，您能否對此做一點說明？

劉潔民：“科學素養”概念是西方學者于20世紀50年代提出的，是一個不斷發展的概念。2000年研制實驗稿時，國內尚沒有一個得到公認的科學素養概念，國際學術界的說法之間也有較為明顯的差異，為避免爭議，實驗稿沒有正面給出界定，但其中對課程總目標的表述實際上代表了研制組對科學素養的理解。2006年，國務院頒布了《全民科學素質行動計劃綱要(2006—2010—2020年)》，其中明確寫道：“科學素質是公民素質的重要組成部分。公民具備基本科學素質一般指了解必要的科學技術知識，掌握基本的科學方法，樹立科學思想，崇尚科學精神，并具有一定的應用它們處理實際問題、參與公共事務的能力。”此后國內大多數學者較為普遍地接受了這個界定。在修訂課程標準過程中，修訂組專家一致認可這個界定并將其寫入前言，作為“課程性質”第一條的主要內容，只是根據學術界較通用的說法將其中使用的“科學素質”改為“科學素養”。我認為，明確對科學素養的理解，對于讀者更深刻準確地理解課程標準顯然有直接的幫助。

《中國教師》：與實驗稿相比，2011年版課程標準關于科學本質的部分篇幅增加了一倍，請問其中的主要變化是什么，為什么會有這樣的變化？

劉潔民：科學本質是當代科學教育中的重要內容，增進學生對科學本質的理解是科學教育的重要目標之一，也是近年來各國科學教育高度關注的問題。20世紀80年代以來，西方一些科學教育家以建構主義為指導思想，倡導一種將科學史、科學哲學和科學社會學（History，Philosophy and Sociology of Science，簡稱HPS）融入中小學科學課程和教學的科學教育模式，以促進學生對科學本質的理解。《美國國家科學教育標準》、美國科學促進協會“2061計劃”叢書都有較多篇幅談科學本質，將其放在重要位置；英國國家科學課程標準中也對各個學段的科學本質教育提出了相應的教學要求。在中國，長期以來，科學本質主要是科學哲學、科學史、科學社會學等學術領域關注的話題，直到20世紀90年代才明確進入科學教育領域。2001年的實驗稿明確將對科學本質的認識作為課程基礎，并將“體現科學本質”作為課程基本理念之一。

與實驗稿相比，2011年版對科學本質的表述更為明確和詳細，增加了對科學知識基本形式和建構過程、科學探究過程以及科學倫理的描寫。全部內容分為四段：

第一段從科學知識建構的角度概述科學的性質，也是大家普遍所了解的，即科學是一個有價值的知識體系。

第二段著重談科學探究。在教育的范疇中談探究，探究往往被作為教學的手段，但在科學的范疇中，探究是本質，是人類發現知識的方法和途徑。鑒于教學實踐中大家對科學探究的片面理解甚至誤解，課程標準中給予了非常清晰的表達：科學探究是創造性思維活動、實驗活動和邏輯推理交互作用的過程，往往需要經過多次循環，不斷有新的發現和問題，在解決這些問題的過程中推動科學的發展。

第三段說明科學是開放的系統，是一個不斷發展的過程。教師可以借用一些科學史上的著名案例，引導學生理解科學的開放性和發展性。例如，根據直接的觀察和樸素的推理，世界各古代文明都曾產生過原始的地平說，并認為日月星辰都圍繞大地運轉。公元2世紀，希臘天文學家托勒密運用數學方法處理前人的觀測結果，構建了一個相當精致的地心說理論體系，代表了當時的科學認識水平。但是，隨著觀測儀器精準度的提高和新的觀測結果的積累，科學家們發現了越來越多無法用地心說解釋的現象，1543年哥白尼發表了日心說理論，其正確性直到17世紀以后才隨著其他科學理論的發展而逐漸確立。19世紀以后，人們進一步認識到太陽并不是宇宙的中心。再比如，對地球形狀和大小的認識，對物質結構的認識，對生命本質的認識，都是隨著人類科學探究能力的提高而不斷改進的。所以，科學不是僵化的、封閉的，而是在不斷發展進步中。認識到這些，對促使學生形成正確的科學觀、世界觀非常重要。

最后一段說的是科學倫理。科學家是人，科學是人類活動，科學家在從事研究和相互交往的過程中既要受到人類社會基本法律和倫理的制約，還要受到科學規范、科學倫理的制約。20世紀以來，科學技術對人類的生活方式和自身安全的影響越來越深遠，例如核能、人類基因組、轉基因等研究既可以造福于人類，也為研制大規模殺傷性武器提供了基礎，而克隆人研究則帶來一系列倫理和法律問題。正因為科學技術對人類社會的影響太大了，因此其發展必須受到全社會的關注，雖然歷史上多次發生世俗倫理和法律阻礙科學發展的事件，但必要的法律、倫理制約仍然是不可缺少的。

以上對2011年版中關于科學本質的部分作了十分簡略的解說，課程標準解讀對此有更詳細的說明。由于初中科學課程是體現科學本質的課程，因此，正確認識科學本質，對科學教科書的編寫和科學課程的教學都有至關重要的意義。

《中國教師》：實驗稿基本理念中有一條是“突出科學探究”，2011年版中改成了“體現科學探究的精神”，課程目標和課程內容中對科學探究的表述也有明顯的改變，請問主要變化是什么？對科學課程的實施將會產生什么樣的影響？

劉潔民：課程改革之前，我國的理科教學習慣于以教師講授為主，很多學校的理化生課程連學生需要完成的最起碼的理科實驗都不能保證，更談不到以科學探究的方式實施教學。針對這種情況，實驗稿對與科學探究有關的內容在表述上作了強化處理，試圖引起廣大一線教師和科學教育界的重視。經過十年來的課程改革，科學探究的理念已經較為普遍地為人們所接受，但在課程實驗中卻出現了兩方面問題：一是表面化，即看起來像是探究式的科學教學，其實不然，例如師生問答、學生活動及動手實驗等，表面上在探究，實際上學生根據教師安排好的套路作出機械反應，缺少真正的思考和理解；二是模式化，即把科學探究過程固定為一個統一的模式。為糾正表面化的傾向，2011年版強調“體現科學探究的精神”，其含義不言而喻。為糾正模式化的傾向，2011年版在表述科學探究的課程內容時明確指出，“科學探究的方式和過程是多種多樣的，沒有一成不變的模式”，并將實驗稿中明確概括的六要素改以舉例的形式表述。在教學建議中又指出，“學生的探究活動可以采用多種形式，有些探究活動是完整的，有些只包含部分要素，但無論何種形式，均須體現科學探究的基本思想和特征”，“探究教學不是科學教學中的唯一方式，它應該與其他各種行之有效的教學方式有機地結合”。

實驗稿中，關于科學探究的課程目標完全按照所謂“六要素”設定，2011年版則增加了理解科學探究過程、能開展科學探究活動的要求，并明確提出了科學探究所需要的基本技能要求，特別是對觀察、實驗獲取信息能力的要求。

從總體上看，2011年版對科學探究的要求比實驗稿更為深入、細致和全面，同時也更為務實，并且力圖糾正表面化和形式化的傾向，科學教科書的編寫和科學課程的教學應盡可能落實這些基本要求。

《中國教師》：科學課程的另一個基本特征是整合，在這方面2011年版有什么新的內容？

劉潔民：首先，“確定了科學課程應包括以下方面內容：統一的科學概念與原理；科學探究的基本過程和方法；自然科學中最基本的事實、概念、原理、觀點和思想；發展學生思維能力、創新精神和實踐能力的內容；培養學生科學精神、科學態度的內容；反映現代科學技術發展的新成果以及科學技術社會之間關系的內容”。強調“通過對內容的整合使學生從整體上認識自然和理解科學，并不刻意追求不同學科知識的綜合程度”。

其次，突出統一的概念與原理的地位和作用，例如物質，運動及其相互作用，能量，信息，系統、結構與功能，演化平衡，守恒等。在具體知識內容方面，調整、合并了部分內容，刪除了一些較難的內容，并明確提出了對學生相關技能的要求。

《中國教師》：我一直認為初中科學課程標準制定的科學態度、情感與價值觀目標非常好，凸顯了科學素養的基本要求。2011年版的課標將原來的4條科學態度、情感與價值觀目標整合為3條：對自然和社會的態度，對科學的態度，學習科學、處理事務與人際關系的態度。在教學中如何落實這些目標，仍將是初中科學教育實踐中的難點。在此，可否請您給教師們提出一些建議？

劉潔民：科學態度、情感與價值觀的培養，一定要避免表面化、形式化的傾向，忌諱空洞地講大道理。這應該是一種“魚在水中，不知有水”的教育境界，教師要采用潛移默化的方式，“隨風潛入夜，潤物細無聲”。教師首先要有科學態度、情感與價值觀教育的明確意識，將其落實在具體的教學行為之中。可以說，所有科學知識都富有科學態度、情感與價值觀的教育價值，就看教師心中是否有這類目標，眼中能否看到這些教育價值。例如，在天文部分的教學中，可以通過解釋地球是唯一的一個擁有高級生命的星球，讓學生感受珍惜和愛護地球的責任和義務；通過展示人類對地球形狀的認識過程，使學生了解人類對自然界的認識是不斷深化的；通過觀測星空，引導學生感受大自然的壯美和奧秘，激發他們對大自然的熱愛和探索熱情；通過引導學生了解人類對宇宙起源和演化的認識過程，提高區分科學理論、神話傳說、迷信及邪說的能力；通過介紹天文學家為探索宇宙奧秘不畏艱辛，甚至不惜獻出生命的事跡，激發學生探索真理、熱愛科學的情感。

《中國教師》：教師們曾經反映初中科學課程中天文學的內容過難，為什么本次課標修訂仍然保持了對天文學內容的較高要求？廣大初中科學教師應該怎樣適應這種要求？

劉潔民：天文學是自然科學的基礎領域之一。自20世紀80年代以來，歐美及亞洲的許多國家在初中科學課程中都對天文教育給予了足夠的重視。單純從實用角度考慮，對于現代人來說，天文學幾乎完全是無用的，但從全面培養學生科學素養的角度看，天文教育無疑有著十分深刻的意義：

（1）基本的天文知識是現代公民科學素養的有機組成部分。我是誰？我來自哪里？我現在在哪里？這是自蒙昧時代以來人類一直在思考的問題，也是每個有自我意識的人或早或遲必然要遇到的問題。對這些問題給出與現代科學相協調的回答，而不是歸之于臆想、神話和玄學，當然體現了一個人的科學素養。在做出這樣的回答時，天文學起著不可或缺的作用。

（2）天文學有助于培養學生對自然和科學的興趣。日月輝煌燦爛，星空神秘幽遠，每一個注視它們的人，或為之震撼，或引發遐思。古今中外，無數哲人、藝術家和科學家為之傾倒。星空對中小學生來說，既是熟悉的，也是陌生而神秘的。天文學以神秘的宇宙作為研究對象，永遠是激發人類好奇心和挑戰人類想象力的重要源泉，是一門適合培養學生對自然和科學興趣的學科。

（3）天文學有助于陶冶性情，啟人心智。學習天文，觀測星空，可以開闊人的眼界和胸襟，使人變得博大而深沉。康德曾說：“世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈，一件是我們心中崇高的道德準則，另一件是我們頭頂上燦爛的星空。”還有天文學家說：“與浩瀚的宇宙相比，塵世間那些雞毛蒜皮算得了什么？”天文學首先是一門觀測的科學。天文學的觀測，要求精細、持久、有系統，從而可以培養人們精細、耐心、有條理的心理品質。學習天文，觀測星空，可以激發人的想象力，啟人心智。

（4）天文學有助于學習科學方法。天文學首先是一門觀測的科學，它的研究對象是可望而不可及的遙遠的天體。觀測（觀察）是非常基本的科學方法。此外，天文學在其漫長的發展過程中，還產生或運用了其他一些重要的科學方法，學習天文也就同時學習了這些科學方法。

（5）天文學有助于培養科學世界觀。所謂世界觀或宇宙觀，指的是我們對世界的總的看法。天文學的研究對象是天體，是宇宙，它為我們客觀地、理性地認識世界、認識宇宙提供了科學的基礎，所謂科學的世界觀，追根尋源，來自我們對宇宙的認識。

（6）了解天文學家的探索歷程，有助于培育科學思想和科學精神。偉大的天文學家都是執著地追求真理的人。哥白尼、伽利略、牛頓、哈雷、哈勃、霍金，這些偉大的名字，他們的輝煌業績和崇高精神，永遠激勵著后人。

關于教師在天文學教學方面遇到的困難，我想，解決的辦法，一是希望大學本科教育中加強天文學教育，例如地理系開設天文必修課，物理系開設天文選修課；二是可設計一個約30個課時的天文學培訓課程，對在職科學教師提供直接的幫助；三是進一步密切科學教育專家與一線教師的聯系，給一線教師提供更多幫助和引導。實際上，只要有較好的參考資料和好的建議，初中科學課程中的天文內容大部分都是容易自學的。

《中國教師》：2011年版課程標準將實驗稿中的“科學、技術與社會的關系”改為“科學、技術、社會、環境”，其中的主要變化是什么？

劉潔民：主要有四方面變化。

（1）增加了主題“科學、技術、社會、環境的關系”，在其中增加了環境教育的內容，并對四者關系給出了較為具體的表述。

（2）將“科學史”調整為“科學技術史”，參照“科學的本質”改寫了“科學技術史在科學課程中的地位與作用”，使其更為具體并有所深化；將“科學史進入科學課程的基本方式”改寫為“科學技術史融入科學課程的若干建議”，使之具有更明確、更具體的指導意義；刪去“科學史料舉例”，因其已包含在內容標準的有關部分。

（3）增加了對技術素養的界定，重新表述了技術設計部分的內容及要求，使之更為具體、確切和具有可操作性。

（4）重新設計了“當代重大課題”，對設置這部分內容的意圖作了更明確的表述。由于具體課題的內容目標和活動建議實質上已出現在內容標準的前幾部分，故刪去細節，僅列舉若干重大課題。

與實驗稿相比，這部分內容變化很大，限于篇幅無法詳細說明，有興趣的讀者可進一步閱讀課程標準解讀的相關內容。

《中國教師》：在過去的十年中，初中科學課程步履維艱。接下來的幾年中，為使這一課程健康發展，需要做哪些努力？

劉潔民：任何改革都不是一蹴而就的。過去十年中，雖然科學課程實驗確實遇到了一些問題，但一些地區的實驗表明，這門課程有利于提高學生的科學素養，科學課程標準的理念、目標、內容和結構基本符合國際科學課程的發展趨勢，符合我國初中科學教育的需求。對目前實施科學課程的實驗區進行的問卷調查結果也表明，科學教師對科學課程標準的基本理念和設計思路是普遍認同的，初中科學課程改革的方向是正確的，初中科學課程標準實驗稿的基本框架和內容是值得肯定的。現在修訂過的課程標準已經由教育部正式頒布，初中科學課程未來的發展，需要教育界以及社會各方的共同努力，通力合作。

科學教育界內人士可集中力量做好三方面的工作：科學教科書的編寫、科學課程學業評價改革以及科學師資隊伍的建設。首先，初中科學教科書要充分體現課程標準的理念，充分體現科學教育的價值，為教師創造性地進行教學提供適宜的平臺，促進學生科學素養的提升。現在曾在實驗區使用過的幾套初中科學教科書正在修訂，有過去十年的工作基礎和實驗積累，我相信修訂版教科書在整體構思和細節處理上都會有明顯的提升。

評價改革一直是科學教育改革的難點。這次課標修訂，我們下了很大工夫對評價建議作出較大修改，旨在更好地指導評價實施。例如，在評價原則方面首先提出導向性原則，“評價應以本標準為基本依據，評價目標要與課程目標一致，評價的內容和方式應有利于引導教師實施真正意義上的科學教育，體現本課程整合和探究的特點，增進學生對科學的理解，提高學生的科學素養”，還包括發展性原則、科學性原則、多元化原則和公平性原則，評價內容和方式也在實驗稿的基礎上作了更為細致和準確的說明。由于目前科學課程尚未確立具有足夠針對性和權威性的評價體系，我們希望這些評價原則能為科學課程的學業評價提供一個基本的依據，使學業評價成為科學課程建設與發展的推動力量，而不是干擾與阻礙因素。

師資隊伍是目前我國實施綜合科學課程的另一個主要瓶頸。高水平師資隊伍的建設，一方面要著眼于高校本科層面的教育改革，培養優秀的準教師；另一方面要著眼于在職教師的繼續教育工作，盡快提升在職科學教師的專業素養。由于目前國內部分高師院校在本科教育中直接培養初中科學教師的模式存在爭議，其實施也遇到一定困難，所以加強繼續教育會是當前提升科學師資隊伍專業素養的主要途徑。過去十年的經驗表明，“短平快”式的培訓不能真正解決科學教師所面臨的主要困難。建議統一規劃科學教師培訓項目與內容，例如經過專家論證和實驗區調研，制定專門的科學教師專業發展規劃，將其納入常規的教師在職培訓總體方案，從而使之既具有足夠的針對性又具有足夠的穩定性；又比如為每個科學教師提供三年一階段的培訓機會，使他們在完成初中三年的科學課程教學之后，有機會交流、總結、充實和提升。培訓內容可由三大板塊組成：一是教育教學基本理論方法，二是學科基本知識，三是科學實驗與設計、科學史等專題課程，使得科學教師在學科知識、學科方法和技能、學科思想、學科文化等四個層面上全面獲得提升。

還有一些工作，則不是科學教育界所能解決的，需要整個社會的支持。例如，國家和地方政府對初中科學課程實驗區要給予足夠的政策支持，在財政上要確保科學課程的實驗經費（例如科學教師的培訓經費、科學實驗室的配備經費、購買科學圖書的經費等等），并使其生存和發展獲得一定程度的法律保障，不致因某些臨時性的動議就導致實驗區下馬，使廣大教師和科學教育工作者的多年努力毀于一旦。

篇9

1967年7月2日，美國用于監視別國秘密核試驗的兩顆國防衛星觀測到了此次爆炸現象，科學家們說這是來自某個未知天體的伽馬射線暴，他們把它比作令人迷惑的“太空火花”。

伽馬射線是電磁波譜上最強的輻射形式。以前人們只知道從放射性原子核和太陽磁暴中會散發出大量伽馬射線，但這次卻看到了來自宇宙邊緣的伽馬光束。芝加哥大學的天體物理學家蘭姆說：“這是我們所知道的最奇異的天文現象。”

從那時起，科學家們就開始設法解釋伽馬射線的爆發。他們對這種現象的起因提出了一百多種模式，其中一些說法十分牽強，例如“彗星-反彗星”的湮滅和星球大戰等。

現在，大多數科學家認為伽馬射線是在一顆高速旋轉的巨大恒星向內坍縮形成坍縮星的過程中放射的。坍縮星是超新星的一種，其巨大的質量和極高的旋轉速度使它更快、更徹底地走向毀滅。

電腦模擬的過程顯示，這種恒星內爆時產生的巨大熱量會形成兩股物質和能量噴流，分別向坍縮旋轉平面的上方和下方噴射。

這兩股相對的物質能量噴流以接近光速的速度運動，其中的能量和碎片互相撞擊，加劇了某種震動效果，由此導致的能量瞬間轉換產生了伽馬射線。盡管超新星爆發一般可持續幾周或幾個月，但由一顆坍縮星能量匯聚成的一次伽馬射線暴通常只能持續20秒。

20世紀90年代初，NASA的康普頓伽馬射線天文臺一年記錄了大約400次爆發，但儀器不能確定它們在太空中的爆發位置。

尋找伽馬射線暴的源頭就像在球場中尋找是誰把一粒花生擲到你頭上一樣困難——爆發前沒有任何跡象，可能的來源太多，沖擊力提供的目標軌跡也很模糊。自人們發現伽馬射線暴以來，在觀測到的數千次爆發中，查明來源的寥寥可數。

情況出現轉機是在2007年，一顆名為Bep-poSAX的意大利-荷蘭人造衛星觀測到一次爆發的余暉——由殘留的x射線、可見光和無線電波組成，伽馬射線消失后它們一般可以持續幾天甚至數月。這種余暉為解釋天文學上伽馬射線的生成提供了有力的線索。

與短暫的爆發相比，余暉的持續時間要長得多，天文學家因而來得及計算爆發源頭的距離和方向。人們對余暉的研究已經證實，伽馬射線暴不僅是一種最明亮、能量最高的爆發現象，也是可觀測到的最遙遠的爆發現象。目前已知的最遠一次爆發發生在近120億光年以外，其射線是在銀河系誕生以前釋放出來的。

伽馬射線暴發生在遙遠距離以外，這是可以說得通的，因為早期的宇宙可以放射伽馬射線的高質量旋轉恒星可能比現在多。2002年4月，一個由各國天文學家組成的科研小組提供了迄今最有力的證據，他們觀測到一次具體的爆發確實伴隨著一顆大恒星的消亡。但是，伽馬射線暴和超新星的關系仍然不夠明確。

在此之前，NASA在2000年發射的一顆人造衛星——高能瞬時探測器（HETE-2）的觀測結果可能會給伽馬射線暴的追隨者們一些啟示。

HETE-2是人類發射到太空的最靈敏的伽馬射線探測儀器。它可以在爆發的幾秒之內計算出爆發位置，并把坐標數據發送給像珍珠項鏈一樣環赤道而設的地面接收站，接收站立即向麻省理工學院控制中心提供消息，后者再通知全球各地的伽馬射線愛好者。幾分鐘后，地面和太空的望遠鏡就能把HETE-2的觀測范圍擴展到其他波長范圍。

截至目前，HETE-2已經捕獲了17次清晰的爆發，但有些爆發不符合預測形式。例如觀測到的第5次爆發過于短暫，用坍縮星理論難以解釋。這些轉瞬即逝的爆發，持續時間不到1秒，卻比持續時間長的爆發釋放出更大的沖擊力。

篇10

【關鍵詞】物理化學 生物物理學 物理醫學 天體物理 經濟物理學 軍事科學

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）03-0172-01

物理學是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學，簡稱物理。它既是一門基礎科學也是一門帶頭科學，它在現代尖端科學技術的研究中占有特殊的地位，對現代科學技術的發展起到強大的推動作用，涉及八個重要領域――農業、能源、材料、電子計算機、激光、空間、高能物理、遺傳工程。

一、物理學與數學

物理與數學如同一對孿生兄弟，兩者密不可分。如：物理中的許多問題需要用數學模型、數學方法去處理；同時，物理原理也為某些數學問題的研究提供了新的思想和方向，從而推動了數學的發展。

1.豐富多彩的物理世界為數學打開了新天地，促使數學不斷向前發展。如：向量理論的建立，最先使用向量運算的是用來研究力，牛頓的研究加深了對向量的認識。量子力學和量子場論的產生，使數學物理添加了非常豐富的內容，也為物理提供了研究的對象，在對現象的研究探索中形成了理論。科學發展表明：物理給數學提供了豐富的內容，而數學物理的內容越豐富，解決物理問題的能力也越強。當今物理的數學研究對數學有很大的促進作用，它是產生數學的新思想、新對象、新問題以及新方法的一個源泉。

2.物理學家同時也是數學家。牛頓就是其中一個，也是最有成就的一個。且不說由他建立的經典力學至今仍是物理的入門學科，他在數學方面的貢獻也堪稱經典，他的二項式定理、無窮級數、微積分歷經三百多年仍是現代數學必修的內容。物理學家高斯早先也是從事數學研究，甚至被譽為“數學王子”。

二、物理學與化學、生物、醫學

1.從最本質出發，物體的分子結構（原子結構）決定了他們的化學性質。而物體的分子結構（原子結構）恰恰是物理的范疇。元素周期表的規律性（金屬性，非金屬性）就是用物理原理解釋的，還有八電子穩定結構等，在本質上的聯系必然導致深層次的關聯，所以產生了物理化學這門專業。衍生出的應用學科有：材料科學技術、材料科學技術基礎、材料科學基礎、材料物理及化學基礎。

2.物理學與生物學。 生物物理學是應用物理學的概念和方法研究生物各層次結構與功能的關系，如：利用放射性核素對植物種子、幼苗、植株等進行輻照，使其基因變異以獲得優良的品種。

3.物理學與醫學。現代醫學對物理學的依賴程度越來越高。狹義的物理醫學就是理療學，即把物理因子作用于患者，對疾病有輔助治療或緩解的功效。常用的物理因子有聲、光、電、磁、熱等。還有用來進行活體觀察的聲學顯微鏡，就是利用聲波來獲得微觀物質結構的可見圖像技術，它是集聲學、壓電、光學、電子學和計算機等成果于一體的高科技儀器；物理醫學最有代表的協會有中華醫學會物理醫學分會和中國康復醫學會。

三、物理學與天文地理、能源乃至社會經濟、軍事科學

1.物理學與天文地理。天體物理學是應用物理學的技術、方法和理論，研究天體的形態、結構、化學組成、物理狀態和演化規律的天文學分支學科，是利用理論物理方法研究天體的物理性質和過程的一門學科。偉大的天體物理學家――霍金，研究黑洞和宇宙起源大爆炸原理，與彭羅斯一道證明了著名的奇性定理，他還證明了黑洞的面積定理。物理學和天文學之間一直存在著根本性的聯系，它促使兩位當今世界頂尖的天體物理學家合作，從物理學觀點出發，來闡述天文學的前沿問題。目前我國正在建設的壓水堆核電站，就是核物理的應用。

2.物理學與社會經濟。物理學的發展給人類帶來了很多的生活必需品和工作必須品，在方便了人類生活和工作的同時，也為人類社會創造了巨大的經濟效益和社會效益。物理學發展越快，科學技術程度越高，為社會創造的財富越多，產生的社會效益和經濟效益就越大。有人把經濟學比喻為“社會科學中的物理學”，把物理學比喻為“自然科學中的經濟學”，經濟學家也喜歡自比為物理學家。1995年，經濟物理學這一交叉學科已正式命名成立了。

3.物理學與軍事科學技術。回顧人類戰爭史，從部落時代的石斧青銅到封建皇朝的長矛弩弓，從熱兵器時代的炮火紛飛到高技術戰爭中的光電聲磁，無一不展現著物理學對軍事的巨大魅力。戰爭中的開路先鋒導彈、戰機， 軍事火炮、 戰艦、 微波電子炸彈、 夜視裝置、美國正研制的“合成視覺”等，哪項軍事武器的發明不是物理學在其中占主導甚至起決定性作用？

四、物理學與文學

1.物理學作為一門自然科學，是探究聲、光、電、熱、力等自然現象最基本的內在規律，而文學大多又恰恰以描繪自然現象，尤其是古典詩詞，它往往無意識的借助物理知識來描摹物態、闡明事理。如王安石的《梅花》：“墻角數枝梅，凌寒獨自開。遙知不是雪，為有暗香來。”為什么會有“暗香來”，如果運用分子動理論來解釋，可謂淺顯易懂。張若虛的《春江花月夜》：“春江潮水連海平，海上明月共潮生。滟滟隨波千萬里，何處春江無月明。”如果運用光的反射、力的作用效果對詩句進行分析欣賞，則欣賞水平會得到更好的深化，如果沒有這些物理知識，就不會對詩中意境有深刻的領悟。

2.古詩詞與理論物理的思維方式是相通的，都隱含了人生哲理與語言藝術。原中科大博導范洪義說：“物理學家是描繪自然規律的畫家，是注意聆聽自然韻律的音樂家。”他常告誡自己的研究生，學習物理的同時勿忘學習博大精深、魅力無窮的中國文化，尤其是古典詩詞，他說：“它們與理論物理有異曲同工之妙。”

大量事實表明，物理思想與方法不僅對物理學本身有價值，而且對整個自然科學，乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎，甚至經濟學獎的獲獎者中，有一半以上的人具有物理學的背景。難怪國外有專家十分尖銳地指出：沒有物理修養的民族是愚蠢的民族！

參考文獻：