天文学的定义

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天文学的定义范文第1篇

关键词：光谱分析软件天文学研究应用探索

21世纪以来，随着科学技术的不断发展，人们对于科学信息及宇宙探索的渴望，使得天文学以惊人的速度快速发展。天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个阶段，形成了全波段天文光谱学，并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段。

一、光谱分析数据的形成

对于天体光谱分析数据的有效研究表明，光谱分析数据是按照波长的有序排列来表示的天体电磁辐射，是一系列有连续性的数据，在每一处的波长中所对应的的有效流量是不同的。天文学家利用光谱信息软件，可以对宇宙中物质的分布特征进行相关研究及数据收集，同时可以对天体的形成及随时间的演化等重大科学问题进行初步的探索，并为进一步的探索打下坚实的基础。

二、光谱分析数据的特征提取方法

特征提取是光谱分析软件应用中的一个重要环节，也是对光谱数据进行挖掘的重要一步。对于海量天体光谱数据处理的效率及准确性有着重要的影响，这一环节中包括转换和选择两个步骤，首先着重提取与目标有关的信息并进行数据成分分析，剔除与当前任务无关的信息，随后将提取的信息转化为适合分析研究的表达方式，以供研究，在这里主要介绍三种特征的表达方式：统计约简法、特征谱法、谱线法。

2.1统计约简法

这是在目前的实际探索中，应用最广泛的一种提取方式，它的优点是便于操作及使用。使用过程是对天体辐射能量进行分解、重组和取舍，尽可能的去除冗余和噪声，并及时的将信号进行转化。

2.2特征谱法

特征谱法可以看作是人工"光谱"，主要包括两种构造方法：一种是强调频谱特征的准确表征，相关研究者基于观测光谱流量的中值法和几何均值法研究了类星体特征普的构造；第二种是强调对观测光谱近似表达能力，这一方面的相关研究者根据PCA方法研究了恒星特定谱的构造。

2.3谱线法

谱线法的优点是物理意义强，易于解释，但也有其相关的局限性：仪器、波长和流量标定情况对于谱线的描述影响较大等。

三、软件简介

目前应用较为广泛且使用性能好的光谱分析软件有以下7种：

3.1VOSpec软件

VOSpec软件在使用过程中，利用了光谱访问协议，对数据的组织功能强大，用户在使用时可以通过天体名称或坐标在光谱库中进行有效的相关z索。VOSpec软件标准功能主要有光谱分析和拟合光谱能量分布两种，能够为用户提供可靠的光谱处理功能，在有效时间内整合来自不同的数据提供者、波段和元数据光谱。

3.2VOSED软件

通过简单的光谱访问协议，VOSED软件可以进行在线查询光谱信息，并及时合成光谱能量分布。目前，VOSED软件有两种工作模式：单目标模式和多目标模式。单目标模式是指用户在输入目标名称后，VOSED通过数据库现实该目标的的相关信息；多目标模式是指，用户在工作中可以实时的监控查询状态，查询结束后可以创建相关的压缩文件。VOSED的查询界面和显示界面如下图：

3.3Spec View软件

Spec View软件不仅能够读取哈勃空间望远镜的数据格式，还可以读取其他科学设备的光谱，并通过虚拟天文台查询并读取数据。它的功能主要包括：光谱单位转换、数据质量控制、绘图注释、可视化参数自定义、平铺绘图等。

3.4Iris软件

Iris软件主要有NED数据导入、数据可视化和自定义、光谱模型拟合光谱能量分布和非常规数据格式转换工具四个特点。Iris可以读取多个单独的数据源或光谱能量分布，用户可以通过Iris的红移法、插值法、集成法三种方法来创建光谱能量分布。

3.5SPLAT软件

SPLAT软件在工作过程中能够同时读取多个光谱，并进行单个或多个显示。它的功能主要体现在两个方面：查询和下载光谱的简单光谱访问协议；在桌面上使用的简单应用程序传递消息。

3.6CASSIS软件

CASSIS软件主要有谱线认证、构造任何望远镜的理论光谱、比较望远镜数据和和各种模型光谱数据及估计光谱物理参量四个特点，可以通过简单应用程序消息传递协议使数据在不同的天文软件间传递和交互操作。

3.7ASERA软件

ASERA软件的特点：谱线能够随鼠标而动，同时红移值自动给出；自定义可视化；批处理程序，可以同时处理多个光谱；光谱平滑等。用户借助ASERA软件可以轻松识别光谱和估测红移，尤其对低质量光谱的识别。

结束语：

在未来的天文学发展中光谱软件的应用会越来越广泛，相信随着天文学家和研究者的互动，光谱分析软件会朝着方便快捷、强大有效的方向继续发展。

参考文献：

天文学的定义范文第2篇

关键词：《天体力学》；课程建设；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）05-0058-02

一、引言

天体力学是应用力学规律研究天体的运动和形状的一门学科，是天文学的一个分支，同时又与数学和物理学的关系密切。天体力学诞生于1687年，但作为学科名称是拉普拉斯于1798年首次提出的[1]。天体力学的基本理论虽然源于对自然天体的研究，但同样适用于人造天体。随着卫星技术的广泛应用，现代天体力学与航天科学、大地测量学和地球物理学等学科相互交叉，形成了一些共同的研究领域。因此，天体力学不仅是天文学专业必修的专业基础课，也是其他相关专业的重要选修课。天体力学涉及的内容广泛，理论性强，公式复杂，对于非天文专业的学生而言，天体力学是一门难度较大的课程。由于教学对象和教学目标不同，非天文专业开设的《天体力学》课程不可能照搬天文学专业的课程体系，而必须结合自身专业特点和需求进行课程体系建设。本文以武汉大学测绘学院天体力学课程为例，从教学目标、教学内容与教材、教学方法和考核等方面对非天文专业天体力学课程建设进行探讨，以供同行参考。

二、教学目标

武汉大学测绘学院开设天体力学课程主要针对测绘工程和地球物理两个本科专业。目前，全球卫星导航技术、遥感技术和卫星重力等现代卫星技术广泛用于测绘、地球物理领域的生产实践和科学研究，掌握基本的天体力学理论对于理解和掌握后续的专业课程具有重要作用。因此，天体力学是一门重要的专业基础课，一般在二年级下学期开设。通过本课程的教学，应达到以下目标：（1）使学生了解天体运动的基本规律，掌握天体运动的基本理论，为GPS原理及应用、卫星大地测量学、卫星重力学等后续专业课的学习奠定基础；（2）使学生了解天体力学的研究方法，通过一些理论公式的推导和天体运动规律的分析，增强学生科学理性的逻辑思维能力；（3）指导学生将天体力学基本理论应用于实际天体，利用案例介绍天体力学在本专业中的应用，培养学生独立分析与解决问题的能力。

三、教学内容与教材

人造天体的出现与电子计算机的广泛应用，极大扩展了天体力学的内容和应用范围，但是非天文专业天体力学课程不可能也没必要涉及天体力学的所有内容。结合专业特点和需求，选择的教学内容以经典天体力学的核心内容为主，即二体问题和摄动理论。考虑到非天文专业大学生的实际，教学内容侧重于基本概念和基础理论，并辅以所需的数学和物理学基础知识。表1列出了具体教学内容和课时安排。第1章绪论对课程进行概述，简要介绍天体力学的研究内容和发展历史。第2～3章是针对非天文专业学生缺乏相应基础而安排的数学、物理和天文学方面的基础知识。第4～6章是经典天体力学的主要内容，也是课程学习的重点。第7章是多体问题，重点介绍三体问题。第8章主要以地球为例介绍天体的形状与自转理论。教学内容由浅到深、由易到难逐渐递进，便于学生理解吸收。

国内天体力学的教材较少，而且由于出版时间较早现已经没有再版，如《天体力学引论》[2]、《天体力学基础》[3]。近年来，也鲜有天体力学方面的书籍出版。时间最近的天体力学书籍是2008年出版的《现代天体力学导论》[4]，但是该书专业性较强，主要介绍现代天体力学的内容和代表性研究成果，不适合作为非天文学专业本科生的教材。为了满足课程教学的需要，课程组在2006年就结合国内外资料编写了《天体力学》讲义，内容覆盖了所需的基础知识和天体力学基本理论，并添加在本专业的一些实际应用案例。经过多年的不断更新和完善，讲义基本具备了出版教材的条件。

四、教学方法与手段

1.合理利用计算机技术辅助教学。信息技术的发展及在教育教学领域的应用，导致了教学方法和手段的深刻变革，目前多媒体教学已成为课堂教学的主流方式。天体力学涉及不少抽象的天文学概念和复杂的空间关系，同时也有较多的公式，因此采用板书和多媒体相结合的方式更利于学生对课程内容的理解。对于一些重要公式的推导采用板书形式，这样容易引导学生的思路，增加与学生的互动。对于抽象的概念和理论，采用图片、动画和视频等多媒体资料进行讲解，不仅可以激发学生的学习兴趣，也有利于他们更好地理解和掌握。例如，第二章中的天球坐标系就涉及到天球上的许多点、线、面的概念，以及地平坐标系、赤道坐标系和黄道坐标系等多种天球坐标系的定义，采用传统方法讲授这些知识需要较多课时。而使用多媒体教学方式，只需几幅图片和一个动画就可以将这些坐标系的定义及相互关系形象直观地展现出来，极大提高了教学效率。另外，还可以编写一些程序或运用专业仿真软件（如STK卫星工具箱[5]）对某些教学内容进行演示，增进学生的感性认识，如天体的运行轨道模拟、摄动力对轨道的影响等内容。

2.理论联系实际，注重培养知识运用能力。天体力学课程是一门公式多、理论性强、逻辑严密的理论课。但是如果过多地讲授理论和公式推导，学生听课会觉得枯燥无味，学习兴趣下降，导致教学效果不佳。授课过程中应注重理论知识与实际应用的联系，特别是增加与本专业相关的一些应用或者是当前的热点问题。例如，讲授卫星轨道的相关知识时可以介绍嫦娥探月卫星轨道设计等实际问题，讲授轨道摄动问题时可以介绍卫星轨道摄动在确定地球重力场方面的应用。还可以采用案例教学法对一些公式较多的知识点进行教学，例如天体星历的计算，给定某实际天体运行轨道的轨道根数，让学生编程计算该天体在任意时刻的位置。通过介绍应用案例或者让学生自己动手解决实际问题，能激发学生的学习兴趣，增强对知识的理解。

3.利用灵活多样的考核方式保障课程教学质量和学生的学习效果。课程考核是实现教学目标和检验学生学习效果的一种手段，是课程教学的一个重要环节。为了避免传统期末考试“一考定成绩”的诸多弊端，本课程采用多元的考核方式，课程成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分组成，分别占总成绩的45%和55%。平时考核可采取考勤、作业、课堂演讲与讨论、编程实验等多种形式，对于全面了解学生的学习状况和教师的授课效果非常有效，同时也可减小学生对考试的畏惧心理，避免考前突击行为。期末考试可采用开卷、半开卷和闭卷三种形式。开卷考试以应用题为主，题目覆盖课程的主要知识点，但又不能在学生携带的参考资料中找到完整的考题答案，以考察学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。半开卷形式则允许学生考试时将自己觉得重要的公式和理论抄写在一张纸上带进考场，这种方式有利于使学生理解知识点之间的联系，全面系统地复习、归纳和总结知识体系。闭卷形式虽然要求学生不准携带任何资料进入考场，但是为了避免学生对理论和公式死记硬背，试卷中会给出可能用到的重要公式，从而引导学生在学习过程中着重对知识点的理解、分析和运用。

五、结语

《天体力学》课程专业性较强，开设该课程的多为天文学专业。非天文专业开设《天体力学》，无论是教学内容还是教学方法，都没有经验可以借鉴。我院开设该课程已近十年，在课程建设方面进行了一系列教改实践，并取得了良好效果。学生学习该课程后掌握了本专业所需的基本知识，有的学生因此喜欢上天文专业并考取了该专业的研究生。本文在多年的教学实践基础上，在教学内容、教学方法和教学手段、考核方式等方面总结了教学经验，为非天文类的其他相关专业开设《天体力学》课程提供了参考。

参考文献：

[1]易照华.天文动力学和天体力学[J].云南天文台台刊，2002，（3）：1-8.

[2]易照华.天体力学引论[M].北京：科学出版社，1978.

[3]易照华.天体力学基础[M].南京：南京大学出版社，1993.

[4]孙义燧，周济林.现代天体力学导论[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]张文昭，高健.STK卫星仿真软件在天体力学教学中的应用[J].实验技术与管理，2013，30（2）：118-121.

天文学的定义范文第3篇

50年前，天文学再次迎来了一次里程碑式的进展。33岁的加州理工学院教授施密特（Maarten Schmidt）使用当时世界上最大的望远镜——帕洛玛天文台的著名的200英寸（约合5米）海尔望远镜，测量了一个类似恒星的奇异天体的光谱，结果发现这颗“恒星”并非看起来那样简单。三年后，施密特的发现使他登上了著名的《时代周刊》的封面，尽管当时学术界对他和其他人的有关观测结果依然百思不得其解。在那时，虽然人们尚未完全接受施密特的这一发现，但它将会为探索宇宙最遥远的地带开启一扇大门。

寻找光学对应体

射电天文学的出现为类星体的发现铺平了道路。第二次世界大战中雷达的迅猛发展，导致星空中的自然射电源被偶然发现。在接下来的数十年间，射电天文望远镜观测了很大一部分天空。但是要深入了解一个单颗射电源，通常首先需要找到其光学对应体，这是一项似易实难的任务。

直到上世纪70年代末，射电望远镜的观测结果还相对地比较粗糙。在高精度相干观测法出现以前，射电天文学家们只能粗略地测出一个射电源的位置。要想在一片看似普通的恒星和星系中识别出射电源的光学对应体是极为困难的，除非有一个明显的异常光源正好和射电源的模糊位置相对应。

天文学家Cyril Hazard发明了一种巧妙的射电源定位方法——月掩星法。当月面从一个射电源前方经过时，它的信号就会被立即遮掩，这时其位置就在月面边缘所处的一段弧线上。当该射电源在月面另一侧重新出现，或者月面以稍有不同的路径再次将其遮掩时，就能确定第二段弧线。这两段弧线交点就是该射电源的准确位置。

Hazard及其同事使用位于澳大利亚的著名的帕克斯射电望远镜，观测了射电源3C 273的的三次月掩星，3C 273代表《剑桥第三射电源表》上的第273个源，编号是以天置的赤经排序的。他们对这个射电源的定位精度达到了亚角秒量级（如需了解更多关于Hazard工作的信息，可登录skypub. com/3c273）。后来的观测显示，它与两个可见光源对应：3C 273 A看起来像是出自3C 273 B的一道纤细喷流，而后者则是一个相当明亮的13等天体，看上去像是一颗恒星。3C 373 B不同于其它照片中恒星的点状外观，看起来似乎被包裹在一团暗淡的模糊光斑中。

在帕洛玛天文台，施密特开始着手研究这些光学对应体的性质。获取了射电源的准确位置后，他应用了天文学中最强大的分析工具——光谱。不过他拍摄的可见光光谱反而让问题更复杂了。3C 273 B的光谱特征是完全陌生的，在人们预想的谱线位置上，居然是空白一片，什么也没有。

不过几周后，施密特发现，其实3C 273 B的光谱中有一组非常熟悉的谱线：氢原子光谱的巴耳末线系。不过它在光谱中红移了16%。

一个学生最近提出一个问题，为什么3C 273的红移没有被立即发现？毕竟，这种形式的发射谱线与恒星形成区和行星状星云的谱线相似。类似的谱线在赛弗特星系中也能看到，赛弗特星系是拥有明亮星系核的近距离旋涡星系，后来证明这种星系是类星体的“失败”近亲，在一定意义上说就是较暗弱的类星体。

要理解为什么说施密特的发现是一项伟大的成就，可以先看一下后文中的原始资料。Schmidt必须首先拍摄光谱，而在1963年，对光谱的解释工作更像是一门技巧，而不是科学。将200英寸海尔望远镜获取的光谱，与现代使用94英寸（约合2.4米）的Hiltner望远镜上的CCD探测器记录的光谱相比较，微弱的低对比度特征在CCD光谱中立即可以被认出是发射线，而同样的特征在摄影光谱中几乎无法看出，即便高对比度的谱线也显得十分弥散。

遥远而明亮的天体

为什么这16%的红移令人吃惊？

天文学家早已知道宇宙膨胀可以导致遥远天体的光谱线发生红移，结果就是越遥远的天体看起来其退行速度就越快。甚至在上世纪60年代初期，天文学家们就已经发现了红移高达20%的遥远星系团，它们的红移比3C 273更大。

不过这些星系团并没有3C 373的超高亮度。越遥远的天体看起来越暗弱，所以如果3C 373真的距离地球20亿光年，那么它的亮度将至少是当时已知的最明亮星系的40倍。

此外，施密特在他的原始论文中认为，如果该类星体的喷流（3C 273 A）源于3C 273 B，那么它必须至少延伸16万光年。即使它以光速运动，这一喷流要想达到当前的长度也至少要16万年的时间；由于它的速度一定远不及光速，因而所需时间甚至肯定更长。如果3C 273 B总是保持同一亮度，那么在这段时间内，它辐射出的总能量将会比1亿颗超新星的能量更大。尽管如此，施密特依然坚持“最直接而至少可接受”的解释，是3C 273的红移是宇宙膨胀造成的。

但是，很多天文学家依然对它能够在这样长的时间内产生如此巨大的能量感到怀疑。尤其当观察到个别类星体在数天内，而不是在数月或数年内就发生了亮度变化时，问题就变得更加复杂了。观测结果显示，某些天体居然在几光天的空间范围（差不多等于太阳系的大小）内，产生了和一个星系相当的光度。是什么在如此小的空间内制造了如此大的能量？

由于需要这么多的能量，有一些天文学家认为，类星体的红移也许并不是宇宙膨胀造成的。他们提出，类星体的距离可能并没有那么遥远，也许它们就在本星系群附近。

当时有三种可选择的理论允许假定类星于邻近宇宙之中：

一、类星体可能是以接近光速运动的邻近天体。

二、类星体的光可能发生了引力红移，由于黑洞的巨大引力，它在逃离过程中损失了能量。

三、类星体的红移现象可能是由于某种未知的“新物理学”造成的。

不过这三种可能答案都存在疑点。如果类星体以接近光速运动，那么按照相对论，蓝移的类星体将比红移的类星体更容易被探测到，不过至今没有发现这种情况。这大大降低了类星体是邻近天体的可能性。同时类星体的光被引力红移的观点会导致各种矛盾：发出这种发射线所需的大量低密度气体必须存在于一个强引力场中，而这么强的引力场会将物质压缩至无法形成发射线的极高密度。第三种解释则纯粹是一种猜想，没有任何证据支持。

在施密特的发现以后，关于类星体红移的论战持续了15年，直到决定性证据出现，证实了类星体的确是非常遥远的天体。1978年，Alan Stockton（夏威夷大学）证实，类星体处在具有相同红移的普通星系之中，有时候其红移量甚至比预期的更大。

更多的证据进一步证实了类星体的极远距离：Dennis Walsh（焦德雷班克天文台）领导的团队证认出了第一个因前景星系而发生引力透镜作用的类星体，这种现象只能在宇宙学距离的前提下才能解释。而在1982年，Todd Boroson和John Beverly Oke（帕洛玛天文台）研究了另一个著名类星体3C 48周围的模糊光斑，证实那是来自其宿主星系的星光。

类星体的能源

如果说类星体红移是宇宙学性质的，那么就存在一个能量来源的问题。无论其能源是什么，它都必须能够在一个太阳系大小的很小体积内释放出巨大的能量。

几位天体物理学家——苏联的Yakov Zel’dovich和Igor Novikov，康奈尔大学的Edwin Salpeter在1964年，英国剑桥大学的Donald Lynden-Bell在 1968年，分别独立提出，唯一可行的解释是气体被吸积到数百万倍太阳质量的巨大黑洞之中。尽管根据定义黑洞不能发光，不过当它吞食气体时却会变成强大的光源。当气体盘旋落入巨大黑洞中时，会释放出重力势能，形成覆盖整个电磁波谱的辐射。

到了1984年，剑桥大学的著名天文学家马丁 ·里斯令人信服地指出，星系核的任何活动都不可避免地导致形成一个特大质量黑洞。尽管直接的观测证据依然并不充分，但天文学家们开始倾向于接受特大质量黑洞的吸积活动是类星体能源的观点，因为这种解释是当时仅剩的最后一种可能。

有意思的是，证实特大质量黑洞存在的第一个有力证据并非来自类星体，而是它们看上去并不活跃的“同胞”。围绕星系中心运转的气体和恒星证明，几乎所有大型星系的中央都寄宿着特大质量黑洞。类星体与普通星系的唯一区别在于，它们的中心黑洞吞食物质的多少。

类星体的结构

多年来，天文学家逐渐梳理出了类星体的完整故事：这些奇异的天体如何演化，以及它们的真实面貌究竟如何。不过在回答这些问题之前，首先要找到更多的类星体。

最初，天文学家们用射电波区分类星体与普通恒星。类星体的射电波来自其明亮的喷流，这种喷流是从星系中心爆射而出，进入星系际空间中的。不过天文学家很快意识到，类星体的其它性质，例如其特殊的光谱、多变性以及X射线发射等，都可以将它们从附近的恒星中区别出来。在这个过程中，他们发现，相对容易被找到的“射电强”（现在活动星系核被分为“射电强”与“射电弱”两类——编者注）的类星体其实只占全部数量的5%到10%。

到上世纪80年代初，各种观测项目已经发现了数十万个类星体，目标的距离也越来越远。斯隆数字化巡天是一个覆盖全天四分之一的自动观测项目，它在过去8年间发现了超过12万颗类星体。随着类星体的统计数据越来越完备，完整的演化过程也最终被勾画了出来。

目前的理论认为，在星系的形成时期，类星体就在星系核中开始成长，那时候宇宙的年龄只有数亿年。30亿年后，类星体的数量达到峰值。不过之后的数十亿年里，由于特大质量黑洞逐渐耗尽了气体供给，导致其晚年变得越来越平静。

事实上，类星体可能是被自己破坏的：极高的自身光度将正在被吸积的气体加热到极高的温度，甚至将其完全吹走。结果就是黑洞的物质供给不足，而在黑洞年轻时，却因为这些燃料而有极高的亮度。曾在100亿年前统治宇宙的类星体的全部遗骸，就是目前平静地蛰伏于邻近的大型星系中心的特大黑洞。

尽管目前没有望远镜可以在如此远的距离上直接拍摄到类星体的精细结构，不过50年来的研究已经找到了许多探索其真实面貌的间接方法。所有理论的基础都一样：那里有一个气体吸积盘向特大质量黑洞提供物质。但是具体细节依然很难探究。

观测显示，一些类星体被一圈尘埃所包围，特别是那些光度较低的类星体。尘埃环可能是吸积盘本身的延伸，也可能与吸积盘吹出的风有关。无论哪种情况，这些尘埃若要存在，就必须远离吸积盘内部的强光和高热。从赤道方向透过这层阻碍观察类星体，与从垂直方向看到的不同——许多经常帮助我们识别类星体的重要特征，比如较宽的发射线，在垂直方向上都是看不到的。尘埃层可以帮助解释类星体的种类变化。

天文学的定义范文第4篇

01火星甲烷

1976年7月20日，美国“海盗”号火星探测器登陆火星，它上面装有美国科学家吉尔伯特·莱文设计的探测设备。科学 家一致认为，如果探测设备在火星土壤中探测到含有碳14的甲烷辐射，那么火星上就一定存在生命。“海盗”号的探测结果让人振奋：它从火星表面铲出了一些混有碳14养分的土壤，这表明有某种火星生物摄取了土壤养分，消化后排出了含有碳14的甲烷气体。但是，“海盗”号火星探测器上还装着另一个探测有机分子的设备，该设备却显示火星上没有任何生命信息。

美国航空航天局的科学家起初对莱文的探测仪器表示怀疑，认为它产生的数据也许是错的。但美国航空航天局最新的探测结果显示，在过去，火星表面几乎是湿润的，因此适合生命的存在。莱文说：“每次火星探测行动所得到的证据都在支持我的结论。没有一项证据与我的结论相违背。”

美国南加利福尼亚大学的细胞生物学家乔·米勒对“海盗”号探测器获得的数据进行重新分析后认为，排放物显示出了某种生理节奏，这表明火星上极有可能存在生命。

02四中子

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2003年，法国的一个粒子加速器中检测到了6个不应该存在的粒子，它们被称为“四中子”：即4个中子以不符合物理学法则的方式结合在一起。利用法国卡昂的粒子加速器工作的弗朗西斯科·米盖尔·马库斯和他的同事目前正在努力重复这一过程。如果成功，这彻底改写物理学定律。

研究人员用铍原子核撞击碳原子，然后对射入粒子监测器中的残核进行分析。他们原以为会看到4个独立的中子撞到监测器上，结果只在一个方向上看到了一次闪光。这次闪光的能量表明，4个中子同时抵达了监测器。当然，他们的发现可能是一次偶然事件：4个中子恰好同时抵达同一个地点，但出现这种情况的可能性极低。

也许会有人说，这种可能性总比四中子的可能性要大，因为在粒子物理学的标准模型中，四中子不可能存在。如果允许4个中子结合在一起，会出现各种各样的混乱局面。这就意味着大爆炸后的物质形态与我们今天所看到的物质形态是不一样的。更糟糕的是，这种形态的物体很快就会变得过重，宇宙将难以承受。

但在这一推理中存在一个明显的漏洞：目前的理论实际上是允许四中子存在的，不过只能在极为短暂的时间内存在。而且有其他证据，比如中子星支持多中子物质的存在。中子星是由大量中子聚合在一起形成的，这表明的确有一种无法解释的力量在使中子们聚集到一起。

03“先驱者”号离奇失踪

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美国“先驱者10”号太空探测器于1972年发射，“先驱者11”号太空探测器于1973年发射。如今两个太空探测器都已永远消失在浩渺的外太空。在它们与人类失去联系前的最后时刻，科学家发现两个太空探测器的运行轨道都背离了原先按万有引力算出的轨道，可能有某种“神秘的力量”在推动或拉扯着这两个探测器，从而导致它们加速飞行。尽管这一加速度非常小，却足以使“先驱者10”号偏离原先的轨道40万千米，“先驱者11”号也在1995年与地面失去联系。没人知道这是什么原因，一些可能的解释，例如软件错误、太阳风影响、燃料泄漏等都已被排除。

要弄清这个问题，有效的方法就是再向外太阳系发射一艘太空船，以探测那儿是否存在不同寻常的重力影响，不过费用高达3亿至5亿美元。

04柯伊伯峭壁

如果我们遨游到太阳系的最边缘，到达冥王星外面的寒冷空间，将看到一种奇怪的现象：在穿越充满了冰岩的柯伊伯带后，太空中突然空无一物。

现在，天文学家已经发现了大约1000颗海王外天体。这些天体中，只有大约20颗的近日距在46天文单位（1天文单位=05冷聚变科学界关于冷聚变的定义是，如果将钯电极浸入重水，就能释放出大量能量。给电极加上电压，将促使氘核移向钯分子，使它们克服自然的斥力聚合到一起，并在瞬间释放出巨大的能量。为了验证核聚变能否在常温下进行，美国专家在1989年至1999年的10年中进行了200多次实验。2004年12月，在对各种证149597870700米）以上，但没有一颗的近日距超过47天文单位。这种情况表明，存在一个边界明显的外边缘。天文学家将这一分界线称为柯伊伯峭壁。

是什么力量造成了这种现象？唯一的解释似乎是存在第九颗行星。它应该是一颗和地球或火星同样大小的星球，它的引力把这个地区的所有碎片一扫而光。但目前我们还没有发现这样的星球。

还有很多问题，比如，柯伊伯带是扁平的，还是像一个巨大的面包圈？它是连续地分布在一个环状区域，还是不连续地分布在两个环中？这些问题都有待天文学家解答。

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05冷聚变

天文学的定义范文第5篇

    关键词:公理化;几何原本;西学中源;逻辑;传播

    Abstract: In the late of Ming dynast and in the early of Qing dynast, much western scientific knowledge were introduced into China by missionaries, so the axiomatic method came to our country together. The axiomatic method really was useful to the development of modern science and technology, but then Chinese did not attach the importance on it. According the fact of then, we think there were three chief reasons. The first one is that the Chinese edition of Elements was very difficult to read, and the second one is the idea that all western knowledge originated from China belittle the axiomatic method, the third one is that no logic knowledge came with it then. These three reasons let the spread of axiomatic method stagnate for a long time.

    Key Words: Axiomatic method; Elements; the idea of all western knowledge originate from China; logic; spread

    一 引言

    明末清初,随着大批西方传教士航海东来,大量的西方科技文献也传入到了中国,特别是数学和天文,传入的尤其多。由此,在西方社会盛行了多年,被当时的科学界奉为圭臬的专门用来系统地整理知识和研究知识的公理化方法也来到了中国。这种方法中国古代没有,其简便性、实用性和逻辑性为国人前所未闻,其在应用的过程中体现出来的条理性和严谨性等特点也很好的弥补了我国古代科学研究方法的不足。所以,这种方法传入之后,本应受到极大的欢迎,并很快应用到我们的科学研究中去才对,但是,事实并非如此。公理化方法自从传入之后,大约二百年的时间里,人们对其研究和应用很少,就是知道的也并不多,以至于其默默无闻了很久。为什么呢?关于这个问题的研究,显然有助于我们理解当时西方科学技术在我国的传播,对于弄清楚当时中西文化交流的很多问题具有重要的作用。另外,关于此问题,就目力所及尚无人深入研究,故本文拟就这个问题作一探讨,以求教于各位专家。

    二 公理化方法东来

    1583年,以意大利人利玛窦为首的西方传教士首次进入中国大陆,开始在我国传教。起初,他们的传教工作并不顺利,国人不信任他们。由此,他们开始转变策略,给国人展示一些其从西方带来的新奇物品,如地图、日晷、星盘等,企图以其高深的科技来吸引国人,唤起国人的对其教义的信任。实践证明,此招果然奏效。其在当时不仅吸引了不少平民百姓,而且也吸引了不少高级知识分子,如王泮、瞿太素等人。瞿太素甚至还拜利玛窦为师,成了利玛窦的学生。瞿太素是明末礼部尚书瞿景淳的二公子,从小聪敏伶俐,但他却忤逆孔孟,偏爱炼金等奇技巧[1]。他拜在利玛窦门下,主要是为了学习西方科技。然而,当时的西方科技都是建立在西方流传了近两千年的欧氏几何基础上的。由此,学习之初,利玛窦先给瞿太素讲授了欧几里德的《几何原本》。在讲授的过程中,瞿太素勤于笔记,细心整理,不久就写出了一个《几何原本》第一卷的汉文本[2]。这是历史上《几何原本》在我国的第一次汉译。据研究,在这个汉文本里面有定义、有概念、有公理、也有命题和证明,基本上就是后来徐光启翻译的《几何原本》第一卷的样子[3]。由此,那个时候欧洲的公理化方法就开始传入我国了。

    1599年利玛窦到了南京,由于其前段时间不断的宣扬西方科技,也由于他的学生瞿太素的游说和吹捧,其开始名声大噪。这样,来向利玛窦求学的人多了起来。这其中有一个叫张养默的,他原本是当时着名的学者和医生王肯堂的学生。王肯堂当时不住在南京,拜会利玛窦不方便,于是其便派遣了他的一个弟子来向利玛窦学习。张养默聪敏努力,利玛窦非常喜欢他,给他讲授了不少西方科技知识,当然也包括欧氏几何知识[4]。据载,张养默自己曾印刷了《几何原本》第一卷。由此我们看出,在南京西方公理化方法又一次得到了传播。

    1601年,利玛窦到了北京,结识了李之藻等一批官员和知识分子,随与他们经常探讨西方天文、地理和数学等。据载,当时利玛窦经常参考的书籍是其在罗马学院时期的老师克拉维乌斯神父的新书《论星盘》[5]。这是一本介绍天文仪器的书,主要讲述了如何制作星盘。但其在阐述的时候,完全采纳了公理化方法,是按照《几何原本》的形式写成的[6]。并且没过多久,利玛窦还在多种西方文献的基础上写成了《天主实义》一书,宣传了天主教的旨义,用西方逻辑清晰地论证了上帝的存在[7]。所以,利玛窦甫到北京即把公理化方法也传播到了那里。

    1604年,徐光启来到北京,不久即结识了利玛窦。随后他们共同探讨各种学问。那个时候徐光启已经入教,所以,其深知利玛窦来京的实义。1606年徐光启建议利玛窦还是通过翻译一些西方科技文献来实现传教目的更为有利。于是他们开始翻译《几何原本》。之所以翻译《几何原本》,利玛窦曾说:“中国人最喜欢的莫过于关于欧几里德的《几何原本》一书。原因或许是没有人比中国人更重视数学了,虽然他们的教学方法与我们的不同;他们提出了各种各样的命题,却都没有证明。这样一种体系的结果是任何人都可以在数学上随意驰骋自己最狂诞的想象力而不必提供确切的证明。欧几里德则与之相反,其中承认某种不同的东西,亦即:命题是依序提出的,而且如此确切地加以证明,即使是最固执的人也无法否认它们。”[8]由此,一开始,利氏就有传入公理化方法的心意。

    到了1607年5月间,他们顺利的翻译成功了《几何原本》前六卷。这六卷本的《几何原本》是我国首次对西方数学较为系统的探讨和介绍。其全面包含了欧几里德《几何原本》中为建立公理化方法而给出的概念、定义、公理、公设等。对于正文中给出的命题,完全采用西方逻辑给出了严格论证,完全使用了原来的排列顺序。前六卷虽然只是平面几何知识,但在公理化的组织下,近180个命题已经成为了一个紧密和严谨的网络。所以,《几何原本》前六卷的翻译成功,标志着公理化方法正式在中国着陆了。

    徐光启对于《几何原本》中使用的这种特殊的方法,以及这种方法在使用过程中表现出来的优越性应该说是很有感触的。他在几何原本杂议中说:“此书有四不必:不必疑,不必揣,不必试,不必改。有四不可得:欲脱之不可得,欲驳之不可得,欲减之不可得,欲前后更置之不可得。”[9]由此看见徐光启对公理化方法的推崇之意。

    在徐光启和利玛窦的推崇下,公理化方法在当时也还是很有影响的。比如,在此后李之藻刻印的《浑盖通宪图说》、《圆容较义》、《同文算指》中和徐光启编着的《测量异同》、《勾股义》、《简平仪说》中,以及孙元化写成的《泰西算要》、《几何体论》、《几何用法》等书中经常看到公理化方法使用的影子的。当时的学者——有的甚至不是天主教徒,如着名学者叶向高,也很喜爱《几何原本》。可是,自此以后,谁也没料到,公理化方法就逐渐地没落起来。从徐光启以后的二百多年里,遍览当时国人撰写的科学和数学着作,除了数学证明被保留了下来,其它的一些公理化的做法几乎都遗失殆尽。尽管后来又有《崇祯历书》的编写和《西洋新法历书》的实施等活动再次传入公理化方法——给公理化方法的传播注入强心剂,但这些都似乎于事无补。这样的局面一直延续到清朝的中后期。

    公理化方法是近代西方科学技术发展过程中的一种非常重要的方法,它的理解和应用与否将直接影响到由其组织起来的科学知识。所以,弄清楚公理化方法在中国开始受零落的原因,可以更好地理解那个时代国人是如何学习和理解西方科技知识的,从而对那段历史有一个更深刻的把握,下面我们就对这个问题进行分析。

    三 影响公理化方法在我国传播的原因

    明末清初是一个政权交接、朝代更替的时期,此时即有政党之间的斗争,也有学术派别之间的论辩,还有不同民族不同宗教不同文化之间的各种碰撞和纷争等。所以,仔细分析起来,影响公理化方法在我国传播的因素应当是很多的。不过,从当时科学研究的环境和状况出发,这其中对公理化方法的传播有直接影响的和重大影响的,我们认为主要还是以下几个:

    1.汉译《几何原本》的生涩难读阻碍了公理化方法的早期传播

    在公理化方法传入的过程中,我们看到,虽然也有其它的书籍带入了公理化方法,但是,在早期关于公理化方法的描述、介绍以及应用最好的、最深入的还是徐光启与利玛窦共同翻译的《几何原本》。当时,对公理化方法比较了解的人,如徐光启、李之藻、孙元化等人,都是通过学习和研究《几何原本》来达到目的的。利玛窦在介绍天文学和其它知识的时候也间或有公理化方法的输入,但由于都没有《几何原本》讲解的清楚和深入,也都未有引起人们的广泛重视。

    但是,利玛窦和徐光启翻译的《几何原本》是一本什么样的书呢?虽然,关于《几何原本》翻译,利玛窦曾高度赞扬过徐光启,说他学习不久就能用清晰优美的中文来写他学到的一切了[10]。后来,梁启超也曾说他们二人翻译的《几何原本》是:“字字精金美玉,为千古不朽之作。”[11]但是,考虑到利玛窦是外国人,并不熟悉中文,梁启超作为文学家未必通读过《几何原本》,他们的这些溢美之词,未必可信。真实的情况是怎样的呢?

    在几何原本杂议中,徐光启说:“(此书)有三至三能:似至晦实至明,故能以其明明他物之至晦;似至繁实至简,故能以其简简他物之至繁;似至难实至易,故能以其易易他物之至难。……有初览此书者,疑奥深难通,仍谓余当显其文句。余对之:度数之理,本无隐奥,至于文句,则尔日推敲再四,显明极矣。尚未及留意,望之似奥深焉,譬行重山中,四望无路,及行到彼,蹊经历然。”[12]

    清朝初年,康熙皇帝请法国传教士张诚、白晋讲授西方数学,他们二人翻译了另外一套《几何原本》。在这一套的序言中他们说:“《几何原本》(利玛窦着,因文法不明,后生难解,故另译)乃度数万物之根本……”[13]当时的大数学家梅文鼎也曾说:“(几何原本)行文古奥而峭险,学者多畏之。”[14]

    由此看出,利玛窦和徐光启翻译的《几何原本》实际上并非是一部容易读的着作。这一点徐光启本人也清楚。其不仅内容深奥,而且语言和行文都存在着不少问题。再加上,他们二人在翻译的时候创造了不少新名词,如几何、三边形、对角线、钝角、圜(圆)、半圜、斜方形(菱形)、比制(比)、同理之比例(比例)等等。所以,其生涩难读、难于理解应当是在当时给人们的较为普遍的印象。

    其生涩难度,自然就给人们对它的学习和研究设置了一道艰难的障碍。人们既然连其内容都不能很好的理解,那何谈能了解隐藏在其后的公理化方法呢?显然是不能的。所以,我们认为明末汉译本《几何原本》的难于让人们理解和学习是影响公理化方法早期传播的直接原因和主要原因。

    2.“西学中源”说限制了公理化方法在清初时期的传播

    1634年,在徐光启的领导下,总册数为一百三十七卷的煌煌巨着《崇祯历书》编纂完成。当时尽管由于多种原因,其没有施行,但其一部分还是刊印了出来,并流传到社会上,引起了很多反响。到了十年后,明朝灭亡清朝建立,汤若望精简部分内容,改《崇祯历书》为《西洋新法历书》,并得到多尔滚的支持得以实施,此书的影响就更大了。此书是西方传教士参考了西方多种书籍,按照西方科学的组织方法编写而成的,大量采用了公理化的方法。而此时,也出现了一些比较有成就的数学家和天文学家,如黄宗羲、黄百家、薛凤祚、王锡阐、李子金、方中通、梅文鼎、梅珏成等。他们几乎都研究过《几何原本》,有的还写出了相关的着作,如李子金曾着有《几何易简集》,梅文鼎曾着有《几何补编》、《几何通解》等。同时,此时的康熙皇帝也非常喜爱西方数学,曾命法国传教士张诚和白晋重新翻译《几何原本》等。由此,此时本也是公理化方法在我国广泛传播的大好时机,可是也未能如愿以尝。原因是此时兴起了“西学中源”说,并很长一段时间在学界占据着上风。

    “西学中源”之说,发端于明朝末年的学者黄宗羲和方以智,后来,清初的天文学家、数学家王锡阐、梅文鼎和阮元也加入进来,支持这种学说。还有当时的康熙皇帝也欣赏这种学说,提倡这种做法。这样,在当时学界就逐渐形成了一股强烈的贬低西方科学的先进性,极力推崇祖国传统技术优越性的潮流。这股潮流如此之强烈,竟使当时的汤若望、南怀仁等传教士面对着自己写的作品都不敢承认这是从西方来的。这股潮流兴起之初,还有“西方科技发源东方,东西先人共同研究”的意思,及至后来全然就是“西方科技盗取东方”的说法了。这样,就极大的影响了当时的人们对西方科学技术的认识。人们开始逐渐地对于西方科学技术中的先进的东西充耳不闻,对于他们的书籍中有的而我们的文献中没有的东西不屑一顾,开始认为什么都是我们老祖宗的好。比如,对于科学研究中的论证说理这种做法,我们明显地缺乏,这是公论,本来是应当向西方好好学习的,可是王锡阐竟也认为无所谓,他说:“好学深思者,自能力索而得知也。”[15]

    论证说理是公理化方法的重要组成部分,在公理化方法的应用中,论证说理给人们的感受最为深刻,也常被认为是最实用的。我国当时的学者连这个都屏蔽掉了,何谈对其相关全部知识的了解和研究?论证说理需要推理和概念,而推理和概念的建立需要形式逻辑等。由此,对论证说理感兴趣,对其深入研究才能导致对公理化方法的全面学习和研究,对于公理化方法全面研究了才能知道其特点和优越性,才能推广和应用。

    所以,我们在那时的科学家的着作中看不到公理化方法采用的影子。就是在对《几何原本》曾有过深入研究的大数学家梅文鼎的科学着作中也没有采用定义、公理、公论等来组织其讨论过的全部知识的现象。在其着作中,虽然有的有命题和论证,但是多数没有用概念、定义、公理等,更没有使用这些组织起来的系统。有的甚至连概念、定义和公理都没有,直接就是命题和解。这显然还是中国古代传统的组织知识和研究知识的方法。由此,我们认为,明末清初的“西学中源”说在公理化方法早期不被人理解的基础上,又给其泼了一头凉水。其对公理化方法的忽视和贬低,直接打消了公理化方法传播的希望,由此致使其在那个时期传播和应用的停滞与没落。

    3.公理化方法传入的不完整是导致其影响不大的根本原因

    从前面公理化传播的过程我们看出,当时传入公理化方法的途径不仅只是有数学,而且还有天文学、水利学等,载体很多。但是,这其中有一点是相同的,即是当时公理化方法的传播并非是作为一种被人们特别关注的知识传进来的,而是作为传入欧氏几何和天文学等知识的帮手顺便捎带进来的。这样就造成公理化方法在当时的一个明显的特点是——即是不完整,缺乏必要理论基础。

    公理化方法产生在古希腊时期,它的成功不是短时间内爆发的,而是也经历了一段相当长时间,包含了许多先贤们的心血。首先是爱奥尼亚学派的泰勒斯把逻辑引进数学创造了证明,然后是伟大的数学家毕得哥拉斯在数学中广泛地验证了这种证明的合理性,再然后是伟大的哲学家亚里士多德就逻辑推理建立了相应的规则,最后才是欧几里德将其合理综合、概括和应用,使之成熟并彰显于世。[16]由此我们看出,公理化方法有着深厚的历史,也有着广泛的理论基础。它最根本的基础就是形式逻辑。另外,根据现在方法论专家的研究,公理化方法在使用的时候,还必须坚持定义和定理选择的基础性、最少性、相容性和封闭性等,还必须坚持在各命题推理的过程中有严谨性和逻辑性等。[17]其实,其规则是很多的。

    可是,回顾当时公理化方法的传入,当时的传教士和有志贤士只是传入了进来公理化方法的使用,但对于其基础是什么?在使用的时候坚持哪些原则?具体使用的步骤和过程又是怎样的?等等,一系列问题一概不管,未作任何的说明和解释。比如,在传入公理化方法最全面也最深入的《几何原本》中。其虽然给出了概念、定义、公理和证明等,但是,至于什么是概念?什么是定义?公理又是什么意思?证明需要遵循哪些原则和要求等等,这些都未给出解释。[18]《几何原本》在当时有两个版本,一个是利玛窦和徐光启翻译的欧几里德版本,一个是张诚和白晋翻译的巴蒂版本。后一个版本是一个足本,但同样也没有解释。不仅数学着作没有,就是在天文学和其它科学着作中也不曾有过关于上述内容的说明。这样在当时就难免使国人不理解公理化方法真正的含义了。不理解其真正的含义,自然也就无法重视它,无法学习研究它,也就无法将其推广开来和应用到自己的科学研究中去了。所以,当时关于公理化方法知识传入的不完整和不系统性是造成公理化方法影响较小的一个重要原因。并且这个原因不是外来的,是公理化方法自身带来的,所以是内因,是导致其影响不大的根本原因。

    至于到了1627年,李之藻和付汛际写成了《明理探》,将亚里士多德的逻辑学传了进来。[19]1683年,南怀仁又集合其它传教士的逻辑与科学工作写成《穷理学》,并献给康熙,说“穷理学为百学之门”,极力传播西方逻辑学。[20]可惜那个时候的人们更多的是关注西方来的科学知识,还有那时“西学中源”说已经大行其道,所以,当时没有人注意到这里的逻辑学和几何原本中表现出来的公理化方法之间的密切关系,没有人对此进行过深入的探讨,因而,其也就没有对公理化的传播产生什么影响。

    四 结语

    明朝清初,西方传教士传入了大量的西方科技,同时也带来了在西方的流行了近两千年的公理化方法。这种方法是我国没有的也是对于现代科技的发展有着重要作用的,本应受到我国学者的欢迎和广泛使用,但事实并非如此。在利玛窦和徐光启等人传入公理化方法之后,不仅没有多少人使用,研究的也很少,致使公理化方法在当时影响很小。这其中的原因固然有很多,但我们认为有三个原因是主要的。一、利玛窦和徐光启翻译的《几何原本》生涩难读影响了其早期的传播;二、后来《西洋新法历书》的实施,本来是公理化方法崛起的好机会,却又赶上“西学中源”说的盛行,阻碍了其在清朝初期的传播;三、回顾公理化方法传播的历程,其实公理化方法从一开始输入我国,就是不完备的,缺少很多相关的内容,特别是逻辑基础,这是造成公理化方法本身不强大不突出,从而也没有比较大的影响的根本原因。由此,我们认为,公理化方法在当时被动的处境主要是有内因和外因两个方面引起的,特别是内因。其自己不完备,别人就无从了解、研究和使用了。这给我们现在学习西方经验的启示是:我们引入一种技术和方法,应尽力将相应的知识基础也带进来,使我们的学习者对其有一个全面的了解,这样才能更好的使用它们,其也才能发挥最大的作用。

    参考文献

    [1]沈定平.瞿太素的家世、信仰及其在中西文化交流中的作用[J].中国史研究,1997(1).

    [2][4][8][10]利玛窦,金尼阁.利玛窦中国札记[M].北京:中华书局出版社,1983. 256,351,517,518.

    [3]Peter M. Engelfriet. Euclid in China[M].Boston: Leiden Brill, 1998.132,133.

    [5]H. Bernard, S.J. Matteo Ricci's Scientific Contribution to China [M]. Peiping: Henri Vetch,1935.52.

    [6]C. Clavius. Astrolabium[M].Romae:Ex Typogrphia Gabiana,1593.

    [7]利玛窦.天主实义[M].天学初函[Z].台湾:台湾学生书局,1965.

    [9][12]徐光启.徐光启集[M].上海:上海古籍出版社,1984.76-78.

    [11]梁启超.中国近三百年学术史[M].台湾:台湾中华书局,1958.8.

    [13]曹增友.传教士与中国科学[M].北京:宗教文化出版社,1999. 115.

    [14]吴文俊.中国数学家大系(第七卷)[M].北京:北京师范大学出版社,2000.249.

    [15]江晓原.试论清代“西学中源”说[J].自然科学史研究.1988(2).

    [16]C. B. Boyer. A History of Mathematics[M].New York:John Wiley & Sons Inc..1968.91-133.

    [17]王鸿钧,孙宏安. 数学思想方法引论[M].北京:人民教育出版社,1992.275-303.

    [18]欧几里德.几何原本·徐光启着译集[M].上海:上海古籍出版社,1983.