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闻名于世的“诺贝尔奖”,每年一次授予在物理学、化学、生理学或医学,以及一些人文领域做出卓越贡献的人,至今已有100多年的历史。然而,诺贝尔并没有设立专门的天文学奖项,这导致了20世纪前70年天文学的成就与诺贝尔奖无缘。由于天体物理学的发展,特别是天文观测所发现的许多物理特性和物理过程是地面上的物理学实验所无法实现的,宇宙及各种天体已成为物理学的超级实验室。天体物理学的一些突出成果有力地推进了物理学的发展,这样,天文学成就获得“诺贝尔物理学奖”就成为很自然的事了。
诺贝尔奖与天文学的尴尬
诺贝尔奖是以瑞典著名化学家阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔(Alfred Bemhard Nobel,1833年10月21日~1896年12月10日)的部分遗产作为基金创立的。诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金支票。诺贝尔在他的遗嘱中提出,将部分遗产(920万美元)作为基金,以其利息分设物理、化学、生理或医学、文学及和平5种奖金,授予世界各国在这些领域内对人类做出重大贡献的学者。1968年,瑞典中央银行于建行300周年之际,提供资金增设诺贝尔经济学奖,并于1969年开始与其它5种奖同时颁发。诺贝尔奖还有一个规定,即只有先前的诺贝尔奖获得者、诺贝尔奖评委会委员、特别指定的大学教授、诺贝尔奖评委会特邀教授才有资格推荐获奖的候选人。
由于没有设立诺贝尔天文学奖,在很多年里,天文学家既没有推荐权,也不会被人推荐。在这个世界公认的科学界最高奖面前,天文学和天文学家的处境不免有些尴尬。
天文学与物理学相互促进
天文学是研究地球之外天体和宇宙整体的性质、结构、运动和演化的科学,物理学是研究物质世界基本规律的科学。研究各种物质形态都会形成相应的物理学分支,其中包括研究天体形态和特性的天体物理学。很显然,天文学与物理学的关系十分密切,相互关联,密不可分。天文学成就可以归入诺贝尔物理学奖的范围是在情理之中的,但是要使这个道理得到公认很不容易,花费了好几十年的时间。
20世纪初,物理学家根据物理学规律提出了许多天文学预言:如广义相对论预言星光在太阳引力场中的弯曲、水星近日点的运动规律和引力场中的光谱红移现象;预言中子星、微波背景辐射、星际分子和黑洞的存在等。这些预言在证实的过程中曾走过艰难的历程甚至弯路,这些伟大的预言推动着天文学家和物理学家们为之奋斗,并且发展了一个个新的分支学科。
天文观测为物理学基本理论提供了认识地球上实验室无法得到的物理现象和物理过程的条件。开普勒发现了行星运动三定律以后,牛顿为解释这些经验规律才导出万有引力定律,而在地球上的物理实验室中是总结不出万有引力定律的。此后,从对太阳及恒星内部结构和能量来源的研究中获得了热核聚变反应的概念;对星云谱线的分析提供了原子禁线理论的线索;从恒星演化理论发展出了元素形成理论。天文学观测的新发现也给物理学以巨大的刺激和桃战:中子星的发现推动了致密态物理学的发展,而类星体、星系核、Y射线暴等现象的能量来源迄今还很难从现有的物理学规律中找到答案。
随着物理学的发展,物理学家必然要把宇宙及各种天体作为物理学的实验室。物理学家涉足天文学领域的研究成为一种必然。而天文学家也会密切地注视着物理学的发展,以期用物理学原理来解释宇宙的过去、现在和将来。
一批历史性天文学成就无缘诺贝尔奖
在1901年开始颁发诺贝尔奖以后,天文学上有很多重大的发现,其科学价值可与获得诺贝尔物理学奖的一些项目媲美。1912年,美国女天文学家勒维特(Henrietta Swan Leavitt)发现造父变星的周光关系,从而得出一种估计天体距离的方法,这直接导致了河外星系的发现;1911年~1913年,丹麦天文学家赫茨普龙(Ejnar Hertzsprung)和美国天文学家罗素(Henry Norris Russell)各自独立地得到了恒星光度和光谱型的关系图,即赫罗图,赫罗图在恒星起源和演化的研究中起到了举足轻重的作用;1918年,美国天文学家沙普利(Harlow Shapley)发现银河系中心在人马座方向,纠正了太阳是银河系中心的错误看法;1924年,美国天文学家哈勃(Edwin P.Hubble)确认“仙女座大星云”是银河系之外的恒星系统,继而在1929年发现了著名的哈勃定律,证明宇宙在膨胀;1926年,英国天文学家爱丁顿(ArthurStanley Eddington)出版专著《恒星内部结构》,这本书成为恒星结构理论的经典著作。然而,这些成果无一例外地被诺贝尔物理学奖拒之门外。
就像1927年诺贝尔物理学奖得主威尔逊发明的云雾室成为研究微观粒子的重要仪器一样,望远镜的发展使我们能够观测到更遥远、更暗弱的天体及天体现象。但是没有一项光学望远镜的成就获奖。其中如美国天文学家海尔(Alan Hale)研制的口径1.53米、2.54米和5.08米三架大型反射望远镜,1930年施密特研制的折反射望远镜,以及20世纪90年代研制完成的10米口径凯克Ⅰ号和Ⅱ号望远镜等,它们都代表了天文学观测手段的历史性成就。获诺贝尔物理学奖的与天文相关的课题
随着物理学的发展,物理学家必然要把宇宙及各种天体作为物理学的实验室。在宇宙中所发生的物理过程比地球上所能发生的多得多,条件往往更为典型或极端。在地球上做不到的物理实验,在宇宙中可以观测到。物理学家涉足天文学领域的研究成为必然。
赫斯发现宇宙线191 1年~1912年,奥地利物理学家赫斯(Victor Francis Hess)用气球把“电离室”送到距离地面5000多米的高空进行大气导电和电离的实验,发现了来自地球之外的宇宙线。1936年,赫斯因此获得诺贝尔物理学奖。实际上,宇宙线的发现既是一项物理学实验,更是天文学观测成果。
贝特提出太阳的能源机制1938年美国物理学家贝特(Hans Bethe)研究核反应理论的过程中,提出太阳和恒星的能量来源于核心的氢核聚变所释放出的巨大能量。1967年,他因此项研究成果获得诺贝尔物理学奖。
汤斯开创分子谱线天文学美国物理学家汤斯(Charles Townes)利用氨分子受激发射的方式代替传统的电子线路放大,研制出了波长为1,25厘米的氨分子振荡器,简称为脉泽。他由地球上的“脉泽”联想到太空中的分子,预言星际分子的存在。并计算出羟基(-OH)、一氧化碳(CO)等17种星际分子谱线频率。1963年,年轻的博士后巴瑞特观测到了预言中的羟基分子谱线,成为轰动全球的20世纪60年代四大发现之一。汤斯由此成为分子谱线天文学的拓荒人和首创者。1964年,他因氨分子振荡器成功研制而获该年度的诺贝尔物理学奖,而这项研究的副产品开创了一门新兴的天文学科,其科学意义不逊于氨分子振荡器的研制成功。
物理学家涉足天文学的研究所取得的成果能够登上诺贝尔奖的大雅之堂,那么天文学家的研究成果,自然也应该被诺贝尔物理学奖容纳。
天文学理论首先与诺贝尔奖结缘
天文学家们密切注视着物理学的发展,并在天文学的研究过程中发展了物理学。瑞典天文学家阿尔文首先于1970年用他的“太阳磁流体力学”的出色成果叩开了诺贝尔物理学奖的大门,接着又有钱德拉塞卡的“恒星结构和演化”和福勒等几人合作的“恒星演化元素形成理论”的获奖。这三项诺贝尔物理学奖的理论性很强,但都是建立在深入细致的天文观测基础上的。光学望远镜的长期观测提供了极其宝贵的资料,所获得的统计规律给理论研究指明了方向,提供了解决问题的线索。这三个项目也体现了物理学理论和天文学最完美的结合。
首次获诺贝尔奖的天文学家在太阳上发生的一切物理过程都与磁场和等离子体有关。磁流体力学成为太阳物理最重要的理论基础。瑞典的阿尔文(Hannes Alfv6n)是磁流体力学的奠基人,他首先应用这个理论研究太阳,因此也称为太阳磁流体力学。由于这一理论也适用于宇宙中其它天体和星际介质,因而也就成为宇宙磁流体力学。阿尔文因为对宇宙磁流体动力学的建立和发展所做出的卓越贡献而荣获1970年度诺贝尔物理学奖,这是历史上第一次以天文学研究成果获诺贝尔物理学奖。
印度裔美国天文学家钱德拉塞卡奋斗终生的成就在钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)还是剑桥大学研究生的时候,就获得了“白矮星质量上限”这一研究成果。这一成果意味着超过白矮星质量极限的老年恒星的演化归宿可能是密度比白矮星更大的中子星或者黑洞,其意义不同寻常。但由于受到权威学者错误的压制,这一成果未能得到进一步深入研究。在这之后,他仍几十年如一日地研究恒星结构和演化理论。1983年,他在73岁高龄时以特别丰硕的成就获得该年度的诺贝尔物理学奖。
B2FH元素形成理论宇宙中存在的各种元素是怎样来的?这是个天文学家应该回答、却很难回答的问题。但是由天文学家霍伊尔(Fred Hoyle)、伯比奇(G.Geoffrey Burbidge)夫妇和核物理学家福勒(William Fowler)合作完成的研究课题却揭示了这个自然之谜。人们按论文作者姓氏字母顺序称之为B2FH元素形成理论。这篇论文解决了在恒星中产生各种天然元素的难题,被视为经典科学论文。这是天文学家和核物理学家合作研究天文学重大课题的典型例子。
1983年,上述论文的第三作者福勒获得了诺贝尔物理学奖,这个结果显得很不公平,备受质疑。福勒的贡献的确很大,但是另外三位天文学家的贡献也不是可有可无的,特别是霍伊尔作为这个研究课题的提出者和组织者,其前期的研究已经提出“恒星内部聚变产生元素”的创新思想,把他排除在诺奖之外很有些匪夷所思。
射电天文学成为诺贝尔奖的摇篮
射电天文学是20世纪30年展起来的天文学新分支,其特点是利用射电天文望远镜观测天体的无线电波段的辐射。和光学望远镜400多年的历史相比,它仅有几十年历史,但却很快就步入了鼎盛时期。20世纪60年代射电天文学的“四大发现”,即脉冲星、星际分子、微波背景辐射、类星体,成为20世纪中最耀眼的天文学成就。射电天文已成为重大天文发现的发祥地和诺贝尔物理学奖的摇篮。
赖尔的突破物理学中因发明新器件而获诺贝尔物理学奖的事例屡见不鲜。然而在20世纪前几十年当中,光学天文望远镜的发展很快,导致了不少重要的天文发现,但却没有一项得奖。1974年,英国剑桥大学的赖尔(Martin Ryle)教授因发明综合孔径射电望远镜而获得了诺贝尔物理学奖,这是天文学家终于实现因研制天文观测设备而获诺奖的突破。射电望远镜开辟了观测的新波段,但是刚刚发展起来的射电天文十分幼稚,最大的问题是空间分辨率很低,且不能给出射电源的图像。1952年,赖尔提出综合孔径望远镜理论,这是一种化整为零的射电望远镜,用两面或多面小天线进行多次观测就可以达到大天线所具有的分辨率和灵敏度。而且,还能得到所观测的天区的射电图像。1971年,剑桥大学建成的等效直径为5千米的综合孔径望远镜,其分辨率已和大型光学望远镜相当,获得了一大批射电源的图像资料。
休伊什和贝尔发现脉冲星脉冲星的发现证实了中子星的存在。中子星具有和太阳相当的质量,但半径只有约10千米。因此具有非常高的密度,是一种典型的致密星。中子星还具有超高压、超高温、超强磁场和超强辐射的物理特性,成为地球上不可能有的极端物理条件下的空间实验室。它不仅为天文学开辟了一个新的领域,而且对现代物理学发展也产生了重大影响,导致了致密物质物理学的诞生。英国剑桥大学的天文学教授休伊什(AntonyHewish)和他的研究生乔丝琳·贝尔(Jocelyn BellBurnell)女士一起发现了脉冲星。休伊什因发现脉冲星并证认其为中子星而荣获1974年的诺贝尔物理奖是当之无愧的,但贝尔博士未能和休伊什一起获得诺贝尔奖却是一件憾事,目前天文学家公认她是发现脉冲星的第一人。
彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙微波背景辐射1963年初,彭齐亚斯(Arno Allan Penzias)和威尔逊(Robert Woodrow Wilson)把一台卫星通讯接收设备改造为射电望远镜进行射电天文学研究。在观测过程中意外发现了多余的3.5开温度的辐射。这种辐射被确认是宇宙大爆炸时的辐射残余,成为宇宙大爆炸理论的重要观测证据。由此,他们获得了1978年度的诺贝尔物理学奖。彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙微波背景辐射,所获得的黑体谱并不精确,而且他们得到的微波背景辐射的空间分布是各向同性的,这与大爆炸宇宙学的理论有着明显的差别。
赫尔斯和泰勒发现射电脉冲双星继1974年休伊什教授因发现脉冲星而获得诺贝尔物理学奖之后,1993年美国普林斯顿大学的赫尔斯(RussellA.Hulse)和泰勒(Joseph H.Taylor)两位教授又因发现射电脉冲双星而共同获得该年度诺贝尔物理学奖,引起了全世界的轰动。他们发现的脉冲双星系统之所以重要,不仅因为是第一个,还因为它是轨道椭率很大的双中子星系统,成为验证引力辐射存在的空间实验室。他们经过近20年坚持不懈的努力,上千次的观测,终于以无可争辩的观测事实,间接证实了引力波的存在,开辟了引力波天文学的新领域。
新世纪天文观测再续辉煌
观测是天文学研究的主要方法。观测手段越多、越好,所能得到的信息就越丰富。进入21世纪仅仅10余年,已有4个天文项目获得了诺贝尔物理学奖,分别属于X射线、中微子、射电和光学观测研究领域。
贾科尼创立x射线天文学
1901年,伦琴(Wilhelm Conrad R6ntgen)因为发现X射线荣获诺贝尔物理学奖。时隔102年,X射线天文学的创始人里卡尔多·贾科尼(Rieeardo Giaeeoni)又获诺奖殊荣。由于地球大气对X射线和Y射线的强烈吸收,只能把探测器送到大气层外才能接收天体的X射线和Y射线辐射。20世纪30年代以后,特别是到了90年代,空间探测的发展使得X射线天文学得到了发展,实现了天文学观测研究的又一次飞跃。美国天文学家贾科尼由于对X射线天文学的突出贡献荣获2002年度诺贝尔物理学奖。
贾科尼对X射线天文学的贡献是全面的,瑞典皇家科学院发表的新闻公报把他的贡献归纳为“发明了一种可以放置在太空中的探测器,从而第一次探测到了太阳系以外的X射线源,第一次证实宇宙中存在着隐蔽的X射线背景辐射,发现了可能来自黑洞的X射线,他还主持建造了第一台X射线天文望远镜,为观察宇宙提供了新的手段,为x射线天文学奠定了基础”。贾科尼被称为“X射线天文学之父”当之无愧。
戴维斯和小柴昌俊发现太阳中微子中微子是组成自然界的最基本的粒子之一,中微子不带电,质量只有电子的百万分之一,几乎不与任何物质发生作用,因此极难探测。理论推测,在太阳核心发生的氢核聚变为氦的反应中,每形成一个氦原子核就会释放出2个中微子。太阳每秒钟消耗5,6亿吨氢,要释放1.4×1038个中微子。太阳究竟会不会发射如此多的中微子?只能由观测来回答。
美国物理学家戴维斯(Raymond Davis)是20世纪50年代唯一敢于探测太阳中微子的科学家。他领导研制的中微子氯探测器,放置在地下深1500米的一个废弃金矿里。在30年漫长的探测中,他们共发现了来自太阳的约2000个中微子,平均每个月才探测到几个中微子。而日本东京大学的小柴昌俊(Masatoshi Koshiba)教授创造了另一种中微子探测器。探测器放在很深的矿井中,并于1983年开始探测,1996年扩建,探测到了来自太阳的中微子。1987年,在邻近星系大麦哲伦云中出现了一次超新星爆发(SNl987A),理论预测在超新星爆发过程中会产生数量惊人的中微子。令人兴奋不已的是,他们成功地探测到了12个中微子。戴维斯和小柴昌俊因为成功地探测到中微子而荣获2002年度的诺贝尔物理学奖。
在美国和加拿大,公众要通过望远镜观测星空,主要是在业余爱好者团体和学校的天文台中实现的。但是对于偶尔想要观察一下月球或木星的家庭来说,要找到这些地方并与对方协调好时间,那是很不容易的。然而,最近的一次到捷克共和国的旅行,倒是给了我(Peter Foukal)一种另辟蹊径式的启发。
在中欧小国家捷克,拥有一个独一无二的、由44个市政府出资支持的公共天文台网络。现在,其中的24个天文台有专职的雇员、课堂设施、展示空间,甚至还有附属的天文馆。对比之下,在我的家乡马萨诸塞,连建设一个图书馆的经费都很困难,那么捷克又是怎么使职业天文学家们在那么多城镇中都能受到重视呢?
事情最早要从布拉格附近的小镇Pardubice说起。1912年,小镇上有一位开明贵族名叫ArthurKraus男爵,他建立了一座天文台。天文台配备了一架品质精良的Merzl50毫米折射望远镜,部分时间用来进行常规的太阳观测,但主要是用于向镇上的居民讲授天文学。
这位社会名流的热心,也鼓励了1917年捷克天文学会的成立,而他的天文台的建成就是天文学会的起步之旅。然而捷克天文台网络的第一个重要成员位于布拉格的Petrin山,名为Stefanik天文台,1928年建成。这里是可以俯瞰首都布拉格的美丽的山顶公园,吸引着众多的市民和旅游者来此游览。通过天文台里的四架主要望远镜,每年都有超过33000人次在这里观赏太阳和夜空。望远镜中有一对分别为200毫米和180毫米的蔡司折射望远镜。
另一处观测点建成于1937年,地点在CeskeBudejovice,随后在1938年还建成了另一个,地点在小镇Tabor。这些早期的天文装备为人们提供了观赏夜空中天文奇观的便利条件,也成为了业余天文团体活动的中心所在。在两次世界大战之间,捷克斯洛伐克实现了工业化,建成了民主政体,天文学被当作是公民教育的重要内容之一。
然而,大部分天文台建成于第二次世界大战之后。当时的政府认为,弘扬天文学理论可以抵消教会的影响力。其实并非如此,不过这种观念倒是促进了捷克的业余天文学的发展。1948年以后,天文台的数量快速地增加了。在1957年,前苏联的第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”升空之后,业余爱好者广泛开展了对其追踪的观测活动,这也促进了对天文观测的资助。
为了完成任务,天文台需要有能力和富于热情的工作人员。最近的一次夜晚观星的经历给我留下了深刻的印象。在黑暗的圆顶室中,除了我们一行,还有两个家庭包括他们的孩子,都在全神贯注地聆听着值班天文学家的讲解,内容是关于双重双星天琴座ε、球状星团M13和一颗彗星。天文学家解释了如何分开双重双星的每个成员,球状星团中密集的成员恒星发生碰撞的可能性,以及周期彗星的可能的来源。孩子们则提问了一些有趣的问题。享受这样难忘的夜晚,费用仅是每人约1美元。
天文台工作人员的专业背景,从天文专业的本科生到拥有博士学位的天文学家都有。所以天文台网络也为大学里天文专业的毕业生提供了就业机会。另一方面,一些业余天文学的计划也造就了天文学人才。例如,Kamil Homoch因为在河外星系中发现了10多颗新星,获得了2006年太平洋天文学会业余天文学成就奖。他现在已是一名专业天文学家。
与公共天文台网络并行,捷克的天好者们拥有不少的私家天文台,其中许多人参与了前沿的研究项目。例如,捷克天文学会的变星与系外行星分会就管理着系外行星凌星的国际数据库,会员们还承担着全世界范围内大约20%的这类凌星观测。另一些爱好者们则在研究密近双星的拱点运动方面做出了很大的贡献。
在波士顿附近的一个滨海区,我(PeterFoukal)建立了自己的小天文台,这儿已经接待了数以百计的参观者。通过望远镜的目镜来观察太阳、月亮和每一颗行星,会给人带来一种与在计算机屏幕上观赏“哈勃”拍摄的天体照片很不一样的精彩和亲近的感受。我已经收到了好几箱来自少年学生们的热情洋溢的信件,足可以证明这一点。那么,为什么在美国我们只能拥有很少的由市政支持的城市天文台呢?
那种认为在有光污染的城镇不可能进行天文观测的观点,我看是不正确的。其实许多人不了解,即使在曼哈顿的市区,那些适合小望远镜的天体目标也是可以很好地观察的。
了解和掌握文艺复兴的扩展,拉伯雷、塞万提斯、莎士比亚等文学巨匠的成就,近代科学的奠基,“天文学革命”,哥白尼的“太阳中心说”,伽利略对天文学的贡献,布鲁诺关于宇宙无限的理论,开普勒,哈维探明人体血液循环系统。
通过学习文艺复兴在欧洲各国的扩展和延伸到近代科学领域,使学生能够比较全面地掌握文艺复兴运动的全貌,更加深刻地领会文艺复兴运动地性质及其影响。
通过学习近代科学的奠基者,使学生认识到:新天文学的确立过程,说明自然科学是建立在反对封建神学的斗争中发展起来的,知识必然战胜愚昧,科学真理必然战胜封建迷信。同时,也要使学生认识到:知识战胜愚昧,科学真理战胜封建迷信不是一朝一夕的事情,它是一个艰难的过程。
教学建议
重点分析:
欧洲其他国家的文艺复兴是重点。14世纪开始于意大利的文艺复兴运动,很快扩展到了欧洲其他国家。这就使得文艺复兴运动在深刻性、广泛性等多方面与意大利文艺复兴运动都有明确的提高,这就使得文艺复兴运动已经发展成为波及整个欧洲、影响遍及世界的一股资产阶级文化的新潮流,以更加汹涌澎湃的怒潮冲击着封建神学,给封建制度以更为有力的打击。
难点分析:
近代科学的奠基者是难点。14世纪开始于意大利的文艺复兴运动,不但很快扩展到了欧洲其他国家,而且还冲击着其他领域尤其是近代自然科学领域的发展。造成这种情况的原因学生由于思维水平问题还一时间难于理解,需要教师的点播。
本节教材地位分析:
本节教材包括两个方面的内容:一是发源于意大利的文艺复兴向广度方面发展,二是发源于意大利的文艺复兴向深度方面发展。文艺复兴运动对欧洲乃至整个世界的历史发展进程产生了重大而深远的影响。
重点突破方案:
关于“欧洲其他国家的文艺复兴”,教师首先提问学生,为什么14世纪开始于意大利的文艺复兴运动,会很快扩展到了欧洲其他国家?学生回答后,教师再介绍拉伯雷、塞万提斯、莎士比亚等文学巨匠的主要作品及其作品的主要内容。重点强调以下内容:①拉伯雷是法国文艺复兴时期的重要代表人物,其代表作《巨人传》以夸张的手法塑造理想君主巨人的形象,歌颂“人”的力量。还通过幽默滑稽的故事大胆地嘲笑了僧侣的无知,激烈抨击教会的罪恶,成为批判性和讽刺性极强的文学作品。②塞万提斯是西班牙文艺复兴时期的重要代表人物,其代表作《堂吉诃德》通过堂吉诃德的悲剧,歌颂了西班牙人民渴望自由、追求真理、反抗压迫的崇高品质,否定了封建制度,体现了人文主义的精神。③莎士比亚是英国伟大诗人、剧作家,是古往今来世界上最伟大的作家之一。他后期创作的四大悲剧,代表了其戏剧创作的最高成就。剧中主人公的性格被注入了人文主义的理想,他们的悲剧结局,说明恶势力的强大和人文主义的软弱,他用生动的语言塑造了鲜明的舞台形象,广泛深刻地描写,反映了英国封建制度解体、资本主义兴起时期的广阔的社会生活,表达了人文主义者的政治理想和道德原则。
难点突破方案:
关于“近代科学的奠基者”,教师首先提问学生,为什么14世纪开始于意大利的文艺复兴运动,会从文学和美术领域迅速波及到自然科学领域呢?学生回答后,教师再做补充说明。然后依次简单介绍“天文学革命”中哥白尼的“太阳中心说”、伽利略对天文学的贡献,布鲁诺关于宇宙无限的理论和开普勒的成就(行星运动三定律)。
课内探究活动的设计:
列表整理14~16世纪文艺复兴运动的成就。表格如下:
教学设计示例
重点:欧洲其他国家的文艺复兴
难点:近代科学的奠基者
教学手段:①教学方法:讲解法;②电教手段应用:相关图片。
教学过程:
教师提问:文艺复兴运动开始于何时何地?其主要思潮是什么?
导入新课。
一、欧洲其他国家的文艺复兴(15~16世纪)
关于“文艺复兴运动扩展到欧洲其他国家”,教师提问学生,为什么14世纪开始于意大利的文艺复兴运动,会很快扩展到了欧洲其他国家?学生回答后,教师做出补充说明。
关于“法国作家拉伯雷和西班牙作家塞万提斯的成就”,按照教材简单讲解,可以参考“扩展资料”部分相应内容。
关于“英国大文豪莎士比亚”,教师要做重点讲解。可以让学生看教材中的小字部分中关于喜剧作品《威尼斯商人》和悲剧作品《哈姆雷特》的介绍,提问学生,这两部风格迥然不同的作品有什么共同之处?学生回答后,教师做出补充说明。
关于“欧洲活字印刷术的发展”,教师按照教材讲解。
二、近代科学的奠基者
关于“文艺复兴运动扩展到自然科学领域”,教师提问学生,为什么14世纪开始于意大利的文艺复兴运动,会从文学和美术领域迅速波及到自然科学领域呢?学生回答后,教师补充说明。
关于“天文学革命”,教师首先提问学生,自然科学领域的变化,为什么会首先从“天文学革命”开始呢?学生回答后,教师补充说明,这就从根本上否定了封建神学赖以存在的根基彻底戳穿了天主教会的反科学、反人性的本质。
关于“哥白尼的、伽利略、布鲁诺和开普勒的科学成就”,教师依照教材讲解,有条件的学校可以发动学生讲解。
关于“医学领域的成就”,教师可以结合初中“生理卫生”,让学生讲解哈维探明人体血液循环系统的重要性。
最后,教师出示下列表格,由学生整理14~16世纪文艺复兴运动的成就。
设计思想:
①通过学生填写表格,对于相关问题的分析,体现学生的主体地位;
②通过教师对相关材料的补充说明和表格的设置,实现教师的主导作用。
板书设计
探究活动
世界名著名作赏析
文艺复兴时期是一个英才背出,巨星云集的时代,涌现出许多文学家、艺术家、思想家和科学家。他们的思想异彩纷呈,他们的精神光芒四射,他们的作品经久不衰如陈年老酒,随着时间的推移,日益甘醇味美,值得细细品味、玩赏。
建议教师在文艺复兴二课都讲完以后,组织一个阅读文艺复兴时期名著兴趣小组或开一堂名著赏析课。
1.赏析名画:达.芬奇、米开朗琪罗、拉斐尔等的名作。可用幻灯机或网络媒体。
2.由教师推荐名著,组织学生课余阅读,课外活动时组织学生进行交流。
尝试演戏剧<<威尼斯商人>>或<<罗密欧与朱丽叶>>
由教师指导,学生组织准备活动.
程序如下:
1.搜集莎士比亚剧本<<威尼斯商人>>或<<罗密欧与朱丽叶>>.
2.观看录像或演出戏剧<<威尼斯商人>>或<<罗密欧与朱丽叶>>.3.修改剧本,简化剧本.
4.选定角色,安排人物.
5.熟悉台词.
6.借服装和准备道具.
关键词:校本化;高中历史;科学史
科学史是沟通自然科学和人文学术的最好桥梁。通过科学史的训练和熏陶,不仅可以培养文理兼通的人才素质,而且还可以优化人才的知识结构,这是其他学术无法替代的。科学史是人类文明发展的一个重要组成部分,如果不懂科学史,就不能真正理解社会发展的历史。就科学高中的培养目标而言,大部分毕业生将会从事理工科专业的学习和工作。而一个从事科学技术工作并且力求在科学技术上有所创新的人,如果对科学的发展缺乏整体上的了解,不能掌握科学技术发展的规律以及其他学科对本门学科的影响,就很难有所成就。因此,开设科学史这门课程尤为必要。这门课程重在还原人类认识自然界的本质和运动规律的发展历程,揭示科学发展的一般规律,特别是向学生提供著名科学家、发明家解决问题的思路和方法,进而为科高学子在科学研究的道路上提供借鉴,让他们站在巨人的肩膀上,走得更远。以下为科学史的具体学习要点:
一、科学史的意义与研究现状
1.了解科学史的确立及其诸种功用,理解科学与正确之间的关系。2.掌握科学史研究中的内史和外史,了解科学史在中国的发展现状。
二、古希腊的科学与哲学
1.了解古希腊科学产生的背景。2.概述古希腊贤人对万物本原的探究,认识对万物本原的探究意义。3.了解亚里士多德在自然哲学、逻辑学以及系统的经验考察等方面的贡献。4.知道古希腊在数学、物理、天文学等方面的贡献,理解其对古代世界的影响。
三、古代中国的自然观与科学技术
1.知道天人感应与天人相分及宇宙演化思想,理解中国古代的时空观念。2.了解天文学上的旷世之争――浑盖之争,认识其对中国天文学发展的影响。3.概述中国古代传统数学、计时技术和测向技术的发展演变。
四、阿拉伯的科学及科学在欧洲的复兴
1.概述阿拉伯科学产生的历史背景,了解其与古代希腊罗马文化的渊源,认识“翻译”为阿拉伯科学的真正起点。2.了解阿拉伯在数学、天文学、医学、光学和化学方面的发展,理解阿拉伯科学的世界意义。3.了解基督教、亚里士多德思想以及农业技术革命对中世纪欧洲科学发展的影响,认识“1277大谴责”对人们打破亚里士多德思想对科学的束缚作用。4.理解文艺复兴、宗教改革以及不同文明间技术的交往对欧洲近代科学革命的影响,准确把握宗教与科学的关系。5.了解培根倡导的实验、哈维的血液循环说以及数学的新进展对科学在欧洲复兴的作用。
五、近代科学革命――天文学、新物理学、数学、化学
1.理解哥白尼《天体运行论》在近代天文学方面的革命性作用,了解伽利略望远镜以及第谷的精密天文学对传统天文学的冲击,概述开普勒三大定律对哥白尼天文学的继承与批判,理解近代天文学革命是近代科学革命的切入点。2.说明斯蒂文链、伽利略的实验方法、笛卡尔的机械主义方法论、牛顿的万有引力定律和物体运动三定律等对近代物理学发展的意义,明确近代物理学是近代科学的核心领域。3.了解微积分的创立,列举笛卡尔、费马、牛顿、莱布尼茨、欧拉、拉格朗日等人在微积分发展过程中的贡献。4.概述古代炼金术对近代化学产生的影响,了解波义耳、拉瓦锡对近代化学诞生的贡献。
六、生物学的重大突破――从进化论到遗传学
1.了解达尔文进化论提出的背景以及达尔文的生平,认识其个人经历对其提出自然选择的进化论的影响。2.认识孟德尔定律,理解孟德尔被称为现代遗传学的奠基人的原因,了解遗传基本因子――DNA的发现对遗传学发展的意义。
七、物理学的新突破
1.了解电磁学理论的建立和通信技术的发展,认识其对第二次工业革命的作用。2.简述能量守恒定律和热力学定律的建立过程,理解热力学第一定律与能量守恒定律之间的关系,并说明热力学的基本定律对化学、天文学等学科发展的影响。3.了解狭义相对论的两条基本原理,概述广义相对论的三大验证,说明对广义相对论正确性的认识。4.了解爱因斯坦对量子论方面的贡献,理解相对论和量子力学之间的关系,认识量子力学的测不准原理。
八、数学的新时代
张衡(公元78—139年),字平子,南阳郡(今河南南阳)人,东汉时期的科学家。据记载,张衡“通《五经》,贯六艺”,而且“常耽好《玄经》”[ ],也就是说,张衡精通儒家的五经,通晓儒家的六艺,并对汉儒扬雄的《太玄》非常感兴趣。
扬雄的《太玄》认为,“玄”是宇宙间万事万物的总原则,他说:“夫玄也者,天道也,地道也,人道也。兼三道而天名之。”[ ]“玄者,幽摛万类而不见形者也,资陶虚无而生乎规,执神明而定摹,通同古今以开类,摛措阴阳而发气。一判一合,天地备矣。”[ ]张衡非常推崇扬雄的《太玄》,并且说:
吾观《太玄》,方知子云妙极道数,乃与《五经》相拟,非徒传记之属,使人难论阴阳之事,汉家得天下二百岁之书也。复二百岁,殆将终乎?所以作者之数,必显一世,常然之符也。汉四百岁,《玄》其兴矣。[ ]
而且,张衡还受到扬雄《太玄》的影响撰著《玄图》,其中说道:“玄者,无形之类,自然之根。作于太始,莫之与先;包含道德,构掩乾坤;橐籥元气,禀受无原。”张衡把“玄”看作是自然之根本,显然是吸收了扬雄的思想。他还在阐述其宇宙论和天文学思想的重要著作《灵宪》中说:
太素之前,幽清玄静,寂寞冥默,不可为象,厥中惟虚,厥外惟无。如是者永久焉,斯谓溟涬,盖乃道之根也。[ ]
张衡把宇宙的最初状态说成是“幽清玄静”,应当说,这种宇宙论在很大程度上是受到了扬雄的影响。
与扬雄一样,张衡对当时流行的谶纬之学也进行了批评。他在《请禁绝图谶书》中写道:
自汉取秦,用兵力战,功成业遂,可谓大事,当此之时,莫或称谶。若夏侯胜、眭孟之徒,以道术立名,其所述著,无谶一言。刘向父子领校秘书,阅定九流,亦无谶录。成、哀之后,乃始闻之。
张衡认为,谶纬之学为后人编造,并非古代圣人所作。他接着说:
《尚书》尧使鲧理洪水,九载绩用不成,鲧则殛死,禹乃嗣兴。而《春秋谶》云:“共工理水”。凡谶皆云黄帝伐蚩尤,而《诗谶》独以为“蚩尤败,然后尧受命”。《春秋元命包》中有公输班与墨翟,事见战国,非春秋时也。又言“别有益州”。益州之置,在于汉世。其名三辅诸陵,世数可知。至于图中迄于成帝。一卷之书,互异数事,圣人之言,势无若是;殆必虚伪之徒,以要世取资。往者侍中贾逵摘谶互异三十余事,诸言谶者皆不能说。
在这里,张衡指出谶书中存在的自相矛盾,否认其为圣人之言。与此同时,张衡还用事实来证明谶纬预言的无效。他说:“永元中,清河宋景遂以历纪推言水灾,而伪称洞视玉版。或者至于弃家业,入山林,后皆无效,而复采前世成事,以为证验。至于永建复统,则不能知。”因此张衡认为,谶纬之学“皆欺世罔俗,以昧势位,情伪较然”,应当“一禁绝之”。[ ]
此外,张衡还著有《周官训诂》,并且曾“欲继孔子《易》说《彖》、《象》残缺者,竟不能就”[ ]。可见,张衡不仅是一位科学家,而且也是一位有成就的儒家学者。
刘洪(约公元129—210年),字元卓,泰山蒙阴(今属山东)人,东汉时期的天文学家。他的《乾象历》比四分历精密得多,且有许多进步之处,被称为“划时代的历法”[ ]。然而,《乾象历》的理论依据来自《周易》。《晋书律历中》称刘洪的《乾象历》“推而上则合于古,引而下则应于今。其为之也,依《易》立数,遁行相号,潜处相求”。
虞喜(公元281—365年),字仲宁,会稽余姚(今属浙江)人,东晋时期的天文学家;著有《安天论》,在宇宙结构问题上倾向于“宣夜说”。虞喜在天文学上的最大贡献是他最早发现了岁差,并提出冬至点每50年西移一度的岁差值,被认为“在中国天文学发展史上尤其具有划时代的意义”[ ]。据《晋书虞喜传》记载:“喜少立操行,博学好古”;“洁净其操,岁寒不移,研精坟典,居今行古,志操足以励俗,博学足以明道”;“专心经传,兼览谶纬,乃著《安天论》以难浑、盖,又释《毛诗略》,注《孝经》,为《志林》三十篇。凡所注述数十万言,行于世”。可见,虞喜也是一位对儒家经典颇有研究的学者。
何承天(公元370年—447年),东海郯(今山东郯城)人,因曾任衡阳内史,故被称“何衡阳”,南北朝时期的天文学家。他利用前人的观测纪录,加之他自己多年的观测,撰《元嘉历》,对旧历作了多项的改进,是古代重要的历法之一。何承天在上表中说:
夫圆极常动,七曜运行,离合去来,虽有定势,以新故相涉,自然有毫末之差,连日累岁,积微成著。是以《虞书》著钦若之典,《周易》明治历之训,言当顺天以求合,非为合以验天也。[ ]
这里所谓的“顺天以求合”,就是要求根据天象制定历法并使历法符合天象;《尚书尧典》中帝尧命令羲氏、和氏通过观测日月星辰的运行制定历法以及《周易》中所说“《易》与天地准,故能弥纶天地之道。仰以观于天文,俯以察于地理,是故知幽明之故”[ ],就是“顺天以求合”。何承天认为,制定历法应当以儒家经典《尚书》中的《虞书》以及《周易》为依据,应当“顺天以求合”,而不是为了让天象符合于历法,不是“为合以验天”。
何承天不仅以儒家经典《尚书》、《周易》作为编撰历法的依据,同时,他在儒学上也颇有影响。据《宋书何承天传》记载,“承天幼渐训义,儒史百家,莫不该览。……《礼论》有八百卷,承天删减合并,以类相从,凡为三百卷,并《前传》、《杂语》、《纂文论》并传于世”。而且,他还在形神关系问题上提出自己的见解。他曾说过:
天以阴阳分,地以刚柔用,人以仁义立,人非天地不生,天地非人不灵,三才同体,相须而成者也。……若夫众生者,取之有时,用之有道……所以明仁道也。至于生必有死,形毙神散,犹春荣秋落,四时代换,奚有于更受形哉?[ ]
形神相资,古人譬以薪火。薪弊火微,薪尽火灭;虽有其妙,岂能独传?[ ]
这些观点对于当时形神关系问题的讨论是具有重要意义的。
祖冲之(公元429年-500年),字文远,范阳遒县(今河北涞水)人,南北朝时期的数学家、天文学家。在数学上,他对圆周率的计算和对球体体积的计算都代表了当时数学的最高水平。在天文学上,他编制了《大明历》,并首次在历法推算中将岁差的影响作为考虑的因素。祖冲之曾说自己在编制《大明历》的过程中,“搜练古今,博采沈奥,唐篇夏典,莫不揆量,周正汉朔,咸加该验”[ ],并且研读了包括汉儒刘歆、郑玄在内的许多学者有关历算方面的著述。刘宋大明六年(公元462年),祖冲之将所编制的《大明历》上表给孝武帝,并说:“臣博访前坟,远稽昔典,五帝躔次,三王交分,《春秋》朔气,《纪年》薄蚀,……探异今古,观要华戎。”他还说,他的历法有两大改变,其一,提出每391年设置144个闰月;其二,“以《尧典》云‘日短星昴,以正仲冬’,以此推之,唐尧世冬至日,在今宿之左五十许度”。接着,祖冲之还论述了他的历法的三个“设法”,其中之一是,“以子为辰首,位在正北,爻应初九升气之端,虚为北方列宿之中”[ ]。对于祖冲之的《大明历》,朝廷重臣戴法兴大肆责难。祖冲之则予以针锋相对的反驳,其中还就《诗经》中的“七月流火”以及《夏小正》中的“五月昏,大火中”,提出自己的看法。[ ]由此可见,祖冲之在编制《大明历》时,是把《春秋》、《尚书尧典》、《周易》、《诗经》、《大戴礼记夏小正》等儒家经典中有关天文学的内容当作重要的研究资料和依据。
祖冲之不仅为编制《大明历》,研习过儒家经典,而且也是在儒学上很有造诣的学者。据《南史祖冲之传》记载,祖冲之还“著《易》、《老》、《庄》义,释《论语》、《孝经》,注《九章》,造《缀术》数十篇”。
僧一行,俗名张遂(公元683—727年),魏州昌乐(今河南南乐)人,唐朝时期的天文学家。他所编制的《大衍历》是当时最好的历法;此外,他在天文仪器制造、天文观测等诸方面也多有贡献。一行“少聪敏,博览经史,尤精历象、阴阳五行之学”,曾读汉儒扬雄的《太玄》,撰《大衍玄图》,后来出家为僧。开元五年(公元717年),一行应召入京,并在此后奉昭编制《大衍历》。[ ]《大衍历》中有《历议》十篇,其中《历本议》说:
《易》:“天数五,地数五,五位相得而各有合,所以成变化而行鬼神也。”天数始于一,地数始于二,合二始以位刚柔。天数终于九,地数终于十,合二终以纪闰余。天数中于五,地数中于六,合二中以通律历。……故爻数通乎六十,策数行乎二百四十。是以大衍为天地之枢,如环之无端,盖律历之大纪也。[ ]
在一行看来,《周易》的“大衍之数”是历法的基础和出发点。把历法的数据与《周易》的“大衍之数”联系在一起,这在今天看来的确有牵强附会之嫌,但是,当时包括一行在内的天文学家的确这样做了,并编制成历法,这却是事实。
苏颂(公元1020—1101年),字子容,泉州同安(今属福建厦门)人,宋朝时期的天文学家、医药学家。他组织领导了水运仪象台的创制,并撰《新仪象法要》,同时还编撰了《本草图经》。苏颂饱读儒家经典,曾有诗曰:
占毕自忘老,攻坚常切问。六经日沈酣,百氏恣蹂躏。《礼》、《乐》原夏商,《春秋》道尧舜。论《诗》识温柔,讲《易》知谦巽。《书》要通上古,史亦蕲尽信。复熟《中庸》篇,推名善恶混。[ ]
苏颂还要求学校以“《春秋》兼《三传》,《礼记》兼《周礼》、《仪礼》,并为大经”,“《毛诗》为中经”,“《周易》、《尚书》为小经”。[ ]可见他对儒学的重视。
与苏颂同时代的曾肇在为他作墓志铭时称他“以儒学显”,并且说:“公天资闳厚,有犯不校。……凡所施为,主于宽恕,故天下称为钜人长者。尤以礼法自持,虽贵,奉养如寒士。……博学,于书无所不读,图纬、阴阳五行、星历,下至山经、本草、训诂文字,靡不该贯,尤明典故。喜为人言,亹亹不绝。学士大夫有僻书疑事,多从公质问,朝廷有所制作,公必与焉。”[ ]
沈括(1031—1095年),字存中,钱塘(今浙江杭州)人。嘉祐八年(1063年)举进士,曾参与王安石变法,历任司天监、权三司使等官职。他博学多才,所著《梦溪笔谈》涉及数学、天文历法、地学、物理、化学、生物学、医药学以及工程技术等诸多科技领域,此外,他还有专门的医药学著作《苏沈良方》。
然而,他的科学研究与儒家文化有着密切的关系。沈括12岁开始延师受业,接受儒家的正统教育,历时12年。他的人格和学问较多地受到孟子的影响。他曾撰《孟子解》,其中说道: 屈伸俯仰无不中义,仰不愧于天,俯不怍于人,立于天地间而无所憾,至大也;……。
思之而尽其义,始条理也;行之而尽其道,终条理也。
所谓修身也,不能穷万物之理,则不足择天下之义;不能尽己之性,则不足入天下之道。[ ]
从这些论述可以看出沈括对于儒学的深入研究以及他所受儒家思想的影响。此外,他还说过:“虽实不能,愿学焉。审问之、慎思之、笃行之,不至则命也。”[ ]儒家经典《中庸》所谓“博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之”,正是沈括为学成人的真实写照。
黄裳(公元1147—1195年),字文叔,四川隆庆府普城(今四川梓潼)人,宋朝时期的天文学家、地理学家。在天文学方面,现存的苏州石刻天文图为当时的王致远根据黄裳的天文图所刻;在地理学方面,他作有一幅全国总图。
据《宋史黄裳传》记载,黄裳长期在王府讲授儒家经典,尤擅长于《春秋》,曾经“作八图以献:曰太极,曰三才本性,曰皇帝王伯学术,曰九流学术,曰天文,曰地理,曰帝王绍运,以百官终焉,各述大旨陈之”,“有《王府春秋讲义》及《兼山集》,论天人之理,性命之源,皆足以发明伊洛之旨”。而且,黄裳还非常赞赏朱熹的学问,并曾予以荐举。
郭守敬(公元1231—1316年),字若思,顺德邢台(今属河北)人,元朝时期的天文学家。他在天文仪器制造和天文观测方面成就突出,尤其是他作为主要贡献者所编制的《授时历》是“我国古代最优秀的历法”,“把古代历法体系推向高峰”。[ ]
郭守敬从小随祖父长大,他的祖父郭荣通晓儒家五经,且精通数学和水利。后来,郭守敬又从学于刘秉忠。刘秉忠,字仲晦,邢州人。据《元史刘秉忠传》记载:刘秉忠“于书无所不读,尤邃于《易》及邵氏《经世书》,至于天文、地理、律历、三式六壬遁甲之属,无不精通”。显然,郭守敬从小较多地接受儒学尤其是理学方面的教育。
元世祖至元十三年(公元1276年),忽必烈下昭编制新历法,授张文谦昭文馆大学士,领太史院,以总其事。在太史院,负责具体工作的主要是王恂和郭守敬。王恂很早就以数学方面的才能而闻名。据《元史许衡传》记载,当时,王恂认为,“历家知历数,而不知历理”,因而推荐许衡参与主持编制历法。许衡认为,“冬至者历之本,而求历本者在验气”。于是,他“与太史令郭守敬等新制仪象圭表,自丙子之冬至日测晷景”,并且“参考累代历法,复测候日月星辰消息运行之变,参别同异,酌取中数,以为历本”。[ ]至元十六年(公元1279年),又有杨恭懿入太史院参与修订历法。至元十七年(公元1280年),新历告成,以儒家经典《尚书尧典》中“敬授民时”为据,命名为“授时历”。
一般认为,郭守敬是授时历的主要贡献者;这不仅因为他在共同合作的研究中起了重要的作用,而且,还有许多后继的工作以及最后的定稿都是由郭守敬独立完成的。但是不可否认,在编制授时历的过程中,王恂、许衡、张文谦、杨恭懿等人都发挥了一定的作用。然而,郭守敬的这四位主要合作者,恰恰都是在儒学上很有造诣的学者。王恂,字敬甫,中山唐县人。其父王良曾弃去吏业,潜心于伊洛之学。据《元史王恂传》记载:“恂早以算术名,裕宗尝问焉。恂曰:‘算数,六艺之一;定国家,安人民,乃大事也。’每侍左右,必发明三纲五常,为学之道,及历代治忽兴亡之所以然。”许衡(公元1209—1282年),字仲平,学者称鲁斋先生,怀庆河内(今河南沁阳)人,宋元之际理学家。他崇信程朱理学,对于传播理学发挥过重要作用。张文谦,字仲谦,邢州沙河人。据《元史张文谦传》记载:“文谦蚤从刘秉忠,洞究术数;晚交许衡,尤粹于义理之学。为人刚明简重,凡所陈于上前,莫非尧、舜仁义之道。”杨恭懿,字元甫,奉元人。据《元史杨恭懿传》记载:杨恭懿“暇则就学,书无不读,尤深于《易》、《礼》、《春秋》,后得朱熹集注《四书》,叹曰:‘人伦日常之用,天道性命之妙,皆萃此书矣。’”
郭守敬从小接受儒家的教育,他在编制授时历过程中的四位主要合作者的学术背景也均属于儒学,而且许衡还是当时著名的理学家。从这些事实中不难看出儒学对于郭守敬编制授时历具有重要影响。尤其是在刚开始编制历法时,王恂就推荐“知历理”的许衡参与工作,这本身就足以说明理学对于天文学研究的作用。
王锡阐(公元1628—1682年),字寅旭,号晓庵,别号天同一生,江苏吴江人,明清之际的天文学家。他的天文学著作有《晓庵新法》、《历法》、《历策》、《五星行度解》等。
王锡阐曾自称:“治《诗》、《易》、《春秋》,明律历象数。”[ ]同时,他与诸多儒家学者有过交往,其中有顾炎武、朱彝尊、万斯大等,晚年又与吕留良、张履祥一起讲濂洛之学。[ ]这些学者都是当时著名的儒家学者。朱彝尊(公元1629—1709年),字锡鬯,号竹垞,浙江秀水(今浙江嘉兴)人,清经学家,著有《经义考》、《曝书亭集》、《明诗综》等。万斯大(公元1633—1683年),字充宗,学者称褐夫先生,浙江鄞县人,清经学家;为学尤精《春秋》、《三礼》。吕留良(公元1629—1683年),字用晦,号晚村,崇德(今浙江桐乡)人,清初理学家,学宗程朱。王锡阐与这些儒家学者交往,不可能不受到儒学的影响,
与元代天文学家王恂、郭守敬既讲历数又讲历理一样,王锡阐也说:
天学一家,有理而后有数,有数而后有法。然惟创法之人,必通乎数之变,而穷乎理之奥,至于法成数具,而理蕴于中。[ ]
古人立一法,必有一理,详于法而不著其理。理具法中,好学深思者自能力索而得之也。[ ]
因此,他反对将历理和历数二者分割开来的做法。他说:
至宋而历分两途,有儒家之历,有历家之历。儒者不知历数,而援虚理以立说,术士不知历理,而为定法以验天。天经地纬躔离违合之原,概未有得也。[ ]
他还说:“天地始终之故,七政运行之本,非上智莫穷其理。然亦只能言其大要而已。欲求精密,则必以数推之。”所以他认为,“因数可以悟理”[ ]。应当说,王锡阐既讲历数又讲历理、“因数悟理”的思想与朱熹所谓理气不可分、格物致知的思想是一致的。
具有儒学背景的中国古代天文学家们曾推动着中国古代天文学的发展,并走向辉煌。这至少可以说明,儒学中有其利于科学发展的一面,也说明文化对于科学发展的重要意义。今天要发展科学,离不开建构有利于科学发展的新文化,这样的新文化是否可以从曾有利于中国古代科学发展的儒家文化中吸取有益的东西呢?
注释:
[ ] 《后汉书张衡传》。
[ ] 扬雄:《太玄玄图》。
[ ] 扬雄:《太玄玄摛》。
[ ] 《后汉书张衡传》。
[ ] 张衡:《灵宪》,载《玉函山房辑佚书》。
[ ] 参见《后汉书张衡传》。
[ ] 《后汉书张衡传》。
[ ] 陈遵妫:《中国天文学史》(第三册),上海:上海人民出版社1984年版,第1437页。
[ ] 杜石然:《中国古代科学家传记》(上集),北京:科学出版社1992年版,“虞喜”条。
[ ] 《宋书律历志中》。
[ ] 《周易系辞上传》。
[ ] 何承天:《弘明集》卷四《达性论》。
[ ] 何承天:《弘明集》卷三《答宗居士书》。
[ ] 《宋书律历志下》。
[ ] 《南齐书祖冲之传》。
[ ] 参见《宋书律历志下》。
[ ] 参见《旧唐书一行传》。
[ ] 《新唐书历志三上》。
[ ] 苏颂:《苏魏公文集》卷五《感事述怀诗》。
[ ] 苏颂:《苏魏公文集》卷十五《议学校法》。
[ ] 曾肇:《曲阜集》卷三《赠苏司空墓志铭》。
[ ] 沈括:《长兴集》卷十九《孟子解》。
[ ] 沈括:《长兴集》卷七《答崔肇书》。
[ ] 杜石然等:《中国科学技术史稿》(下),北京:科学出版社1982年版,第54页。
[ ] 另可参见《元史历志一》。
[ ] 王锡阐:《松陵文录》卷十七《天同一生传》。
[ ] 参见潘耒:《遂初堂文集》卷六《晓庵遗书序》。
[ ] 王锡阐:《晓庵遗书杂著测日小记序》。
[ ] 王锡阐:《松陵文录》卷一《历策》。