天文學(xué)發(fā)展歷程綜述

楊澤霈

天文學(xué)研究對(duì)于人類(lèi)的宇宙觀（或者世界觀）具有不可替代的重要作用，促進(jìn)了人類(lèi)宇宙觀的七次飛躍。

1.日心說(shuō)取代了地心說(shuō)

日心說(shuō)代替地心說(shuō)，是人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的第一次飛躍，日心說(shuō)的理論體系中認(rèn)為行星是圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)而并非圍繞地運(yùn)動(dòng)的理論在科技發(fā)達(dá)的現(xiàn)代得到了證實(shí)。日心說(shuō)也叫地動(dòng)說(shuō)，是關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)學(xué)說(shuō)，它與地心說(shuō)從本質(zhì)上形成了對(duì)立的局面，日心說(shuō)的提出者哥白尼還為此付出生命的代價(jià)。之所以說(shuō)日心說(shuō)是世界天文史的一次飛躍不僅僅表現(xiàn)在他的科學(xué)性，是天文學(xué)探索賣(mài)出了巨大的一步，雖然仍有錯(cuò)誤，但是其研究成果在當(dāng)時(shí)的時(shí)代下已經(jīng)算是十分顯著的科研成果。更由于它有力打擊了地心說(shuō)所支持的宗教基本主義，是歐洲宗教主義出現(xiàn)瓦解的趨勢(shì)，為后來(lái)的資本主義作出了一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

2.太陽(yáng)系也不是宇宙的中心

自從哥白尼提出日心說(shuō)之后，日心說(shuō)的理論被許多人接受，被認(rèn)為是正確的天文學(xué)理論。直到后來(lái)天文望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)打破了哥白尼學(xué)說(shuō)的神話，人們通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，不僅地球不是宇宙的中心，太陽(yáng)也不是宇宙的中心，雖然銀河系當(dāng)時(shí)被人們認(rèn)為就是整個(gè)宇宙，但是這一理論的發(fā)現(xiàn)還是有力地推動(dòng)了天文學(xué)的發(fā)展，是人們走出了個(gè)人崇拜的盲區(qū)，真正將天文學(xué)當(dāng)作一門(mén)科學(xué)進(jìn)行研究。隨著時(shí)間的推移，天文學(xué)研究從不止步，天文學(xué)家卡普坦（Jacobus Cornelius Kapteyn）為了全面了解銀河系的機(jī)構(gòu)組成，深入測(cè)量了45萬(wàn)顆恒星與恒星之間的實(shí)際距離來(lái)得到想要的結(jié)果，最終形成自己的一系列天文學(xué)理論，他的學(xué)說(shuō)被業(yè)界稱(chēng)之為“島理論”。用通俗的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，開(kāi)普坦認(rèn)為“宇宙”（即銀河系）是有邊界的，而我們所處的太陽(yáng)系只處在銀河系的中心邊緣，并未在中心位置。另一位科學(xué)家沙普利（Harlow Shapley）運(yùn)用相似的手法，更加精確地測(cè)量到我們生活的太陽(yáng)系僅處于銀河系的邊緣位置，這酒徹底推安了地心說(shuō)和日心說(shuō)。雖然以如今的科學(xué)發(fā)展程度來(lái)看，兩位科學(xué)家的學(xué)說(shuō)都略有不足，但是他們都實(shí)實(shí)在在地證實(shí)了太陽(yáng)系并非宇宙中心。

3.銀河系不是整個(gè)宇宙

到了20世紀(jì)初期，人們發(fā)現(xiàn)了一種新的天文體系——星云，對(duì)于這種新型的天文現(xiàn)象，學(xué)術(shù)界爭(zhēng)論不休難以下定論，沙普利及其所代表的派別認(rèn)為幸運(yùn)石天體，但是是屬于銀河系的天體，因?yàn)樗麄兊乃枷胝J(rèn)為“宇宙”知識(shí)銀河系。除夕至外還有一個(gè)較少人數(shù)推崇的派別，以柯蒂斯（Heber Doust Curtis）為首，認(rèn)為幸運(yùn)是獨(dú)立于銀河之外的，與銀河系一樣狀態(tài)，同等級(jí)的星系，即當(dāng)時(shí)大多數(shù)所承認(rèn)的“島宇宙”，并且認(rèn)為星云與宇宙之間的距離并不近，而是有相當(dāng)大的距離。同時(shí)它提出了最早的宇宙認(rèn)識(shí)，認(rèn)為真正地宇宙是有許許多多銀河系這樣的“島宇宙”組成，而銀河系并不是宇宙。兩派在美國(guó)進(jìn)行了一場(chǎng)曠日持久的激烈辯論，但效果并不理想，并沒(méi)有從根本上解決到底是哪方獲勝，因?yàn)榭茖W(xué)性的問(wèn)題需要進(jìn)行科學(xué)的研究方法，并不是通過(guò)辯論來(lái)解決。隨之而來(lái)的，哈勃望遠(yuǎn)鏡橫空出世，通過(guò)哈勃望遠(yuǎn)鏡，可以觀測(cè)到太空中有各種各樣的星云，這種類(lèi)似于銀河系的天體被發(fā)現(xiàn)的越來(lái)越多，使人們認(rèn)識(shí)到宇宙是無(wú)窮大的空間，哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)于天文研究來(lái)說(shuō)是一個(gè)里程碑式的發(fā)明。

4.宇宙是膨脹的、非永恒的

哈勃望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)為天文學(xué)觀測(cè)解決了巨大的難題，但是人們慢慢發(fā)現(xiàn)，通過(guò)哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的星云和星系等都十分的暗，這就引起了科學(xué)家的猜想，首先是想到的星系之間的距離很遠(yuǎn)，因此會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)果，其次，正因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)，所以由近及遠(yuǎn)可以得出結(jié)論，宇宙是永恒且沒(méi)有邊際的。但是奧伯斯（Heinrich Wilhelm Matth us Olbers）佯謬（奧伯斯佯謬實(shí)際上是現(xiàn)代宇宙學(xué)的發(fā)端，第一次定量地考慮了整個(gè)宇宙的行為）隨之提出一種說(shuō)法，加入上文的假設(shè)成立，那么任何會(huì)發(fā)光的天體發(fā)出的光線都能照射到地球，但是為什么我們觀測(cè)到的卻是沒(méi)有光線的？如果這個(gè)假設(shè)成立那么現(xiàn)實(shí)世界的地球上就不會(huì)有黑暗，這顯然與自然常識(shí)相悖，問(wèn)題究竟出在哪？結(jié)論就是天體是不斷退行的，且天體退行速度超過(guò)了光的傳播速度，因此光線永遠(yuǎn)到達(dá)不了地球。因?yàn)楣h(yuǎn)鏡證實(shí)到，天體的退行速度與距離成正比。所以，整個(gè)宇宙正在進(jìn)行一場(chǎng)不停歇的膨脹中。由于光的傳播速度小魚(yú)天體退行速度，所以光線永遠(yuǎn)來(lái)不及到達(dá)地球，因此會(huì)存在“視界”，進(jìn)而推出宇宙邊界論。

5.宇宙在加速膨脹

1998年，三位年輕的天文學(xué)家普爾穆特（Saul Perlmutter）、施密特（Brian P.Schmidt）和賴(lài)斯（Adam G.Riess）把他們的結(jié)果和其它天文觀測(cè)結(jié)果結(jié)合起來(lái)，可以得到宇宙從大爆炸開(kāi)始（約140億年之前）到今天的演化過(guò)程，以及在不同時(shí)期宇宙中的普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量的比例的演化。今天宇宙中的普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量分別占宇宙總的物質(zhì)—能量的比例為4%、23%和73%，也就是說(shuō)我們目前對(duì)今天宇宙成分的96%幾乎毫無(wú)所知。這既是物理學(xué)和天文學(xué)共同面臨的巨大挑戰(zhàn)，當(dāng)然也是人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的第六次飛躍。

6.可能有其它世界和文明

盡管有大量的證據(jù)支持生命能夠從低級(jí)到高級(jí)進(jìn)化，但是地球生命“種子”的來(lái)源目前仍然未知：可能產(chǎn)生在地球，也可能來(lái)自于太陽(yáng)系其它行星，也完全可能來(lái)源于太陽(yáng)系外的其它行星?？茖W(xué)家們于1992年在一個(gè)脈沖星（中子星）周?chē)l(fā)現(xiàn)了第一顆太陽(yáng)系外的行星，又于1995年在一個(gè)恒星周?chē)l(fā)現(xiàn)了第一顆繞著另外一個(gè)恒星運(yùn)動(dòng)的行星，至今已經(jīng)在太陽(yáng)系外其它恒星周?chē)舶l(fā)現(xiàn)了超過(guò)700個(gè)行星。其中有些行星是“宜居”行星，很有可能存在生命，甚至高級(jí)生命或者文明，這是人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的第七次飛躍。

參考文獻(xiàn)

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