天文學發展歷程綜述

楊澤霈

天文學研究對于人類的宇宙觀（或者世界觀）具有不可替代的重要作用，促進了人類宇宙觀的七次飛躍。

1.日心說取代了地心說

日心說代替地心說，是人類認識宇宙的第一次飛躍，日心說的理論體系中認為行星是圍繞太陽運動而并非圍繞地運動的理論在科技發達的現代得到了證實。日心說也叫地動說，是關于天體運動學說，它與地心說從本質上形成了對立的局面，日心說的提出者哥白尼還為此付出生命的代價。之所以說日心說是世界天文史的一次飛躍不僅僅表現在他的科學性，是天文學探索賣出了巨大的一步，雖然仍有錯誤，但是其研究成果在當時的時代下已經算是十分顯著的科研成果。更由于它有力打擊了地心說所支持的宗教基本主義，是歐洲宗教主義出現瓦解的趨勢，為后來的資本主義作出了一點貢獻。

2.太陽系也不是宇宙的中心

自從哥白尼提出日心說之后，日心說的理論被許多人接受，被認為是正確的天文學理論。直到后來天文望遠鏡的出現打破了哥白尼學說的神話，人們通過觀測發現，不僅地球不是宇宙的中心，太陽也不是宇宙的中心，雖然銀河系當時被人們認為就是整個宇宙，但是這一理論的發現還是有力地推動了天文學的發展，是人們走出了個人崇拜的盲區，真正將天文學當作一門科學進行研究。隨著時間的推移，天文學研究從不止步，天文學家卡普坦（Jacobus Cornelius Kapteyn）為了全面了解銀河系的機構組成，深入測量了45萬顆恒星與恒星之間的實際距離來得到想要的結果，最終形成自己的一系列天文學理論，他的學說被業界稱之為“島理論”。用通俗的語言來說，開普坦認為“宇宙”（即銀河系）是有邊界的，而我們所處的太陽系只處在銀河系的中心邊緣，并未在中心位置。另一位科學家沙普利（Harlow Shapley）運用相似的手法，更加精確地測量到我們生活的太陽系僅處于銀河系的邊緣位置，這酒徹底推安了地心說和日心說。雖然以如今的科學發展程度來看，兩位科學家的學說都略有不足，但是他們都實實在在地證實了太陽系并非宇宙中心。

3.銀河系不是整個宇宙

到了20世紀初期，人們發現了一種新的天文體系——星云，對于這種新型的天文現象，學術界爭論不休難以下定論，沙普利及其所代表的派別認為幸運石天體，但是是屬于銀河系的天體，因為他們的思想認為“宇宙”知識銀河系。除夕至外還有一個較少人數推崇的派別，以柯蒂斯（Heber Doust Curtis）為首，認為幸運是獨立于銀河之外的，與銀河系一樣狀態，同等級的星系，即當時大多數所承認的“島宇宙”，并且認為星云與宇宙之間的距離并不近，而是有相當大的距離。同時它提出了最早的宇宙認識，認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。兩派在美國進行了一場曠日持久的激烈辯論，但效果并不理想，并沒有從根本上解決到底是哪方獲勝，因為科學性的問題需要進行科學的研究方法，并不是通過辯論來解決。隨之而來的，哈勃望遠鏡橫空出世，通過哈勃望遠鏡，可以觀測到太空中有各種各樣的星云，這種類似于銀河系的天體被發現的越來越多，使人們認識到宇宙是無窮大的空間，哈勃望遠鏡對于天文研究來說是一個里程碑式的發明。

4.宇宙是膨脹的、非永恒的

哈勃望遠鏡的出現為天文學觀測解決了巨大的難題，但是人們慢慢發現，通過哈勃望遠鏡觀測到的星云和星系等都十分的暗，這就引起了科學家的猜想，首先是想到的星系之間的距離很遠，因此會出現這種結果，其次，正因為距離遠，所以由近及遠可以得出結論，宇宙是永恒且沒有邊際的。但是奧伯斯（Heinrich Wilhelm Matth us Olbers）佯謬（奧伯斯佯謬實際上是現代宇宙學的發端，第一次定量地考慮了整個宇宙的行為）隨之提出一種說法，加入上文的假設成立，那么任何會發光的天體發出的光線都能照射到地球，但是為什么我們觀測到的卻是沒有光線的？如果這個假設成立那么現實世界的地球上就不會有黑暗，這顯然與自然常識相悖，問題究竟出在哪？結論就是天體是不斷退行的，且天體退行速度超過了光的傳播速度，因此光線永遠到達不了地球。因為哈勃望遠鏡證實到，天體的退行速度與距離成正比。所以，整個宇宙正在進行一場不停歇的膨脹中。由于光的傳播速度小魚天體退行速度，所以光線永遠來不及到達地球，因此會存在“視界”，進而推出宇宙邊界論。

5.宇宙在加速膨脹

1998年，三位年輕的天文學家普爾穆特（Saul Perlmutter）、施密特（Brian P.Schmidt）和賴斯（Adam G.Riess）把他們的結果和其它天文觀測結果結合起來，可以得到宇宙從大爆炸開始（約140億年之前）到今天的演化過程，以及在不同時期宇宙中的普通物質、暗物質和暗能量的比例的演化。今天宇宙中的普通物質、暗物質和暗能量分別占宇宙總的物質—能量的比例為4%、23%和73%，也就是說我們目前對今天宇宙成分的96%幾乎毫無所知。這既是物理學和天文學共同面臨的巨大挑戰，當然也是人類認識宇宙的第六次飛躍。

6.可能有其它世界和文明

盡管有大量的證據支持生命能夠從低級到高級進化，但是地球生命“種子”的來源目前仍然未知：可能產生在地球，也可能來自于太陽系其它行星，也完全可能來源于太陽系外的其它行星。科學家們于1992年在一個脈沖星（中子星）周圍發現了第一顆太陽系外的行星，又于1995年在一個恒星周圍發現了第一顆繞著另外一個恒星運動的行星，至今已經在太陽系外其它恒星周圍共發現了超過700個行星。其中有些行星是“宜居”行星，很有可能存在生命，甚至高級生命或者文明，這是人類認識宇宙的第七次飛躍。

參考文獻

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