天文学发展历程综述

    杨泽霈

    天文学研究对于人类的宇宙观（或者世界观）具有不可替代的重要作用，促进了人类宇宙观的七次飞跃。

    1.日心說取代了地心說

    日心說代替地心說，是人类认识宇宙的第一次飞跃，日心说的理论体系中认为行星是围绕太阳运动而并非围绕地运动的理论在科技发达的现代得到了证实。日心说也叫地动说，是关于天体运动学说，它与地心说从本质上形成了对立的局面，日心说的提出者哥白尼还为此付出生命的代价。之所以说日心说是世界天文史的一次飞跃不仅仅表现在他的科学性，是天文学探索卖出了巨大的一步，虽然仍有错误，但是其研究成果在当时的时代下已经算是十分显著的科研成果。更由于它有力打击了地心说所支持的宗教基本主义，是欧洲宗教主义出现瓦解的趋势，为后来的资本主义作出了一点贡献。

    2.太阳系也不是宇宙的中心

    自从哥白尼提出日心说之后，日心说的理论被许多人接受，被认为是正确的天文学理论。直到后来天文望远镜的出现打破了哥白尼学说的神话，人们通过观测发现，不仅地球不是宇宙的中心，太阳也不是宇宙的中心，虽然银河系当时被人们认为就是整个宇宙，但是这一理论的发现还是有力地推动了天文学的发展，是人们走出了个人崇拜的盲区，真正将天文学当作一门科学进行研究。随着时间的推移，天文学研究从不止步，天文学家卡普坦（Jacobus Cornelius Kapteyn）为了全面了解银河系的机构组成，深入测量了45万颗恒星与恒星之间的实际距离来得到想要的结果，最终形成自己的一系列天文学理论，他的学说被业界称之为“岛理论”。用通俗的语言来说，开普坦认为“宇宙”（即银河系）是有边界的，而我们所处的太阳系只处在银河系的中心边缘，并未在中心位置。另一位科学家沙普利（Harlow Shapley）运用相似的手法，更加精确地测量到我们生活的太阳系仅处于银河系的边缘位置，这酒彻底推安了地心说和日心说。虽然以如今的科学发展程度来看，两位科学家的学说都略有不足，但是他们都实实在在地证实了太阳系并非宇宙中心。

    3.银河系不是整个宇宙

    到了20世纪初期，人们发现了一种新的天文体系——星云，对于这种新型的天文现象，学术界争论不休难以下定论，沙普利及其所代表的派别认为幸运石天体，但是是属于银河系的天体，因为他们的思想认为“宇宙”知识银河系。除夕至外还有一个较少人数推崇的派别，以柯蒂斯（Heber Doust Curtis）为首，认为幸运是独立于银河之外的，与银河系一样状态，同等级的星系，即当时大多数所承认的“岛宇宙”，并且认为星云与宇宙之间的距离并不近，而是有相当大的距离。同时它提出了最早的宇宙认识，认为真正地宇宙是有许许多多银河系这样的“岛宇宙”组成，而银河系并不是宇宙。两派在美国进行了一场旷日持久的激烈辩论，但效果并不理想，并没有从根本上解决到底是哪方获胜，因为科学性的问题需要进行科学的研究方法，并不是通过辩论来解决。随之而来的，哈勃望远镜横空出世，通过哈勃望远镜，可以觀测到太空中有各种各样的星云，这种类似于银河系的天体被发现的越来越多，使人们认识到宇宙是无穷大的空间，哈勃望远镜对于天文研究来说是一个里程碑式的发明。

    4.宇宙是膨胀的、非永恒的

    哈勃望远镜的出现为天文学观测解决了巨大的难题，但是人们慢慢发现，通过哈勃望远镜观测到的星云和星系等都十分的暗，这就引起了科学家的猜想，首先是想到的星系之间的距离很远，因此会出现这种结果，其次，正因为距离远，所以由近及远可以得出结论，宇宙是永恒且没有边际的。但是奥伯斯（Heinrich Wilhelm Matth us Olbers）佯谬（奥伯斯佯谬实际上是现代宇宙学的发端，第一次定量地考虑了整个宇宙的行为）随之提出一种说法，加入上文的假设成立，那么任何会发光的天体发出的光线都能照射到地球，但是为什么我们观测到的却是没有光线的？如果这个假设成立那么现实世界的地球上就不会有黑暗，这显然与自然常识相悖，问题究竟出在哪？结论就是天体是不断退行的，且天体退行速度超过了光的传播速度，因此光线永远到达不了地球。因为哈勃望远镜证实到，天体的退行速度与距离成正比。所以，整个宇宙正在进行一场不停歇的膨胀中。由于光的传播速度小鱼天体退行速度，所以光线永远来不及到达地球，因此会存在“视界”，进而推出宇宙边界论。

    5.宇宙在加速膨胀

    1998年，三位年轻的天文学家普尔穆特（Saul Perlmutter）、施密特（Brian P.Schmidt）和赖斯（Adam G.Riess）把他们的结果和其它天文观测结果结合起来，可以得到宇宙从大爆炸开始（约140亿年之前）到今天的演化过程，以及在不同时期宇宙中的普通物质、暗物质和暗能量的比例的演化。今天宇宙中的普通物质、暗物质和暗能量分别占宇宙总的物质—能量的比例为4%、23%和73%，也就是说我们目前对今天宇宙成分的96%几乎毫无所知。这既是物理学和天文学共同面临的巨大挑战，当然也是人类认识宇宙的第六次飞跃。

    6.可能有其它世界和文明

    尽管有大量的证据支持生命能够从低级到高级进化，但是地球生命“种子”的来源目前仍然未知：可能产生在地球，也可能来自于太阳系其它行星，也完全可能来源于太阳系外的其它行星。科学家们于1992年在一个脉冲星（中子星）周围发现了第一颗太阳系外的行星，又于1995年在一个恒星周围发现了第一颗绕着另外一个恒星运动的行星，至今已经在太阳系外其它恒星周围共发现了超过700个行星。其中有些行星是“宜居”行星，很有可能存在生命，甚至高级生命或者文明，这是人类认识宇宙的第七次飞跃。

    参考文献

    [1] Fraknoi Andrew. The state of astronomy education in the US[C].In J. Percy（Ed） .Astronomy education：Current developments，future coordination.San Franciso：Astronomical Society of the Pacific，1996.9-25.

    [2]郭霞.中国天文馆的发展与探索[J].科普研究，2009，3（4）：83-88.