宇宙史話

前言

天文學(xué)是人類認識天地宇宙的一門學(xué)問。文明伊始，人類就開始了對天的追問，經(jīng)過數(shù)千年的追尋探索，遙不可及的日月星辰的奧秘慢慢地一點一滴地展現(xiàn)在了人類的面前，這就是天文學(xué)史的魅力所在。隨著晝夜春秋的交替流轉(zhuǎn)，天好像并沒有什么大的變化，但是人類對天的認識卻經(jīng)歷了翻天覆地的變化，從想象、思辨到觀察實驗，從直接用肉眼觀看到利用觀測儀器，人類觀測手段的變革，使人類對宇宙的認識發(fā)生了巨大的變化。時至今日，各種大型望遠鏡矗立在世界各地，甚至被不斷地送入太空，由此，全波段的宇宙圖像開始展現(xiàn)在世人面前。學(xué)習(xí)了解人類認識宇宙的歷程，能夠激發(fā)大學(xué)生探索學(xué)問的好奇心與想象力。大學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段，應(yīng)逐漸養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，提高自身的科學(xué)文化素養(yǎng)。本書結(jié)合了多年教學(xué)經(jīng)驗，以人類探索宇宙的歷程為主線，逐步展示人類認識宇宙的各種圖景；介紹了古代希臘、中國、印度、埃及對宇宙的探索，歐洲天文學(xué)在中世紀(jì)到文藝復(fù)興階段的發(fā)展以及近、現(xiàn)代天文學(xué)的誕生和發(fā)展歷程；著重說明了人類文化思想的變化，天文學(xué)探索對人類社會的影響，及天文與人文、物理學(xué)和哲學(xué)的密切關(guān)系。本書共分為七章。第一章講述了從遠古時期到古希臘時期，人類對天地宇宙的認識。第二章主要講述東、西方對時間及空間的測量。第三章主要介紹經(jīng)典天文學(xué)的誕生與發(fā)展的歷程。第四章講述了中國與西方天文學(xué)的交流與發(fā)展。第五章、第六章從介紹人類對恒星的探索開始，闡述了人類對恒星的認識、對銀河系的探索以及對星系宇宙的認識過程。第七章主要介紹了20世紀(jì)及以后的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)，同時還論述了現(xiàn)代宇宙學(xué)的誕生。本書的第一章、第二章、第四章由肖軍編寫，第三章、第五章、第六章和第七章由劉宇星編寫。

內(nèi)容概要

　　《宇宙史話（從開天辟地到宇宙大爆炸）》以人類探索宇宙的歷程為主線，由遠及近地介紹了人類對宇宙的認識過程；主要講述了從遠古時期到古希臘時期人類對天地宇宙的認識，東、西方對時間及空間的測量，經(jīng)典天文學(xué)的誕生與發(fā)展的歷程，西方天文學(xué)在中國的傳播，人類對恒星的認識、對銀河系的探索以及對星系宇宙的認識過程，還介紹了20世紀(jì)及其以后的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)，并且論述了現(xiàn)代宇宙學(xué)的誕生及人類對宇宙生命的探索。　　《宇宙史話（從開天辟地到宇宙大爆炸）》可作為高等學(xué)校天文學(xué)、宇宙學(xué)類的通識性公共選修課教材，也可供對天文學(xué)、宇宙史感興趣的科普工作者和天文愛好者學(xué)習(xí)和參考。

書籍目錄

第一章 宇宙觀的啟蒙第一節(jié) 四大文明古國的宇宙觀第二節(jié) 古代哲學(xué)家論宇宙的本原一、中國先哲論天地的起源二、古希臘哲學(xué)家論宇宙的本原第三節(jié) 西方先哲的量天尺——幾何學(xué)一、幾何學(xué)的邏輯演繹二、追求內(nèi)在的原因第四節(jié) 繪畫宇宙圖像一、以大地為中心的宇宙圖像二、日心體系的啟蒙三、實測地球的大小課后思考題第二章 古老的實測宇宙觀第一節(jié) 自然現(xiàn)象與人類的時間概念一、如何定義時間二、天象與季節(jié)三、日影測時四、漏刻時光第二節(jié) 歷法簡介第三節(jié) 古老的方位天文學(xué)一、古老建筑中隱含的方位天文學(xué)二、太陽升落的方位三、利用日影測量宇宙第四節(jié) 大地是方的，還是圓的?第五節(jié) 從解釋天的顏色引出的宇宙理論——宣夜說一、宣夜說二、地動思想的誕生第六節(jié) 天道——日月星辰的軌道課后思考題知識鏈接中國傳統(tǒng)天文學(xué)中的人文含義第三章 五個“漫游者”引出的經(jīng)典天文學(xué)第一節(jié) 夜空中五位神秘的“漫游者一、恒星與行星二、同心球理論三、本輪與均輪第二節(jié) 地心體系的發(fā)展與建立一、喜帕恰斯在天文學(xué)上的貢獻二、托勒密的著作《天文學(xué)大成》第三節(jié) 歐洲中世紀(jì)時期的天文學(xué)第四節(jié) 黎明前的曙光第五節(jié) 東方文明對歐洲文藝復(fù)興的貢獻第六節(jié) 日心體系的建立一、哥白尼的求學(xué)經(jīng)歷二、從地心體系中脫胎出來三、哥白尼日心體系的建立第七節(jié) 日心體系的發(fā)展與完善第八節(jié) 日心體系的曲折經(jīng)歷一、布魯諾提出無限宇宙的思想二、伽利略的天文新發(fā)現(xiàn)三、伽利略在物理學(xué)中的開創(chuàng)性貢獻第九節(jié) 萬有引力定律的建立與新行星的發(fā)現(xiàn)一、牛頓利用開普勒三定律發(fā)現(xiàn)萬有引力定律二、萬有引力定律推動了經(jīng)典天文學(xué)的發(fā)展課后思考題第四章 西方天文學(xué)在中國的傳播第一節(jié) 利瑪竇傳人中國的西方宇宙觀一、《坤輿萬國全圖》二、《乾坤體義》中的宇宙觀三、利瑪竇和徐光啟翻譯《幾何原本》第二節(jié) 《崇禎歷書》中的宇宙體系第三節(jié) 清初天文儀象制度的革新第四節(jié) 日心說在中國第五節(jié) 望遠鏡在中國的曲折經(jīng)歷第六節(jié) 《談天》——中國天文學(xué)的近代轉(zhuǎn)折課后思考題知識鏈接北京古觀象臺儀象綜述第五章 探索恒星世界第一節(jié) 發(fā)現(xiàn)恒星視差的曲折歷程一、突破“恒星天”的束縛二、光行差的發(fā)現(xiàn)三、發(fā)現(xiàn)恒星視差第二節(jié) 造父變星——宇宙的量天尺一、研究恒星的亮度二、通過變星測量恒星的距離第三節(jié) 恒星光譜的奧秘一、光譜分析的誕生二、太陽光譜分析第四節(jié) 恒星的“密碼”——恒星光譜第五節(jié) 恒星的“生”與“死”一、奇妙的赫羅圖二、探究恒星的演化課后思考題第六章 從銀河系邁向星系宇宙第一節(jié) 探索銀河系結(jié)構(gòu)的艱苦歷程一、對銀河系結(jié)構(gòu)的初步描繪二、把太陽移出銀河系的中心三、在射電波中回眸銀河系第二節(jié) 星云之謎第三節(jié) 形形色色的星系課后思考題第七章 20世紀(jì)及以后的天文發(fā)現(xiàn)第一節(jié) 狹義與廣義相對論的誕生一、時空觀的變革二、廣義相對論的天文驗證第二節(jié) 現(xiàn)代宇宙學(xué)的誕生一、用廣義相對論對宇宙所作的考查二、探索宇宙的起源：熱大爆炸宇宙模型三、宇宙的未來第三節(jié) 射電天文學(xué)的功勛及宇宙生命探索一、射電天文學(xué)的誕生二、20世紀(jì)60年代的天文四大發(fā)現(xiàn)三、宇宙生命的探索課后思考題后記參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：由于羅雅谷未能明白開普勒三大定律的作用，故其在歷書的法源部分仍以第谷的理論體系為主，在法度部分仍以第谷及其門人完成的歷表為本，致使開普勒的理論未能在《崇禎歷書》中得到完整的體現(xiàn)。開普勒的行星運動三定律在《哥白尼天文概要》中與哥白尼的日心說一起得到了系統(tǒng)的闡述。開普勒行星運動定律的發(fā)現(xiàn)，把哥白尼的日心體系向前推進了一大步。《哥白尼天文概要》一書的出版歷經(jīng)4年，第一卷于1617年出版，最后一卷于1621年出版。雖然開普勒的《哥白尼天文概要》一書已于1620年由金尼閣帶人中國，但是直到1742年（乾隆七年），開普勒的行星運動第一、第二定律，才在《歷象考成后編》一書用來處理有關(guān)日、月的運行問題。而且《歷象考成后編》中對開普勒的行星運動定律作了奇妙的改動：將定律中太陽的位置與地球的位置作了互換，地球代替了太陽位于橢圓軌道的焦點上，在理論上繼續(xù)維持著從托勒密到第谷的地心體系。這一改動，是無法用之來處理有關(guān)行星的運動問題的，《歷象考成后編》中僅對日、月及其交食進行研究推算，沒有涉及有關(guān)行星的運動問題，所以在表面上避免了矛盾的出現(xiàn)。從中可以看出當(dāng)時主持修撰《歷象考成后編》的欽天監(jiān)監(jiān)正、德國傳教士戴進賢未能完整地介紹開普勒的行星運動定律，繼續(xù)維持了第谷體系在中國的欽定地位，只是在技術(shù)上利用了顛倒日地位置的開普勒定律之后，對于日月交食的推算在精確度方面比第谷體系的推算有所提高，但在理論上仍未能使中國古典天文學(xué)完成從托勒密、第谷的古典體系向哥白尼、開普勒日心體系的轉(zhuǎn)化。中世紀(jì)，哥白尼的《天體運行論》在歐洲被列為禁書，卻奇跡般的經(jīng)耶穌會傳教士金尼閣之手于1620年進入中國。這也許跟與傳教士金尼閣一起來華的傳教士鄧玉函有關(guān)系。鄧玉函的科學(xué)素養(yǎng)很高，曾經(jīng)參加了由伽利略等科學(xué)家組成的羅馬猞猁學(xué)社，從事科學(xué)研究和交流活動。金尼閣在歐洲募集圖書時，鄧玉函曾在精選科學(xué)書籍方面鼎力相助。鄧玉函在華期間，還曾與伽利略、開普勒通信聯(lián)系，在給開普勒的信中曾言及中國《尚書·堯典》中有關(guān)星象的記載，開普勒于1630年1月曾表示要對鄧玉函的天文工作給予協(xié)助。但鄧玉函于該年5月病逝于北京，未能使代表歐洲當(dāng)時最高水平的近代科學(xué)知識及早在中國傳播。

后記

了解科學(xué)的過程，也許比了知科學(xué)的成果更為重要，在學(xué)習(xí)科學(xué)方法的同時，應(yīng)注重體會科學(xué)的精神。特別是在教學(xué)的過程中，如果用硬性的手段讓學(xué)生記住很多知其然而不知其所以然的知識，這就如同聚沙成器，很難培養(yǎng)出具有探索精神和實踐能力的科學(xué)人才。當(dāng)學(xué)生們一旦沒有了考試的壓力，他們很快就會將所學(xué)的知識遺忘，這恰好印證了《禮記·學(xué)記》中的論述：“今之教者，呻其估畢，多其訊言，及于數(shù)進，而不顧其安；使人不由其誠，教人不盡其材。其施之也悖，其求之也佛。夫然，故隱其學(xué)而疾其師，苦其難而不知其益也。雖終其業(yè)，其去之必速。教之不刑，其此之由乎！”（白話譯文：“現(xiàn)在的教師，只能念誦書本上的文字，發(fā)出很多問難的話語，迫切而頻繁地求進展，而不顧到學(xué)生的心安意得；使學(xué)生學(xué)習(xí)不是根據(jù)他們的自覺自愿，而所教的又不能發(fā)揮學(xué)生的長處。老師所施教的已是悖謬，學(xué)生所要求的也就不合理。這樣，學(xué)生就會把學(xué)習(xí)看成神秘而痛恨他的老師，苦于學(xué)習(xí)的艱難而不知學(xué)習(xí)的好處。學(xué)生雖然學(xué)完了學(xué)業(yè)，一定會很快地忘掉它。教育之所以不成功，就是由于這個原因呀！”（譯文選自《中國哲學(xué)史資料選輯·先秦之部》）故此，本書努力將科學(xué)家探索宇宙的實際過程呈現(xiàn)在讀者面前，讓讀者了解科學(xué)家是如何觀察自然，如何提出問題，如何思考，并如何通過實踐證實其理論的。當(dāng)前，隨著我國教育改革的深入，更加提倡“以人為本”的教育理念，筆者的理解就是要使通過大學(xué)教育的學(xué)生，在今后的學(xué)習(xí)和工作中，有很好的分析能力、批判能力、鑒賞能力、理解能力，在以后的人生道路當(dāng)中能夠“用開闊的眼光看待自己的生活經(jīng)歷”。培根在《論讀書》中云：“讀史使人明智……”希望此書能為培養(yǎng)21世紀(jì)的智者產(chǎn)生些作用。在此感謝所有給予支持的領(lǐng)導(dǎo)和同事，感謝張淑莉先生、李良先生給予的方方面面的大力幫助，感謝老師的培養(yǎng)，感謝父母和孩子的支持。

編輯推薦

《宇宙史話(從開天辟地到宇宙大爆炸)》由北京工業(yè)大學(xué)出版社出版。

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