天文學和人類
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天文學和人類 選自《夢天集》（湖南教育出版社1999年版）。 卞毓麟上古的游牧民族在遼闊的原野上放牧、遷徙，那時既沒有地圖又沒有指南針，他們怎樣辨別方向呢？靠的是觀察天空中的星星。上古的農業(yè)民族從事耕作，他們怎樣確定播種和收獲的季節(jié)和時令？靠的是觀察群星出沒時間的變化。古代的漁民和水手在汪洋大海上前進，他們怎樣為自己導航？靠的是辨認星空。他們又怎樣知道潮水漲落的時間？靠的是觀察月亮的盈虧圓缺……于是，大約在六千年前，天文學就悄然萌芽、誕生了。它是自然科學中最古老的學科之一，也是人類文明進步的象征。 天文學是一門基礎科學，它使人類了解自然、認識宇宙。天文學中提出的各種問題，促進了其他許多學科的發(fā)展。例如，行星為什么環(huán)繞太陽旋轉，它們?yōu)槭裁醇炔粫舻教柹?，又不會跑到別的地方去？三百多年前，偉大的英國科學家牛頓對這些問題進行深入的研究，發(fā)現了著名的萬有引力定律，并建立了他的整個力學體系。如今，交通、建筑、水利、采礦、軍事、科研，什么地方離得了力學計算呢？ 又如，天文學和數學也總是形影不離。數學中最基本的概念“角度”，首先就是在上古的天文觀測中漸漸形成的。隨著天文學的發(fā)展，它所需要的數學也越來越深奧，越來越復雜，這樣就促進了數學的發(fā)展。請看，歷史上一些最著名的科學家，如祖沖之、郭守敬、牛頓、拉格朗日、高斯、拉普拉斯、龐加萊等，不就既是數學家又是天文學家嗎？ 天文學研究宇宙中的一切天體，它們的種類形形色色，它們的情況變化萬千。例如，有的天體溫度高達幾千萬度，有的密度比水銀還高十萬億倍，有的磁場強得驚人，有的還會發(fā)生規(guī)模極大的爆發(fā)……這些特殊的環(huán)境和條件，在地球上的實驗室里都無法實現，所以宇宙間的各種天體和宇宙空間本身，仿佛為人類提供了一個無與倫比的實驗室。大自然本身在這個“宇宙實驗室”里演示著種種實驗──各種自然現象，它們給人類以巨大的啟示，使人類懂得了物質在各種極特殊的條件下運動變化的規(guī)律。 例如，在20世紀30年代，天文學家懂得了在恒星內部上千萬度的高溫下，進行著氫原子核聚變?yōu)楹ぴ雍说摹盁岷朔磻保翘柡推渌阈堑哪芰縼碓?，是太陽千百萬年來不斷發(fā)光發(fā)熱卻依然那么明亮的原因。這使人們想到：熱核反應能不能在地球上用人工方法實現？如果能做到這一點，那么人類就再也不用為缺乏能源而發(fā)愁了。后來，人類果真在地球上實現了氫的熱核反應──威力空前的氫彈。但是，氫彈的破壞力只能在世間造成災難，而不會給人類帶來幸福。那么，能不能利用威力巨大的熱核反應為和平與建設服務，為人類創(chuàng)造更美好的未來呢？是的，科學家們還在研究這個難題：怎樣控制熱核反應，使它產生的能量按人類的要求徐徐釋放出來，而不是像氫彈那樣猝然爆發(fā)。這就是人們平時常說的“受控熱核反應”。 在現代社會的各個方面，天文學有著非常廣泛的應用。例如，提供準確的時間、編制年歷和星表，都是天文學的重要任務，人們的日常生活、工農業(yè)生產、大地測量、軍事活動、航天飛行等等都少不了它。又如，太陽上的劇烈活動會引起地球磁場和電離層的變化，甚至會使短波無線電通信中斷；太陽活動時還會發(fā)出大量的高能粒子和X射線，這對宇宙飛船和人造衛(wèi)星上的宇航員和儀器設備都是很大的威脅。從這些方面來看，天文學家提供的太陽活動預報所起的作用，并不亞于地球上的天氣預報。再如，發(fā)射人造衛(wèi)星和宇宙飛船的費用十分昂貴，為了做到以最小的代價取得最多最重要的資料，就得用天文學的方法精心設計它們的軌道……天文學的知識是那么引人入勝，天文學的用途又是那么廣泛，難怪人們常說：誰要是對現代天文學一無所知，他就不能算接受了完滿的教育。 撫今思昔，回顧幾千年來天文學的發(fā)展，我們可以看到，起初人們認識宇宙的進程相當緩慢。直到16世紀，哥白尼確立了“日心學說”，人們才正確地認識到地球并不在宇宙的中心，而是圍繞太陽運行的一顆行星。17世紀初，伽利略發(fā)明了天文望遠鏡，人類的目光才開始投向更加遙遠的太空深處。 從那以后，天文學發(fā)展的速度就越來越快了。到了19世紀末，人們已經發(fā)現八顆大行星和許許多多的小行星，并且掌握了天體運動的力學規(guī)律。人們已經測量出一些恒星的距離，查明了離太陽最近的恒星也遠在好幾光年之外。人們弄清了太陽只不過是恒星世界中的普通一員，它也像其他恒星一樣，在銀河系中不停地運動著。人們還建造了越來越大的天文望遠鏡，用它們發(fā)現了許多新天象和新天體，同時也提出了許多既重要又有趣的新問題：月球究竟是怎樣誕生的？火星上究竟有沒有生命？旋渦星云究竟是什么東西？…… 20世紀的天文學家不但很好地回答了這些問題，而且還作出了一系列意義更加重大的發(fā)現。請看這些激動人心的例子吧。 人們造出了口徑巨達十米的光學天文望遠鏡。它們配上極靈敏的接收器，足以探測到像幾萬千米以外的一支小蠟燭那么微弱的光。它們使人類的目光觸及到了一百億光年以外的遙遠天體。 人們發(fā)現無數的河外星系正在以巨大的速度四散遠離，發(fā)現我們的宇宙正處在一種宏偉的整體膨脹之中。這使人類懂得了不僅每個天體都在運動變化，而且就連整個宇宙本身也不是靜止不變的。 人們弄清了恒星的能源是熱核聚變反應，弄清了恒星是怎樣演化的。因此，天文學家可以娓娓動聽地講述一個長長的故事，告訴你一顆恒星怎樣誕生和成長，又怎樣衰老直至走向死亡。 人們發(fā)明了射電望遠鏡，開創(chuàng)了射電天文學。從此，天文學家除了原來那只“光學眼睛”外，又增添了一只新的“射電眼睛”，它專門負責觀測來自宇宙和天體的無線電波。人類用這只“射電眼睛”發(fā)現了太陽的射電輻射，探明了銀河系的旋臂結構，發(fā)現了類星體、脈沖星、星際有機分子、宇宙微波背景輻射…… 人們突破了地球大氣層的封鎖和包圍，把望遠鏡送上了天──不僅是光學望遠鏡，而且還有紅外望遠鏡、紫外望遠鏡、X射線望遠鏡以及γ射線望遠鏡。它們擺脫了大氣的干擾，使人類看到的宇宙更加清晰、深入和全面。 人類破天荒第一次派出自己的使者──先后6批12名宇航員，踏上了地球以外的另一個星球──月亮。無人駕駛的宇宙飛船訪遍了除冥王星外的全部大行星和它們的許多衛(wèi)星。從此天文學就不只是單純進行遠距離的觀測了，它隨著空間時代的來臨，邁入了近距離探測，甚至實地考察的新階段。 如今，天文學家們正在建造更加先進的天文望遠鏡，正在計劃重返月球，建造空間城，實現載人火星飛行，派遣更多的宇宙飛船更徹底地考察太陽系，并且正在更仔細地監(jiān)測可能由其他星球上的智慧生物發(fā)來的微波信號…… 20世紀的天文學取得了極其輝煌的勝利?？梢灶A期，21世紀的天文學家必將作出遠比今天更加偉大的貢獻！ (責任編輯：副主編) |
