從古至今,宇宙科學(xué)與航天科技經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程?發(fā)生過(guò)哪些大的、著名事件?人們是如何來(lái)看待和認(rèn)識(shí)這些的?對(duì)人類(lèi)自身又產(chǎn)生了何種的影響?特別是時(shí)至今日,人類(lèi)對(duì)我們身在其中的宇宙本質(zhì)究竟了解到何種程度?有哪些重要的研究理論和成果?希望讀者通過(guò)本書(shū)得以認(rèn)識(shí)。宇宙處于永恒地變化、運(yùn)動(dòng)中。除此之外,世上不存在絕對(duì)之物。任何理論,任何思想,都應(yīng)該受到宇宙不斷變化、運(yùn)動(dòng)的檢驗(yàn)并加以修正,使之趨于完善。從《迷蒙星空:探天之路/理解科學(xué)叢書(shū)》講述的宇宙、航天研究發(fā)展歷史中諸多事件充分證明了這點(diǎn)。隨著科技的進(jìn)步,探測(cè)水平的提高,使人們對(duì)宇宙地理解會(huì)更加符合宇宙的真實(shí),并相信:宇宙的規(guī)律是可以逐步把握的。順應(yīng)宇宙的發(fā)展方向,破除各種陳舊之束縛,確立對(duì)宇宙真實(shí)的認(rèn)知,應(yīng)用于周?chē)氖澜,使我們的社?huì)、生活和思想趨向科學(xué)與和諧。具有宇宙之精神,對(duì)真理的自由探索與追求,正是我們共同的宇宙觀、理念與信仰。理解科學(xué)叢書(shū)的又一本新作。論述從古至今,宇宙科學(xué)與航天科技經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程。本書(shū)按照五個(gè)時(shí)期來(lái)進(jìn)行講述,從遠(yuǎn)古時(shí)代一直到現(xiàn)在,講了我們對(duì)宇宙探索都發(fā)生了哪些重大事件和研究成果,現(xiàn)在我們對(duì)宇宙本質(zhì)了解到了何種程度。
“宇宙、宇宙學(xué)、航天、航天科技”這些詞匯已為人們耳熟能詳。宇宙大爆炸、黑洞的觀測(cè)確認(rèn); 宇宙微波背景輻射和恒星光譜紅移的測(cè)定; 人造衛(wèi)星,飛船,探月、探火星的飛行器,飛離太陽(yáng)系、飛向更遙遠(yuǎn)太空等航天活動(dòng),為越來(lái)越多的人所知曉,引起各個(gè)年齡層人們的好奇與興趣。那么,從古至今,宇宙科學(xué)與航天科技經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程?發(fā)生過(guò)哪些大的著名事件?人們是如何看待和認(rèn)識(shí)這些的?這些事件對(duì)人類(lèi)自身又產(chǎn)生了何種影響?特別是時(shí)至今日,人類(lèi)對(duì)我們身在其中的宇宙本質(zhì)究竟了解到何種程度,有哪些重要的研究理論和成果?根據(jù)國(guó)內(nèi)外眾多專(zhuān)著的論述和歷史書(shū)籍的記載,本書(shū)會(huì)對(duì)這些內(nèi)容一一予以講述。
記得多年前,夏日晴朗夜晚,仰望星空,無(wú)限深邃,天穹廣闊,繁星璀璨,給人以無(wú)盡的遐想; 看到夜空中流星的劃過(guò),人造航天器的移行,感嘆人生之短暫,宇宙之浩渺。又經(jīng)歷了多少歲月,隨著時(shí)代的變遷,科學(xué)的進(jìn)步,技術(shù)的發(fā)展,思想的解放,使人類(lèi)有了更深切的感悟: 宇宙處于永恒的變化、運(yùn)動(dòng)中。除此之外,世上不存在絕對(duì)之物。任何理論、任何思想,都應(yīng)該受到宇宙不斷變化、運(yùn)動(dòng)的檢驗(yàn)并加以修正,使之趨于完善。從本書(shū)講述的宇宙、航天發(fā)展歷史中的諸多事件充分證明了這點(diǎn)。至于某些利益權(quán)貴集團(tuán),像西方中世紀(jì)教廷,為了維持宗教統(tǒng)治,墨守成規(guī),殘酷鎮(zhèn)壓那些勇于探索、敢于提出新理論的學(xué)者,對(duì)他們進(jìn)行宗教審判、迫害,甚至將他們火刑燒死,使西方社會(huì)墜入黑暗世紀(jì)。這是很為現(xiàn)代文明社會(huì)所不齒的。隨著科技的進(jìn)步,探測(cè)水平的提高,人們對(duì)宇宙的理解會(huì)更加符合宇宙的真實(shí),并相信: 宇宙的規(guī)律是可以逐步把握的。順應(yīng)宇宙的發(fā)展方向、破除各種陳舊之束縛、確立對(duì)宇宙真實(shí)的認(rèn)知、應(yīng)用于周?chē)氖澜,?huì)使我們的社會(huì)、生活和思想趨向科學(xué)與和諧。具有宇宙之精神,對(duì)真理的自由探索與不斷追求,正是我們共同的宇宙觀、理念與信仰。
按照宇宙科學(xué)和航天科技發(fā)展的歷史進(jìn)程,我們劃分為五個(gè)大的時(shí)期來(lái)順序講述:
遠(yuǎn)古時(shí)代關(guān)于宇宙的眾多神話(huà)傳說(shuō)可稱(chēng)為宇宙學(xué)說(shuō)的啟蒙階段,我國(guó)史書(shū)上有關(guān)的天象記錄和天文歷法記載是其中亮點(diǎn)。這是第一時(shí)期。
從公元前6世紀(jì)到公元3世紀(jì),在中國(guó),關(guān)于早期宇宙科學(xué)的各項(xiàng)內(nèi)容大體已經(jīng)完備,一個(gè)富有特色的初級(jí)體系已經(jīng)建立起來(lái); 而古希臘、羅馬的學(xué)者在宇宙的本源和結(jié)構(gòu)理論上則出現(xiàn)了激烈爭(zhēng)斗,此后西方進(jìn)入黑暗的中世紀(jì)。宇宙學(xué)淪入了神學(xué)深淵,地心說(shuō)主宰了宇宙學(xué)。這是第二時(shí)期。
從公元3世紀(jì)到17世紀(jì),在中國(guó),在宇宙觀念、儀器制造、歷法編算和大地測(cè)量等方面取得了許多成就,達(dá)到高峰,但后來(lái)逐漸衰敗下來(lái),經(jīng)歷了從繁榮發(fā)展—鼎盛—衰落的過(guò)程。而西方,熬過(guò)了漫長(zhǎng)的黑暗世紀(jì)后,16世紀(jì)哥白尼倡導(dǎo)的日心說(shuō),開(kāi)始把宇宙學(xué)從神學(xué)中解放出來(lái); 17世紀(jì)牛頓開(kāi)辟了以力學(xué)方法研究宇宙學(xué)的新途徑,誕生了經(jīng)典宇宙學(xué),他發(fā)明了天文望遠(yuǎn)鏡并用于天文觀測(cè),取得了眾多成果。這是第三時(shí)期。
十八九世紀(jì),西方學(xué)者創(chuàng)立了星云學(xué)說(shuō); 確立了天體演化學(xué)科; 對(duì)恒星進(jìn)行了大量觀測(cè); 把以前只限于太陽(yáng)系的研究擴(kuò)大到銀河系和河外星系; 發(fā)明了分光鏡; 宇宙天文觀測(cè)的設(shè)備、技術(shù)和方法取得了大的進(jìn)展,這些工作為現(xiàn)代宇宙學(xué)開(kāi)拓了道路。中國(guó)的宇宙科學(xué)受到西學(xué)的影響,逐步與其融合。這是第四時(shí)期。
20世紀(jì)到目前,宇宙科學(xué)與航天科技有了極大的發(fā)展。量子力學(xué)和愛(ài)因斯坦相對(duì)論的創(chuàng)立; 哈勃宇宙膨脹理論和宇宙大爆炸理論的重要證實(shí); 河外星系譜線(xiàn)紅移和微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)、證實(shí); 中國(guó)學(xué)者恒星演化模型的建立和對(duì)宇宙運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的有力詮釋?zhuān)?航天理論的奠定和眾多航天活動(dòng)實(shí)踐; 航天遙感、遙測(cè)技術(shù)和空間飛行技術(shù)的發(fā)明及應(yīng)用; 展現(xiàn)著宇宙科學(xué)和航天科技無(wú)窮的魅力,F(xiàn)代宇宙學(xué)正在充滿(mǎn)活力地發(fā)展著。這是第五時(shí)期。
需要指出,盡管分為五個(gè)時(shí)期來(lái)講述,但是各個(gè)時(shí)期是有密切聯(lián)系的,會(huì)有交織、融匯之處,不能把它們截然分開(kāi)、孤立看待。時(shí)期的年代劃分也是粗略的。
經(jīng)過(guò)千百年來(lái)一代又一代腦力和體力勞動(dòng)者不懈的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、研究、探索和創(chuàng)造,燦爛輝煌的宇宙學(xué)和航天大廈已經(jīng)基本建造起來(lái),但仍有一些不解之謎等待人們?nèi)テ平。如果通過(guò)本書(shū)引起諸位的興趣,進(jìn)而加入探求宇宙和航天奧秘的行列中,并在此過(guò)程中陶冶情操,那么筆者會(huì)由衷地感到欣慰。
宇宙學(xué)問(wèn)題涉及的學(xué)科范圍廣泛,特別是與天文學(xué)緊密關(guān)聯(lián),而按傳統(tǒng)學(xué)科劃分僅是天文學(xué)的一個(gè)分支,本書(shū)則基本用宇宙學(xué)來(lái)統(tǒng)一涵蓋了。
張邦寧
2015年3月
1啟蒙時(shí)期,邁出推測(cè)宇宙第一步//00
1.1古代中國(guó)的宇宙及天文學(xué)//00
1.1.1天象觀測(cè)和記錄//00
1.1.2歷法制定//00
1.1.3宇宙觀念及思想//00
1.1.4神話(huà)傳說(shuō)//0
1.1.5小結(jié)//0
1.2古埃及、美索不達(dá)米亞和古印度的宇宙及天文學(xué)//0
1.2.1古埃及//0
1.2.2美索不達(dá)米亞//0
1.2.3古印度//0
1.2.4小結(jié)//0
1.3古希臘、羅馬的宇宙及天文學(xué)//0
1.3.1創(chuàng)世神話(huà)與傳說(shuō)//0
1.3.2關(guān)于宇宙的理論//0
1.3.3天象觀測(cè)和天文歷法//0
1.3.4小結(jié)//0
參考文獻(xiàn)//0
2宇宙及天文學(xué)的繼續(xù)發(fā)展//0
2.1中國(guó)的宇宙及天文學(xué)的進(jìn)展//0
2.1.1宇宙觀念//0
2.1.2宇宙思想認(rèn)識(shí)//0
2.1.3飛天的神話(huà)傳說(shuō)、牛郎織女和嫦娥奔月//0
2.1.4天文星圖、歷法和觀測(cè)儀器//0
2.1.5小結(jié)//0
2.2埃及、美索不達(dá)米亞、印度的宇宙及天文學(xué)進(jìn)展//0
2.2.1埃及//0
2.2.2美索不達(dá)米亞//0
2.2.3印度//0
2.2.4小結(jié)//0
2.3希臘、羅馬的宇宙及天文學(xué)進(jìn)展//0
2.3.1中心火焰說(shuō)//0
2.3.2日心說(shuō)的先驅(qū)//0
2.3.3物性論//0
2.3.4地心說(shuō)//0
2.3.5歷法編制、天象觀測(cè)、記錄和天文測(cè)量//0
2.3.6小結(jié)//0
參考文獻(xiàn)//0
3宇宙及天文學(xué)掙脫桎梏邁入科學(xué)//0
3.1中國(guó)的宇宙及天文學(xué)從鼎盛滑向衰落//0
3.1.1天文歷法和測(cè)量//0
3.1.2宇宙觀念和思想//0
3.1.3世界上的首次航天實(shí)踐//
3.1.4小結(jié)//
3.2西方的宇宙及天文學(xué)掙脫桎梏,走入科學(xué)軌道//
3.2.1中世紀(jì)的宗教神學(xué)扼殺宇宙及天文學(xué)的發(fā)展//
3.2.2復(fù)興的前奏//
3.2.3歐洲及周邊阿拉伯地區(qū)的宇宙、天文學(xué)的復(fù)興//
3.2.4哥白尼日心體系的創(chuàng)立和發(fā)展//
3.2.5為確立哥白尼日心說(shuō)繼續(xù)斗爭(zhēng)//
3.2.6牛頓與經(jīng)典宇宙學(xué)的創(chuàng)立//
3.2.7萬(wàn)有引力定律的證實(shí)//
3.2.817世紀(jì)的天文望遠(yuǎn)鏡及其觀測(cè)成就//
3.2.9小結(jié)//
參考文獻(xiàn)//
4天文觀測(cè)新科技與宇宙、天文學(xué)新進(jìn)展//
4.1天文觀察和測(cè)試新科技//
4.1.1天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)快速發(fā)展//
4.1.2分光學(xué)、光度學(xué)、光譜學(xué)和照相術(shù)應(yīng)用于宇宙、天文領(lǐng)域//
4.1.3天體距離的測(cè)量//
4.2經(jīng)典宇宙理論的創(chuàng)立與發(fā)展//
4.2.1經(jīng)典宇宙理論的力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)//
4.2.2太陽(yáng)系起源說(shuō)及康德和拉普拉斯的星云說(shuō)//
4.2.3銀河系概念的初步確立//
4.2.4恒星天文學(xué)之父——英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾//
4.2.5儒勒·凡爾納的航天科幻小說(shuō)《從地球到月球》和《環(huán)繞月球》//
4.2.6小結(jié)//
參考文獻(xiàn)//
5現(xiàn)代宇宙、天文學(xué)理論與宇宙實(shí)驗(yàn)觀測(cè)證實(shí)//
5.1銀河系之爭(zhēng)及河外星系的確認(rèn)//
5.1.1天體距離的觀測(cè)技術(shù)和分析方法//
5.1.2銀河系之爭(zhēng)//
5.1.3河外星系的確認(rèn)//
5.2現(xiàn)代宇宙學(xué)理論和觀測(cè)證實(shí)的發(fā)展//
5.2.1宇宙膨脹說(shuō)的提出//
5.2.2赫羅圖和恒星坍塌理論//
5.2.3相對(duì)論與量子力學(xué)的發(fā)展//
5.2.4宇宙大爆炸理論//
5.2.5黑洞理論//
5.3天體觀測(cè)的進(jìn)展//
5.3.1射電天文學(xué)的誕生//
5.3.2銀河系結(jié)構(gòu)的射電探測(cè)//
5.3.320世紀(jì)60年代的四大天文發(fā)現(xiàn)//
5.3.4射電天文學(xué)的新進(jìn)展//
5.4宇航時(shí)代到來(lái)//
5.4.1空間探測(cè)手段的發(fā)展//
5.4.2開(kāi)展空間探測(cè)//
5.4.3載人航天//
5.5小結(jié)//
參考文獻(xiàn)//