天文學(xué)和人類
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天文學(xué)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(shí)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(nóng)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(shí)令？靠的是觀察群星出沒時(shí)間的變化。古代的漁民和水手在汪洋大海上前進(jìn)，他們怎樣為自己導(dǎo)航？靠的是辨認(rèn)星空。他們又怎樣知道潮水漲落的時(shí)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(xué)就悄然萌芽、誕生了。它是自然科學(xué)中最古老的學(xué)科之一，也是人類文明進(jìn)步的象征。 天文學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué)，它使人類了解自然、認(rèn)識(shí)宇宙。天文學(xué)中提出的各種問題，促進(jìn)了其他許多學(xué)科的發(fā)展。例如，行星為什么環(huán)繞太陽旋轉(zhuǎn)，它們?yōu)槭裁醇炔粫?huì)掉到太陽上，又不會(huì)跑到別的地方去？三百多年前，偉大的英國科學(xué)家牛頓對這些問題進(jìn)行深入的研究，發(fā)現(xiàn)了著名的萬有引力定律，并建立了他的整個(gè)力學(xué)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(xué)計(jì)算呢？ 又如，天文學(xué)和數(shù)學(xué)也總是形影不離。數(shù)學(xué)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(xué)的發(fā)展，它所需要的數(shù)學(xué)也越來越深?yuàn)W，越來越復(fù)雜，這樣就促進(jìn)了數(shù)學(xué)的發(fā)展。請看，歷史上一些最著名的科學(xué)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(shù)學(xué)家又是天文學(xué)家嗎？ 天文學(xué)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(dá)幾千萬度，有的密度比水銀還高十萬億倍，有的磁場強(qiáng)得驚人，有的還會(huì)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(shí)驗(yàn)室里都無法實(shí)現(xiàn)，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(gè)無與倫比的實(shí)驗(yàn)室。大自然本身在這個(gè)“宇宙實(shí)驗(yàn)室”里演示著種種實(shí)驗(yàn)──各種自然現(xiàn)象，它們給人類以巨大的啟示，使人類懂得了物質(zhì)在各種極特殊的條件下運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律。 例如，在20世紀(jì)30年代，天文學(xué)家懂得了在恒星內(nèi)部上千萬度的高溫下，進(jìn)行著氫原子核聚變?yōu)楹ぴ雍说摹盁岷朔磻?yīng)”，它是太陽和其他恒星的能量來源，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(yīng)能不能在地球上用人工方法實(shí)現(xiàn)？如果能做到這一點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)了氫的熱核反應(yīng)──威力空前的氫彈。但是，氫彈的破壞力只能在世間造成災(zāi)難，而不會(huì)給人類帶來幸福。那么，能不能利用威力巨大的熱核反應(yīng)為和平與建設(shè)服務(wù)，為人類創(chuàng)造更美好的未來呢？是的，科學(xué)家們還在研究這個(gè)難題：怎樣控制熱核反應(yīng)，使它產(chǎn)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(shí)常說的“受控?zé)岷朔磻?yīng)”。 在現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)方面，天文學(xué)有著非常廣泛的應(yīng)用。例如，提供準(zhǔn)確的時(shí)間、編制年歷和星表，都是天文學(xué)的重要任務(wù)，人們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、大地測量、軍事活動(dòng)、航天飛行等等都少不了它。又如，太陽上的劇烈活動(dòng)會(huì)引起地球磁場和電離層的變化，甚至?xí)苟滩o線電通信中斷；太陽活動(dòng)時(shí)還會(huì)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(shè)備都是很大的威脅。從這些方面來看，天文學(xué)家提供的太陽活動(dòng)預(yù)報(bào)所起的作用，并不亞于地球上的天氣預(yù)報(bào)。再如，發(fā)射人造衛(wèi)星和宇宙飛船的費(fèi)用十分昂貴，為了做到以最小的代價(jià)取得最多最重要的資料，就得用天文學(xué)的方法精心設(shè)計(jì)它們的軌道……天文學(xué)的知識(shí)是那么引人入勝，天文學(xué)的用途又是那么廣泛，難怪人們常說：誰要是對現(xiàn)代天文學(xué)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(xué)的發(fā)展，我們可以看到，起初人們認(rèn)識(shí)宇宙的進(jìn)程相當(dāng)緩慢。直到16世紀(jì)，哥白尼確立了“日心學(xué)說”，人們才正確地認(rèn)識(shí)到地球并不在宇宙的中心，而是圍繞太陽運(yùn)行的一顆行星。17世紀(jì)初，伽利略發(fā)明了天文望遠(yuǎn)鏡，人類的目光才開始投向更加遙遠(yuǎn)的太空深處。 從那以后，天文學(xué)發(fā)展的速度就越來越快了。到了19世紀(jì)末，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)八顆大行星和許許多多的小行星，并且掌握了天體運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)律。人們已經(jīng)測量出一些恒星的距離，查明了離太陽最近的恒星也遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)著。人們還建造了越來越大的天文望遠(yuǎn)鏡，用它們發(fā)現(xiàn)了許多新天象和新天體，同時(shí)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(jì)的天文學(xué)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(xiàn)。請看這些激動(dòng)人心的例子吧。 人們造出了口徑巨達(dá)十米的光學(xué)天文望遠(yuǎn)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(yuǎn)天體。 人們發(fā)現(xiàn)無數(shù)的河外星系正在以巨大的速度四散遠(yuǎn)離，發(fā)現(xiàn)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(gè)天體都在運(yùn)動(dòng)變化，而且就連整個(gè)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(yīng)，弄清了恒星是怎樣演化的。因此，天文學(xué)家可以娓娓動(dòng)聽地講述一個(gè)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(yuǎn)鏡，開創(chuàng)了射電天文學(xué)。從此，天文學(xué)家除了原來那只“光學(xué)眼睛”外，又增添了一只新的“射電眼睛”，它專門負(fù)責(zé)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(xiàn)了太陽的射電輻射，探明了銀河系的旋臂結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了類星體、脈沖星、星際有機(jī)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(yuǎn)鏡送上了天──不僅是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，而且還有紅外望遠(yuǎn)鏡、紫外望遠(yuǎn)鏡、X射線望遠(yuǎn)鏡以及γ射線望遠(yuǎn)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(gè)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(xué)就不只是單純進(jìn)行遠(yuǎn)距離的觀測了，它隨著空間時(shí)代的來臨，邁入了近距離探測，甚至實(shí)地考察的新階段。 如今，天文學(xué)家們正在建造更加先進(jìn)的天文望遠(yuǎn)鏡，正在計(jì)劃重返月球，建造空間城，實(shí)現(xiàn)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(xì)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(jì)的天文學(xué)取得了極其輝煌的勝利?？梢灶A(yù)期，21世紀(jì)的天文學(xué)家必將作出遠(yuǎn)比今天更加偉大的貢獻(xiàn)！ (責(zé)任編輯：副主編) |
