原標題:淺談天文學研究對人類發展的意義
摘要:天文學是門古老的學科,發展歷史悠長,人類文明產生以后,天文學也隨著產生和發展起來。天文學正朝著高、精、尖的方向發展。本文主要介紹了天文學發展對我們人類的重大意義。我們一起期待著天文學的進一步發展為科學事業和人們的社會生活造福。
關鍵詞:天文學;發展歷程;意義
天文學是對宇宙進行研究的學科,研究的內容主要有宇宙天體的構造、性質及其運行規律等。幾千年來,通過對天體發出的輻射,天文學家們發現了天體的存在,并對它們存在的位置進行測量,對它們運行規律、結構等進行探索,使人們逐漸的對宇宙有了更多的認識。在對宇宙的認識中,主要是由近到遠來逐漸擴展的,從最初的地球到太陽系,再從恒星到銀河系,再到目前的比100億光年更遠更深的宇宙。
一、天文學的發展進程
天文學中發展最早的就是天體測量學。古代的天文學家在測量星星的基礎上觀測到恒星位置基本是沒有變化的,據此就制出了星圖,并對星座進行劃分和編制出星表;再對太陽、月亮和行星的運動進行研究時,編制出了歷法。在17世紀,不僅發明出了望遠鏡,微積分也被創立起來,還發現了萬有引力定律,且還建立起巴黎天文臺和格林尼治天文臺。
當前,在天體測量學中用到的測量手段越來越多,由最初的可見光觀測發展到現在的射電波段、紅外、紫外、X射線y射線波段等,而對天體進行觀測的范圍也在不斷擴展,如星數多、星等暗的光學恒星、射電源及紅外源等,并且對它們的觀測精度也在不斷的進行提高[1].
在16世紀哥白尼提出日心體系后,17世紀的開普勒提出了行星運動三定律,后來伽利略又在力學上進行了研究,這些為創立天體力學作下鋪墊。17世紀牛頓提出萬有引力定律后,天體力學就產生了。
天體力學在天文學中也是發展較早的一個學科。它產生后,天文學家從對天體的幾何關系簡單的描述中進入到了對天體相互之間的作用進行研究的階段。天體力學研究對象主要是太陽系中的天體。
在微積分創立后,成為了天體力學的數學基礎,而分析力學則是力學基礎。天體力學的發展主要是在19世紀后期到20世紀的50年代,太陽系中大量的小天體也是其研究的對象。在20世紀50年代后,天體力學的發展進入了一個新的時期,人造天體和恒星系統也成了天體力學的研究對象。
二、天文學對人類發展的意義
天文學在人類文明中有著十分重要的作用。在人類文明發展的初期,在人們的生活中是沒有年代、季節、時間和日期的。到了上古時代,人們會根據太陽來判斷時間和日期,并以此來進行勞動。
我國在春秋時期,發明出了以土圭對日影長短進行測定來確定出季節和一年的長度。到了西漢,二十四節氣形成,二十四節氣是我國農業生產中的重要準則。在古埃及,人們確定季節主要是根據天狼星的位置,并以此掌握了尼羅河的泛濫時間。
現代化技術的日益發展,人類對天文學的要求也越來越高,對天體產生的影響也越來越敏感。人類利用天文學主要是來認識宇宙的,因此天文學對人類發展觀有著特殊的作用。比如,托勒密地心體系形成后,人們在一定的條件下開始形成對宇宙結構進行認識的模型。這一體系的觀點和宗教中地球是宇宙中心的觀點是一樣的,因此這一體系在當時的歐洲是受到擁護的,一直維持了有1400多年。
而在天文學不斷發展中,對宇宙觀測的結果越來越不符合地心體系,因此就有部分天文學家開始質疑這一體系,于是就誕生了哥白尼日新體系。哥白尼日新體系的建立對人類認識史有著重大的意義,是一次偉大的變革。其主張是在對宇宙規律的表達上主要是用簡單的幾何圖形或數學關系進行的,太陽被賦予了對整個宇宙進行統帥的力量,其他的天體都是在自然的運動的。
意大利的思想家布魯諾為了維護和傳播這一體系被燒死在羅馬廣場,伽利略也因為此體系兩次被羅馬宗教所審判。到了1846年,天文學家用望遠鏡再用天體力學對位置進行推算,找到了海王星,這是太陽系中的第八顆大行星,這一行星的發現才證實了日新體系是正確的,由此日新體系就有了科學理論[2].
天文學在近代生活中也有很多應用,如授時、導航、對人造衛星的軌道設計等。社會生活中,人類的一切生活都需要時間點,對衛星進行發射和控制等需要十分精確的時間,而對天體位置的觀測、對地球自轉和公轉周期進行測定,這些都是在為人類確定準確時間。
而現代測量,也是無法離開天文學的,在測量中最主要的一個方法就是天文大地測量。主要是通過觀測天體,統一出大范圍的測量才能知道某個地點在地球上的準確位置。遠洋航行中,主要是用六分儀對天體位置進行觀測,以此確定出船舶的位置。
天文學在星際航行中也不能缺少的。在設計和計算火箭、衛星等的發射、運行軌道時,天體力學理論是比不可少的,必須要用天文方法對火箭等在飛行中的位置進行觀測。在保持火箭等的姿態時也是根據天體位置來進行校正和控制的。
天文學是自然科學的基礎學科,和其他自然科學的關系是十分密切的,天文學對其他學科的發展也有著促進作用。如角度這一數學上的概念就是由天文學中產生的;為了對天體進行測量和計算就發展出了球面三角學;微積分解法的發展主要是由于天體力學上的需要。
在天文學中主要是對宇宙中的天體進行觀測,要研究暗星體就要使用到十分精密的大型的天文望遠鏡,這就使光學得到了發展。地球和別的天體之間是互相影響的,因此用天文學上的研究成果也影響了對地學的研究。如在地質學、地震學和氣候學中,為了清楚的知道地球內部、大氣構造和氣候變遷之間存在的規律,就必須要對地球的起源和發展史有了解,這就要對太陽系的演化史進行探索[3].
對天體進行研究對物理和化學有著更為直接的意義。在30年代,物理學家發現核聚變反應可以釋放出極大的能量,但當時只是理論上的發現,并沒有實驗條件去驗證。
天文學家在探索太陽能量來源時就促使原子能科學得到發展,在這個以太陽為主的天然的實驗室里熱核反應理論就被得到了驗證。由此,人們想法設法的使這種反應在地球也得以實現,巨大的能量被成功的釋放出來,由此氫彈就誕生了。
在對天體的演化進行探索時就可以對化學中元素的起源進行追溯。更強的能量輻射和極大規模的爆發都只能在天體上才能觀測到,地球上的實驗室對此是無法實現的。
研究高能天體的本質,對揭示未知物質的狀態及其發展規律和新能源的探索等,有著不可估量的作用。在天文學發展中遇到的新問題對于自然科學可能就是新的突破點,天文學的發展也會使人類越來越認識宇宙。
參考文獻:
[1]張和祺??臻g天文學發展的現狀與展望[J].天空愛好者,1996.
[2]武向平。天文學中的暗物質和暗能量問題之由來和困惑[J].物理,2015.
[3]李娜。天文學的人文意義---“天文學的現代進展及其對人類的意義學術研討會”實錄[J].科技導報,2009.