天文学领域的革命
近代科学是在一场科学革命中诞生的。这场革命首先是一场观念革命，是在既有的古典数理科学中的一场基本概念框架的变革。由哥白尼所发动的天文学领域的革命是整个近代科学革命的第一阶段。
l、中世纪的宇宙观
基督教兴盛时期，希腊精致的宇宙理论，被当作异端加以抛弃，犹太原始粗陋的宇宙图景被奉为圣典，犹太人认为：宇宙是一个封闭的大盒子或大帐蓬，天是盒（蓬）盖，地是盒（蓬）底，圣地耶路撒冷位居盒（蓬）底的中央，日月星辰悬挂在盖上。这就是所谓宇宙帐蓬说，它连大地球形的概念都没有。
随着欧洲第一次学术复兴，亚里士多德和托勒密所代表的希腊宇宙论开始深入人心，宇宙地心理论获得了正统的地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，它沐浴着上帝的光辉，上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动；整个宇宙全都以地球为中心。
托勒密的宇宙体系还被附会于一种人间的等级结构，天上高贵，地下卑贱，越往高处越进入神圣美妙的境地。但丁的《神曲》对这一等级宇宙作了诗意的描述，在他的《天堂篇》中，但丁在少女贝亚德的引领下依次上升到了月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天、水晶天（原动天），并在水晶天那里窥见了上帝的景象，沉浸在至高无上的幸福之中。实际上，经过亚里士多德物理学注释加工过的托勒密宇宙体系，正好是一种等级宇宙，这主要体现在它们的物质构成之中：地上物体由土、水、气、火四种元素组成，而天上物体由透明无重量的以太构成，地上的物质是速朽的，而天上的以太是永恒的。对托勒密体系的背叛，不仅是一种天文学上的变革，而目也是同亚里士多德物理学的决裂，不仅是一种宇宙图像方面的改变，而且也是对当时宗教情绪和精神生活方式的挑战。
2、哥白尼革命
尼古拉·哥白尼（Copericus Nicolas，1473～1543）1473年2月19日生于波兰维斯瓦纳河畔的托伦；他10岁丧父，由舅父抚养长大。18岁被送进波兰旧部的克拉科夫大学学习医学，在那里产生了对天文学的浓厚兴趣。1496年，23岁的哥白尼来到了文艺复兴的策源地意大利，先后在波仑亚大学和帕多瓦大学攻读法律、医学和神学。波仑亚大学的天文学家德·诺瓦拉（de Novara，1454～1540）对哥白尼影响极大，正是从他那里，哥白尼学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论，对希腊自然哲学著作的钻研给了他批判托勒密理论的勇气。1506年，他回到波兰开始构思他的新宇宙体系。
整个古代世界的天文学基本上是行星天文学，它们之中的大部分虽然“斗转星移”，但保持着固定的相对位置，仿佛全都镶嵌在一个巨大的透明天球上随天球周日旋转；这些星被称为恒星。但除恒星外，天空上还有那么几个星，它们极为明亮、光芒稳定，而且并不固定在某一个相对位置上，几个星期观测下来，便能发现它们在众星之间穿行，不断地改变位置，这些星被称为“行星”，希腊人叫它们“漫游者”。肉眼能见的行星共五颗，它们是金星、木星、水星、火星和土星。所有的恒星都步调一致地每天由东往西转动，周而复始，决无例外。相比之下，行星的运动呈现出极度地不规则，它们有时往东，有时又向西，行踪诡秘。行星的这种奇特运动早就引起了古代天文学家的注意，希腊天文学将自己的任务规定为对行星运动给出合理的解释，特别按照毕达哥拉斯－柏拉图主义传统，用完美的正圆运动的复合来再现行星的视运动，即所谓“拯救现象”。托勒密的本轮－均轮的宇宙体系就是希腊人为“拯
救行星运动”所做出的最大成就。
本轮和均轮的迭加，可以解释行星的逆行、亮度的变化，偏心轮的引入，又进一步解释了行星运动速度的不均匀性。但是，随着观测材料的不断增多，为“拯救”这些现象所需要的轮子也不断增多，到了哥白尼时代，轮子数已增加到80多个。托勒密体系极为复杂。而且，为了与观测相一致，托勒密所采用的办法已越来越远离毕达哥拉斯主义的理想了。由于引入了偏心等距点，地球实际上并不处在宇宙的中心。托勒密所保留的只有匀速圆周运动的概念和静止不动的地球概念。 到了哥白尼的时代，由于航海事业的大发展，对于精确的天文历表的需要变得日益迫切，托勒密理论越来越繁琐，这种客观情势使人们关注天文学理论的变革：哥白尼也正是在这个紧要关头提出三条革命性理论的。
1509年，哥白尼写出了一个关于日心体系的《概要》，开始深入地思考新的宇宙体系。于1539年写出了天文学史上的伟大著作《论天球的旋转》，系统论述了他的日心地动学说。哥白尼深知这一理论是富于革命性，所以迟迟不敢公诸于世。1543年 5月 24日，当刚刚印好的《论天球的旋转》送到了哥白尼面前，这时候他已经因
中风卧床很久了，据说，他只用颤抖的手抚摸了一下这本书。
就与世长辞了。《论天球的旋转》（De revolutionibus orbium
coelestium ）的中译名是人所共知的《天体运行论》
，将“天球”译成“天体”，是将现代人的看法强加于古人，因为在哥白尼看
来，天空转动着的是“天球”，行星只不过附着在天球之上。全
书共分六卷，第一卷是关于日心宇宙体系的总概说，其余各卷
是将日心说具体运用来解释各大行星的视运动。
哥白尼在卷首献词中叙述了日心地动说的来由和大致思
想：“我对传统数学在研究各个天体运动中的可疑之处思索了
很长时间之后，对于哲学家们不能对造物主为我们造成的美好
而有秩序的宇宙机构提出正确的理论而感到气愤，……因此，
我不辞辛苦重读了我所能得到的哲学著作，看看在各天球运动方面有没有跟数学学派不同的假说。………但前人既可以随意想象圆周运动来解释星空现象，那么我更可以尝试一下，是否假定地球有某种运动能比假定天球旋转得到更好的解释。……于是，从地球运动的假定出发，经过长期的、反复的观测，我终于发现：如果其它行星的运动同地球运动联系起来考虑，并按每一行星的轨道比例来作计算，那么，不仅会得出各种观测现象，而且一切星体轨道和天球之大小与顺序以及天球本身。就全部有机地联系在一起了，以至不能变动任何一部分而不在众星和宇宙中引起混乱。”
构成托勒密宇宙体系的是如下四个假定：第一：天是球形的而且像球那样转动；第二：地也是球形的；第三：地位于天的中央；第四：地球静止不参与转动。哥白尼对前两点是赞同的，但不同意后两点。首先，哥白尼提出了地球自转和公转的概念。全部星空的周日旋转实际上是地球自转造成的，正是地球由西向东绕轴自转，才引起昼夜的变化；而太阳的周年视运动，实际上是由地球绕太阳每年公转一周造成的。哥白尼还提出地球有第三种运动，即所谓“倾斜面运动”，这个运动使地球自转轴在公转时与黄道面保持固定交角，从而形成地球上四季的差别。其次，哥白尼用太阳取代地球位于宇宙的中心，所有的行星包括地球均以太阳为中心转动。这一变动使得各大行星运动获得了统一性。
日心说受到的责难一开始完全是科学和常识上的。首先，人们怀疑如果地球以如此大的速度运动，那必定会分崩离析。哥白尼的解释是，从前比地球大得多的天球以更大的速度旋转都不会瓦解，地球当然也不会；其次，有人质疑说，既然地球在运动，那地球上的物体为何没有被抛在后面，对这一点哥白尼的回答不是特别有力；最后，是一个老问题，地球如果相对于恒星运动，那么应该可以观察到恒星的周年视差，可实际上从来也没有观测到过恒星
视差，哥白尼的回答是：“宇宙之大何其广阔：从太阳到地球的距离与某些行星轨道大小相比虽然已经显得非常巨大，但同恒星球的大小相比，简直微不足道。”因此，我们根本觉察不到恒星的周年视运动。日心说比地心说最明显的优点是它的简洁性，这一点连哥白尼学说的反对者们也是承认的。大小轮子由80多个减少到约34个。此外，哥白尼成功地恢复了毕达哥拉斯主义的理想，正圆运动得以更好地保持，几乎所有的本轮和均轮都沿同一个方向运行，等距偏心点被取消。
哥白尼革命带动了一系列观念上的变革。首先，它使地球成为不断运动的行星之一，打破了亚里士多德物理学中天地绝然有别的界限；其次，它破除了亚里士多德的绝对运动概念，引入了运动相对性观念；再次，宇宙中心的转变，暗示了宇宙可能根本就没有中心，而无中心的宇宙是与希腊古典的等级宇宙完全对立的；最后，由于地球运动起来了，恒星层反而可以静止不动，这样一来，诸恒星也就不必处在同一个球层之中，恒星层既然没有运动，从前借以论证宇宙有限的理由也就不再成立。因为人们一直认为，既然恒星层是转动的，那就不可能是无限的。
三、开普勒：天空立法家
哥白尼的体系执着地坚持希腊的正圆运动观念，这使它不得不继续延用本轮－均轮组合法，以获得与观测现象的相符。开普勒彻底抛弃了正圆运动的概念，确立了太阳系的概念。
约翰·开普勒（Johann Kepler，1571～1630年）生于德国南部瓦尔城，3岁时得过天花，致使手眼留下轻度残疾。为了找到一个合适的工作，开普勒进入杜宾根大学学习神学，指望将来当一个牧师。求学期间，他显示了出众的数学才华。杜宾根大学的天文学教授米切尔·麦斯特林（1550—1631年），是一位哥白尼学说的同情者，他在公开教学时讲授托勒密体系，但对自己亲近的学生则宣传哥白尼体系。开普勒从他那里得知哥白尼学说后，立即成为哥白尼的拥护者。大学毕业后，开普勒到了奥地利格拉茨大学任数学和天文学讲师。开普勒是一位占星术的信徒，同时他确是一位杰出的、热心的数学家；他之所以相信哥白尼体系正是由于哥白尼体系具有更大的数学的简单性与谐和的缘故。他说：“我从灵魂的最深处证明它是真实的，我以难于相信的欢乐心情去欣赏它的美。”哥白尼对太阳赞美不置，开普勒更是变本加厉，他把太阳看做是圣父，把恒星的天球看做是圣子，把居于太阳其间并通过推动行星在其轨道上运行的“以太”看做是圣灵。开普勒深信上帝是依照完美的数的原则创造世界的，所以根本性的数学谐和，即所谓天体的音乐，乃是行星运动的真实的可以发现的原因。这是鼓舞开普勒辛勤工作的真正动力。他所追求的是最后因：即造物主心中的数学的和谐。正是哥白尼体系那令人赞叹的数学的和谐和美，使他直觉到它就是真实的宇宙图景。
在奥地利期间，开普勒致力于探测六大行星的轨道大小之间的数字关系，他惊喜地发现，用柏拉图的五种正多面体，正好可以表示出六大行星的轨道半径来：若土星的轨道在一个正六面体的外接球上，则木星轨道便在该正六面体的内切球上，在木星轨道内内接一个正四面体，则该正四面体的内切球便是火星的轨道，再在火星的轨道内内接一个正十二面体，其内切球是地球的轨道，依次办法，在地球轨道内内接一个正二十面体，其内切球是金星的轨道，在金星轨道内内接一个正八面体，其内切球是水星的轨道。这样设计出的行星轨道与当时的观测数据相当吻合，而且由于柏拉图已经证明正多面体只有五种，这就为宇宙中只有六颗行星找到了几何学的证据。开普勒把这一构想以《宇宙的神秘》为题发表于1596年，当第谷·布拉赫（Brahe Tycho，1546～1601）读到了这本书时对作者的才华极为赏识。
1598年，开普勒接到第谷的邀请，去德国布拉格的鲁道夫宫庭协助第谷整理观测资料，他便于1600年来到了布拉格。一接触到第谷无比丰富的天象资料，开普勒从前构造的美妙的宇宙体系便显得漏洞百出，他只好放弃这一心爱的体系。在第谷的身边，开普勒学会了重视并处理大量的天文观测资料。可惜的是，他们相处了没多久，第谷便去世了，临终前第谷
告诫开普勒：一定要尊重观测事实。在第谷观测材料的基础上，开普勒继续寻找他的宇宙秩序。首先，他利用第谷的观测数据妙巧地算出了包括地球在内的六大行星的运行轨道，有了轨道数据，他进一步总结行星运动所遵循的数学规律。他选中了火星作为突破口，因为，第谷留下的资料中以火星最为丰富，而且，火星的运行与哥白尼理论出入最大。一开始，开普勒还是采用传统的偏心圆方法，在试探了七十多次后，终于找到了一个方案，但很快他就发现与第谷的其它数据不符。虽然只相差8分，但开普勒还是没有忽略这个微弱的差别，他坚信第谷在观测上的可靠性。开普勒曾无限深情地写道：“感谢上帝赐给我们一位像第谷这样的天才的观测者，这8分误差是不应该忽略的，它使我走上改革整个天文学的道路。”
经过紧张艰苦的归纳、整理、试探，开普勒先是发现了火星绕太阳的运动向径单位时间扫过的面积是一个固定的数值，这意味着虽然火星的轨道线速度并不均匀，但面速度是均匀的，离太阳远时，线速度变小，离太阳近时，线速度变大，这就是后来被称为开普勒第二定律的面积定律。后来，他发现火星的轨道有点像卵形，先用卵形线界定轨道，没能成功，接着他想到了椭圆。椭圆是圆锥曲线的一种，早在希腊时代就已被阿波罗尼进行过细致的研究，开普勒利用阿波罗尼已经发现的那些椭圆性质，很快就确认火星运动的轨道是椭圆无疑。1609年，开普勒发表了《论火星的运动》，阐述了他对火星运动规律的发现：火星划出一个以太阳为焦点的椭圆（即开普勒第一定律）；由太阳到火星的向径在相等的时间内划出相等的面积（即开普勒第二定律）。
1619年，开普勒出版《哥白尼天文学概论》，将他已经发现的火星运动二大定律推广到了太阳系的所有行星，而且同时公布了他所发现的第三定律：行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比，这就将所有行星的运动与太阳紧密地联系在一起。至此，太阳系的概念已牢牢确立。托勒密和哥白尼所运用的一大堆本轮和均轮被彻底清除，行星按照开普勒定律有条不紊地邀游太空，开普勒成了“天空立法者”。
以椭圆代替正圆是宇宙学史上为时代的事件，爱因斯坦对此作深刻的评价：“开普勒的惊人成就，是证实下面这条真理的一个特别美妙的例子，这条真理是：知识不能单从经验中得出，而只能从理智的发明同观察到的事实两者的比较中得出。”在为天空立法之后，开普勒很顺利地制定了行星运动表。开普勒将此表命名为《鲁道夫星表》（1627年出版）。这是当时最完备最准确的一部星表，在以后的一百多年里几乎毫无修改地被天文学家和航海家尊为经典。
开普勒一辈子都很贫困，身为宫廷天文学家，但薪水常常拖欠，鲁道夫二世于1612年死后，新国王保留了他的职位，但薪水更难到手。1630年11月15日，在他去索要拖欠了二十余年的薪水时，染伤寒死于途中，伟大的天空立法者就这样离开了入世。德国哲学家黑格尔很感慨地说：“开普勒是被德国人饿死的! ”
第三节人类思想观的变革
在早期阶段，洞察力与想象必定先发生作用；然后根据事实形成一个初步的假说，这个过程就叫做归纳；然后再用数学的或逻辑的推理演绎出实际的推论，并用观察或实验加以检验。如果假说与实验的结果不相符合，我们必定要重新猜度，形成第二个假说，如此继续下去直到最后得到一个假说，不但符合于最初的事实，而且符合于为了检验这个假说而进行的实验的一切结果。这个假说于是可升格到理论的地位，它可以把知识连贯起来或使之简单化，也许在许多年内都有用。一个理论很少是符合事实的唯一可能的理论；这不过只是一个概然性的问题。随着新知识的增加，事实本身愈来愈增多，愈来愈复杂，于是理论可能就必须加以修改，甚至由更合于后来扩大了的眼界的理论所取代。
文艺复兴以后，在人们心目中沸腾着的某些伟大思想；达·芬奇在他所考虑过的无数
题目中，已经预兆了现代科学精神。哥白尼的学说在天文学上引起了一场革命；在一般科学思想上也引起一场革命；他是把行星运动的详细情况更精确地记录下来的第一位天文学家。第谷·布拉赫把他的极其珍贵的资料遗留给开普勒，开普勒的功绩在于归纳出和证明了行星运动的三个命题或“定律”，这三个定律以后成了牛顿天文学的基础。英国医生吉尔伯特（Gilbert William，1544～1601）说明了实验方法怎样可以增加知识。但在伽利略（Galileo Galilei，1564～1642）身上，新精神比前人更进了一步；他在青年时代信仰亚里士多德，成年以后就不再相信亚里士多德的学说，而把握了新的原则；他了解在现代的研究中需要集中精力，因此，他就比较完备而有条理地研究了一些仔细选择的狭窄问题，而不象无所不能的天才达·芬奇那样把精力分散在许多科目上；哥白尼的天文学是根据数学简单性这一“先验”原则建立起来的，伽利略却用望远镜去加以实际的检验。最重要的是，他把吉尔伯特的实验方法和归纳方法与数学的演绎方法结合起来，因而发现、并建立了物理科学的真正方法。
弗兰西斯·培根（Francis Bacon，1561—1626）是英国的国务大臣。他深感经院哲学不能增进人类对于自然的知识与支配自然的能力，为了“把人类的能力和伟大气魄的界限推到更远的地方”，他规划出一条可以更有把握地朝征服自然的方向前进的道路。他认为只要记录下一切可以得到的事实，进行了一切可能进行的观察和一切可行的实验。然后再按照他表述得还不十分完善的规则，把结果汇集起来编成表格，就可以看出现象间的关系，而且也可以差不多自然而然地找到表达这些关系的法则。虽然科学的进步很少是用纯粹的弗兰西斯·培根方法去完成的，可是他在提高学术界对于当代科学问题的考虑方面却不无功劳。世界上出现过不少的哲学，但并没有相应的事实记录，可以用来对这些哲学加以检验。所以，在培根眼中确实可靠的事实是当时迫切的需要；这是很正确的。培根自己在实验领域中，对于认识自然并没有什么显著的或成功的贡献；但是，他是首先考虑归纳科学的哲学根据的人。他凭着自觉的力量与政治家的辩才所提出的见解远远超过他的时代。经院哲学不但过时而且陈腐了，哲学思想界正在震动，期待着变化，就在这时，培根指出了一条更广泛地更正确地认识自然界的康庄大道。
第二章中国古代的天文学成就、二十八宿起源之谜、夏商周三代起始之谜解读 我国古代天文学是世界上天文学发展最早的国家之一，在天文观测、星图、星表的测绘、历法的修订、天文测绘仪器的发明与使用，以及对宇宙形成的认识等方面的成就是举世瞩目的。其中的一些成就，尤其是天文考古，还帮助我们解开了许多历史之谜，如二十八宿起源、夏商周三代起始时间等科技之谜。本章试就中国古代的天文学成就、二十八宿起源、夏商周断代工程中的天文考古等作简要介绍。 第一节中国古代天文学成就概述 一天文观测记录 我国是天文观测记录持续时间最长的国家，记录的资料也最多，其容之广泛在世界文明史中是罕见的。 1.日食 从商代至清初，我国共记录的日食有1000多次，最早的记录是商代的甲骨卜辞。 贞，日有食。 甲寅卜又食，告。 癸酉贞日夕有食，维若。癸酉贞日夕有食，匪若。 虽然《书经 . 胤征篇》中有夏代仲康时期的日食记载： “乃秋季月朔，辰弗集于房，瞽奏鼓，啬夫驰，遮人走……。” 但由于夏代的历史还带有很大的传说性，而且《书经 . 胤征篇》又是出现的比较晚的文献，因而这个结论的可靠性还有待于考证。但上述所引甲骨卜辞中的四次日食已经被专家们肯定或基本肯定。 《书经 . 小雅》中有一首诗就记载了其时发生的日食现象： “十月之交，朔日辛卯，日有食之。” 有人根据其记载的日干支辛卯，经推算后认为；这次日食发生在周幽王六年
，即公元前776年9月6日。 中科院紫金山天文台研究员培瑜先生在《殷商西周时期中原五城可见的日食》一文中，列出了公元前1500年至771年中原五城可见的日食表，对、、、江陵、所有可见的日食的发生日期，食分和食甚时刻进行了计算，并用此计算方法对历史文献中记载的23次日食进行了检验。时间最早从公元前709年（鲁桓公三年），最近为1697年（清康熙三十六年）有十四次完全符合，或基本符合其时首都的见食情况；有4次虽然不得见全（或环）食，但临近地区可见“食既”；其中虽有5次记录有些问题，经分析后认为，这些存在问题有些是明显的记录错误，有些则系预报。 2.月食 据天文台等单位从收集的资料中统计得：从春秋到清初，我国史书中记录的月食900多次。甲骨卜辞中记有 口丑卜宾贞……六日口午夕月有食乙未洒……。 癸末……之夕月有食。 旬壬申夕月有食。 七日己未庚申月有食。 乙酉夕月有食，八月。 据专家的考证，这几次月食是武丁世的可靠记录。 3.太阳黑子 我国是最早对太阳黑子进行连续记载的国家。公元前140年《子·精神训》中已有“日中有骏乌”之说，对太阳黑子做出明确记载的是《汉书. 五行志下》： “河平元年，三月己未，日出黄，有黑气大如钱，居日中。” 河平元年为公元前28年，这是世界公认的关于太阳黑子的明确记载。从汉河平元年到明末为止，我国共有100多次太阳黑子的记录。这些记录既有准确的日期，又有黑子的形状、大小、位置以至变化情况等。欧洲直到公元九世纪才有关于太阳黑子的记录留存下来。我国关于太阳黑子的纪录为太阳黑子的研究提供了极为宝贵的史料。 4.彗星 彗星是比较罕见的天象，我国古代的先民们早就注意到它。我国可靠的彗星记录始见于《春秋》： “鲁文公十四年秋七月，有星孛于北斗。” 鲁文公十四年为公元前613年，这里是关于哈雷彗星的最早记载。据专家考证自秦始皇七年（公元前240年）至清宣统二年（公元1910年）的两千多年里，
夏朝天文历法成就大全 中国传统的干支纪年纪日法，起源是很早的。夏代末期的帝王有孔甲、胤甲、履癸(桀)等，都用天干为名，说明当时用天干作为序数已较普遍。以下是小编为你精心整理的夏朝天文历法成就大全，希望你喜欢。 夏朝天文历法成就夏代的历法，是中国最早的历法。当时已能依据北斗星旋转斗柄所指的方位来确定月份，夏历就是以斗柄指在正东偏北所谓建寅之月为岁首。保存在《大戴礼记》中的《夏小正》，就是已知的有关夏历的重要文献。它按夏历十二个月的顺序，分别记述每个月中的星象、气象、物象以及所应从事的农事和政事。它在一定程度上反映了夏代农业生产发展水平，保存了中国最古的比较珍贵的科学知识。 夏代在承袭前人积累的知识的基础上，天文历法有了新的发展与提高。如《左传》所引《夏书》中的辰不集于房，就是记录当时发生在房宿位置上的一次日食。描写了当时还没有认识日食的自然规律的人们鸣鼓奔走的景象，这是世界上最早的日食记录。又如《竹书纪年》中记载夏桀时夜中星陨如雨，也是世界上最早的关于流星雨的记录。 在历法时，我国传统用六十甲子记日的方法，可能夏代已经存在了，如在夏王朝后期的诸王中，胤甲、孔甲和履癸等都是用日干为名。夏代的历法，依据北斗星的旋转确定月份，并把斗柄的正月定为岁首，比较正确地反映了天象。孔子说行夏之时，《大戴礼记》保存的《夏
小正》等，就是流传下来的夏时。它虽然不可能是夏代人写的书，但其中却很可能包含着夏代已经积累起来的天象和物侯等方面的科学知识。《夏小正》将一年分为12个月，并依次载明了每月的星象，动植物的生息变化以及应该从事的农业活动。 商朝时期的天文历法商人不知有否占星术，但他们已会观察天象而定历法。 在甲骨卜辞中已有日蚀、月蚀和星辰的记载，这是世界上最早的天文学的宝贵资料。 日蚀和月蚀的蚀字，甲骨文写作、等形。卜辞中所记日蚀，目前已知的仅二见： 癸丑贞，日夕[(有)]食田(上甲)?(《京》3965)癸酉贞，日夕又(有)食，佳若? 癸酉贞，日夕又(有)食，非若?(《佚》374)这里的日有食与《诗经小雅十月之交》的朔日辛卯，日有食之同。日蚀一般都发生在白天，但也有发生在傍晚的，日夕有食，便是其证。 甲骨卜辞中又常有日有哉的记录，如云： 辛巳贞，日又，其告于父丁。(《后上》296)庚辰贞，日又，非祸，佳若(《粹》55)日又哉有两种解释，一如郭沫若所推测，以为哉与食，音同，盖言日蚀之事耶?①;一如陈梦家所说：()读若识志或痣，乃指日中黑气或黑子②，后者殆非③。 甲骨卜辞中记载月蚀的比较多些，有的还记有月份，如云： 癸未卜，争贞，旬亡祸?三日乙酉，月食，闻，八月。(《甲》
中国近代革命的几个时期： 1、旧民主主义革命时期：1840年（鸦片战争）——1919年（五四运动） 2、新民主主义革命时期：1919年（五四运动）——1949年（新中国成立） 1924年（国民党一大）——1927年（蒋介石、汪精卫叛变）——：国民大革命时期 国共第一次合作1927年——1937年：国共十年对峙时期/土地革命时期 1937年——1945年：抗日战争时期/国共第二次合作时期 1945、1946年——1949年：人民解放战争时期 ***补充：新、旧民主主义革命的区别 领导阶级不同——无产阶级、资产阶级 指导思想不同——马克思主义、三民主义 革命的前途不同——社会主义社会、资产阶级共和国 3、新民主主义向社会主义过渡：1949年（新中国成立）——1956年（社会主义三大改造完成前） 4、社会主义社会建设时期： 1956年（三大改造完成）——1978年改革开放前：中国社会主义建设道路的探索与曲折1978年后：社会主义建设新时期/中国特色社会主义建设时期 一、中国人民抗日战争爆发的背景： 1、日本： 明治维新使日本“脱亚入欧”成为东方工业强国，但保留了大量封建残余，走上了军国主义道路； 1929——1933年的资本主义世界经济危机，加速了日本于1936年建立了法西斯专政，形成战争策源地。 2、中国： 20世纪30年代，中国依然是徘徊在半殖民地半封建的落后的国家； 国民大革命失败后，国共十年对峙、内战，蒋介石南京国民政府坚持“壤外必先安内”的政策给日本侵华可乘之机。 3、世界： 经济危机导致世界政局动荡，德、意、日法西斯结盟，气焰嚣张； 20世纪30年代，英、法等国实行绥靖政策，纵容法西斯侵略，国际联盟不能发挥维护世界和平的作用。 二、日本侵华行径： 1、抗日战争爆发之前： ①19世纪末的甲午战争：1894——1898年；《马关条约》 ②20世纪30年代：九一八事变——1931年；日本关东军炸毁沈阳北郊柳条湖附近一小段 铁路，诬称东北军所为，袭击东北军驻扎的北大营，次日沈阳陷落；1932年，东北陷落，日本扶植伪满洲国傀儡政权。 2、抗日战争爆发：七七事变/卢沟桥事变——1937年；北平西南宛平县；日军借口一名士 兵失踪，要求进城搜查被拒绝，随即进攻中国守军第29路军还击；标志着中国全民族抗战的开始 3、抗战爆发后： ①八一三事变：1937年；上海；日军越过两军对峙线，中国守军还击；淞沪会战开始。 ②南京大屠杀：1937年12月13日始，淞沪会战后；凶残的法西斯暴行引起了中国和全世
天文学基础知识 1．什么是宇宙？ 宇宙是天地万物，是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 辨证唯物主义哲学认为，世界的本质是物质的，物质可以转换不同的存在形式，但在本质上是永久存在，永久不灭的。宇宙是普遍永恒的物质世界，在空间和时间上都是无限的。从空间看宇宙是无边无际，它没有边界，没有形状，也没有中心，如果承认宇宙以外还有什么东西，就否认了世界的物质本性；从时间看宇宙无始无终，它没有起源，没有年龄，也不会终结，如果承认宇宙有起源，就会导致创世说，实际上也否认了世界的物质本性。 但具体事物的有限性也不能否认。宇宙的无限与具体事物的有限并不矛盾，因为只有无数具体的有限才能构成全部的无限。人类观察到的宇宙是动态的，随着科学技术的进步，人类所知的宇宙在不断扩大。18世纪以前人类认识宇宙的范围只限于太阳系，随后认识到太阳系以外还有千亿个恒星，它们组成了银河系。19世纪人类又发现了河外星系，发现银河系在宇宙大家庭中只不过是相当渺小的一员。20世纪50年代的光学望远镜、60年代的射电天文望远镜把人类对宇宙的探测距离猛增，人类可以永远扩大自己对物质世界的观察视野，不会停留于某一固定的边界上，这有力证明宇宙是无限的。 天文学上通常将天文观测所及的整个时空范围称为“可观测宇宙”，有
时又叫“我们的宇宙”，或简称“宇宙”。现代科学的基本观念之一，就是可观测宇宙也像其他事物一样，有它诞生发展的历史。据现代宇宙学说估算，宇宙年龄是极其漫长的，约为150亿岁；可观测的全部宇宙空间是极为庞大的，已观测到的最远的星系距离我们大约150亿光年。 宇宙既有统一性又有多样性。宇宙的统一性在于它的物质性，宇宙的多样性在于物质的表现形式千差万别，组成宇宙的物质在存在状态、质量和性质上有着极大的差异。 宇宙是由各类天体和弥漫物质组成的。宇宙中有形形色色的天体，恒星、星云、行星、卫星、彗星、流星等天体都是宇宙物质的存在形式。2．什么是恒星和星云？ 宇宙中最主要的天体是恒星和星云，因为它们拥有巨大的质量。恒星是由炽热气态物质组成，能自行发热发光的球形或接近球形的天体。恒星是像太阳一样本身能发光的星球，晴夜用肉眼看到的许多闪闪发光的星星中，绝大多数是恒星。星云是由极其稀薄的气体和尘埃组成的，形状很不规则，似云雾状的天体。 3．什么是星系？ 由无数恒星和星际物质构成的巨大集合体称为星系。它们的尺度可以从几千到几十万光年。星系或称恒星系，是宇宙系统中的重要一环。星系数量众多。到目前为止，人们已在宇宙中观测到了约1000亿个星系。地球就处在由1000多亿颗恒星以及银河星云组成银河系中。有的星系离银河系较近，可以清楚地观测到它们的结构。离银河系最
近代中国革命历史与改良问题分析短短一个多世纪，在中国大陆上就发生了数次影响国民命运的历史事件，从1840年到1949年，究竟是革命还是改良，我们只能从各个方面分析讨论。 1840年，英国侵略者向古老封建的中国发动了一次侵略战争。即为鸦片战争。鸦片战争以后，中国开始由独立的封建国家逐步变成半殖民地半封建的国家，中华民族开始了一百多年屈辱、苦难、探索、斗争的历程。从乾隆后期开始，清朝的统治日趋衰落。清政府仍以“天朝上国”自居，虚骄自大，闭目塞听。而同一时期的欧美帝国主义列强已有长足发展，并把地域辽阔、人口众多的中国，作为他们扩大海外市场的目标。这就是改革与闭塞的原因所导致的不同的结果。 19世纪初叶，中国封建社会已从“康乾盛世”的顶峰上往下跌落，封建传统思想的两大支柱“宋学”与“汉学”也逐渐走向穷途末路。而产生于明末清初由黄宗羲、顾炎武所倡导的经世致用的学风却受到社会的注重。这种经世致用思想的兴起，正是当时封建统治阶级内部思想变革的主要表现。在西方坚船利炮的威胁下，不但对中国的经商贸易有所动摇，而且西方的思想文化也蜂拥而至。鸦片战争前后，内忧外患纷至沓来，封建社会危机四伏。忧患意识和历史责任感，促使一批政治眼光比较敏锐的封建知识分子，进一步去探索和寻找中国社会摆脱困境与危机的良策。他们以传统经学为依托，以匡时救世为己任，对内主张整饬吏治，改革弊政；对外提倡学习西技，抵抗侵略，从而逐渐在地主阶级中形成一股经世致用的社会思潮。鸦片战争前后地主阶级的经世致用思想，是在中国社会交替时期思想界出现的一大进步。一方面，它针对当时社会的严重弊端和民族危机，顺应了社会发展的趋势，符合国家与民族的利益，对国计民生具有积极作用，它打破了“万马齐喑”的沉闷风气，初创了“开眼看世界”的全新观念，迈出了向西方国家探寻真理的步伐，充当了中国近代社会思想启蒙的先驱，并对后世产生了重大而深远的影响。另一方面，由于它主要是服务于清王朝的封建统治，因此依然有着明显的阶级和时代的局限。经世之学提倡学习西方长技，却不能触及封建制度，“其不变者道而已，势则日变而不可复者也。”这种将道势对立起来的观念，没有冲出清初启蒙思想家的封建思想藩篱，也使其对西方资本主义的认识处在一个肤浅的初级阶段。 在这样的半殖民地半封建社会的情形下，国内的农民阶级似乎有所改变，于是，就出现了太平天国运动。太平天国历时14年，占领长江中下游富庶地区多年，战事波及半个中国，使清廷国力大伤。它是中国历史上规模最大、人数最多、时间最长的一次农民战争，是中国几千年来农民战争的最高水平，它沉重的打击了中外反动势力。并对亚非人民的反殖民斗争起到了巨大的鼓舞作用，体现了时代新特点。太平天国虽然失败,但它所宣扬的反清思想已经广传民间,播下了日后反清革命的种子。它的事迹及它提
第15课近代科学技术革命学案 第15课近代科学技术革命学案 ※目标与结构 《课程标准》要求：了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位；简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人类起源问题上的产生分歧的根源；以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例，说明科学技术进步对社会发展的作用。 知识网络结构： ※精析与探究： 1．简析17—20世纪初，在自然科学基础理论研究方面的四大成果及其标志和意义。 ①牛顿力学体系的建立标志着近代科学的形成，是人类认识史上对自然科学规律的第一次理论性的概括和总结。②法拉第发现电磁感应现象，开辟了人类历史的新时代——电气时代。③达尔文创立了生物进化论学说，从根本上推翻了“神创说”，将“发展”和“变化”等观念引入自然科学和社会科学领域，促进了人类思想认识的飞跃。④爱因斯坦提出了相对论和质能关系公式，深刻揭示了时间和空间的本质，
是物理思想的一次重大革命，质能转换原理成为研发原子能的理论基础。 2．分析近代科学诞生诞生的历史背景。 首先，新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要。14世纪以后，手工工场发展迅速，生产中的技术改造与机器的逐步采用，向人们提出很多新的问题，需要自然科学予以解决，以促进生产力的更大发展。同时，新兴资产阶级要求掌握政治权力，他们需要把自然科学作为反对宗教统治争取思想自由的理论武器。 其次，自然科学自身发展的需要。经过中世纪前期的漫长黑夜，自然科学逐渐复兴。资本主义生产方式的产生和发展，不仅向自然科学提出大量的研究课题，还提供了丰富的经验材料以及新的科学实验条件。最后，文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。文艺复兴反对盲从和迷信，提倡独立的学术研究，为资产阶级在政治上取代封建统治作舆论准备，它打破了教会的精神统治，动摇了封建制度的政治思想基础，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件。近代自然科学革命就是在文艺复兴运动的高潮中拉开序幕的，首先向宗教神学发起冲击的是天文学。随后的宗教改革摧毁了天主教会的精神独裁，科学革命也产生了巨大的影响。在此期间，地理大发现也有重要意义，
中国古代天文、数学、医药学等成就 一、中国古代的天文历法 1、先秦时期：①春秋时期，留下了世界上公认的首次哈雷彗星的确切记录。《春秋》记载，公元前613年，“有星孛入于北斗”，即指哈雷彗星，这一记录比欧洲早六百多年。 ②春秋时期我国历法已经形成自己固定的系统，基本上确立19年7闰的原则，这比西方造160年。③战国时期，出现了世界上最早的天文学著作《甘石星经》，其中有丰富的天文记载，反映了那个时期人们对天文的认识。 2、两汉时期：①汉武帝时，天文学家制订出中国第一部较完整的历书“太初历”，开始以正月为岁首。②西汉关于太阳黑子的记录，被世界公认为是有关太阳黑子的最早记录。③东汉时，张衡从日、月、地球所处的不同位置，对月食作了最早的科学解释。④张衡发明制作的地动仪，可以遥测千里意外地震发生的方向，比欧洲早1700多年。 3、隋唐时期：①唐朝天文学家僧一行制定的《大衍历》比较准确地反映了太阳运行的规律，系统周密，表明中国古代历法体系的成熟。②僧一行还是世界上用科学方法实测地球子午线长度的创始人。在实测中他认识到，在小范围有限的空间里得到的认识，不能任意向大范围甚至无际的空间推演，这是我国科学思想史上的一大进步。
4、宋元时期：①北宋科学家沈括的突出贡献在天文学方面，把四季二十四节气和十二个月完全统一起来的“十二气历”更加简便，有利于农事安排。②元初设立太史局编制新历法。③元朝杰出天文学家郭守敬，提出“历之本在于测验，而测验之器莫先仪表”的正确主张，创制了简仪和高表等近二十件天文观测仪器，主持了全国范围的天文测量。④郭守敬主持编定《授时历》，一年的周期与现行公历基本相同，但问世比现行公历早300年。 二、中国古代的数学成就 1、两汉时期：《九章算术》约成书于东汉，分九章介绍了许多算术命题及其解法，是当时世界上最先进的应用数学，它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系。 2、南北朝时期：①魏晋时期的数学家刘徽，运用极限理论，提出了计算圆周率的正确方法。②南朝祖冲之精确地计算出圆周率是在3.1415926-3.1415927之间，这一成果比外国早近一千年。它的专著《缀术》对数学发展有杰出的贡献。 3、《周髀算经》简介在中国古代算书中，《周髀算经》、《九章算术》、《孙子算经》、《五曹算经》、《夏侯阳算经》、《孙丘建算经》、《海岛算经》、《五经算术》、《缀术》、《缉古算机》等10部算书，被称为“算经十书”。其中阐明“盖天说”的《周髀算经》，被人们认为是流传下来的中国最古老的既谈
浅谈近代中国的改良与革命 提要 回顾1840年以来的中国近代史，从西学为体、中学为用的洋务运动，到百日维新的政治变革，到辛 亥革命的彻底推翻帝制，再到共产党领导下的新民主主义革命，中国一直在经历着改革和革命，并面临着一系列的矛盾和问题，革命和改良的争论一直没有停息过，并且持续实践着。本文从近代历史改良与革命演变的事实出发，浅谈改良与革命对近代中国的影响，以及改良与革命的关系。 关键字中国近代史改良革命影响关系 在近代中国历史上，资产阶级改良运动与革命运动都是资本一帝国主义侵略所造成的民族危机的产物，又随着这种民族危机的加深而发展、成长。甲午战争的失败，激发了中国人民普遍的民族主义情绪和救亡热情。一部分人开始组织维新救亡运动，另一部分人开始考虑革命救亡。康有为和孙中山分别成为他们的领导人。 关键词:中国近代史改良派革命派 中国的近现代史，是一部屈辱的历史．因为在这两百年来，外国侵略及民族 问题的日益深化，中国社会已经走向了边缘．但这一段历史又是中国一代又一代仁人志士和人民群众为救亡图存和实现中华民族伟大复兴而英勇奋斗的历史．在这期间，中国人民经历了水深火热的两百年，中国也在改良与革命的道路上艰难前行．当二十世纪初，资产阶级民主革命思潮广泛传播，革命形势日益成熟的时候，中国究竟该走改革这条路还是革命这条路,改良派与革命派展开了激烈的辩论．康有为领导的戊戌维新运动是中国近代史上起过进步作用、最具典型意义的改良运动。资产阶级改良派发动维新运动有两个目的：一是挽救民族危亡，一是发展资本主义。但这两个目的都没有达到。 戊戌维新运动失败之后，便是革命运动的蓬勃兴起。中国近代史上的革命运动，矛头都是针对帝国主义和封建主义的，都带有资产阶级民主主义革命的性质。其中，由于领导力量不同、革命前途不同而分为旧民主主义革命和新民主主义革命。旧民主主义革命时期，太平天国农民起义，历时14年，旨 在反对清朝统治，但是从理论上和实践上看，单靠农民不可能建立一个区别于封建王朝的新政权，因此太平天国虽然是中国历史上一次最大规模的农民起义，毕竟还是一次单纯的农民起义。太平天国为此后的民主革命准备了条件，它本身不能算是民主革命。辛亥革命是资产阶级领导的以反对封建帝制、建立资产阶级共和国为目的的革命，是一个典型的资产阶级民主革命。新民主主义革命时期，国共合作反对北洋军阀的国民革命，中国共产党领导的反对国民党统治的革命，都是典型的革命。 ＂ （一）在近代中国，先进的中国人也曾试图走改良的道路，但由于腐败的清政府 为了维护其封建统治特权，不愿意进行真正的改良，因此，这条路走不通。（二）辛亥革命不是靠革命党的煽动才发生的，而是封建统治阶级逼出来的，是清政府 腐败统治的必然结果。导致辛亥革命后军阀混战的原因不是因为推翻了清朝皇帝，而是因为革命不彻底。（三）20世纪上半叶中国共产党领导的风起云涌的革命运动为新中国大规模的现代化建设创造了条件，没有民族民主革命的胜利，没有无
浅谈中国古代天文学成就 不同于大多数英文系的女生，因为我是一个理科生；也不同于大多数女生，我很喜爱天文。所以，我决定谈一谈我所喜爱的天文，而为了切合本课程的要求，我就来谈一谈中国古代天文学所取得的成就。 而根据资料我们可以了解到中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一，天文学也是我国古代最发达的四门自然科学之一，其他包括农学、医学和数学，天文学方面屡有革新的优良历法、令人惊羡的发明创造、卓有见识的宇宙观等，在世界天文学发展史上，无不占据重要的地位。我国古代天文学从原始社会就开始萌芽了。 我国最早的天象观察，可以追溯到好几千年以前。无论是对太阳、月亮、行星、彗星、新星、恒星，以及日食和月食、太阳黑子、日珥、流星雨等罕见天象，都有着悠久而丰富的记载，观察仔细、记录精确、描述详尽、其水平之高，达到使今人惊讶的程度，这些记载至今仍具有很高的科学价值。在我国河南安阳出土的殷墟甲骨文中，已有丰富的天文象现的记载。这表明远在公元前14世纪时，我们祖先的天文学已很发达了。举世公认，我国有世界上最早最完整的天象记载。我国是欧洲文艺复兴以前天文现象最精确的观测者和记录的最好保存者。我国古代在创制天文仪器方面，也做出了杰出的贡献，创造性地设计和制造了许多种精巧的观察和测量仪器。 而最最令我钦佩的就是我们的先人在科学技术还不怎么发达，没有很多的仪器或者技术来做辅助的时候就能够发明出那么多精密的天文观测仪器，将自己的眼光早早的就投射到了我们地球以外的广袤宇宙中去。那么下面就让我根据资料来介绍一下我们中国古代的天文观测记录仪器吧。 浑仪：是中国古代最主要的天文测量工具之一，是一种与浑天说密切相关的天文仪器，由於浑仪的结构是以多个同心圆来模拟天球，所以它的出现不早於落下闳时代(104BC)，所以浑仪的出现也不会早於此。 纪限仪：制造於清康熙十二年(1673)，可用以测定六十度以内任一两颗天体的角距离和日月的角直径。 简仪：主要由一架赤道经纬仪和一架地平经纬仪组成，另外底座上还开有水平沟，并装有一只正方案，用以校准仪器的水平和朝向，除此之外，赤道经纬仪的北极端还设有一个候极环，用以校正仪器的极轴指向。 地平经仪：由於明末历局筹设之时正逢与后金交战时期，因此在经费上受到很大的限制，在明末所制造的天文仪器多半是木质结构，再包上铜，至清康熙年间，南怀仁主持钦天监，在康熙八至十二年(1669-1673)间，以铜为材料铸成六件新的天文仪器，此地平经仪即其中一架，它制造於清康熙十二年(1673)，系按照欧洲古典仪器的风格设计的，可用以测定天体的方位角。 圭表：圭表是一种既简单又重要的测天仪器，它由垂直的表（一般高八尺）和水平的圭组成。圭表的主要功能是测定冬至日所在，并进而确定回归年长度，此外，通过观测表影的变化可确定方向和节气。我国最古老、最简单的天文仪器是土圭，也叫圭表。它是用来度量日影长短的，它最初是从什么时候开始有的，已无从考证。圭表是一种既简单又重要的测天仪器，它由垂直的表（一般高八尺）和水平的圭组成。圭表的主要功能是测定冬至日所在，并进而确定回归年长度，此外，通过观测表影的变化可确定方向和节气。 象限仪：制造於清康熙十二年(1673)，可用以测定天体的地平高度或天顶距 赤道经纬仪：由南怀仁制造於清康熙十二年(1673)主要用於测定太阳时、天体的赤经差和赤纬。由於南怀仁将许多仪器的功能简化，因之他的天文仪器彼此可以相互参校，在南怀仁所著的《灵台仪象志》一书当中就编有黄道、赤道及地平三种座标间的互换表。 地平经纬仪：继南怀仁之后，清政府又相继制成两架大型仪器，此为其一，制造於清
对近代中国革命的总结和感悟 近代中国经历了百年风雨，外有西方列强的野蛮侵略和掠夺，内有封建势力的残酷统治和镇压，中国的资产阶级改良派和资产阶级革命派就是在这样的社会环境中登上历史舞台。他们提出了自己的政治主张，并希望在中国实现其政治理想。中国近代化的道路经历了从改良到革命的转变，改良和革命在思想上是承前启后的，有着密切的联系。革命以改良的失败而兴起。革命又以“五四运动”前后分为旧民主主义革命和新民主主义革命。旧民主主义革命时期的革命，资产阶级是革命的领导者，新民主主义革命时期的革命，无产阶级成为革命的领导者，中国共产党成为中华民族的先锋队。无论是旧民主主义革命还是新民主主义革命，都有一致的目标：民族独立和民族解放。 百年屈辱,中国几近亡国，但至今依然屹立于世界民族之林，这不得不归功于近代历史上的众多仁人志士，是他们的不断探索为我们后人遗留下了宝贵的精神财富，从而捍卫了民族独立和实现了民族解放。他们分别是以林则徐、魏源等为代表的地主阶级抵抗派、以奕、李鸿章等为代表的洋务派、以康有为、梁启超等为代表的资产阶级改良派、以孙中山等为代表的资产阶级革命派和以中国共产党为代表的无产阶级革命派等。我华夏民族正是在他们的不断探索下，不断汲取经验和吸取教训，才有了今天实
现中华民族伟大振兴的正确道路。在民族解放和振兴道路选择中，又以改良和革命两条道路最突出，也是最值得今人讨论的。 19世纪90年代，中国民族资本主义有了初步发展，民族资产阶级迫切要求挣脱外国资本主义和国内封建势力的束缚，为在中国发展资本主义开辟道路。中日甲午战争的惨败，造成了新的民族危机，激发了新的民族觉醒。以康有为、梁启超等知识分子为代表的资产阶级维新派登上历史舞台。他们代表民族资本主义发展的要求，主张走改良道路。 维新派把向西方学习的内容从“器物”提升到“制度”高度。他们主张学习西方资本主义政治制度和思想文化。西方制度在日本的建立，让日本在十几年内就一跃而起，这激发了先进的中国人向西方学习的兴趣。资产阶级改良思想在中国迅速传播，形成了变法维新的思潮，并发展成一场变法维新的政治运动——百日维新。 伴随着资产阶级改良派的兴起，一部分人的思想更加激进，他们是以孙中山为代表的资产阶级革命派。19世纪末20世纪初，中国民族资本主义得到了初步发展，民族资产阶级为迅速发展资本主义，需要自己政治利益的代言人和经济利益的维护者，这正是资产阶级革命派的阶级基础。革命派高举民主革命的旗帜，选择武装起义的斗争方式，这正是革命派和改良派的根本不同点。
天外有天 ——现代宇宙学的兴起与发展王远谋101170067 匡亚明学院（大气科学学院基地班）
20世纪的天文学，天体物理学是其主流。最引人瞩目的成就是诞生了将整个宇宙作为研究对象的现代宇宙学。以爱因斯坦的相对论为理论基础，以大尺度的天文观测，特别是河外星系的普通红移和宇宙背景辐射为事实依据，宇宙学展示了宇宙整体的物理特征，将人类对宇宙的探索提升到了一个新的高度。本文就现代宇宙学的几大重要成果——宇宙的诞生（宇宙大爆炸理论的提出），宇宙的年龄（哈勃定律的提出），以及暗物质，暗能量的提出叙述现代宇宙学的兴起与发展。 关键词：宇宙年龄；大爆炸理论；宇宙膨胀；哈勃定律；暗物质，暗能量
在近代自然科学产生以前，传统的观点（亚里士多德）认为，宇宙是一个有边有界的的世界，宇宙的最外层是由恒星天构成，恒星天是宇宙的边界。 在牛顿的无限无边的宇宙图景中，宇宙是一个三维的欧几里得空间，在任何一个方向均可无限延展下去。在这个无限大的“箱子”中，布满了无限多的天体，这些天体在万有引力作用下按牛顿定律运动。然而，这种宇宙图景在解释经验事实上遇到了困难，出现了“引力佯谬”“光度佯谬”等。 “光度佯谬”由奥尔柏斯在1826年提出，表达如下。 按照牛顿的宇宙图景可以作以下推论： 1.在无限的空间中，充满了无限多的星体。 2.每颗星星虽然有生有灭，但从整体上看，可以认为宇宙的物质密度保持常数。 3.时间是无限的，从整体上讲，星体可以无限期存在。 4.无限远处星体的光，总可以通过无限长的时间传到地面。 5.在地面上，黑夜将像白天一样光亮。 这显然是荒谬的。 1.哈勃定律 1929年，哈勃发表了《河外星系距离与视向速度的关系》一文，提出了闻名于世的“哈勃定律”，给出了简明的哈勃公式—— 河外星系离我们越远，它逃离的速度也越快，且二者成正比关系。 这表示我们所在的宇宙是在不断地向外膨胀，这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀。因此，在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。 早在1912年，施里弗(Slipher)就得到了“星云”的光谱，结果表明许多光谱都具有多普勒(Doppler)红移，表明这些“星云”在朝远离我们的方向运动。随后人们知道，这些“星云”实际上是类似银河系一样的星系。1929年哈勃(Edwin Hubble)对河外星系的视向速度与距离的关系进行了研究。当时只有46个河外星系的视向速度可以利用，而其中仅有24个有推算出的距离，哈勃得出了视向速度与距离之间大致的线性正比关系。现代精确观测已证实这种线性正比关系 v d H 其中v为退行速度，以千米／秒为单位，d为星系距离，以百万秒差距为单位, H为比 例常数，称为哈勃常数,这就是著名的哈勃定律。 哈勃定律有着广泛的应用，它是测量遥远星系距离的唯一有效方法。只要测出星系谱线的红移，再换算出退行速度，便可由哈勃定律算出该星系的距离。哈勃定律中的速度和距离不是直接可以观测的量。直接观测量是红移和视星等。因此，真正来自观测、没有掺进任何假设的是红移-视星等关系。在此基础上再加上一些假设，才可得到距离-速度关系。 哈勃这一发现的意义真是无可估量，使人类对于宇宙的认识产生了飞跃的、质的提高，他因而也被人们尊称为“星海将军”、“宇宙边疆开拓者”、“星系天文学之父”。可以说，没有哈勃一系列的开创性工作，就不会有后来的“大爆炸”学说。
公元前～公元元年的大事记 中国《书经》有世界最早(公元前2137年)的日食记录， 公元前2000年左右，中国测定木星绕天一周的周期为12年。 公元前十四世纪，中国殷朝甲骨文(河南安阳出土)中已有日食和月食的常规记录，以及世界上最古的日珥记事。 公元前十二世纪，中国殷末周初采用二十八宿划分天区。 公元前十一世纪，传说中国周朝建立测景台，最早测定黄赤交角。 中国《诗经·小雅》上有世界最早(公元前776年)的可靠的日食记事。 自公元前722年起，直至清末，中国用干支记日，从未间断。这是世界上最长久的记日法。 公元前约700年，中国甲骨文(河南安阳出土)上已有彗星观察的记载。 公元前七世纪，中国用土圭测定冬至和夏至，划分四季。 公元前687年，中国有天琴座流星群的最早记录。 公元前611年，中国有彗星的最早记录，这个彗星即后来得名的哈雷彗星。 公元前七世纪，巴比伦人发现日月食循环的沙罗周期。 公元前六世纪，中国采用十九年七闰月法协调阴历和阳历。 公元前585年，发生第一次被预测的日全食(古希腊泰勒斯)。 公元前440年，发现月球的位相以19年为周期重复出现在阳历的同一日期(古希腊默冬)。 公元前五世纪，提出日月星辰绕地球作同心圆运动的主张(古希腊欧多克斯)。 公元前五世纪，论证大地是球形的，认为晨星和昏星是同一颗金星。并提出银河是由许多恒星密集而成的(古希腊巴门尼德、德谟克利特)。 公元前五世纪，提出月食的成因，并认为月球因反射太阳光而明亮(古希腊阿那萨古腊)。 公元前350年左右，战国时代，编制了第一个星表，后称“甘石星表”(中国甘德、石申)。 公元前350年左右，战国时，已认识到日月食是天体之间的相互遮掩现象(中国石申)。
第三单元 从人文精神之源到科学理性时代 第15课 近代科学技术革命 【课标要求】 了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位；简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人类起源问题上的产生分歧的根源；以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例，说明科学技术进步对社会发展的作用。 【知识整理】 【精析与探究】 1．简析17—20世纪初，在自然科学基础理论研究方面的四大成果及其标志和意义。 ①牛顿力学体系的建立标志着近代科学的形成，是人类认识史上对自然科学规律的第一次理论性的概括和总结。②法拉第发现电磁感应现象，开辟了人类历史的新时代——电气时代。③达尔文创立了生物进化论学说，从根本上推翻了“神创说”，将“发展”和“变化”等观念引入自然科学和社会科学领域，促进了人类思想认识的飞跃。④爱因斯坦提出了相对论和质能关系公式，深刻揭示了时间和空间的本质，是物理思想的一次重大革命，质能转换原理成为研发原子能的理论基础。 2．分析近代科学诞生诞生的历史背景。 首先，新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要。14世纪以后，手工工场发展迅速，生产中的技术改造与机器的逐步采用，向人们提出很多新的问题，需要自然科学予以解决，以促进生产力的更大发展。同时，新兴资产阶级要求掌握政治权力，他们需要把自然科学作为反对宗教统治争取思想自由的理论武器。 近代科学技术革命 哥白尼：波兰天文学家，发表 ，此书被誉为 从哥白尼 他提出的 动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础 到伽利略 伽利略：意大利科学家。发表 ，论证了哥白尼 的正确性；他还是近代 的先驱，被称为 “ ” 科学著作： 牛顿及其 物理学成就：发现著名的 定律和 定律，建立起经典力学 一个完整的力学理论体系。 意义：牛顿力学对人类解释与预见物理现象具有决定性意义，同时是经典物理学的基础，还是现代工程力学的理论基础。 英国生物学家，代表著作是 ，提出生物进化理论。 达 尔 文 进化论观点： 。 与进化论 意义：从根本上改变了19世纪人们对生物界和人类在生物界中的位置的看法，进化论运用于人文领域，有利于改变人们的社会发展观 ①1769年，瓦特开始改良蒸汽机，吹响第一次 革命的号角 瓦 特 与 ②第一次工业革命后，蒸汽机广泛运用，成为改造世界的动力机械 蒸 汽 机 ③蒸汽机的运用，带来了人类交通运输的革命， 和 等重要交通工具产生了 爱迪生与 ①19世纪后期，发电机产生，人类从此进入到 。 电的应用 ②爱迪生的重要发明包括 、 、 、电影等，把 人类带进了万家灯火、通讯便捷的新世界，人类生活更丰富多彩。
天文学的发展 现代天文学与诺贝尔物理学奖讲授提纲一，天文学的发展 1，天文学的发展历史 2，天文学的研究对象 3,天文学和物理学的关系 4,天文学与诺贝尔物理学奖 1,天文学的发展 天文学历史悠久 近代天文学发展迅速 发展余地很大 新成果还会不断出现 老结论可能被修改和推翻三大学科： 天体测量学：测量天体的位置和距离天体力学：研究天体之间的关系天体物理：研究天体的形态、物理状态、结构、化学组成； 天体的产生和演化天体物理学是主流天文学三大观测波段： 光学天文射电天文 X射线和γ射线 （紫外、红外、中微子、 引力波、宇宙线） 远比人的眼睛看得远、看得广 被动接收 2，天文学研究对象行星层次,地球、其它八大行星，小行星、彗星、陨星恒星层次,太阳及其它恒星星系层次,银河系、河外星系、 类星体、星系群、星系团宇宙整体（可观测的宇宙） 人类了解最多、能深入探讨的天体地球（行星） 太阳系（行星系统） 太阳（恒星） 银河系（星系） 可以说是几个,孤本”，没有其它天体可以与之相比！ 行星层次 水星、金星、地球、火星、木星、 土星、天王星、海王星和冥王星。 小行星（小行星带在火星和木星轨道之间） 彗星 陨星太阳系九大行星（合成照片） 行星层次研究 1,第谷,测量天体的位置及变化（观测资料积累） 2,开普勒发现行星三大定律 （资料分析，经验定律） 3,牛顿万有引力定律（由天体运行总结出物理规律，成为天体物理的里程碑） 太阳系研究的重大进展 托勒玫－地球中心说 哥白尼－太阳中心说 开普勒－行星运动三定律
牛顿－万有引力太阳系行星的空间探测最热门 人类要突破只能被动观测的局限登月和探测火星，人类对宇宙奥秘的探索是无止境的！ 有没有生命（或适合生命繁衍生存的条件）？ 有没有值得开采的矿产？ 有没有可能成为人类生活、科研的基地？（月基天文台等） 恒星层次 1，赫歇尔等：恒星的亮度和光谱观测（观测资料积累） 2，赫茨普龙和罗素：赫罗图 （光谱型－绝对星等） 3，爱丁顿、钱德拉塞卡等恒星演化理论（热核聚变理论为核心） 太阳丰富多彩的恒星世界 正在诞生的恒星恒星爆炸恒星演化的归宿： 白矮星、中子星和黑洞 恒星的能源恒星的化学成分来源恒星的内部结构星系层次 1，哈勃等发现河外星系＋确定距离（观测资料积累） 2，哈勃：哈勃定律（宇宙在膨胀）（经验定律）退行速度和距离成正比 3，伽莫夫大爆炸宇宙论（热核聚变理论为核心） 银河系银河系大得惊人（ 10万光年） 约有 1000多亿颗恒星。 银河系外有数十亿个河外星系最远的距离可达 150亿光年空间尺度地球直径 1.3× 10-9光年太阳直径1.47× 10-7光年太阳系范围 1.2× 10-3光年最近的恒星4.3× 光年银河系范围 105光年（十万光年） 最近的星系 106光年（百万光年） 富星系团 107光年（千万光年） 可测宇宙1.5× 1010光年（ 150亿光年） 天体空间尺度比较示意图 3，天文学与物理学相互促进物理学是天文学的理论基础原子物理学、量子力学、原子核物理学、狭义相对论、广义相对论、等离子体物理学、固态物理学、致密态物理学、高能物理学相对论天体物理学；等离子体天体物理学；高能天体物理学；宇宙磁流体力学；核天体物理学天体和宇宙是物理学的巨大实验室天文观测为物理学的基本理论提供了地球上实验室无法得到的物理现象和物理过程。在宇宙中所发生的种种物理过程比地球上所能发生的多得多。 （ 1）极端物理条件实验室如中子星：超高密、超强磁场、 超强压力、超高温和超强辐射的空间实验室 （ 2）引力实验室 （ 3）等离子体实验室 （ 4）超流超导实验室 （ 5）高能带电粒子加速器等天文学与物理学的相互促进 20世纪初物理学家预言： 光线在太阳引力场中弯曲 水星近日点的运动规律 引力场中的光谱红移 中子星的存在 宇宙微波背景辐射的存在
中国古代天文学成就 中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一，天文学也是我国古代最发达的四门 自然科学之一，其他包括农学、医学和数学，天文学方面屡有革新的优良历法、令人惊羡 的发明创造、卓有见识的宇宙观等，在世界天文学发展史上，无不占据重要的地位。 我国古代天文学从原始社会就开始萌芽了。公元前24世纪的帝尧时代，就设立了专 职的天文官，专门从事“观象授时”。早在仰韶文化时期，人们就描绘了光芒四射的太阳形 象，进而对太阳上的变化也屡有记载，描绘出太阳边缘有大小如同弹丸、成倾斜形状的太 阳黑子。 公元16世纪前，天文学在欧洲的发展一直很缓慢，在从2世纪到16世纪的1000 多年中，更是几乎处于停滞状态。在此期间，我国天文学得到了稳步的发展，取得了辉煌 的成就。我国古代天文学的成就大体可归纳为三个方面，即：天象观察、仪器制作和编订 历法。 （左图为甲骨文干支表） 我国最早的天象观察，可以追溯到好几千年以前。无论是对太阳、月亮、行星、彗星、新星、恒星，以及日食和月食、太阳黑子、日珥、流星雨等罕见天象，都有着悠久而丰富的记载，观察仔细、记录精确、描述详尽、其水平之高，达到使今人惊讶的程度，这些记载至今仍具有很高的科学价值。在我国河南安阳出土的殷墟甲骨文中，已有丰富的天文象现的记载。这表明远在公元前14世纪时，我们祖先的天文学已很发达了。举世公认，我国有世界上最早最完整的天象记载。我国是欧洲文艺复兴以前天文现象最精确的观测者和记录的最好保存者。 我国古代在创制天文仪器方面，也做出了杰出的贡献，创造性地设计和制造了许多种精巧的观察和测量仪器。我国最古老、最简单的天文仪器是土圭，也叫圭表。它是用来度量日影长短的，它最初是从什么时候开始有的，已无从考证。
星海求知：天文学的奥秘 成绩： 91.0分 一、单选题（题数：40，共 40.0 分） 1黑洞视界大小与以下哪个名词有关()（1.0分）1.0 分 A、 史瓦西半径 B、 钱德拉塞卡极限 C、 奥本海默极限 D、 洛希极限 我的答案：A 2梅西耶星表收录的天体不包括()。（1.0分）1.0 分 A、 星云 B、 星团 C、 星系 D、 彗星 我的答案：D 3以下传统黄道十二星座中,中文名称与天文学所用的星座名称一致的是()。（1.0分）1.0 分A、 水瓶 B、 处女 C、 射手 D、 双子 我的答案：D 4关于奇点,下列说法错误的是( )。（1.0分）1.0 分 A、 时空曲率无穷大 B、 体积为0 C、 温度无限小 D、 密度无限大
我的答案：C 5以下哪个星云不可能是恒星的诞生场所()（1.0分）1.0 分 A、 猎户座大星云 B、 鹰状星云 C、 天琴座行星状星云 D、 玫瑰星云 我的答案：C 6人类对UFO的猜测和认识不包括（1.0分）1.0 分 A、 可能是敌对国家的秘密武器 B、 可能是地球以外的天体到访 C、 结果是各种大气、生物、人造天体现象 D、 肯定是存在外星人的确凿证据 我的答案：D 7黑洞、白洞和虫洞当中,目前可以视为已经有观测证据的是()。（1.0分）1.0 分A、 黑洞 B、 白洞 C、 虫洞 D、 都没有 我的答案：A 8活动星系核的质量至少应该是太阳质量的多少倍()（1.0分）1.0 分 A、 10 B、 1000 C、 1000000 D、 1000000000.0 我的答案：C 9下列哪个选项是生命存在所需的最基础物质( )（1.0分）1.0 分 A、 液态水
中国古代的天文与历法常识 第一部分天文知识 一、天文简史 天文学以与人类的生产、生活紧密相关，是自然科学中发展得最早的一门科学。 原始社会的新石器时代是我国天文学的萌芽阶段。当时的人们开始注意到太阳升落、月亮圆缺的变化，从而产生了时间和方向的概念。从考古发掘看，半坡氏族的房屋都向南开门，一些氏族的墓穴也都向着同一个方向。人们还在陶器上绘制了太阳、月亮乃至星辰的纹样。 进入奴隶社会以后，天文学逐步得到发展。相传在夏朝已有历法，所以，今天还把农历称为“夏历”。根据甲骨文的记载，商代将一年分为春、秋两个季节，平年有十二个月，闰年有十三个月，大月三十天，小月二十九天。商代甲骨文中还有世界上关于日食、月食的最早记录。西周已设专门人员管理计时仪器和进行天象观测。春秋时期，人们已能由月亮的位置推出每月太阳的位置，在此基础上建立了二十八宿体系。根据《春秋》一书的记载，当时已将一年分为春、夏、秋、冬四季。在同一书中还记有“鲁文公十四年(公元前613年)秋七月，有星孛于北斗”。这是世界上关于哈雷彗星的最早记录。 在两千多年的封建社会里，我国天文学取得了辉煌的成就。 战国时期的甘德、石申撰写了世界上最早的天文学著作，后人将他们的著作合在一起称为《甘石星经》。随着天文观测的进步，人们创造了二十四节气，使天文学更好地服务于农业生产。 秦汉时期，天文学有了长足进展。全国制定统一的历法。西汉武帝时，司马迁参与改定的《太初历》，具有节气、闰法、朔晦、交食周期等内容，显示了很高的水平。这一时期还制作了浑仪、浑象等重要的观测仪器，对后世有深远影响。特别是两汉时期，在天文学理论上，人们对宇宙的认识逐步深化。先是提出“浑天说”，认为“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内”，即将宇宙比喻为鸡蛋，地球如同蛋黄浮在宇宙中。进而又有人提出“宣夜说”，认为“天”没有固定的天穹，而是无边无涯。这实际上是说宇宙空间是无限的。 三国两晋南北朝时期，天文学仍有所发展。祖冲之在刘宋大明六年(公元462年)完成了《大明历》，这是一部精确度很高的历法，如它计算的每个交点月(月球连续两次向北通过黄道所需时间)日数为27．21223日，同现代观测的27．21222日只差十万分之一日。 隋唐时期，又重新编定历法，并对恒星位置进行重新测定。一行、南宫说等人进行了世界上最早的对子午线长度的实测。人们根据天文观测结果，绘制了一幅幅星图。在敦煌就曾发现唐中宗李显时期(705--710年)绘的星图，共绘有1350多颗星，这反映了中国在星象观测上的高超水平。 宋元时期，制造、改进了许多天文仪器。北宋苏颂等人的“水运仪象台”，以水为动力，带动一套精密的机械，既可观测天体，又可演示天象，还能自动报时，成为世界上著名的天文钟。元代郭守敬制的简仪等在同类型天文仪器中居于世界领先地位。他还创造了中国古代最精密的历法——《授时历》，规定一年为365．2425天，这和现行公历——格里高利历是一样的，但比格里高利历早了300多年。 明朝前期，天文学没有什么进展。明中期，欧洲传教士带来欧洲天文学知识，促进了中国天文学进一步发展。徐光启等人翻译了一批欧洲的天文学著作，并制作了一些天文仪器，安装在北京天文台。清建立后，在中国的传教土又督造了6件铜制大型仪器，这些仪器保存至今。清代学者在天文学理论上也取得一些突破，如在《仪象考成续编》一书中提出恒星有远近变化，也就是认识到恒星有视向运动。欧洲在1868年才提出这种概念。总之，中国古代天文学取得了辉煌的成绩。 二、四象、星宿 地球绕太阳公转一周，太阳的直射点在南北回归线内移动的轨道，叫黄道。古人把黄道附近的星空分出东、南、西、北四方，并分别用相应的吉祥灵兽代表，即东方：苍龙；南方：朱雀；西方：白虎；北方：玄武。此即所谓“四象”。简要地说，四象就是四种表示星的形象。 古人又将每象分七宿(宿念休xiu，即一撮星的宿舍)，则四象共二十八宿。下面作一些简要的说明。 东方苍龙，形象是一条腾空而起的飞龙，双角、三爪四脚、遍体鳞甲，呈现吞云嘘气、目空万物、不可一世之势。东方苍龙包括角、亢、氐、房、心、尾、箕七宿。 角：在室女座，因如羊角，故名。有二星，角宿一去黄道不远，角宿二位于黄道线上。 亢：在室女座，有四星，皆三等星。《礼·月令》：“仲夏之月，昏，亢中。”