第1章 天文学概述 比陆地宽广的是海洋,比海洋宽广的是天空,比天空宽广的是我们的求知欲望。今天,让我们走进浩瀚神秘的天空,了解那些闪耀了千年的群星吧。 这里有古老的巴比伦占星术,这里有国内外著名的天文台,这里有你走进知识殿堂和飞向星空的神秘钥匙。 上知天文、下知地理,是我们每个人从小的梦想…… 这里,就是你梦想开始的地方!天文知识基础 --你想知道的天文学(第2版) 第1章 天文学概述 记得一位哲人说过这样的一段话: 人类最早想了解的知识有两个,一个是人类本身,即我们的身体;另一个就是我们存在的空间,即浩瀚的宇宙。 天文学是最古老的科学。人类通过劳动进化、成长,人类通过劳动积累了认识自然、了解自然的知识。为什么会有白天和黑夜?为什么每晚的星空会是不一样的?我们生活的地球是怎样的结构?它在浩瀚的宇宙中占有什么地位?照耀我们的太阳为什么会发光?天上的星星真的都和太阳一样吗?什么是太阳系?什么是银河系?宇宙有限还是无限?什么东西组成了宇宙?……太多太多类似的问题被我们人类一代一代地问下来,但千百年来我们却始终悔而不倦地一遍又一遍地回答着。就是因为天文学是古老的、又是崭新的,是趣味的、又是充满哲理的,它永远引导着人们的好奇心,永远会有新的东西呈献在您的面前! 宇宙学家阿兰·古斯(Alan Harvey Guth, 1947- )说得好: “我常听人说,没有免费的午餐;可是,现在看来,宇宙本身就可能是一顿免费午餐。" 1.1 天文学研究的对象和内容 1.1.1 什么是天文学 天文学是自然科学的基础学科,是人类认识宇宙的科学。人们主要是通过观察天体的存在、测量它们的位置、反演它们内在的物理性质来研究它们的结构、探索它们的运动和演化的规律,扩展人类对广阔宇宙空间中物质世界的认识。 主要依靠观测是天文学研究方法的基本特点。因而对观测方法和观测手段的研究,是天文学家努力的方向之一。宇宙中的天体浩瀚无际,而且天体距离我们越远看起来也越暗弱。因此,观测设备的能力越高,研究暗弱目标的能力就越强,人们的眼界就越能深入到前所未及的天文领域。 天文学的发展对于人类的自然观一直有着重大的影响。哥白尼(Nicolaus Copernicus, 1473-1543)的日心说曾经使自然科学从神学中解放出来;康德(Immanuel Kant, 1724-1804)和拉普拉斯(Pierre Simon Laplace, 1749-1827)关于太阳系起源的星云学说,在18世纪形而上学的自然观上打开了第一个缺口;对日全食的观测证实了广义相对论理论…… 物理学和数学对天文学的影响非常大,它们是进行天文学研究不可或缺的理论基础。而技术科学则为天文观测提供了良好的平台。 1.1.2 天文学研究的对象 天文学所研究的对象(图1.1)涉及宇宙空间的各种星星和物体,大到月球、太阳、行星、恒星、银河系、河外星系以至整个宇宙,小到小行星、流星体以至分布在广袤宇宙空间中大大小小的尘埃粒子(星际介质)。天文学家把所有这些星星和物体统称为天体。从这个意义上讲,地球也是一个天体,不过天文学只研究地球的总体性质而一般不讨论它的细节。另一方面,人造卫星、宇宙飞船、空间站等人造飞行器的运动性质也属于天文学的研究范围,这些人造飞行器可以称为人造天体。 图1.1 天文学研究对象 我们可以把宇宙中的天体由近及远分为几个层次: (1) 太阳系天体。包括太阳、行星(其中包括地球)、行星的卫星(其中包括月球)、小行星、彗星、流星体及星际介质等。 (2) 银河系中的各类恒星和恒星集团。包括变星、双星、聚星、星团、星云和星际介质。太阳是银河系中的一颗普通恒星。 (3) 河外星系,简称星系。指位于我们银河系之外、与我们银河系相似的庞大的恒星系统,以及由星系组成的更大的天体系统,如双星系、多重星系、星系团、超星系团等。此外还有分布在星系与星系之间的星际介质。 天文学还从总体上探索目前我们所观测到的整个宇宙的起源、结构、演化和未来的结局,这是天文学的一门分支学科--宇宙学的研究内容。随着观测技术的不断进步,现代天文学研究的领域非常广泛,有许多非常热门的研究课题。例如,太阳中微子的丢失,类星体的红移,引力的本质,脉冲星,黑洞,活动星系,X射线双星,γ射线源等。 1.1.3 天文学分支 天文学中习惯于按研究方法和观测手段来进行分类(图1.2) . 图1.2 天文学分支 1. 按研究方法分类 天体测量学、天体力学和天体物理学三门分支学科。 (1) 天体测量学(astrometry): 天体测量学是天文学中发展最早的一个分支,它的主要内容是研究和测定各类天体的位置和运动,建立天球参考系等。利用天体测量方法取得的观测资料,不仅可以用于天体力学和天体物理学研究,而且具有应用价值,比如用以确定地面点的位置。 天体测量学的研究方法主要是通过研究天体投影在天球上的坐标,在天球上确定一个基本参考坐标系,来测定天体的位置和运动,这种参考坐标系,就是星表。在实际应用中,可用于大地测量、地面定位和导航。地球自转和地壳运动,会使天球上和地球上的坐标系发生变化。为了修正这些变化,建立了时间和极移服务,进而研究天体测量学和地学的相互影响。 古代的天体测量手段比较落后,只能凭肉眼观测,对于天体测量的范围有限。随着时代的发展,发现了红外线、紫外线、X射线和γ射线等波段,天体测量范围从可见光观测发展到肉眼不可见的领域,可以观测到数量更多的、亮度更暗的恒星、星系、射电源和红外源。随着各种精密测量仪器的出现,测量的精度也逐渐提高。并且从地面扩展到了空间,这就是空间天体测量。 天体测量学的主要分支有: 球面天文学--天球坐标的表示和修正; 方位天文学--基本天体测量、照相天体测量、射电天体测量、空间天体测量、参考坐标系的建立、天体运动的研究; 实用天文学--时间计量、极移测量、天文大地测量、天文导航; 天文地球动力学--地球自转、地壳运动等。 (2) 天体力学(celestial mechanics) : 天体力学主要研究天体的相互作用、运动和形状,运动研究中包括天体的自转。早期的研究对象是太阳系天体,目前已扩展到恒星、星团和星系。牛顿万有引力定律和行星运动三定律的建立奠定了天体力学的基础,使研究工作从运动学发展到动力学。因此,实际上可以说牛顿(Isac Newton, 1642-1727)是天体力学的创始人。今天,我们可以准确地预报日食、月食等天象,人造天体的发射和运行都与天体力学的发展是分不开的。 天体力学的主要分支有: 天体引力理论、N体问题、摄动理论; 太阳系内各天体的运动理论、轨道计算; 天体力学定性理论、天体运动和平衡问题; 天体力学方法、现代天体力学、星际航行动力学等。 (3) 天体物理学(astrophysics) : 天体物理学是天文学中最年轻的一门分支学科,它应用物理学的理论、方法和技术,来研究各类天体的形态、结构、分布、化学组成、物理状态和性质以及它们的演化规律。18世纪英国天文学家威廉-赫歇尔(Frederick Wilhelm Harschel, 1738-1822)开创了恒星天文学,该阶段可谓天体物理学的孕育时期。19世纪中叶,随着天文观测技术的发展,天体物理成为天文学一个独立的分支学科,并促使天文观测和研究不断作出新发现和新成果。 天体物理学按照研究方法分为: 实测天体物理学、理论天体物理学。 天体物理学按照研究对象分为: 太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学(又称河外天文学)、宇宙学(观测宇宙学、理论宇宙学)、天体演化学等。 天体物理学涉及的边缘学科很多,主要有: 射电天体物理学、红外天体物理学、紫外天文学、X射线天体物理学、γ射线天体物理学、天体化学、天体生物学等。 2. 按观测手段分类 光学天文学、射电天文学、红外天文学、空间天文学等。 (1) 光学天文学: 主要观测手段是电磁辐射中的光学波段(400~760纳米)。是人类最早的天文观测手段,也是天体电磁辐射通过地球大气层的主要窗口。观测工具从肉眼到光学望远镜,用来分析天体光学波段的物理、化学性质。 (2) 射电天文学: 通过观测天体的无线电波来研究天文现象的一门学科。美国无线电工程师央斯基(Karl Guthe Jansky, 1905-1950)开创了射电天文学。20世纪60年代的四大天文发现: 类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射,都是用射电天文手段获得的。 (3) 红外天文学: 波段的范围在0.7~1000微米之间的电磁波,是重要的天体观测窗口。 (4) 空间天文学: 地球大气对电磁波有严重的吸收,我们在地面上只能进行射电、可见光和部分红外波段的观测。随着空间技术的发展,在大气外进行观测已成为可能,所以就有了可以在大气层外观测的空间望远镜(space telescope) 。哈勃空间望远镜(HST)的升空标志着空间天文学进入了全面发展的阶段。 其他更细分的学科还有: 天文学史,业余天文学,宇宙学,星系天文学,超星系天文学,远红外天文学,γ射线天文学,高能天体天文学,无线电天文学,太阳系天文学,紫外天文学,X射线天文学,天体地质学,等离子天体物理学,相对论天体物理学,中微子天体物理学,大地天文学,行星物理学,宇宙磁流体力学,宇宙化学,宇宙气体动力学,月面学,月质学,运动学宇宙学,照相天体测量学,中微子天文学,方位天文学,航海天文学,航空天文学,河外天文学,恒星天文学,恒星物理学,后牛顿天体力学,基本天体测量学,考古天文学,空间天体测量学,历书天文学,球面天文学,射电天体测量学,射电天体物理学,实测天体物理学,实用天文学,太阳物理学,太阳系化学,星系动力学,星系天文学,天体生物学,天体演化学,天文地球动力学,天文动力学等。 1.2 天文学与人类社会 可能有人会问,既然天文学的研究对象是星星、太阳、月亮,那么天文学和我们地球上人类的生活、工作又有什么关系呢?其实,作为一门基础研究学科,目前天文学学科研究的许多内容,在较短的时间跨度内与我们人类似乎关系不大。比如,在银河系如何运动这类基本问题的研究显然同我们生活没有什么关系。但是,另一方面,天文学家的工作在不少方面又是同人类社会密切相关的。图1.3给出了与天文学相关的一些领域。 图1.3 天文学相关领域 人类的生活和工作离不开时间,而昼夜交替、四季变化的严格规律须由天文方法来确定,这就是时间和历法的问题。如果没有全世界统一的标准时间系统,没有完善的历法,人类的各种社会活动将无法有序进行,一切都会处在混乱之中。 人类已经进入空间时代。发射各种人造地球卫星、月球探测器或行星探测器,除了技术保证外,这些飞行器要按预定目标发射并取得成功,离不开它们运动轨道的计算和严格的时间表安排,而这些恰恰正是天文学在发挥着不可替代的作用。 太阳是离我们最近的一颗恒星,它的光和热在几十亿年时间内哺育了地球上万物的生长,其中包括人类。太阳一旦发生剧烈活动,对地球上的气候、无线电通信、宇航员的生活和工作等将会产生重大影响,天文学家责无旁贷地承担着对太阳活动的监测、预报工作。不仅如此,地球上发生的一些重大自然灾害,比如地震、厄尔尼诺现象(图1.4)等也可能与太阳有关。天文学家的努力也在为防灾、减灾作出着自己的贡献。 图1.4 厄尔尼诺现象与地球自转有关 特殊天象的出现,比如日食、月食、流星雨等,现代天文学已可以作出预报,有的已可以作长期准确的预报。 1.2.1 天文学的哲学意义 天文学对人类发展的影响首推天文学的哲学意义! 天文学的哲学意义,从人类认识宇宙的几次大飞跃中就能够体现出来。 第一次大飞跃是人们认识到地球是球形的,日、月、星辰远近不同,它们的运动都有规律可循。观测它们的位置可以制成星表,利用它们运动的规律性可以制定历法。古人往往凭主观猜测或幻想来看待天与地的各种问题,有些看法成了流传的神话故事,例如我国的“盘古开天地”、“嫦娥奔月”等。然而,经过长期观测和思考,人类逐渐形成了科学认识。例如,从月食时地球投到月球上的圆弧影子等现象推断大地为球形;用三角测量法测定太阳和月球的距离和大小等。公元2世纪,集当时的天文学成就,古希腊人托勒密(Claudius Ptolemaeus,约90-168)在其名著《天文学大成》中阐述了宇宙地心体系(地心说),认为地球静止地位于宇宙中心,大行星和恒星在自己各自的轨道上每天绕地球一圈。他试图运用数学的方法给天体以科学的描述,否认了上帝创造宇宙的传统理论。是人类哲学思想的飞跃。 第二次大飞跃是1543年哥白尼在名著《天体运行论》提出宇宙日心体系(日心说),形成了太阳系的概念。他论证了地球和行星依次在各自轨道上绕太阳公转;月球是绕地球转动的卫星,同时随地球绕太阳公转;日、月、星辰每天东升西落的现象是地球自转的反映;恒星比太阳远得多……正如书名中“revolution”一词有运行(绕转或公转)和革命的双关意思,从此自然科学便开始从神学中解放出来。17世纪初,伽利略(Galileo Galilei, 1564-1642)制成了天文望远镜,看到了月面,发现了木星的卫星,观察到了太阳黑子,从而极大地支持了“日心说”,开创了近代天文学。 第三次大飞跃是万有引力定律和天体力学的建立。开普勒(Johannes Kepler, 1571-1630)分析第谷·布拉赫(Tycho Brahe, 1546-1601)留下的行星观测资料,发现行星运动三定律;牛顿的名著《自然哲学的数学原理》给出了万有引力定律,奠定了天体力学的基础。哈雷(Edmund Helley, 1656-1742)对彗星的研究、勒威耶(Urbain Jean Joseph Leverrier, 1811-1877)和亚当斯(John Couch Adams, 1819-1892)对海王星的发现,都说明人类的哲学思想和自然科学研究的共鸣。 第四次大飞跃是认识到太阳系有其产生到衰亡的演化史。在牛顿时代,人们认为自然界只是存在往复的机械运动,绝对不变的自然观占主导地位。打破僵化的自然观的人物是德国的哲学家康德和法国的数学家拉普拉斯,他们分别提出了太阳系起源的星云假说,阐述了科学的宇宙思想。 第五次大飞跃是建立银河系和星系的概念。美国科学院沙普利-柯蒂斯的(Harloy Shapley&Curtis)大争论: 星云是河外的还是河内天体?是不是星系?哈勃(Edwin P. Hubble, 1889-1953)通过测定M31星系中“造父变星”的距离,开创了河外星系天文学。大大扩展了人类的视野和宇宙观。 第六次大飞跃是天体物理学的兴起。19世纪中叶以后,照相术、光谱分析和光度测量技术相继应用于天文观测,导致天体物理学的兴起,认识到了恒星的化学组成以及恒星内部的物理结构,使人类的哲学思想进一步深化,认识宇宙的科学幻想得到了实现。 第七次大飞跃是时空观的革命。20世纪初期,爱因斯坦(Albert Einstein, 1879-1955)创立了相对论,把时间、空间与物质及其运动紧密联系起来。打破了经典物理学的“绝对时空观”。阐述了“引力弯曲”、“时间延长”、“多维时空”等超出人类普通哲学思想的科学观念。完成了自然科学的彻底革命。 我们说哲学是科学的先导。天文学研究许多都是在哲学的导引下完成的。 1.2.2 天文学对基础学科的作用 天文学是自然科学的基础学科,所以对其他学科具有联系和指导作用。 数学: 天体位置的确定,观测数据的处理都需要数学。所以天文学成为推动数学发展的动力。 物理: 经典力学体系的建立,万有引力定律的发现,是研究太阳系内天体运动的需要。 海王星的发现证实了万有引力定律。 水星凌日、黑洞、日食的观测验证了广义相对论。 物理学中极端条件下物理规律的验证只能依赖天体环境。天体物理学已经成为天文学的主流学科。 化学: He元素是天文学家在太阳大气光谱中首先发现的。同时研究宇宙中气体和尘埃的相互作用,可以揭晓元素形成的机制。天体化学(astrochemistry)已经是天文学中热门的新兴科学。 生物: 天文学家通过研究不同天体环境中的生物分子,了解构成生命的组件的起源、这些生物分子如何构成生命、生命怎样与其诞生的环境互相影响,以及最终探究生命能否及怎样扩展到其他行星之外。 地外文明的探索,天文生物学 (astrobiology)、地外生物学(exobiology)等新兴学科的兴起,都说明了生物学与天文学的密切联系。 气象: 最让人与天文学产生密切联想的就是气象学了。甚至许多人都搞不清天文学与气象学之间的区别。其实,天文学研究的“天”和气象学研究的“天”是两个完全不同的概念。天文学上的“天”是指宇宙空间,气象学上的“天”是地球大气层。天文学家研究地球大气层以外各类天体的性质和天体上发生的各种现象--天象;气象学家则研究地球大气层内发生的各种现象--气象。所以,预报日食、月食的发生和流星雨的出现是天文学家的事,而预报台风、高温、寒潮则是气象学家的职责。但是,天文学与气象学还是联结最紧密的学科。地球本身也是一个天体,地球大气影响天文观测,从某种意义上说天气决定了观测的成败(地面光学,红外)。例如,大气扰动影响成像质量、大气折射影响观测精度等。天文对气象的影响也是很明显的: 地球绕太阳公转形成了地球上的四季(图1.5) 、月球对地球的引力作用形成了海水每天的潮涨潮落、地球上近年来对气候影响最大的厄尔尼诺现象就与地球自转的变化有关等。 图1.5 地球绕日公转形成四季 1.2.3 天文学对技术科学的推动作用 天文学是观测的科学,观测技术和观测水平的不断进步对天文学的发展起着关键的作用。天文望远镜的发明就是光学技术的伟大成果,而天文望远镜的发展更是推动了光学、机械和控制技术的发展。 天文信息的终端接收设备从肉眼到照相底片、到CCD(电荷耦合器件)就体现了人类获得外来信息能力的不断提升过程。对军事技术、航天工业、遥感技术以及人类日常生活都产生了重大的影响。 空间探测器的研究无疑推动了航空航天技术的发展。 1.2.4 天文学对人类日常生活的影响 天文学是一门古老的学科,是一门观测的科学,在历史上它与人类的生产活动和日常生活密切相关,例如,季节的变化,潮水涨落,野外方向的确定等。 天文学对工农业生产的作用体现在: 计量时间--制定时间标准,应用于尖端科学。所谓“差之毫厘,谬以千里”,时间精度的提高大大地支持了科学技术特别是航空、航天和军事技术的发展。 星表,年历的编制--服务于农业生产,航海,航空,航天,GPS精密定位等。 研究和预报太阳活动--飞船运行,卫星发射,通信保障等。越来越多的情况表明,太阳活动对人类生活影响的重要性。 精密定轨,测距--计算和控制卫星轨道、研究地月系演化。 天文高灵敏度探测器--遥感和军事上的应用等。 中华文明为什么能在5000年的历史长河上不断繁荣发展,中国古代天文学的高度发达有重要的作用! 李政道,2001,北京 1.3 天文学与占星术 人的命运与天有关吗? 从宏观角度去看,应该是有的。太阳给了我们能量,星星月亮为我们的先辈指引方向,而且从天文学意义上讲我们生活的地球就是一个天体。但是,具体到微观世界,具体到我们每一个人,你真的相信“人的命,天注定”吗?你真的认为日、月、星辰在天上的运行会影响到生活在地球上的你吗? 总是有人想知道自己是出生在哪个星座,从而依据“天宫图”或其他类似的东西去“指引”自己的生活甚至整个人生。如果你也有一点点类似这样的想法,那么有一个再明显不过的问题你想过没有: 黄道星座(天宫)一共只有12个,地球上的人口最新统计是66亿,我们作一个简单的计算,用66亿除以12,答案会告诉你,地球上和你同星座的人要比5亿还要多! --他们和你同命运?同性格?同…… 有些人可能会说,你不懂“天宫图”,你不懂占星术。那什么是占星术呢? 天文学是最古老的科学,我们承认天文学与占星术应该是同时诞生的。但随着人类的进化、社会的发展、科学的进步,天文学已经把人类带到了深邃的宇宙空间,而占星术我们只能把它视为一种文化,而且还应该是娱乐性的文化。 1.3.1 天文学与占星术的联系 占星术(astrology) ,是根据天象来预卜人间事务的一种方术,又称占星学或星占学、星占术。占星术就是利用一些天象,如日食、月食、新星、彗星、流星的出现,以及日、月、五星(水星、金星、火星、木星、土星)在星空背景上的位置及其变化等来占卜人间的吉、凶、祸、福。 天文学(astronomy),是自然科学的基础学科。它是以观察及解释天体的客观存在为主的科学。主要研究天体的分布、位置、运动、状态、结构、组成、性质及起源和演化等。在古代,天文学还与时间、历法的制定有不可分割的关系。天文学的实验方法是观测,通过观测来收集天体的各种信息。利用这些信息,天文学家去探寻天体的运动规律、物质组成和天体本身的演化过程等。 古代的天文学家,绝大多数是星占家。早期的天文著作,大多带有占星术的色彩。所以,我们有必要对占星术以及天文学与占星术的联系等加以深刻的认识,一方面可以加深对天文学历史的了解;另一方面可以让大家明白占星术到底是什么。 《易经》中曾提道: “仰以观于天文,俯以察于地理。”这实际上就有通过观察天象来判断人世间吉凶祸福的意思。天文中的“文”,应该是指各种天体交错运行而在天空上所呈现的景象,称为“天象”. 星占学正是要从天象中看出人世间的百态,所以在古代中国,“天文”一词通常都是指仰观天象以占知人事吉凶的学问,即星占学。在古代,占星术曾经哺育了天文学的萌芽,积累了天文学知识,这一现象无论在西方还是在东方都无例外。 所以今天人们只要试图研究天文学发生、发展的历史,只要试图了解古代社会中的科学及文化史,就不能不认真回顾历史上的星占学。但是,在现代天文学早已高度发展、人类已经登上月球、飞船已经奔向宇宙太空的今天,仍在世界各地流传着的星占学(尽管它的算命天宫图已可用计算机排算),实际上只剩下社会心理学研究的价值,而不再具有任何科学意义。 1.3.2 占星术的发展历史1. 美索不达米亚的巴比伦人 美索不达米亚是指西亚幼发拉底河与底格里斯河的两河流域地区(现今伊拉克境内)。那里诞生了伟大的“两河文明”。古巴比伦人是信奉多神的,其中安努(Anu)、恩利尔(Enlil)和埃阿(Ea)是三个主要的神。安努是天之神,恩利尔是风与权力之神,埃阿是水与智慧之神。他们各自掌管着部分天空(星群)以及关于这些星相互之间位置的指示。通过星与各神之间的联系给人以启示。 同时,日、月和行星也各有其神。日神名沙玛什(Shamash),是公正之神;月神名辛(Sin),有时也被尊为“天空之主”;金星女神伊什塔尔(Ishtar)是战争与爱情女神等。他们都被赋予使命,以显示天与地之间的连通。古巴比伦人通过天象的观察认识到,五大行星是穿梭于众星之间的。所以,他们被称为“翻译家”,即为大众解释天空各神的意旨。 2. 古埃及人和旬星 占星术从美索不达米亚传入古希腊,中间有着埃及人的影响。可以说埃及人起到了 “桥梁”的作用。古埃及人在法老时代已拥有相当丰富的天文学知识,但他们似乎并未自己发展出一套严格意义上的星占学体系。 古埃及人也对星空进行了划分,而且同时也划分了时间。他们利用了36个旬星(decans),也可能就是36个星座。一年由36个“星期”构成,每个10天,所以称为“旬星”。旬星是每个“星期”内于特定夜间时刻升起的亮星或星座,每10天轮换一个,36个旬星是沿着天赤道分布的,并等分周天,每个占10. ,一年恰好轮遍一周。“旬星”除确定年份外还可确定夜晚的时间(与日晷互补?) 。根据事先准备好的表格,并结合日历的日期,观测“旬星”的升落,即可确定夜间时刻,所以又被称为“星钟”(star clock). 反之,也可以根据观测“旬星”升落来确定日期和季节。由于36个旬星轮转一周为360天,较回归年短了5天多,这样每过几年,相应的旬星升落时间就会有明显迟延,为此又发展出另一种附加的表,用以修正这一误差。 古埃及人是崇拜多神的。他们认为每个不同的时刻,都有某种冥冥之中与之相对应的“主导神性”在操控、主宰着尘世的事务。旬星体系的建立,正与这种观点有关。 3. 传入希腊--占星术的第一个黄金时期 说这个时期是占星术的第一个黄金时期,基于这样的三层含义: (1) 伟人的介入,最著名的就是有关亚历山大(Alexander)大帝身世的故事。 (2) 星占学风靡社会,当时,星占学激起了希腊社会中许多群体的强烈共鸣。其中不仅包括哲学家和科学家,也包括像“医学之父”希波克拉底(Hippokrates,约公元前460-前377年)这样的人物。希波克拉底向他的门徒传授星占学,以便让他们掌握病人的“凶日”. (3) 星占大师托勒密的出现。他一生至少写了13部著作,流传至今的有10种。其中的多部著作中谈到星占学,而以《四典》一书被后代的星占学家视为经典。 4. 文艺复兴和占星术的第二个黄金时期 文艺复兴带来了星占学的第二个黄金时代。与希腊时代相比,这一次的盛况又有过之。而且从表现方式来看,星占学的两次黄金时代虽然相隔千年,却颇有相同之处,都突出表现为两点。一是君王贵族等上流社会人物普遍沉迷此道;二是都出现了将第一流天文学家与第一流星占学家一身两任的代表人物--在希腊时期是托勒密,在文艺复兴时期则是第谷和开普勒。 1.3.3 占星术分类1. 君国占星术 最早起源于古巴比伦的占星术可以说基本上都是君国占星术的内容。也就是说占星术是为君王和国家利益而服务的,古巴比伦君王们在民众中宣传占星术也只是要让人们相信,君王们是和天神一一对应的。在古埃及和古代中国,天象的观测都是由僧侣和皇家指定的人员来进行的,也说明一般大众是不能接触占星术的。 君国占星术的主要服务对象是一国的君王,他们都有自己的星占学家。这些御用的星占学家都做些什么呢? (1) 皇位和皇帝死期的预言; (2) 干预皇位继承人选; (3) 参与宫廷阴谋和叛乱。 2. 生辰占星术 专门根据一个人出生时刻(有些流派用受孕时刻)的天象来预言其人一生命运的占星术。这一类型涉及的天象较少,仅限于黄道十二宫和五大行星及日、月。 在西方,君国占星术和生辰占星术都以同一个古老的哲学观念作为基础。人间万事的发展是前定的,或者通俗来讲就是“命中注定”的,也即所谓“历史有个秘密计划”,而借助于对天象的观察和研究,人类有可能窥破这个万古大计划中的若干部分或细节,从而使自己获益。这些观念表达了人类最古老的梦想之一--预言的梦想,也即我们能知道将来我们会遭遇些什么,我们能据此调整我们的策略因而从这种知识得益。历史主义学说和天文学知识之间的密切联系在占星术的理论和实践中清楚地显现出来。 3. 医学占星术 医学占星术是基于一种“大宇宙-小宇宙”类比的理论,即认为人体是天地星辰这个大宇宙的一种袖珍翻版,是一个小宇宙。它将对人体的诊断、施治乃至草药的采集、备制等都与天象联系起来。 星占医学最主要的理论基础之一是天上黄道十二宫与人体各部位的对应(图1.6) 。从头至足依次为: 白羊宫(头顶),金牛宫(右颈),双子宫(两肩),巨蟹宫(锁骨下),狮子宫(胸前),室女(处女)宫(腰带正中),天秤宫(腰带两侧),天蝎宫(右腹),人马(射手)宫(左腹),摩羯宫(右膝),宝瓶(水瓶)宫(右小腿),双鱼宫(右脚上). 图1.6 医学占星术中有关大、小宇宙的图解 1.3.4 中国的占星术 如果从以上的占星术分类来考虑,中国的占星术最受重视的可以说是君国占星术,它是有自己的完整体系和来源的,甚至服务于占星术天象观测的恒星分类系统也和西方人大不一样。与西方的君国占星术分支比较,中国的占星术更系统、历史更久远、方法更完备,而且也更封闭--一般民众是不能接触占星术的。 这可能就是在西方十分盛行的生辰占星术在古代中国很少见,而与生辰占星术相类似的“算命”、推算“生辰八字”基本上与天象无关的原因,因为“天人合一”只能是针对皇家、贵族。至于医学占星术在中国也不是很普及,这应该与生辰占星术是同命运的。 1.3.5 占星术有存在的必要吗? 大量的实践和理论证明占星术肯定是伪科学,最著名的检验当属美国加利福尼亚大学的肖恩·卡尔森(Sean Carlson)于1985年进行的占星术双盲实验。当时,卡尔森邀请了30位欧美的占星术士进行实验,另外还找来116个“顾客”,卡尔森将“顾客”和占星术士相互隔离。然后,他给每个占星术士3份不同的人格描述档案,其中只有一份是真正的“顾客”的,让他们甄别。这些人格描述档案都是经过科学的调查而建立的,可供科学研究使用。结果未免有些出人意料,这些“经验丰富”的占星术士只选对了大约33%。也就是说,即便让完全不懂占星术的你来进行随机选择,差不多也能达到这个水平。在英国《自然》杂志上发表的论文中,卡尔森说: "……通过双盲实验检验,占星术士的预言是错误的。关于行星和其他天体在人出生时候的位置与人的性格之间的联系不存在。这一实验无疑否定了占星术。" 那么占星术还有存在的必要吗? 我想大家都理解生物链效应,某些东西即使已被证明是有害的,但不能表明它就不应该存在。更何况科学还在进步中,自然界的许多现象我们还不能作出明确的解释,这就给那些伪科学留下了生存的空间。 实际上占星术应不应该存在的问题并不重要,重要的是我们如何看待它。对于大部分通晓事理的人,我们不妨换一个角度去理解占星术。比如占星术可以帮助我们更好地了解自己,占星心理学已十分发达,利用占星学来了解自己,可以让自己更诚实地面对自己,改正自己的缺点;可以帮助我们“处理”人际关系,占星学用于人际关系上,已是大家耳熟能详的了,占星学不但帮助你了解自己,也帮助你了解别人,让你的人际关系更圆满;还可以帮助我们进行人生规划: 利用占星学来了解自己的天赋和潜力,激发更深层的思考,可以对自己的未来更有计划。我们为什么不去化被动为主动呢? 有一个看上去不太恰当的事例,看来能多少帮助我们理解占星术存在的作用。有一个故事,描述一对中年教师夫妻的爱女因游泳溺水身亡,母亲痛苦哀伤难以自制,后经人介绍去一半地下的算命者处为亡女算命,得知此女“命中注定”要死于水,回来后就逐渐释然了。这算命者为亡女之母提供的就是“宿命安慰”。这种“宿命”即使是谎言或者胡扯,但在客观上确实常能给不幸者提供心理安慰。天文小知识 1. 中国内地与港台的天文研究机构 (1) 中国科学院紫金山天文台 地址: 南京市北京西路2号 中文网址: http://www.pmo.cas.cn 英文网址: http://english.pmo.cas.cn建成于1934年9月的紫金山天文台是我国自己建立的第一个现代天文学研究机构,前身是成立于1928年2月的国立中央研究院天文研究所。它坐落于南京市东郊风景如画的紫金山第三峰上。紫金山天文台的建成标志着我国现代天文学研究的开始。中国现代天文学的许多分支学科和天文台站大多从这里诞生、组建和拓展。由于它在中国天文事业建立与发展中作出的特殊贡献,被誉为“中国现代天文学的摇篮”. 紫金山天文台总部位于江苏省南京市北京西路2号,在全国有7个天文观测站: 紫金山科研科普园区、青海观测站、盱眙天文观测站、赣榆太阳活动观测站、洪河天文观测站、姚安天文观测站和青岛观象台。其中青海观测站是我国最大的毫米波射电天文观测基地,盱眙天文观测站是我国唯一的天体力学实测基地。各野外台站拥有中大型望远镜11架。紫金山天文台以总部及观测站为依托,在南京紫金山天文台科研科普园区、盱眙铁山寺风景区、青岛观象台、青海省德令哈市(建设中)、云南省姚安县(筹建中)等地建设(或与地方政府联合建设)5个天文科普园区,面向社会公众开展天文科普教育。 紫金山天文台设4个研究部: 南极天文和射电天文研究部、行星科学和深空探测研究部、暗物质和空间天文研究部、应用天体力学和空间目标与碎片研究部;设4个实验室: 毫米波和亚毫米波技术实验室、暗物质和空间天文实验室、天体化学和行星科学实验室、CCD相机研制实验室。每个研究部在其学科方向按照“研究单元-实验室-观测基地”的三角结构加以布局,共有20个研究团组、实验室和基地单元,构建了从基础研究到技术研发到应用需求的完整的科技创新价值链。紫金山天文台建设和运行中国科学院射电天文重点实验室、中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室、中国科学院暗物质与空间天文重点实验室,是中国科学院空间目标与碎片观测研究中心、中国科学院南极天文中心的挂靠单位。紫金山天文台图书馆拥有图书和期刊数十万余册,是东亚地区最大、最全的天文图书馆。紫金山天文台是中国天文学会的挂靠单位,《天文学报》(季刊)和英文刊Chinese Astronomy and Astrophysics的承办单位。 (2) 中国科学院国家天文台 国家天文台地址: 北京市朝阳区大屯路甲20号 国家天文台网址: http://www.bao.ac.cn/中国科学院国家天文台成立于2001年4月(国家天文台的前身北京天文台成立于1958年),由中国科学院天文领域原四台三站一中心撤并整合而成。 国家天文台包括总部及4个直属单位,分别是: 中国科学院国家天文台云南天文台、中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所、中国科学院国家天文台乌鲁木齐天文站和中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站。紫金山天文台、上海天文台继续保留院直属事业单位的法人资格,为国家天文台的组成单位。国家天文台坚持面向国家战略需求和世界科学前沿,主要从事天文观测和理论以及天文高技术研究,并统筹我国天文学科发展布局、大中型观测设备运行和承担国家大科学工程建设项目,负责科研工作的宏观协调、优化资源和人才配置;重点研究领域有: 宇宙大尺度结构、星系形成和演化、天体高能和激发过程、恒星形成和演化、太阳磁活动和日地空间环境、天文地球动力学、太阳系天体和人造天体动力学、空间天文观测手段和空间探测、天文新技术和新方法等。国家天文台建有中国科学院光学天文、太阳活动和天文光学技术等重点实验室,并与十几所大学及研究机构合作,建立了多个联合研究中心或实验室。LAMOST工程指挥部和中国科学院探月工程总体部等均依托在国家天文台总部。 主要观测设备: 直径2.16米光学望远镜(位于兴隆观测基地),多通道太阳磁场望远镜(位于怀柔太阳观测基地),直径25米VLBI射电望远镜,激光测距仪,II型光电等高仪(设在南美的阿根廷),以及在建的2.4米光学望远镜、50米射电望远镜和大天区面积多目标光纤光谱望远镜LAMOST, 500米直径球面射电天文望远镜(FAST)空间太阳望远镜(SST) , “嫦娥工程”地面应用系统等大型设备。 (3) 中国科学院上海天文台 上海天文台地址: 上海市南丹路80号 上海天文台网址: http://www.shao.ac.cn/中国科学院上海天文台成立于1962年,它的前身是法国天主教耶稣会1872年建立的徐家汇观象台和1900年建立的佘山观象台,现在是中国科学院下属的天文研究机构,包括徐家汇和佘山两部分。 上海天文台以天文地球动力学和银河系、星系天体物理为主要学科发展方向,拥有甚长基线干涉测量(VLBI) 、卫星激光测距(SLR) 、全球定位系统(GPS)等多项现代空间天文观测技术,是世界上同时拥有这些技术的7个台站之一。主要设备有: 25米射电望远镜,1.56米光学望远镜,60厘米人造卫星激光测距仪,40厘米双筒折射望远镜,Reque8100GPS接收机和氢原子钟等。 (4) 中国科学院云南天文台 云南天文台地址: 云南省昆明市东郊凤凰山 云南天文台网址: http://www.ynao.cas.cn/中国科学院云南天文台是中国科学院下属的5座天文台之一。抗日战争期间,中央研究院天文研究所内迁到昆明后,在昆明东郊凤凰山建立了凤凰山天文台,海拔2014米,北纬25. 02′,东经102. 47′。中华人民共和国成立后,一度成为紫金山天文台昆明工作站。1975年扩建为综合性的天文台--云南天文台,包括昆明凤凰山观测站、丽江高美古观测基地和澄江抚仙湖太阳观测站等。主要仪器有口径1米的反射望远镜、太阳精细结构望远镜、口径60厘米的反射望远镜、口径50厘米的天文大地测量自动照相仪以及附加的人造卫星激光测距仪、孔径10米的厘米波射电望远镜、太阳摄谱仪、色球双筒望远镜、人造卫星多普勒测速仪等。主要从事太阳活动区物理、太阳射电、人造卫星运动、恒星物理、时间、纬度等方面的工作。出版物有《云南天文台台刊》、《太阳活动月报》、《参考资料》等。 (5) 中国科学院国家授时中心(陕西天文台) 陕西天文台地址: 陕西临潼书院东路 陕西天文台网址: http://www.ntsc.ac.cn/国家授时中心(陕西天文台)本部地处我国中部腹地--陕西临潼,授时台位于陕西蒲城,主要有短波和长波专用无线电标准时间标准频率发播台(代号分别为BPM和BPL) . 是中国科学院下属的天文研究机构,1966年成立,是以授时工作为主的专业性天文台。陕西天文台总部在西安东郊骊山脚下,附有天文观测站和长、短波授时台。观测站位于东经109. 33′,北纬34. 57′,海拔497米。从事时间和纬度、高精度时间同步、天文常数、星表、天文地球动力学等方面的研究工作。测时仪器有光电中星仪、光电等高仪。人造卫星观测仪器有双频多普勒接收机和光学跟踪经纬仪(口径15厘米,焦距80厘米)。基准钟房安置有氢原子钟和铯原子钟,由此建立起地方原子时和协调世界时,用以控制和制定时间频率信号的发播。长、短波授时常年连续发播。另外还以卫星、电视、通信和广播等手段提供时间服务。 特别是为以国家的火箭、卫星发射为代表的航天技术领域、常规及战术、战略武器试(实)验作出了重要贡献。 (6) 台湾的天文研究机构 现以“中央研究院天文及天文物理研究所”为主,另外部分大学均有天文研究单位或观测所。例如中央大学天文研究所及鹿林天文台、台湾大学的天文物理研究所及凤凰山天文台等、新竹清华大学的天文研究所及天文台,台北市也有台北市立天文科学教育馆,台南县的南瀛天文教育园区。私人也有文山天文台与垦丁水星天文台。已经发现多颗超新星与百余颗小行星,在2006年则陆续命名小行星鹿林星、嘉义星(鹿林天文台发现)等。 在台北市士林区的台北市立天文科学教育馆是台湾唯一较大型的天文科学推广机构,除推广天文活动与观星、太阳或特殊天象外,并出版《天文年鉴》、历象表、天文快报、《台北星空》等科普刊物;专业的刊物则有《太阳黑子年报》与《天文学报》. (7) 香港天文台(Hong Kong Observatory, HKO) 是商务及经济发展局(前经济发展及劳工局)辖下的部门,也是世界气象组织成员,专责香港的气象观测、地震、授时、天文及辐射监测等工作,并向香港公众发出相关的警告。 香港天文台总部设于九龙弥敦道134A号,建于1883年,建筑物本身已被香港古物古迹办事处列为香港法定古迹,每年3月都以举办开放日来庆祝该月23日的世界气象日。天文台道也因香港天文台的建造而得名。 香港成为英国殖民地以后,因为香港的地理位置适合研究台风等气象现象,1879年英国皇家学会建议在香港设立气象观测台。当时在东亚,只有上海徐家汇、北京及菲律宾的马尼拉、荷属印尼雅加达四处有专业的气象观测台。徐家汇和菲律宾的观象台是由耶稣会修士运作,而香港正好位于二者之间。由于台风常对香港造成破坏,香港政府也支持皇家学会的建议。1883年夏季,香港天文台正式创办。天文台最初的职责包括: 授时、气象、磁场及水文观察,与天文毫无关系,可是当时负责翻译的华人却错译为“天文台”,一直沿用至今。1912年,英皇乔治五世对香港天文台颁赐皇家香港天文台(Royal Observatory)的称号,直至1997年7月1日香港特别行政区成立为止。 2. 国内的天文教育机构--大学天文系 我国中学阶段没有设置天文课,高等学校中也没有设置天文基础课。但是近些年来,我国一些高等学校中开办了天文学讲座,这些讲座深受广大学生的欢迎。