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天文學(xué)的研究方法范文第1篇

關(guān)鍵詞：中國(guó)古代天文學(xué)；科學(xué)哲學(xué)；真科學(xué)

一、中國(guó)古代天文學(xué)的興起

從眾多資料來(lái)看，中國(guó)古代天文學(xué)的歷史之悠久，可以追溯到上古時(shí)期。傳說在少昊氏時(shí)，人人私下研習(xí)天文，都搞起了溝通上天的巫術(shù)，致使天下大亂。顓頊帝命令重、黎二人“絕地天通”，禁止了平民與上天溝通交流。之后與天交流的權(quán)利就專屬于天子，也只有天子欽定的巫覡才有資格去溝通上天。從此天文學(xué)在古代中國(guó)就成了皇家的專屬品，而天子也開始擁有了對(duì)“天命”的解讀權(quán)。這也就是中國(guó)漫長(zhǎng)天文學(xué)史的開端。

二、中國(guó)古代天文學(xué)的發(fā)展

我國(guó)天文學(xué)至于夏商周代時(shí)已經(jīng)有了一定水準(zhǔn)的歷法。特別是到了周代，已經(jīng)有人開始觀測(cè)流星、行星等天象及星辰。相比于上古時(shí)代，這已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。傳統(tǒng)的天文學(xué)體系是在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期正式完成的。在這一時(shí)期，不僅二十八星宿體系確立，而且在歷法方面有了重大的進(jìn)步。我們古人開始通過觀測(cè)日影長(zhǎng)短的周年變化來(lái)確定冬至和夏至的日期。并且在這一時(shí)期流傳了大量人們觀測(cè)流星、彗星等天象的詳細(xì)記錄。這些都成了我國(guó)歷史上的寶貴資料。自從春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期傳統(tǒng)天文學(xué)大框架建立之后，秦、漢、魏晉南北朝、隋、唐、宋時(shí)期，天文學(xué)進(jìn)一步蓬勃發(fā)展。不僅歷法得到統(tǒng)一，二十四節(jié)氣，渾天儀等天文知識(shí)以及天文學(xué)儀器的進(jìn)一步發(fā)明使得我國(guó)的天文學(xué)一路高歌猛進(jìn)。到了元朝，由于鐵木真締造了一個(gè)橫跨歐亞大陸的輝煌帝國(guó)，我國(guó)古代天文學(xué)甚至傳到阿拉伯等國(guó)，可謂是盛極一時(shí)。明清時(shí)期，中國(guó)開放了千年來(lái)“嚴(yán)禁私習(xí)天文”的禁令，使得我國(guó)古代天文學(xué)有機(jī)會(huì)走向一個(gè)新的巔峰。

三、對(duì)中國(guó)古代天文學(xué)的質(zhì)疑

也正是因?yàn)槲覈?guó)古代天文學(xué)在很長(zhǎng)一段時(shí)間是服務(wù)于皇室，很多中西方學(xué)者就質(zhì)疑中國(guó)古代天文學(xué)是否是真正的科學(xué)。甚至有些激進(jìn)派的學(xué)者直接將中國(guó)古代天文學(xué)打入偽科學(xué)的深淵。在此，筆者持有不同看法。的科學(xué)觀認(rèn)為，科學(xué)是歷史發(fā)展總過程的產(chǎn)物，它抽象地表現(xiàn)了這一歷史發(fā)展總過程的精華，這個(gè)精華顯然包括自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)。每一種不同的運(yùn)動(dòng)形式都構(gòu)成每一門具體科學(xué)的研究對(duì)象，而整個(gè)物質(zhì)世界和精神世界在總體上便構(gòu)成總體科學(xué)的研究對(duì)象。因此，所謂科學(xué)就是對(duì)自然界和人類社會(huì)運(yùn)動(dòng)、變化規(guī)律的概括，都是人們?cè)诟杏X經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上用“理性方法”整理概括的結(jié)果。此外在科學(xué)的本質(zhì)與功能上，馬克思還突出強(qiáng)調(diào)了科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力，科學(xué)是一種在人類歷史上起推動(dòng)作用的、革命力量的思想。按照馬克思的觀念，我們反觀中國(guó)古代天文學(xué)，這是一門有著上千年悠久歷史的學(xué)科，毫無(wú)疑問它也是歷史發(fā)展的產(chǎn)物。無(wú)數(shù)古代先賢們定歷法、造儀器、編文獻(xiàn)來(lái)研究這浩渺天空中天體運(yùn)轉(zhuǎn)的奧秘。這分明就是在研究自然界的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。更為重要的是，我國(guó)古代天文學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展變革起了很大的推動(dòng)作用。中國(guó)古代天文學(xué)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一便是航海。早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期中國(guó)人就根據(jù)天文學(xué)中觀測(cè)到的星辰位置，發(fā)明了具有指向的“司南”。這在當(dāng)時(shí)的世界上是獨(dú)一無(wú)二的。這為日后開辟海上絲綢之路做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。如果大家覺得航海之術(shù)離我們?nèi)粘Ｉ钸^于遙遠(yuǎn)，不能說對(duì)社會(huì)變革起了決定性的作用。那么，中國(guó)作為一個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)該是我們的立身之本了吧。中國(guó)古代天文學(xué)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展也起到巨大的推動(dòng)作用。在石器時(shí)代，人們保持著刀耕火種的農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)方式，這種粗放的耕作模式導(dǎo)致了極端的低產(chǎn)。不過正是伴隨著天文學(xué)的發(fā)展，歷法的完善，節(jié)氣的確立，使得傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)高度關(guān)注農(nóng)時(shí)后，精耕細(xì)作的優(yōu)良方式才逐步趨于成熟，造福了無(wú)數(shù)黎民百姓。如果說馬克思的觀點(diǎn)太過于陽(yáng)春白雪，那當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)界的泰斗吳國(guó)盛教授在《什么是科學(xué)》一書中精辟分析了科學(xué)的兩種基本用法，堪稱下里巴人式的真知灼見。第一種是可以依靠它來(lái)振興國(guó)家，第二種是某種積極意義上的價(jià)值判斷。根據(jù)這種觀點(diǎn)，中國(guó)古代天文學(xué)及推動(dòng)了航海時(shí)代的發(fā)展，促進(jìn)了國(guó)家的繁榮發(fā)展。同時(shí)，它又大力推動(dòng)了農(nóng)業(yè)的進(jìn)步，在價(jià)值意義上來(lái)講也是毋容置疑的“好東西”。那么我們?yōu)槭裁床荒艹姓J(rèn)中國(guó)古代天文學(xué)是真正的科學(xué)呢？

參考文獻(xiàn)：

[1]江曉原，鈕衛(wèi)星.中國(guó)天學(xué)史[M].上海人民出版社，2005.

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[3]張之滄.科學(xué)哲學(xué)導(dǎo)論[M].人民出版社，2004.

天文學(xué)的研究方法范文第2篇

數(shù)學(xué)天文學(xué)家柏拉圖

柏拉圖將“理念”應(yīng)用到天文學(xué)，“理念”在希臘天文學(xué)中的本意是形式，畢達(dá)哥拉斯借用“理念”來(lái)指稱理想的幾何圖形，以區(qū)別于紙面上畫出的幾何圖形.蘇格拉底將這一思想推廣到倫理范疇，柏拉圖將這一思想推及到整個(gè)宇宙18Pg.柏拉圖的宇宙論由形式、個(gè)體和造物主構(gòu)成.柏拉圖繼承和發(fā)揚(yáng)了畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的數(shù)是世界本原的觀點(diǎn).他用理想的、數(shù)學(xué)的天文學(xué)來(lái)代替觀察天文學(xué)，是一項(xiàng)激進(jìn)的觀念變革.柏拉圖第一次為幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)一直盤旋在天文學(xué)家腦海中的行星運(yùn)動(dòng)問題給出了明確的目標(biāo):如何組合各種均勻的圓周運(yùn)動(dòng)，使其結(jié)果對(duì)應(yīng)于所觀測(cè)到的行星運(yùn)動(dòng)l8]2，圍繞著柏拉圖提出的問題，經(jīng)過了500多年，從歐多克索(Eudoxus)到托勒密(Rolemy)，希臘天文學(xué)家利用數(shù)學(xué)原則與圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說明天體運(yùn)動(dòng)的各種不規(guī)則的現(xiàn)象.柏拉圖提出微觀世界和宏觀世界的學(xué)說，由人類組成的微觀世界與宇宙的宏觀世界相回應(yīng)，他的思想影響到了中世紀(jì)歐洲的思想.柏拉圖企圖使天文學(xué)成為數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，他的宇宙觀基本上是一種數(shù)學(xué)的宇宙觀.他用數(shù)學(xué)表達(dá)描述了神圣的天體運(yùn)動(dòng)，他設(shè)想宇宙開端有直角三角形，他堅(jiān)信地球是固定在宇宙的中心，同太陽(yáng)、月亮和行星一起與不同的速度圍繞地球旋轉(zhuǎn).柏拉圖認(rèn)為只有一個(gè)宇宙，他認(rèn)為不同的天體都是由四種元素的微粒組成的.火微粒是正四面體，氣微粒是正八面體，水微粒是正二十面體，土微粒是立方體.第五種正多面體是由正五邊形形成的十二面體，這是組成天上物質(zhì)的第五種元素，叫做以太•柏拉圖的正多面體，多元素體現(xiàn)了把自然數(shù)學(xué)化的一大步.古希臘著名哲學(xué)家亞里士多德就繼承和發(fā)展了柏拉圖的這一思想，哥白尼和伽利略也遵行了柏拉圖的數(shù)學(xué)天文學(xué)思想而取得成功的典范，伽利略在《試金者》中曾這樣描述過:宇宙這本書是上帝“用數(shù)學(xué)語(yǔ)言寫成的，其文字是三角、圓和其他幾何圖形”四巴柏拉圖受到了畢達(dá)哥拉斯派關(guān)于數(shù)的神秘主義的影響，他把這個(gè)理論運(yùn)用到天文學(xué)中.在《蒂邁歐》中，柏拉圖強(qiáng)調(diào)“一個(gè)”世界的完美性.他用“一”這個(gè)數(shù)字的概念說明了世界太完美了，并和德漠克利特的機(jī)械論展開論戰(zhàn)，推動(dòng)了天文學(xué)向前發(fā)展.柏拉圖的天文學(xué)體系不涉及可見天體的可感知的運(yùn)動(dòng)，而是與想象中的天空中數(shù)學(xué)點(diǎn)的完美運(yùn)動(dòng)有關(guān)，這些完美的數(shù)學(xué)點(diǎn)描繪出圓周運(yùn)動(dòng)，通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的組合來(lái)解釋天體運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則性這一思想為數(shù)學(xué)天文學(xué)的發(fā)展開辟了道路.歐多克斯(Eudoxs)在柏拉圖原則的指導(dǎo)下提出了天文學(xué)的天體的同心圓理論.托勒密乃至哥白尼一直延續(xù)這一思想研究完美的同心圓運(yùn)動(dòng)軌道.

柏拉圖:理念論與數(shù)理思想相結(jié)合的古代典型柏拉圖

在科學(xué)研究過程中，他將在認(rèn)識(shí)論體系上的理念論與在本體論體系上的數(shù)理思想相結(jié)合，逐步建立和形成了自己的科學(xué)方法論理論體系.柏拉圖對(duì)真理的認(rèn)識(shí)是和他的理念論結(jié)合在一起，形成了他特有的唯心主義，后世稱之為“唯實(shí)論”.“唯實(shí)論”對(duì)科學(xué)史的影響，超過了他的任何其他理論.科學(xué)史學(xué)家丹皮爾認(rèn)為柏拉圖的唯實(shí)論是一種現(xiàn)代形式觀念的“實(shí)在論”，比一種粗糙的唯名論更接近真理7竺柏拉圖的唯實(shí)論與基督教神學(xué)相結(jié)合，在方法論上表現(xiàn)為注重推納演繹法，重視數(shù)的觀念.柏拉圖將幾何學(xué)作為演繹推理的一個(gè)很好的實(shí)例，柏拉圖曾經(jīng)明確地把上帝看成一位幾何家.他以幾何學(xué)為藍(lán)本，認(rèn)為數(shù)理學(xué)家要利用各種幾何圖形進(jìn)行思考，但是這種圖形不是現(xiàn)實(shí)中的圖形，而是理念中的圖形，經(jīng)過假設(shè)和邏輯推演，最終形成人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識(shí)的各種的理念.E•邁爾(Mayr)將這種思維稱之為“類型邏輯思維”〔10183.這種思維模式認(rèn)為自然界中應(yīng)該重視研究典型現(xiàn)象，柏拉圖本人建構(gòu)的宇宙模型正是用了這種方法，歐幾里得乃至整個(gè)自然科學(xué)所采用的方法都是如此111].波普爾認(rèn)為，柏拉圖是提出幾何世界圖景的第一人，是哥白尼、伽利略、開普勒、牛頓等近代科學(xué)奠基者的思想噶矢112].研究科學(xué)史的歷史學(xué)家林德伯格(Lindberg)這樣描述柏拉圖在科學(xué)上的影響:柏拉圖的觀點(diǎn)具有明顯的現(xiàn)代口吻—理想化是大多數(shù)現(xiàn)代科學(xué)的一個(gè)顯著特征;我們?cè)诮?gòu)模型和定律時(shí)，為了把握本質(zhì)就需要忽略偶然因素的作用110183.而物理學(xué)也是遵行了這一方法論而取得了巨大成功，例如:古希臘的阿基米德在解決杠桿原理時(shí)，繼承了柏拉圖的理想化思想，忽略了杠杠本身的重量、支點(diǎn)的摩擦以及空氣阻力的因素，同時(shí)把物體作為質(zhì)點(diǎn)，把杠桿的位置定位為一個(gè)理勝化的數(shù)學(xué)點(diǎn)來(lái)處理.同樣，伽利略的對(duì)接斜面理想實(shí)驗(yàn)就是試圖在排除所有阻力和干擾的理想狀況下描述物體的運(yùn)動(dòng)，解決了物體的運(yùn)動(dòng)問題，這是柏拉圖的“類型邏輯思維”延伸的一個(gè)經(jīng)典實(shí)例.后來(lái)的牛頓在伽利略理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了牛頓第一定律，即賡勝定律，慣性定律是不能直接用實(shí)驗(yàn)去嚴(yán)格的驗(yàn)證，它也是理想化邏輯推理的產(chǎn)物.柏拉圖的自然哲學(xué)思想記錄在他的眾多著作中，其中最著名的是《蒂邁歐篇》.科學(xué)史學(xué)家WC丹皮爾曾這樣評(píng)論《蒂邁歐篇》:這部書差不多成了中古時(shí)期的知識(shí)的唯一來(lái)源，在亞里士多德的著作被遺忘的幾百年中，它給中世紀(jì)帶來(lái)了一種自然哲學(xué)，當(dāng)時(shí)的異想天開的見解有許多就是從那里來(lái)的Iv]51.柏拉圖還通過舉辦學(xué)院的形式傳播他的科學(xué)思想，他注重實(shí)證研究，培養(yǎng)了歐多克索斯、亞里士多德等大批杰出人才.

作者：張瑤 吳文良 徐楠 單位：昭通學(xué)院物理系

天文學(xué)的研究方法范文第3篇

天文學(xué)的研究對(duì)象是各種天體，古代的天文學(xué)家通過觀測(cè)太陽(yáng)、月球和其他一些天體及天象，確定了時(shí)間、方向和歷法，這也是天體測(cè)量學(xué)的開端。如果從人類觀測(cè)天體、記錄天象算起，天文學(xué)的歷史至少已經(jīng)有5、6千年了。最初，不管是東方還是西方，古人都是觀察太陽(yáng)、月球和天空中的星星來(lái)確定時(shí)間、方向和歷法，并記錄天象，這叫做歷制。

化學(xué)從公元前1500年到公元1650年，煉丹術(shù)士和煉金術(shù)士們?yōu)榍蟮瞄L(zhǎng)生不老的仙丹，為求得榮華富貴的黃金，開始了最早的化學(xué)實(shí)驗(yàn)、記載?；瘜W(xué)方法轉(zhuǎn)而在醫(yī)藥和冶金方面得到了正當(dāng)發(fā)揮，在歐洲文藝復(fù)興時(shí)期，出版了一些有關(guān)化學(xué)的書籍，第一次有了“化學(xué)”這個(gè)名詞。

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天文學(xué)的研究方法范文第4篇

同為地球上的智慧生命，各國(guó)人對(duì)年齡的詢問有著不同的看法。按照西方傳統(tǒng)禮節(jié)，初次見面就問“您貴庚”是不得體的；但中國(guó)人習(xí)慣以此拉近距離，而且還會(huì)根據(jù)對(duì)方的情況謹(jǐn)慎選擇用語(yǔ)，例如：“您高壽?”當(dāng)我們拋開世俗放眼星辰之際，詢問星系的年齡則不再是個(gè)民俗禮節(jié)問題，而是個(gè)充滿挑戰(zhàn)的自然科學(xué)問題了。

回顧天文學(xué)的發(fā)展歷史不難發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)家無(wú)時(shí)無(wú)刻不面對(duì)著有關(guān)天體年齡的尷尬局面：從最原始的認(rèn)為天地永恒，到發(fā)現(xiàn)宇宙大爆炸及其加速膨脹；從相信太陽(yáng)始終如一地送給人類光明和溫暖，到發(fā)現(xiàn)恒星內(nèi)部的核聚變過程；從因數(shù)據(jù)有誤而估算出比地球巖石年齡還小的宇宙年齡，產(chǎn)生“先有兒子后有父親”的佯謬，到精確測(cè)得今天可觀測(cè)宇宙的年齡大約為137億年。這一切都表明天文學(xué)家對(duì)宇宙以及各類天體的年齡估計(jì)是多么艱難、復(fù)雜又漫長(zhǎng)的過程。但我們不是專業(yè)的天文學(xué)家，也無(wú)需了解艱深繁雜的判斷天體年齡的具體過程，我們只需對(duì)宇宙天體的年齡有概念性的了解就足夠了。

時(shí)間等于距離

在談?wù)撚钪嫣祗w的年齡之前，我們需要進(jìn)行一個(gè)思維轉(zhuǎn)換——距離等于時(shí)間。這不是多難的事，讓我們先想想身邊的情況。假設(shè)我們?cè)诟咚俟飞闲旭?，每個(gè)人都會(huì)自然想到時(shí)速，沒錯(cuò)，就是我們掛在嘴邊的時(shí)速120，時(shí)速80，當(dāng)然我們的默認(rèn)單位是千米每小時(shí)。這樣任何距離部可以等效成時(shí)間。例如時(shí)速120千米就意味著2千米等于1分鐘，而相距600千米的兩個(gè)城市，在我們的腦海中就等于5小時(shí)?，F(xiàn)在我們把這種時(shí)間距離的轉(zhuǎn)換應(yīng)用到宇宙中，與高速公路上行駛的機(jī)車相比，惟一的不同是現(xiàn)在我們的速度是光速!120千米每小時(shí)的速度對(duì)于宇宙來(lái)說太慢了，我們必須用30萬(wàn)千米每小時(shí)的光速作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，這也是我們的宇宙中最快的速度。如果你聽說過愛因斯坦，聽說過相對(duì)論，你會(huì)立刻想到任何物體的速度部不可能超越光速。之所以要進(jìn)行這樣的轉(zhuǎn)換，只是為了更接近專業(yè)天文學(xué)家的思路，在他們的研究中，在宇宙學(xué)尺度上，時(shí)間和距離是一回事，對(duì)宇宙中星系年齡的估計(jì)，就變成對(duì)這個(gè)星系距離的測(cè)量。

宇宙有多老?

目前主流天文學(xué)家認(rèn)為，宇宙作為一個(gè)整體有確定的年齡——大約137億年，這個(gè)年齡比任何已知的宇宙內(nèi)天體年齡都要大，也就是說這個(gè)數(shù)值至少與已有觀測(cè)數(shù)據(jù)不矛盾。

當(dāng)我們談?wù)撚钪娴哪挲g時(shí)，不得不提到一位大名鼎鼎的天文學(xué)家——埃德溫?哈勃。正是他在20世紀(jì)20年代對(duì)銀河系以外星系的觀測(cè)，開創(chuàng)了宇宙學(xué)的新時(shí)代，他提出的“哈勃定律”為大爆炸宇宙學(xué)奠定了基石。不要被這些看起來(lái)很嚇人的詞匯所迷惑，我們很快就會(huì)搞清楚所謂的哈勃定律和哈勃常數(shù)。

當(dāng)年哈勃觀測(cè)了幾十個(gè)銀河系之外的星系(稱為河外星系，星系是大量恒星_例如我們的太陽(yáng)——通過引力作用形成的集合體，我們的銀河系就是一個(gè)有大約2千億顆恒星的旋渦星系)，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的星系都在遠(yuǎn)離我們，而且距離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系，離開我們的速度越大。為什么哈勃能夠肯定星系在遠(yuǎn)離我們呢?他是通過測(cè)量星系的光譜，發(fā)現(xiàn)其中的譜線(發(fā)射線或吸收線)都向光譜的紅端移動(dòng)(即紅移，redshifl)。譜線的紅移是因?yàn)楣庠丛谶h(yuǎn)離我們，這就好比當(dāng)救護(hù)車遠(yuǎn)離我們時(shí)，我們聽到其發(fā)出的警笛聲越來(lái)越低沉，也就是聲波的波長(zhǎng)被拉長(zhǎng)，這種現(xiàn)象就是多普勒效應(yīng)。習(xí)慣上用一個(gè)沒有單位的純數(shù)z來(lái)表示紅移的大小，z=(λ觀測(cè)-λ靜止)／λ靜止，λ觀測(cè)為觀測(cè)到的波長(zhǎng)，λ靜止為實(shí)驗(yàn)室里靜止光源的波長(zhǎng)，紅移z的數(shù)值越大，說明波向紅端移動(dòng)得越多，也就是光源離觀測(cè)值越遙遠(yuǎn)。哈勃因此提出了著名的“哈勃定律”，即星系遠(yuǎn)離我們的速度與距離成正比，V=Hod，其中v代表速度，d代表距離，而比例常數(shù)H。就是所謂的“哈勃常數(shù)”。哈勃的這一發(fā)現(xiàn)震驚世界，因?yàn)楝F(xiàn)在我們看到所有的星系都在遠(yuǎn)離我們，而且距離越遠(yuǎn)速度越快，那就說明，在有限的一段時(shí)間之前，所有的星系是聚集在一處的!這就直接支持了大爆炸宇宙學(xué)。

我們?cè)賮?lái)看哈勃常數(shù)H0，因?yàn)樗俣葀的單位總可以通過轉(zhuǎn)換為米／秒，而距離d的單位也可以轉(zhuǎn)換為米，顯而易見H0的單位是秒分之一，也就是說1／H0的單位是時(shí)間單位。1／H0在宇宙學(xué)中有特別重要的意義，它就是宇宙的年齡!有個(gè)專門的詞匯來(lái)描述1／H0，即回望時(shí)間(Iookback time)。只要能精確地測(cè)得H0的數(shù)值，我們就知道宇宙的年齡了!當(dāng)然，僅用1／H0作為宇宙年齡的表示并不準(zhǔn)確，還依賴宇宙學(xué)模型等等其他復(fù)雜的條件，但那已經(jīng)超出我們感興趣的范疇，我們只要知道哈勃常數(shù)的倒數(shù)等效于宇宙年齡就足夠了。而現(xiàn)在對(duì)哈勃常數(shù)最好的測(cè)定結(jié)果是H0大約為22千米每秒每百萬(wàn)光年，其對(duì)應(yīng)的宇宙年齡大約為137億年。

歷史上因?yàn)閷?duì)哈勃常數(shù)的測(cè)定差異很大，鬧出過不少笑話。如果哈勃常數(shù)值是一個(gè)很大的數(shù)，那么它的倒數(shù)就會(huì)很小，使得宇宙的年齡比某顆恒星的年齡還小，即“先有兒子后有爸爸”，大爆炸宇宙學(xué)也因此備受抨擊。但隨著探測(cè)設(shè)備技術(shù)以及宇宙學(xué)的發(fā)展，目前對(duì)哈勃常數(shù)的測(cè)定已經(jīng)達(dá)到了足夠的精度，所謂年齡的佯謬也不攻自破了。

星系有多老?

隨著新聞媒體越來(lái)越關(guān)注天文學(xué)新發(fā)現(xiàn)，我們經(jīng)常會(huì)看到“某星系的年齡為多少億年”的說法。那么天文學(xué)家如何確定某星系的年齡呢?

其實(shí)這里面存在一種誤解：在天文學(xué)專業(yè)里，是無(wú)法精確定義星系的年齡的。我們知道星系是由各類恒星、氣體以及暗物質(zhì)等其他成分構(gòu)成的混合體，各不同部分部有自己的誕生演化歷史，星系中的全部恒星一般不可能是在一個(gè)確定的時(shí)刻同時(shí)產(chǎn)生的，因此無(wú)法定義一個(gè)星系的年齡，只能說星系中某一成分的年齡大約為多少年。那么我們經(jīng)常看到的關(guān)于星系年齡的報(bào)道，其數(shù)值究竟對(duì)應(yīng)的是天文學(xué)家的科學(xué)研究中哪一部分呢?

上文我們提到了時(shí)間距離轉(zhuǎn)換的思維，也提到了紅移的概念，現(xiàn)在就是揭開謎底的時(shí)刻。在實(shí)際觀測(cè)中，天文學(xué)家能夠測(cè)量到星系的光譜，選擇合適的譜線，就可以準(zhǔn)確地測(cè)定這個(gè)星系的紅移值。而在天文學(xué)家眼里，紅移值與距離是完全等價(jià)的概念。只要給出宇宙學(xué)模型，星系的紅移值與距離是惟一對(duì)應(yīng)關(guān)系。知道了距離，就等于知道了時(shí)間。因此，媒體報(bào)道中提及的星系的年齡，實(shí)際上就是天文學(xué)家通過測(cè)量星系的紅移，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的距離即時(shí)間，就得到所謂的星系年齡。例如天文學(xué)家觀測(cè)某星系的紅移值為0.1，那么按照宇宙學(xué)模型給出的對(duì)應(yīng)關(guān)系(需要用到哈勃常數(shù)的數(shù)值)，其對(duì)應(yīng)的宇宙學(xué)距離為14億光年，我們就可以說這個(gè)星系的回望時(shí)間是14億年，也就是新聞中提到的14億年的星系年齡。再考慮到整個(gè)宇宙的年齡為137億年，也可以認(rèn)為這個(gè)星系是在大爆炸之后123億年時(shí)形成的。

其他測(cè)定星系距離的辦法

既然星系的年齡與其距離是惟一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，那么天文學(xué)家就要想盡各種辦法來(lái)測(cè)量星系的距離。由于星系距離我們都十分遙遠(yuǎn)，從星系發(fā)出的光到達(dá)地球時(shí)已經(jīng)非常暗弱，因此說來(lái)簡(jiǎn)單，但真正要確定某個(gè)星系的距離是異常困難的工作。

最初天文學(xué)家利用一類特殊的恒星(恒星的光度與其光度變化周期有固定的關(guān)系，中文稱為造父變星)或者星系的光譜來(lái)推算其所在星系的距離，但由于亮度有限，這種辦法只能測(cè)量距離較近的星系。隨著天文學(xué)以及探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，今天的天文學(xué)家有很多種辦法來(lái)測(cè)量星系的距離，例如Sunyaey—Zerdovich效應(yīng)、超新星、引力透鏡、塔利-費(fèi)希爾關(guān)系、基本面關(guān)系、星系面亮度等等，其中有些可以直接測(cè)量星系的絕對(duì)距離，有些是通過測(cè)量星系的相對(duì)距離，再由“距離階梯”逐步推算出星系的絕對(duì)距離。需要特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，由于觀測(cè)和理論的局限，各種途徑測(cè)得同一星系的距離并不完全一致。有些方法得到的距離誤差也比較大。這也是天文學(xué)家致力于提高星系距離測(cè)量精度的原因。

天文學(xué)的研究方法范文第5篇

新的結(jié)果動(dòng)搖了一些天文學(xué)家對(duì)暗星云的看法。以前認(rèn)為巴納德68是天空中的一個(gè)洞，現(xiàn)在知道它是最著名的暗星云之一。在這個(gè)暗星云中，致密的塵埃和分子氣體幾乎完全吸收了背景恒星所發(fā)出的可見光。新生成的圖片是漫長(zhǎng)的細(xì)絲凝結(jié)而成的巴納德68，它被來(lái)自銀河系中心平面方向分布不均勻的外部輻射加熱。天文學(xué)家利用紅外觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的一些跡象表明，分子云碎片與巴納德68碰撞，這可能導(dǎo)致巴納德68的崩潰，形成一個(gè)新的恒星系統(tǒng)，在接下來(lái)的幾十萬(wàn)年里形成一個(gè)或更多的低質(zhì)量恒星。

早在2009年，一項(xiàng)針對(duì)巴納德68暗星云存在的研究就已經(jīng)開始進(jìn)行，當(dāng)時(shí)美國(guó)《天體物理學(xué)雜志》發(fā)表了西班牙卡拉爾·阿爾托天文臺(tái)負(fù)責(zé)人若昂·阿爾維斯和德國(guó)慕尼黑大學(xué)的安德烈亞斯·布爾克特的研究結(jié)果。他們預(yù)測(cè)，在星云這個(gè)由氣體和塵埃密集的云霧狀天體里，一個(gè)新的恒星在距太陽(yáng)系400光年遠(yuǎn)的地方即將誕生。孕育這個(gè)恒星的將主要是質(zhì)量為太陽(yáng)兩倍的巴納德68，它是暗星云，不會(huì)反射恒星和其他物體發(fā)出的光線，因此目前人類還看不到它。

研究表明，這個(gè)云霧狀天體已開始呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。而一個(gè)質(zhì)量只有它1/10的星云正在迅速接近并“快要與它相撞”。這兩位科學(xué)家說，他們是通過超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬試驗(yàn)得出這個(gè)結(jié)論的。這次相撞將會(huì)使巴納德68的密度和溫度升高超過臨界點(diǎn)，這時(shí)暗星云將在引力作用下開始凝聚，最終孕育出新的恒星。他們指出，這顆恒星將在20萬(wàn)年內(nèi)誕生，這個(gè)速度從天文學(xué)的時(shí)間尺度來(lái)看已經(jīng)非常快了。在這顆恒星的周圍，有可能會(huì)形成一些行星。這也意味著，我們的太陽(yáng)系可能要多出一個(gè)新鄰居。

MPIA的天文學(xué)家表示，我們現(xiàn)在還不是很清楚巴納德68是如何形成的，但我們知道它很有可能是新恒星將形成的地方，事實(shí)上，最近已發(fā)現(xiàn)了巴納德68似乎因崩塌將產(chǎn)生新恒星的跡象。我們可以用紅外光透視這類云氣，觀察星云內(nèi)部的狀態(tài)。巴納德68相當(dāng)小，最多生成幾個(gè)低質(zhì)量的恒星。