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第1篇：天文學的特點范文

關鍵詞：天文教育；公選課；教學實踐

引言

科學技術領先的發(fā)達國家都非常重視大學生的天文普及教育，發(fā)達國家及一些發(fā)展中國家的中學與高校也都普遍開設了天文學課程。美國國家天文學聯盟副主席肯·威爾科克認為：“對于學生，天文學是檢驗他們一生對科學興趣的最好方法”[1]。

我國的天文教育目前很薄弱，與發(fā)達國家相比差距很大。我國現有高校3152所，在校生超過2000萬，其中高職高專1281所，開設天文選修課的高職院校不到20所[2]。近幾年一些高校紛紛開設天文公選課，但目前高職院校中開設天文選修課的仍是鳳毛麟角，多數學生天文地理知識貧乏。例如，許多學生不能辨認北斗星、不知道四季更替的原因，或熱心于“占星學”，相信網上傳播的帶有迷信色彩的信息。因此在高職院校中開設天文選修課，普及天文學知識，不僅非常必要，而且勢在必行。

我院在校學生有1200余人。自2003年開設“趣味天文”第二課堂，2009年起開設“星空探秘”公選課。至今已運行天文公選課4個學期，選課人數累計198人。隨著教學實踐的深入，我們不斷總結經驗改進教學，將天文公選課開成學生喜聞樂見的一門課程。本文分析了天文選修課的必要性，結合近年來我校教學經驗體會，介紹我院天文公選課的實施。探討天文教育的特征、模式、選修課所面臨問題及其對策。

1.天文選修課的必要性

人類有別于其他動物的重要標志之一是有思維活動，人的思維活動涉及到其所處環(huán)境，包括宇宙環(huán)境。高職院校的天文教育，是提高學生科學素養(yǎng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。天文領域的相關知識和新的發(fā)現，能激發(fā)學生的科學熱情，幫助學生掌握科學思維方法，樹立正確的宇宙觀。

在高職學生中普及天文知識，對破除迷信、反對偽科學具有重要意義。天文是研究天上發(fā)生的現象的學問，而很多迷信也恰恰來源于“天上”。例如，很多學生迷戀“生肖、星座與命運”的所謂對應關系，社會上一度有許多出版物，對這一不科學的論調起了推波助瀾的作用，相信所謂“生肖”的因果對應的思潮，對社會良性發(fā)展危害性很大。天文知識的普及，正是讓學生知曉正確的天文知識、樹立正確人生觀和科學思考方法、破除迷信和偽科學的有力武器。

大量調查數據的分析，說明學生需要天文知識。公選課實施以來，針對天文公選課，我們進行了連續(xù)多個學期的問卷調查。累計發(fā)出問卷198份，收回182份。被試學生涵蓋高職生和中職生，來自4個學院的9個專業(yè)，其中3個文科或藝術類專業(yè)。

結果表明，有89%的學生希望學習天文知識。對于學生獲取天文學信息的途徑，我們讓學生在以下6種途徑中進行多項選擇：⑴多媒體網絡⑵電視⑶報刊雜志⑷科普書⑸科普展覽或天文館⑹課外活動。統(tǒng)計顯示，使用過小于或等于2種途徑的學生占46%，使用過3種途徑的占23%，4種途徑的占15%，5種或以上的途徑的僅占2%，其中絕大多數人是由網絡或電視中了解天文信息的。上述結果說明，絕大多數學生很希望了解天文知識，但是獲得天文知識信息的途徑還很少。問卷中還設計了少量天文基本常識題，從答卷結果看，學生的天文知識很膚淺而零散。

關于學生對天文知識的興趣點，問卷結果顯示了以下幾個方面：星座與人生、外星人與UFO、流星及日月食、小行星撞地球、黑洞。

表1是學生回答的選課動機統(tǒng)計表（問卷為多項選擇）?？梢钥闯?，多數學生的選課動機是積極的。學生希望拓展知識面和提高素質，但也有部分學生的選課目的是為修夠學分，其部分原因是可供選擇的選修課數量尚不多。

綜上可見，高職學生的天文基本常識還很欠缺，他們對天文知識是渴求的，這種渴求正是探索宇宙和認識自然的原動力。因此在高職院校中很有必要提供途徑，使學生有機會了解和學習天文知識。

2.天文選修課的教學實踐

2.1教學目標的研究與確定

學校應根據學生特點來設置教學目標，這個原則對于選修課更為重要[3]。我院天文選修的授課對象是全院學生，他們專業(yè)分散，大部分是二年級學生，五年制高職生約占60%的比例。學生數理基礎很差，已有的天文知識很零散且膚淺，基本知識往往局限于一些科技史話或科幻故事等。

根據學生情況，參照其他院校的經驗，我們將天文選修課的教學目標定位于：通過本課程的學習，一方面了解一些天文常識和前人的研究歷程，拓寬知識面，幫助學生形成較科學的理性思維習慣。另一方面使學生了解天文新成就和進展，激發(fā)他們對天文的興趣。

2.2教學內容的取舍

鑒于選修課的特點和我們的現有條件，我們首先明確一個主導思想：打破紛繁復雜的天文知識體系，根據既定教學目標制訂教學內容。經過多學期教學探索，篩選出一些重要的、有趣味性的、適合我校實際情況的內容，重構成為天文選修課的授課內容。制訂教學內容時我們設計了兩條主線，一是天文現象與天文觀測，因為這是天文理論與實踐的基礎，而且從現象入手的教學更容易為學生所接受。二是天文新成果，介紹一些天文研究最新成果，經常結合媒體報道的科技新聞，以通俗易懂的方式引入相應天文知識或常識，拓寬學生知識面的同時，提高學生的學習興趣。

教學內容的選取上，我們特別注意了教學內容的趣味性[4]。例如，第二課的題目是“從干支紀年談起——天文簡史”，最后一課“外星人存在嗎——探索地外文明”，題目吸引了學生的興趣。課堂教學中，我們一般選擇有趣的事例或經典故事引入教學內容。還利用一些名人軼事、歷史典故等，活躍課堂氣氛，集中學生注意力[5][6]。另外，教學中還介紹一些科技發(fā)展史，一些重要天文成果產生的背景，對學生的思維習慣和能力起到潛移默化的培養(yǎng)作用[7]。

天文公選課沒有合適的教材，課題組開發(fā)編纂了講義。內容源于相關圖書資料、天文館資料、圖片、官方網站資料、有關科技新聞等。網絡資源中有極多可以利用的素材，但也需要花很大精力去選取和濃縮。講義涉及經典核心知識、歷史、研究方法、趣味實驗、天文新發(fā)現等。教學內容動態(tài)變化，緊跟科技發(fā)展形勢，也是教學內容之一大特點。

2.3教學方法的研究

按照天文選修課的特點，本課特別適合采用活動教學、案例教學和多媒體教學。我們在教學中大量采用多媒體教學方式。多媒體教學手段可以容納大量知識信息，另一方面還可以展示豐富的、多彩絢麗的天文圖片和視頻內容。除此之外，還利用多種教學形式，如主題討論、室外觀測、器材及星圖使用、觀測記錄講評等，多樣的課堂形式和大量的信息交流，活躍課堂氣氛，學生在活動中既學習了知識，又提高的思維水平。

比如在第一次課上，教師引導做一個有趣的假想“旅行”[8]：多媒體課件演示，從教室出發(fā)，由近及遠漸漸遠離地面、地球、地月系、太陽系、銀河系…，直至“宇宙邊緣”。這個假想的旅行，展示了宇宙之大而給學生以震撼，學生正確認識了我們人類在宇宙中的地位，同時又進一步提高學習興趣。這個“開篇”為學生所喜聞樂見，也得到很多教師的好評。

作為天文類課程的重要環(huán)節(jié)，實地觀測是必不可少的。借助逐步完善的觀測條件，我們組織學生進行天文觀測。利用不同的學期時段所發(fā)生的天象，布置和指導學生完成定期和不定期的觀測與記錄[9]。這些活動有：課程前4周的月相觀察和記錄；星圖的使用練習；夜晚辨認識別星座和認星；二分二至午時太陽高度角的測量；赤道儀和折射鏡的使用等。這些活動往往聯系著諸多知識、歷史神話、常識等，活動使學生拓展了知識、開闊了心胸、陶冶了情操、鍛煉了能力。

2.4考核方法的探索

選修課的考核類型一般為考查。經過近幾年的教學實踐，我們總結了一套適應天文選修課的考核方法。

根據天文選修課程特點，本課不宜閉卷考試。我們采用觀測天象記錄、知識競賽、討論天文新發(fā)現、撰寫小論文等方式，考核學生對天文選修課的掌握程度。例如在2010年，結合科技新聞“發(fā)現最年輕的黑洞”的討論題，學生寫出自己的看法或深度解讀，經過查找資料和討論，評出單元成績，每個學生都不覺得是在考試，但是掌握了科技新知識。在結課考核的學生論文要求時，學生往往很關心如何要求論文的字數，我們對字數的要求很寬泛，字數不做特別要求，重在論文質量。規(guī)定學生可以針對其所感興趣的內容（天文范疇），發(fā)表自己的看法，寫出自己的認識或觀點，不能抄襲或下載，引用文獻要注明出處等。這樣的要求下，學生能夠發(fā)揮出主觀能動性，寫出言之有物、觀點明晰的小論文。培養(yǎng)了他們實事求是的科學態(tài)度和嚴肅認真的治學精神。

3.若干思考

在高職院校中開設天文選修課，是普及天文知識的一種很有效的方式。天文學是對人類文明影響最大的學科之一，天文學與社會政治、宗教、文化、藝術等領域也有久遠的關系。天文學的基本知識，對于當代大學生，無論將來從事何種職業(yè)，都是值得學習的。

通過對天文學基本知識的學習和觀測活動，可以使高職院校學生獲得關于天體和宇宙的各種知識，科學地認識宇宙，了解人類生存的宇宙環(huán)境和探索宇宙的科學方法，從而開闊學生的視野，樹立正確的世界觀和人生觀，提高科學素質和綜合知識水平。

3.1授課內容與方式

天文選修課的授課內容可以包括：天文學簡史、認識四季星空、天球坐標系、天體測量概述、太陽及行星系統(tǒng)、恒星和星系、現代宇宙學知識。實踐部分包括：普通天文望遠鏡基本知識、星座辨認、大行星的觀測、河外星系觀測、彗星及其它天象觀測、簡易天文望遠鏡的制作知識等。根據學生學習情況和教學條件的配備，可以對以上內容進行一定的取舍。

針對該課程知識性強，與其它學科的交叉、綜合性強，學生好奇性強的特點，理論部分采用課堂講座方式為主、學生討論為輔的開放式教學模式。實踐部分可適時做基本觀測實習，或針對當時特殊天文現象，組織觀測活動，豐富和活躍學生學習內容。

3.2天文選修課的實施效果

通過調查問卷，我們要求學生評價課程對自己的“作用”和學習“收獲”。表2顯示了學生對天文選修課的基本評價。認為天文選修課“有用”和“有收獲”的都占到90%以上。

3.3存在的問題與建議

在高職院校開設天文選修課是一項新的教改實驗，尚有以下問題要解決：如何定位教學目標、教學內容的組織、平衡教學內容的系統(tǒng)性與趣味性、課外作業(yè)內容問題、網絡資源的利用、實踐活動內容的設置、觀測器材購置。

天文選修課的目的應該是：通過選修課學習，了解天文發(fā)展歷史、天文發(fā)現方法和成果，拓寬知識面，幫助學生形成一種科學的、理性的思維方式，培養(yǎng)學生克服困難的意志，提高學生學習的主動性和創(chuàng)新性。

課外作業(yè)的選取對學生學習效果影響頗大。作業(yè)形式可以是：對某一問題的思考、課外閱讀后的課堂討論、小論文、觀察記錄、觀測數據計算推演。研究和布置的作業(yè)要保護學生的學習積極性和熱情，進一步引發(fā)其探索興趣。

在教學中發(fā)現，文科生的感悟和追求與理科生有所不同。他們在知識的本體之外，更側重天文奧秘中蘊含著的人類思想的美麗，更善于理解星語、品位內涵，悟出做人的道理，自我培養(yǎng)凈化的心靈。我們不妨將他們的這一學習特點和感悟，引入到天文選修課目標中，使理科學生具有更高人文素質。

[參考文獻]

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[5]王玉民.星座世界[M] .遼寧教育出版社.2008.7

[6]

[7]【美】卡爾·薩根著.李元等譯.宇宙[M] .吉林人民出版社.1998.10

第2篇：天文學的特點范文

[關鍵詞]古希臘 科學技術 發(fā)展

[中圖分類號]I3/7 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349（2013）10-0084-02

一、概述

古代希臘歷史向我們展示出一個引人注目的特色，有時它也被稱為“希臘奇跡”，就在近東文明西面的愛琴海沿岸，那些講希臘語的居民創(chuàng)造了這種獨特的文明。①希臘位于歐洲南部的希臘半島和附近的一些島嶼，其地理位置容易接近古代河流文明，渡海向南經過克里特島可以到達埃及，向東從小亞細亞半島可以到達巴比倫等國。古希臘從公元前8-前6世紀相繼建立起一系列奴隸制城邦，隨后奴隸制在古希臘有了長足的發(fā)展。古希臘人在吸收了古埃及、古巴比倫的科學技術的基礎上創(chuàng)造了古代輝煌的文明，成為當時歐洲的文化中心，也是近代科學技術的主要發(fā)源地。

二、古希臘的科學發(fā)展

（一）古希臘的自然哲學

古希臘人把自然界作為一個整體來研究，那時自然科學都包括在哲學里，稱為自然哲學，這既是希臘人對自然界的哲學思考，又是早期自然科學的一種特殊形態(tài)。這時的哲學家同時也是自然科學家。小亞細亞西岸中部的愛奧尼亞地區(qū)是古希臘自然哲學的發(fā)源地，在這里，形成了古希臘自然哲學的不同流派。西方歷史上第一個自然哲學家泰勒斯，誕生于地中海東岸愛奧尼亞地區(qū)的希臘殖民城邦米利都。他既是第一個哲學家也是第一個科學家，是西方科學——哲學的開創(chuàng)者。他的學生阿那克西曼德和阿那克西曼德的學生阿那克西米尼也是米利都人，他們形成了西方哲學史上第一個哲學學派——米利都學派。米利都學派的共同特點是他們把世界的本原歸結為某些具體的物質形態(tài)，認為宇宙萬物是由某種基本的東西演化而來。米利都學派的思想活躍又顯示出早期希臘科學探索的另一個特點：科學的興起是理性爭辯的結果?？傊桌颊軐W家之間爭論不休，他們運用理性、邏輯和觀察來駁斥別人的思想，強化自己的主張。

早期希臘人的自然知識的多元化和抽象化特征，由另一個前蘇格拉底學派——畢達哥拉斯學派——發(fā)揮的淋漓盡致。畢達哥拉斯學派因把數學引入自然哲學而享有盛譽。畢達哥拉斯學派的主要代表人物是畢達哥拉斯和菲羅勞斯，畢達哥拉斯認為數才是萬物的本原，并企圖用數學關系來解釋自然現象。畢達哥拉斯學派的成員把數學提升到抽象化和理論化的高度；他們熱衷于以數的概念為核心來建構他們的自然觀。正是以這種方式，數就成為探尋世界物質材料那個米利都問題的回答。畢達哥拉斯學派既提出了地球概念，也提出了天球概念，這種地球——天球的兩球宇宙論模式為希臘天文學奠定了基礎。在天球轉動的基礎上，希臘天文學家運用幾何學方法構造和觀測相符合的宇宙模型；在宇宙模型基礎上，又進一步促進觀測的發(fā)展，使希臘數理天文學達到了世界古代科學的頂峰。

米利都學派和畢達哥拉斯學派及他們的后繼者代表了兩種不同的傳統(tǒng)，這表明前蘇格拉底時期的哲學沒有一種基于共識的統(tǒng)一，而是分散為一些不同的思想派別。因此，這里至少還應該簡單地提到另外兩個主要的前蘇格拉底自然哲學學派，即原子論者和被稱為變化學派的哲學家。原子論者以米利都的留基伯和阿布德拉的德謨克利特為代表，他們以自己的方式回應了早在一個世紀以前就提出的那個米利都挑戰(zhàn)。他們把世界想象為由原子組成，而原子是物質最小的、不可再分的粒子。這些理論家假定，原子在虛空中所取形狀、位置、運動和排列的不同是我們看到周圍物體顯示出差異的根本原因。古代原子論者要面對一個大難題：假如不承認無不受其影響的某種大因故，混亂的原子無論如何也形成不了自然界中的任何一種有序的或者恒定的模式。為此原子論哲學得到了無神論的名聲。原子論是古希臘自然哲學中最重要、最高的成果之一，雖然它還只是建立在直觀經驗的基礎上的哲理思辨和天才猜測的結果，但它在思想上和方法上對后人產生了重大影響。

（二）古希臘的天文學

在了解和學習古埃及、古巴比倫人天文學知識的基礎上，古希臘人在天文學方面表現出獨特的創(chuàng)見。他們是以更清醒的態(tài)度來看待迷人的宇宙，并以更大的熱情來探索天體運動規(guī)律。據說泰勒斯能夠預言日食，還發(fā)現了北極星，腓尼基人就是根據他的發(fā)現在海上航行的。阿那克薩哥拉設想月亮上有山，月光是日光的反射，用月影蓋著地球的設想解釋日食，用地影蓋著月亮的設想來解釋月食。畢達哥拉斯學派則設想地球、天體和整個宇宙都是球形，而天體的運動也都是均勻的圓周運動，因為圓是最完善的幾何圖形。這個思想一直主宰著天文學，甚至還對后來的哥白尼產生了重要影響。在柏拉圖之前，希臘沒有大家都贊同的宇宙學和天文學理論。柏拉圖創(chuàng)辦的學校里的學生歐多克索根據對天體的觀察，建立了一個同心球宇宙幾何模型，他是第一個把幾何學和天文學結合起來的人。他的宇宙模型是以地球為中心，日月及五大行星級恒星分別附在同心球殼層上圍繞地球勻速旋轉。行星的運動由四個大小不等的同心球的復合運動所致，而整個宇宙中的同心球一共有27個。

希臘化時期亞歷山大城有一個著名的天文學家阿里斯塔克在兩千多年前就提出過日心說，他認為太陽和恒星是不動的，地球和行星以太陽為中心，沿圓周軌道運動，地球每天繞自己的軸自轉一周，每年沿圓周軌道繞日一周。他在《輪日月大小和距離》一文中，應運幾何學方法，首次測量和計算了太陽、月亮、地球的直徑比例和相對距離，已經認識到太陽比地球大得多。他的太陽中心說走在了時代的前面，在當時有一定的影響，但并沒有得到一般人的廣泛認同。

（三）古希臘的物理學和數學

希臘數學的發(fā)展歷史可以分為三個時期。第一期從伊奧尼亞學派到柏拉圖學派為止，約為公元前七世紀中葉到公元前三世紀；第二期是亞歷山大前期，從歐幾里得起到公元前146年，希臘陷于羅馬為止；第三期是亞歷山大后期，是羅馬人統(tǒng)治下的時期，結束于641年亞歷山大被阿拉伯人占領。亞里士多德是古希臘偉大的思想家、百科全書式的學者，是古代科學思想的主要代表。如果說柏拉圖是一位綜合型的學者，那亞里士多德就是一位分科型的學者。他總結了前人已經取得的成就，創(chuàng)造性的提出了自己的理論，在幾乎每一個學術領域，亞里士多德都留下了自己的著作。他是形式邏輯的創(chuàng)始人，是第一個專門而又系統(tǒng)地研究思維和它的規(guī)律的人。亞里士多德是第一個全面認真研究物理現象的人，他寫了世界上最早的物理學專著《物理學》，他反對原子論，不承認有虛空的存在；他認為物體只有在外力推動下才運動，外力停止，運動也就停止。

阿基米德是“古代世界第一位也是最偉大的近代型物理學家”，是科學史上最早把觀察、實驗同數學方法相結合的杰出代表。他的力學著作有《論浮力》《論平板的平衡》《論杠桿》《論重心》等。他發(fā)現的杠桿原理和浮力定律是古代力學中最偉大的的定律，也是今天機械設計和船舶設計計算時最基本的定律之一。阿基米德與雅典時期的科學家有顯著不同，他非常重視實驗，親自動手制作各種儀器和機械；他不是力圖提出一個完整的宇宙模型，而是著重在解決某些具有實際價值的問題；他首先把科學和生產、戰(zhàn)爭結合起來，所有這些對后來文藝復興時期的達·芬奇和伽利略等人都產生了重要影響。

注釋：

①世界科學技術通史.上海世紀出版集團，2007年版，第75頁.

【參考文獻】

[1]麥克萊倫第三，哈羅德·多恩著，王鳴陽譯.世界科學技術通史[M].上海：上海世紀出版集團，2007.

[2]吳國盛.科學的歷程[M].北京：北京大學出版社，2002.

[3]張密生.科學技術史[M].武漢：武漢大學出版社，2005.

[4]張謹.古希臘繁榮的人文底蘊[J].廣西大學學報，2005，

第3篇：天文學的特點范文

“西學中源”說主要是就天文歷法而言的。因數學與天文歷法關系密切，也被涉及。后來更推廣到其他領域，但并不重要。故本文以天文歷算為主，對“西學中源”說的產生、發(fā)展及其背景進行探討。

一、“西學中源”說發(fā)端于明之遺民

據筆者所見史料，最先提出“西學中源”思想的是黃宗羲。黃氏對中西天文歷法皆有造詣，著有《授時歷法假如》、《西洋歷法假如》等多種天文歷法著作。明亡，黃氏起兵抗清，兵敗后一度輾轉流亡于東南沿海。即使在這樣艱危困苦的環(huán)境中，他還在舟中與人講學，仍在注歷?！皣L言勾股之術乃周公商高之遺而后人失之，使西人得以竊其傳。”①這里黃氏講的是數學，但那時學者常把“歷算”視為一事。黃氏最先提出“西學中源”的概念，這一點全祖望也曾明確肯定過：“其后梅征君文鼎本周髀言歷，世驚以為不傳之秘，而不知公實開之”②。

“西學中源”說之另一先驅者為黃宗羲同時代人方以智。方氏祟禎十三年(1640)進士，明亡流寓嶺南，一度追隨永歷政權，投身抗清活動。其《浮山文集》在清初遭禁毀，故流傳絕少。在《游子六序》一文中，方氏談論了中國古代天文歷法之后說：“萬歷之時，中土化洽，太西儒來。脬豆合圖，其理頓顯。膠常見者騅（馬＋戒）以為異，不知其皆圣人之所已言也?！釉唬骸熳邮Ч伲瑢W在四夷’。”③方氏此文作于1651—1666年間，在時間上可能稍后于黃宗羲。值得注意，“天子失官，學在四夷”的說法，和后來梅文鼎、阮元所謂“禮失求野”之說頗相一致。

黃、方二氏提出了“西學中源”的思想，但未提供具體證據。而王錫闡則對此作了闡述，使此說大進了一步。王氏在明亡時曾兩度自殺，獲救后終身不仕，潛心天文歷算，和梅文鼎同為清代第一流的天文學家。王氏精通中西天文學，其造詣遠在黃、方之上。他多次論述“西學中源”說，其中最重要的一段文字如下：

今者西歷所矜勝者不過數端，疇人子弟駭于創(chuàng)聞，學士大夫喜其瑰異，互相夸耀，以為古所未有，孰知此數端者悉具舊法之中而非彼所獨得乎!一曰平氣定氣以步中節(jié)也，舊法不有分至以授人時，四正以定日躔乎?一曰最高最卑以步脁朒也，舊法不有盈縮遲疾乎?一曰真會視會以步交食也，舊法不有朔望加減食甚定時乎?一曰小輪歲輪以步五星也，舊法不有平合定合晨夕伏見疾遲留退乎?一曰南北地度以步北極之高下，東西地度以步加時之先后也，舊法不有里差之術乎?大約古人立一法必有一理，詳于法而不著其理，理具法中，好學深思者自能力索而得之也。西人竊取其意，豈能越其范圍?④

王氏這段話是“西學中源”說發(fā)展史上的重要文獻之一。約寫于1663年之前一點，與黃、方二氏之說年代相近。王氏第一次為“西學中源”說提供了具體證據(當然，實際上是錯誤的)，五個“一曰”，涉及日月運動、行星運動、交食、定節(jié)氣和授時，幾乎包括了當時歷法的所有主要方面。他認為西法號稱在這些方面優(yōu)于中法，實則“悉具舊法之中”，是中國古已有之的。不過，說西法中國古已有之，還有雙方獨立發(fā)明而暗合的可能，但王氏斷然排除了這一點：“西人竊取其意”，是從中法偷偷學去的。而且，王氏已經注意到中國傳統(tǒng)天文學“詳于法而不著其理，理具法中”的特點，這與西方天文學從基本的“理”出發(fā)進行演繹明顯不同。為了完善自己的說法，他指出中法之理雖不明言，但“好學深思者自能力索而得之也”，這就為“西人竊取其意”提供了可能性。這一思想為后來梅文鼎的理論開辟了道路。

值得注意的是，黃、方、王三人都是矢忠故國的明朝遺民，在政治上堅決不與清政府合作，已如前述。同時，三人又都是在歷史上有相當大影響的重要人物。黃氏是明清之際的著名學者之一，后人將他與顧炎武、王夫之并稱，號“三先生”；方氏在中國哲學史、思想史上有重要地位；王錫闡則是當時以顧炎武為代表的遺民學者群中一個重要成員。這樣的三個人不約而同地提出“西學中源”說，絕不應視為偶然現象。

最近有文章認為“西學中源”說最早是由康熙提出的，并由此出發(fā)討論其產生的原因?！钡苏f實際上發(fā)端于明之遺民，已如上述。而康熙在晚些時候也曾提出“西學中源”說?，F在的問題是：明朝遺民學者和清朝康熙皇帝這樣居于截然不同社會地位的人，卻先后提出一個相同的“西學中源”說。這是很值得研究的問題。它顯然和當時的政治、思想和文化背景有關。后文將對此作些初步探討。

二、康熙提倡，梅文鼎大力闡揚

康熙確實也提倡“西學中源”說，而且起了很大作用。他曾作《三角形論》，其中提出：“古人歷法流傳西土，彼土之人習而加精焉?！边@是明確關于歷法的。他關于數學方面的說法更受人注意，一條經常被引用的史料是康熙五十年(1711)與趙宏燮論數，稱：“即西洋算法亦善，原系中國算法，彼稱為阿爾朱巴爾。阿爾朱巴爾者，傳自東方之謂也?！雹蕖鞍栔彀蜖枴庇肿鳌鞍枱岚诉_”或“阿爾熱八拉”，一般認為是algebra的音譯。此字源于阿拉伯文Al-jabr，意為“代數學”?？滴踉趺茨軓腶lsebm中看出“東來法”之意來，目前尚缺乏詳細資料。有人認為是和另一個阿拉伯文單詞A-erh-je-pa-la發(fā)音相近而混淆的。⑦但康熙是否曾和阿拉伯文打過交道，以及供奉內廷的耶穌會士向康熙講授西方天算時是否有必要涉及阿拉伯文(他們通常使用滿語和漢語)，都還是疑問。再退一步說，即便Algebra真有“東來法”之意，在未解決當年中法到底如何傳人西方這一問題之前，也仍然難以服人。這個問題后來梅文鼎慨然自任。

據來華耶穌會士的文件來看，康熙向耶穌會士學習西方天算始于1689年。從此他醉心于西方科學，連續(xù)幾年每天上課達四小時，課后還做練習。⑧以后幾十年中，他時常喜歡向宗室和大臣等談論天文地理數學之類的知識，自炫博學，引為樂事?？滴鹾芸赡苁窃趯ξ鞣教煳臄祵W有了一定了解之后獨立提出“西學中源”說的，因為黃、方、王三氏皆心懷故國，隱居不仕，康熙“萬幾余暇”去研讀三氏著作的可能性不大。

康熙在天文歷算方面的“中學”造詣并不高深。他了解一些西方的天文學和數學，也沒有達到很高水平。這從他歷次與臣下的談論及他《幾暇格物編》中的天文學內容可以看出來。梅文鼎的《歷學疑問》，康熙自認為可以“決其是非”，但那只是一本淺顯的著作。相比之下，黃宗羲，王錫闡都是兼通中西天文學并有很高造詣的。因此他們提出“西學中源”說或許還有從中西天文學本身看出相似之處來的因素；而康熙則更多地出于政治考慮了。

康熙的說法一出，清代最著名的天文學家梅文鼎熱烈響應。他三番五次地說：“御制《三角形論》言西學貫源中法，大哉王言，著撰家皆所未及”⑨；“伏讀圣制《三角形論》，謂古人歷法流傳西土，彼土之人習而加精焉爾，天語煌煌，可息諸家聚訟”⑩；“伏讀御制《三角形論》，謂眾角輳心以算弧度，必古算所有，而流傳西土。此反失傳，彼則能守之不失且踵事加詳。至哉圣人之言，可以為治歷之金科玉律矣!”⑾于是梅氏用他“績學參微”的功夫來補充、完善“西學中源”說了。他主要從以下三個方面加以論述：

一是論證“渾蓋通憲”即古周髀蓋天之學。明末李之藻著有《渾蓋通憲圖說》，耶穌會士熊三拔(Sabbathinus de Ursis)著有《簡平儀說》。前者討論了球面坐標網在平面上的投影問題，并由此介紹星盤及其用法；后者討論一個稱為簡平儀的天文儀器，其原理與星盤相仿。梅氏就抓住“渾蓋通憲”這一點來展開論證：“故渾天如塑像，蓋天如繪像，……知蓋天與渾天原非兩家，則知西歷與古歷同出一原矣?！庇诌M一步主張：“蓋天以平寫渾，其器雖平，其度則渾?！枪蕼喩w通憲即古蓋天之遺制無疑也?！倍疫€列舉具體例證：“今考西洋歷所言寒熱五帶之說與周髀七衡吻合”、“周髀算經雖未明言地圓，而其理其算已具其中矣”、“是故西洋分畫星圖，亦即古蓋天之遺法也”。有了五帶、地圓、星圖這些例證之后，梅氏斷言：“至若渾蓋之器，……非容成、隸首諸圣人不能作也；而于周髀之所言一一相應，然則即斷其為周髀蓋天之器，亦無不可?！薄昂喥絻x以平圓測渾圓，是亦蓋天中之一器也?！辈浑y看出，梅氏這番論證的出發(fā)點就大錯了。中國古代的渾天說與蓋天說，完全不是如他所說的那樣為“塑像”與“繪像”的關系。李之藻向耶穌會士學習了星盤原理后作《渾蓋通憲圖說》，只是借用了中國古代渾、蓋的名詞，實際內容是根本不同的。精通天文學如梅氏，按理不會不明白這一點，但他竟不惜穿鑿附會，大作文章，這就不僅僅是封建士大夫逢迎帝王所能解釋的了。至于“容成、隸首諸圣人”，連歷史上是否實有其人也大成問題，更不用說他們能制作將球面坐標投影到平面上去的“渾蓋之器”了。五帶、地圓、星圖畫法之類的例證也都是附會。

第二個方面是設想中法西傳的途徑和方式?！拔鲗W中源”說必須補上這個環(huán)節(jié)才能自圓其說。梅氏先從《史記·歷書》“幽、厲之后，周室微，……故疇人子弟分散，或在諸夏，或在夷狄”的記載出發(fā)，認為“蓋避亂逃咎，不憚遠涉殊方，固有挾其書器而者矣”。不過他設想的另一條途徑更為完善：《尚書·堯典》上有“乃命羲和，欽若昊天”的記載，梅氏又根據古代羲仲、羲叔、和仲、和叔四人“分宅四方”的傳說⑿，設想東、南有大海之阻，極北有嚴寒之畏，唯有和仲向西方沒有阻礙，“可以西則更西”，于是把所謂“周髀蓋天之學”傳到了西方。他想像和仲西去之時是“唐虞之聲教四訖”，而和仲到西方之后，“遠人慕德景從，或有得其一言之指授，或一事之留傳，亦即有以開其知覺之路。而彼中穎出之人從而擬議之，以成其變化，固宜有之”。

古代疇人子弟抱書器西向的可能性我們當然不能絕對排除，但問題的關鍵是，西方古典天文學和周髀蓋天之說是兩個根本不同的體系，沒有任何“同出一源”的證據，因此無論疇人子弟或和仲(假定真有其人的話)西征的可能性有多大，西方天文學也不可能源于“周髀蓋天之學”。梅氏之說，實出于中國封建士大夫的傳統(tǒng)偏見。

早先王錫闡斷言西法是“竊取”中法而成，梅氏則平和一些，認為是西人得到中國先賢“指授”，因而“有以開其知覺之路”，發(fā)展而成的。而且給出了時間、地點和方式，這就使“西學中源”說顯得大為完善。

梅氏闡揚“西學中源”說的第三個方面是論證西法與回回歷即伊斯蘭天文學之間的親緣關系。他認為“而西洋人精于算，復從回歷加精”、“則回回泰西，大同小異，而皆本蓋天”。所以“要皆蓋天周髀之學流傳西土，而得之有全有缺，治之者有精有粗，然其根則一也”。梅氏能在當時看出伊斯蘭天文學與西方天文學的親緣關系，比我們今天做到這一點要困難得多。因為當時中國學者對外部世界的了解還是非常少的。不過梅氏把兩者的先后關系弄顛倒了。當時的西法比回歷“加精”倒是事實，但追根尋源，回歷還是源于西法的。

上述三方面的論述主要見于梅氏的《歷學疑問補》第一卷中。通過他的闡發(fā)，“西學中源”說更見完備，影響也更大了。

三、阮元等人推波助瀾

“西學中源”說有“圣祖仁皇帝”提倡于上，“國朝歷算第一名家”寫書撰文作詩闡揚于天下，一時流傳甚廣，也無人敢提出異議。1721年完成《數理精蘊》，號稱御制，其中說：

湯若望、南懷仁、安多、閔明我相繼治理歷法，間明算學，而度數之理漸加詳備。然詢其所自，皆云本中土流傳。⒀

連在清廷供職的耶穌會士也承認“西學中源”。不過上列諸人是否真說過這樣的話，至少，說時處在什么場合，有怎樣的上下文，都還不無疑問。倘若《數理精蘊》所言不虛，那倒是一段考察康熙和耶穌會士之間關系的寶貴材料。耶穌會士在清宮中雖頗受禮遇，但歸根到底還是中國皇帝的臣下，他們面對康熙“欽定”之說，看來也不得不隨聲附和。

《明史》于1739年修成，其《歷志》中重復了梅文鼎“和仲西征”的虛構。又加以發(fā)揮說：“夫旁搜博采以續(xù)千百年之墜緒，亦禮失求野之意也。”⒁這一自我陶醉的說法，很受當時中國士大夫的歡迎。

乾嘉學派興盛時，其重要人物如阮元、戴震等都大力宣揚“西學中源”說。阮元是為此說推波助瀾的代表人物。1799年他編成《疇人傳》，其中多次論述“西學中源”，而且不乏“創(chuàng)新”之處：

然元嘗博觀史志，綜覽天文算術家言，而知新法亦集古今之長而為之，非彼中人所能獨創(chuàng)也。如地為圓體則曾子十篇中已言之，太陽高卑與《考靈曜》地有四游之說合，蒙氣有差即姜岌地有游氣之論，諸曜異天即郄萌不附天體之說。凡此之等，安知非出于中國如借根方之本為東來法乎!⒂

阮元本來是反對哥白尼日心說的。1760年耶穌會土蔣友仁(Michael Benoist)向清廷獻《坤輿全圖》，其說明文字中明確指出哥白尼日心說為惟一正確，而阮元在《疇人傳》蔣友仁傳論中仍然抨擊日心說。但到了1840年，他似乎又變?yōu)橘澩招牡貏又f了，然而在這里他也為“西學中源”說找到用武之地：

元且思張平子有地動儀，其器不傳，舊說以為能知地震，非也。元竊以為此地動天不動之儀也。然則蔣友仁之謂地動，或本于此，或為暗合，未可知也。⒃

把張衡的候風地動儀說成是“地動天不動之儀也”，以乾嘉學術大師而如此牽強附會，在今天看來簡直難以置信，但在當時并不奇怪。乾嘉學派對清代學術界的影響是眾所周知的，經阮元等人大力鼓吹，“西學中源”產生了持久而深入的影響。有一個例子很能說明問題：1882年，那時清王朝已到尾聲，“西學中源”說已提出兩個多世紀了，查繼（木字旁）亭仍然如數家珍地談到，重刻《疇人傳》是“俾世之震驚西學者，讀阮氏羅氏之書而知地體之圓辨自曾子，九重之度昉自《天問》，三角八線之設本自周髀，蒙氣之差得自后秦姜岌，盈朒二限之分肇自齊祖沖之；渾蓋合一之理發(fā)自梁崔靈恩，九執(zhí)之術譯自唐瞿曇悉達，借根之法出自宋秦九韶元李冶天元一術。西法雖微，究其原皆我中土開之”⒄。且不說此處“九執(zhí)之術譯自唐瞿曇悉達”一句中就有兩個錯誤，單看那時已是現代天文學的時代，查氏還在這樣閉目塞聽，抱殘守缺，就足見“西學中源”說影響之持久了。

“西學中源”說確立之后，又有從天文、數學向其他科學領域擴散之勢。阮元把西洋自鳴鐘的原理說成和中國古代刻漏之理并無二致，所以仍是源出中土。⒅這是推廣及于機械工藝方面。毛祥麟更推廣到醫(yī)學，他把西醫(yī)施行外科手術說成華佗之術的“一體”，而且因未得真?zhèn)?，“猶似是而非”，所以成功率不高。⒆這類論述多半是外行的臆說，并無學術價值可言。

四、“西學中源”說產生的背景

矢忠故國的明遺民和清朝君臣在政治態(tài)度上是完全對立的，但這兩類人不約而同地提倡“西學中源”說，這是一個值得注意的現象。他們各自的動機是什么?有什么異同?探討這些問題的意義不限于科學史本身。

天文學上的中西之爭，始于明末。在此之前，中國雖已兩度接觸到古希臘天文學——唐瞿曇悉達譯《九執(zhí)歷》、元明之際傳入回歷。但一方面只是間接傳入(以印度、阿拉伯為媒介)，另一方面當時中國天文學仍很先進，勝過外來者，更無被外來者取代之虞，所以并無中西之爭。即使明代在欽天監(jiān)特設回回科，回歷與《大統(tǒng)歷》參照使用，也未出現過什么“漢回之爭”。但到明末耶穌會士來華時，西方天文學已發(fā)展到很高的階段，相比之下，中國的傳統(tǒng)天文學明顯落后了。明廷決定開局修撰《崇禎歷書》，意味著中國幾千年的傳統(tǒng)歷法將被西洋之法所代替。而歷法在封建社會是王朝統(tǒng)治權的象征物，這樣神圣的事竟要采用外來的“西夷”之法，正是十十足足的“用夷變夏”，對一向以“天朝上國”自居的中國士大夫來說實在難以容忍。正因為這一點，自《崇禎歷書》開撰起，就遭到保守派持續(xù)不斷地攻擊，一次失敗緊接著就再來一次。徐光啟作為西學的護法神，力挽狂瀾，終于使《崇禎歷書》在1634年修成，不能不說是一個奇跡。但是保守派的攻擊還是使得崇禎帝在《崇禎歷書》修成后猶豫了十年之久不能下決心頒行天下。而在此期間中西法多次較量，通過實測檢驗，中法沒有一次能免于敗北。⒇但當崇禎帝最終認識到“西法果密”，下詔頒行時，亡國之禍也已臨頭。

清人入關后，立刻以《西洋新法歷書》之名頒行了《崇禎歷書》的刪改本。他們采用西法根本沒有明朝那樣多的猶豫和爭論，這有兩方面的原因。一者中國歷來改朝換代之后都要改歷，以示“乾坤再造”，而當時除了《崇禎歷書》并無勝過《大統(tǒng)歷》的好歷供選擇；二者當時清人剛以異族而入主中國，無論如何總還未馬上以“夏”自居。既然自己也是“夷”，那么“東夷”與“西夷”就沒什么大不同，完全可以大膽地取我所需。正如李約瑟博士注意到的那樣，“但在改換朝代之后，湯若望覺得已可隨意使用‘西’字，因滿族人也是外來者”(21)。

首倡“西學中源”說的黃、方、王三人，都是中國幾千年傳統(tǒng)文化養(yǎng)育出來的學者，又是大明的忠臣。他們目睹“東夷”入主華夏，又在頒正朔、授人時這樣的神圣之事上全盤引用“西夷”之法，而且還以西夷之人主持欽天監(jiān)，無疑有著雙重的不滿。提倡“西學中源”說的目的，三氏中以王錫闡表示得最明確：他主張恢復傳統(tǒng)的歷法，而在西法中只應取一些具體成果來補中法之不足，即所謂“镕彼方之材質，入《大統(tǒng)》之型模”。為此他一面盡力摘尋出西法的疏漏之處，一面論證“西學中源”，然后得出結論：“夫新法之戾于舊法者，其不善如此；其稍善者，又悉本于舊法如彼。”（22）他的六卷《曉庵新法》正是貫徹這一主張的力作。

黃、方、王都是在野布衣，又在政治上抱定不與清人合作的宗旨，所以他們沒有能力也不愿意去對清政府就歷法問題有所建言。在這種情況下提倡“西學中源”還有緩解理論困境的作用：傳統(tǒng)文化的熏陶使他們堅持“用夏變夷”的理想，而嚴峻的現實則在“用夷變夏”。如果論證了“夷源于夏”，就可避免這個問題了。這一思路正是后來清朝君臣所遵循的。

黃、方、王研究中西歷法，因看出其相似之處而提出“西學中源”，有沒有純科學的動機?一般說來，研究中西歷法而發(fā)現其相似之處，從而設想二者同源，完全可以僅從純科學的思考得之。但在誰源于誰這一點上，科學以外的因素就很容易起作用了。篤信“用夏變夷”的中國士大夫當時很難作出“西學中源”之外的答案。即使到了近代，習慣于“歐洲中心”說的西方學者在看到中西天文學某些相似之處后，不是也熱衷于論證其發(fā)源于巴比倫甚至希臘嗎?當然，兩者相似未必就同源。

清人入主華夏，本不自諱言為“夷”，也無從諱。到1729年，雍正帝還坦然表示：“且夷狄之名，本朝所不諱”，他只是抬出《孟子》云：“舜，東夷之人也；文王，西夷之人也”來強調“惟有德者可為天下君”（23），不在于夷夏。但實際上由于清人入關后全盤接受了漢文化，加之統(tǒng)一政權，已經歷了兩代人的時間，漢族士大夫的亡國之痛也漸漸淡忘。這時，清人就開始不知不覺地以“夏”自居了。這一轉變，正是康熙親自提倡“西學中源”說的背景。

康熙初年楊光先事件暴露了“夷夏”問題的嚴重性。這一事件可視為明末天文學上中西之爭的余波，楊光先的獲罪標志著“中法”最后一次重大努力仍然歸于失敗。楊氏說“寧可使中夏無好歷法，不可使中夏有西洋人”（24），清楚地表明他并不把歷法本身放在第一位，只不過耶穌會士既以天文歷法為進身之階，他也就企圖從攻破他們的歷法人手。楊氏雖失敗，但也獲得不少正統(tǒng)派士大夫的同情，他們主要是從捍衛(wèi)中國傳統(tǒng)文化著眼的。

清人的兩難處境在于：一方面他們需要西方天文學來制定歷法，需要耶穌會士幫助辦外交，需要西方工藝學來制造天文儀器和大炮，需要金雞納來治療瘧疾，等等；另一方面，又要繼承中國幾千年來的文化傳統(tǒng)，以“夏”自居，以“天朝上國”自居，以維護其統(tǒng)治。因而歷法等領域內“用夷變夏”的現實日益成為一個令清朝君臣頭痛的問題。在這種情況下，康熙提倡“西學中源”說，不失為一個巧妙的解脫辦法。這樣既能繼續(xù)引進、采用一些西方科技成果(從這一點來看，“西學中源”說在歷史上是起過一些積極作用的)，又在理論上避免丁“用夷變夏”之嫌。西法雖優(yōu)，但源出中國，不過青出于藍而已；而采用西法則成為“禮失求野之意也”。康熙的這番苦心，士大夫們立刻心領神會了。所以康熙只用片言只語提了個頭，梅文鼎、阮元等人就不遺余力地來響應、來宣揚了。前引梅氏“伏讀”諸語，諛詞盈耳，除了“君臣之份”外，不難看出雙方強烈的共鳴。對于這種問題，封建社會中確實是政治高于科學的，所以梅氏雖身為歷算名家，在論證“西學中源”時也不免穿鑿附會。

“西學中源”在士大夫中受到廣泛歡迎，以至流傳二百余年之久，還有一個原因。當年此說的提倡者曾希望以此來提高民族自尊心，增強民族自信心。中國的封建統(tǒng)治者向來以“天朝上國”自居，醉心于“聲教遠被”、“萬國來朝”，清人也不例外。但現在忽然在歷法、教學、工藝等方面技不如人了，這使他們深感難堪。阮元之言可為代表：

使必曰西學非中土所能及，則我大清億萬年頒朔之法必當問之于歐邏巴乎?此必不然也!精算之士當知所自立矣。（25）

然而技不如人的現實是無情的?！拔掖笄濉倍倭觐C朔之法確實從歐羅巴來?！拔鲗W中源”雖可使士大夫陶醉于一時，但隨著科學發(fā)展，幻覺終將破碎。而且事實上清代也有一些著名學者如江永、趙翼等，保持著清醒、公正的態(tài)度，不去盲目附和“西學中源”說。

最后順便指出，中西文化交流源遠流長，這是無庸置疑的，但“西學中源”說的荒謬，在今天已經顯而易見。然而此說的流風余韻，似乎至今不絕。我們研究了“西學中源”說之后，再看諸如“《易經》中已有二進制”、“《周易參同契》中的場論”之類的說法，就會覺得似曾相識了。這就是研究“西學中源”說的現實意義。對于我們這樣一個有悠久而高度文明并經常以此自豪的民族來說，提供這樣一個前車之鑒以戒來者，恐怕還是有必要的。

參考文獻

[1]全祖望：《梨洲先生神道碑文》，《鮚琦亭集》卷十一

[2] 同①

[3] 方以智：《浮山文集后編》卷二，見《清史資料》第6輯，中華書局，1985。

[4] 王錫闡：《歷策》，《疇人傳》卷三十五。

[5] 李兆華：《簡評“西學源于中法”說》，《自然辯證法通訊》1985(6)。

[6] 王先謙：《東華錄》康熙八九。

[7] George H．C．Wong，ISIS，54，Part 1，No．175。

[8] 見洪若翰(de Fontaneg)1703年2月15日致R．P．de la Chaise神父的信，《清史資料》第6輯，中華書局，1985。

[9] 梅文鼎：《雨坐山窗》，《績學堂詩抄》卷四。

[10] 梅文鼎：《上孝感相國》（四之三），《績學堂詩抄》卷四。

[11]梅文鼎：《歷學疑問補》卷一。

[12] 這類傳說在清代十分流行，《欽定書經圖說》中有“命官授時圖’’專言此事。當時許多讀書人都是信以為真的。

[13]《數里精蘊》上編卷一“周髀經解”。

[14]《明史·歷志一》

[15]阮元：《湯若望傳論》，《疇人傳》卷四十五

[16] 阮元：《續(xù)疇人傳》序

[17]李查繼（木字旁）亭：重刻《疇人傳》后跋。

[18] 阮元：《自鳴鐘說》，《挲（上面是研）經室三集》卷三。

[19] 毛祥麟：《墨余錄》卷七，上海古籍出版社，1985。

[20]《明史·歷志一》中載有八次這樣較量的記錄，時間在1629--1637年間，內容包括日食、月食、行星運動等方面。相反，表明中法優(yōu)勝的記錄一次也沒有。

[21]李約瑟：《中國科學技術史》第四卷，674頁，科學出版社，1975。

[22]王錫闡：《歷策》，《疇人傳》卷三十五。

[23]雍正語俱見《大義覺迷錄》卷一，載《清史資料》第4輯，中華書局，1983。

第4篇：天文學的特點范文

是否存在外星人?

現代天文學確證，地球人的出現是宇宙演變的結果。由于自然法則在宇宙中具有普適性，導致地球人誕生的因素也會出現在蒼茫宇宙的某處。因此，科學家們認為沒有任何理由否認在太陽系以外的其他星球上可能存在具有技術文明的外星人。

宇宙中約有1000億個像銀河系那樣的星系；在銀河系中有1000億顆像太陽那樣的恒星。1961年德雷克提出了“宇宙文明方程式”，即著名的德雷克方程：N=R*X FpX NeXFl×Fi×Fc×L；其中N是銀河系中的文明數量，R*是每年銀河系中誕生的恒星數，Fp是擁有行星的恒星比率，Ne是行星系中的類地行星平均數，F1是類地行星中具有生命的行星比率，Fi是演化出智能生命的比率，Fc是能夠進行星際無線電通訊的智能生命比率，L是通訊文明的平均壽命。根據該方程，美國天文學家和科普作家薩根估算，僅銀河系中存在的文明便有100萬個左右；美國科普大師阿西莫夫在《地外文明》一書中對此做了更為詳盡的推算，并得出結論是存在的文明有53萬個；而德雷克本人的估計數是大約10萬個。

2006年11月，為慶祝英國《新科學家》雜志創(chuàng)刊50周年，全球40多位頂尖科學家濟濟一堂，對半個世紀后人類科學技術的進步進行了大膽預測：到2056年地球人將發(fā)現外星人。美國天文學家肖斯塔克和巴內特在最近出版的《宇宙公司》一書中做出更為大膽的預測：2025年地球人將與外星人取得聯系。

雖然現在還沒有外星人存在的確鑿證據，但科學家們堅信：宇宙中存在外星人。外星人的研究目前已成為一門前景十分誘人的嶄新交叉學科――天體生物學的重要課題。

如何聯系外星人?

半個世紀以來，地球人除了采取被動的方法來監(jiān)聽外星人發(fā)送的信號外，還通過各種方式主動聯系他們。如何與他們取得聯系?科學界主流認為，這就必須與外星人進行宇宙交際。要進行這一活動，首先遇到的無疑是語言問題。

早在17世紀初，伽利略就認為，數學語言是解讀宇宙語言的鑰匙。薩根深信：宇宙中的技術文明無論差異多大，都有一種共同的語言――數學語言。中國數學家和語言學家周海中在1999年發(fā)表的《宇宙語言學》一文中指出，數學語言具有準確性、簡潔性、抽象性、邏輯性、普適性、形式化等特點，是宇宙交際的理想工具。

荷蘭數學家和天文學家弗羅登塞爾在1960年出版的《宇宙語言：宇宙交際語言的設計》一書中精心設計了一種以數學為基礎的宇宙語(Lincos)，靠發(fā)射不同波長的無線電波來表示不同的意思。例如，可以用短的無線電波信號代表數字，長的無線電波信號代表加減符號，利用它們之間的不同組合來表示不同的含義。加拿大天文學家達蒂爾和杜馬斯在弗羅登塞爾的研究基礎上，設計出一種數學化的宇宙語，并分別于1999年和2003年將它發(fā)送到太空。

去年8月份，澳大利亞國家科學周推出一項活動，名為“來自地球的問候”，向外星人發(fā)送短信。活動結束時已有澳、美、中等近200個國家和地區(qū)25878人寫下了短信。留言人數排名前5位的國家依次為：澳大利亞、美國、中國、意大利和俄羅斯。這些短信已發(fā)往距地球約20.3光年的類地行星葛利斯581d。今年2月中旬，英國國家科學與工程周推出了一個名為“呼喚外星人”的活動，也是向外星人發(fā)送短信，這項活動引起了民眾的極大興趣。這些短信都是用數學語言設計后才發(fā)往外太空的類地行星的。

也有科學家認為可以用圖像語言作為宇宙交際的共同語言。圖像語言是利用數字二元論(即0與1)作為代碼，把一幅圖像分割成許許多多的小方格(即分成許多像素)，顏色較淺的方格用“0”表示，顏色較深的用“1”表示，這樣就把一幅圖像變成了數字信號，用無線電波發(fā)射出去。當外星人接到這個信號后，用白色方塊代替信號“0”。用黑色方塊代替信號“1”，就可以把內容轉變?yōu)閳D像，根據圖像就可以知道其含義。

1974年11月16日，德雷克等人利用全球最大的波多黎各阿雷西博射電望遠鏡(直徑達305米)將他們自行設計的圖像語言信息發(fā)往距地球24000光年的武仙座球狀星團M13，該星團約有100萬顆像太陽那樣的恒星。這份“電訊”由1679個二進制碼0和1組成，其內容包括化學分子的原子數量、地球人的體形、太陽系的構成。

還有科學家認為，音樂語言也可作為宇宙交際的共同語言。如俄羅斯心理學家列菲弗爾就認為，音樂語言是全宇宙的統(tǒng)一語言；當兩種文明在技術上和智力上處于不同發(fā)展階段，沒有交換知識的基礎時，可用相同的情感共鳴來交流，而交流情感的一種方式就是傳遞音樂信息。

美國宇航局(NASA)于2008年2月通過西班牙馬德里的巨型天線，將披頭士樂隊經典歌曲《穿越蒼穹》傳送至距離地球43l光年的北極星，以慶祝該局成立50周年、深空網絡建立45周年以及《穿越蒼穹》誕生40周年。

為了聯系外星人，地球人不但用無線電波向外星人發(fā)送語言信息，而且還使用“瓶中信”的方法向外星人發(fā)送實物信息。例如，1972年3月至9月，美國曾先后發(fā)射了“先驅者10號”、“先驅者11號”、“旅行者1號”和“旅行者2號”四艘宇宙飛船到太空，每艘飛船都帶有實物信息。其中兩艘“先驅者號”飛船上都安裝有一個金屬板，它可謂是地球人送給外星人的“名片”。金屬板的左側刻有太陽系的圖案；右側刻有一個男人和一個女人的圖像，男人在招手致意：下方刻有太陽及太陽系九大行星的編碼。在兩艘“旅行者號”飛船上都各自裝有送給外星人的“郵包”：一個圓形鋁盒，里面放著一張鍍金視聽光盤。光盤上收錄了115張圖片，介紹了地球文明最重要的一些資料(如中國萬里長城的雄姿、脫氧核糖核酸的分子式等)；錄有地球人用55種語言向外星人發(fā)出的簡短問候；存有35種自然界的聲音信息；還有地球人的音樂文化(如巴赫的作品、爵士樂、中國名曲《高山流水》等)；同時提供到達地球的指南。科學家們相信，一旦外星人截獲了這些實物信息，他們憑著自己的智慧就

可以把其含義破譯為自己的語言信息，從而達到了解地球人的用意。

聯系外星人危險嗎?

有人認為地球人與外星人聯系是一種十分冒險的行為。例如，諾貝爾獎得主、英國天文學家萊爾就曾寫信給國際天文學聯合會(IAU)，竭力主張地球人不要與外星人聯系，以免招致殺身之禍。不久前，英國天文學家?guī)鞄炖暦Q：“我們可能會假設，我們會聯系到和善的智能生命，然而現在卻鮮有證據能證明這一點?？紤]到與外星人聯系的后果，很可能與我們的初衷相違背?！庇M化古生物學家莫里斯也聲稱：“外星人很可能具有地球人一樣的弱點，如貪婪、暴力、剝削甚至搶劫殺戮；為安全起見最好不要聯系他們。”英國理論物理學家霍金最近警告地球人不要主動聯系外星人，否則會帶來一場災難。他認為，高級外星人可能會襲擊地球，掠奪地球上的資源，然后揚長而去。

然而，大多數科學家都認為這種擔心是完全沒有必要的。美國天文學家塔特認為，具有先進技術的外星人很可能會派遣“探險家”去了解和研究其他地方的生命進化，而不是剝削我們，他們可能會尊重并支持星系的自然生物多樣性。中國天文學家朱進指出，作為一個長久的策略，我們還是應該加強而不是回避與外星人聯系。

文明程度越高，親和力就越強。周海中在其文中就認為，只要是高級智能生命，他們的理智在決定著他們必須有分寸地對待一切宇宙智能生命體，所以外星人與地球人將來是能夠和平共處、友好合作和共同發(fā)展的。

第5篇：天文學的特點范文

《周易》，是一部著名的中國古代哲學典籍，它以陰陽二元論為基礎，對人類所處的世界進行描述與解釋。

人們常說《周易》之“易”含有三義，即簡易、變易、不易。這種“易一名而含三義”的說法出自緯書《乾鑿度》。在漢代另一部影響很大的緯書《乾坤鑿度》中，還提出“易名有四義”，又加了一條“本日月相銜”義，即認為“易”字是上為日，下為月，以日月相往來為易。這種日月為“易”的說法，是漢代以卦氣解說周易的直接產物。

秦漢時，人們解易多用天文氣象；魏晉六朝，特別是王弼之后，風氣轉變，周易多用于解釋人事吉兇，所以唐代李鼎祚在《周易集解序》中說：漢代鄭玄研究周易，多參照天象加以解釋，曹魏王弼則全部從人事的角度來理解周易。但周易博大精深，其中所蘊含的道理，哪里是僅從一個層面就可以窮盡的呢！

中古之前，漢代以卦氣解易，說明寒暑節(jié)氣，與古代天文學發(fā)展有密切關系。《淮南子·天文訓》、《史記·天官書》對戰(zhàn)國以來天文學的發(fā)展進行了理論總結，而西漢開始廣泛流行的歷書《月令》，以及漢武帝推行太初歷，都對當時人們的宇宙觀產生了深遠的影響，易學中的卦氣說就是在這一大背景下產生的。漢代易學中關于卦氣說的文獻大都失傳，好在唐代密宗僧人、著名天文學家一行的論著中對這方面的材料多有保存，從中我們可以看出漢代卦氣說對二十四節(jié)氣的詳細論述。

一行在《卦議》中引用漢代易學家孟喜的說法，認為六十四卦中的“坎”、“震”、“離”、“兌”是四正卦，分別管轄二十四節(jié)氣中的六個節(jié)氣。我們知道一卦由初、二、三、四、五、上，共六爻組成（陽爻稱九，陰爻稱六，如坎卦第一爻是陰爻，稱“初六”，第二爻為陽爻，稱“九二”），因此一年當中的二十四節(jié)氣，就分別由坎、震、離、兌的一爻統(tǒng)轄：

從冬至到驚蟄，這六個節(jié)氣為坎卦用事，坎卦的第一爻初六為冬至，第二爻九二為小寒，第三爻六三為大寒，第四爻為立春，第五爻九五為雨水，第六爻上六為驚蟄；從春分到芒種為震卦用事，震卦的第一爻初九為春分，六二為清明，六三為谷雨，九四為立春，六五為小滿，上六為芒種；從夏至到白露為離卦用事，離卦第一爻初九為夏至，六二為小暑，九三為大暑，九四為立秋，六五為處暑，上九為白露；從秋分到大雪為兌卦用事，兌卦第一爻初九為秋分，九二為寒露，六三為霜降，九四為立冬，九五為小雪，上六為大雪。由此可見，坎、震、離、兌的第一爻（初爻）分別是冬至、夏至、春分、秋分，所以說“其初則二至二分也”。

卦氣說的最大特點，即是用每卦中奇偶數（陰陽爻）的變化，來象征陰陽二氣的消長，以此說明寒來暑往的節(jié)氣變化。在八卦中，坎卦的卦象，是兩個陰爻包住一個陽爻，此卦居正北，陽爻受到陰爻的束縛，開始萌動，但不能上升，故坎卦主管農歷十一月冬至以后的整個冬季；到了來年二月，凝固的陰氣松動，“坎運終焉”，坎卦用事結束。震卦初爻是陽爻，萬物初生，是一卦之主，故此卦初爻為春分，“春分出于震”，震卦的卦象是一陽爻其上二陰爻，二陰爻皆服從一卦之主的陽爻，故春天陽氣興起，運行到正南方，震卦豐盈萬物的作用結束，于是開始離卦用事。離卦的卦象與坎卦正好相反，離卦是“以陽包陰”，此卦居正南，陰氣微生于地下，還未彰顯，故是烈日炎炎的夏天。但到了八月，“文明之質衰”，草木衰落，離卦用事結束。“仲秋陰形于兌”，兌卦的卦象是一陰爻居二陽爻之上，陰氣上升，故此卦初爻為秋分，至其氣運行到正北，萬物潛藏，兌卦用事結束，冬至開始坎卦用事，周而復始，以此類推。

漢代人用周易卦氣為二十四節(jié)氣變化建立起一套符號模型，如果天氣的實際運行與這一模型不相符合，每到一個節(jié)氣，當寒不寒，當熱不熱，氣候反常，就是卦氣失效，陰陽不調，古人認為由此天下當有動亂，這便是所謂的以天象來查究人事。而漢代宰相最大的任務就要調理陰陽。

漢代有一個非常有名的典故叫“丙吉問牛喘”：宰相丙吉出外行走，途中遇到有人械斗，還出了人命；但丙吉問都沒有問，繼續(xù)趕路。過了一會，丙吉又遇到有人趕牛前行，牛熱得直喘氣。丙吉急忙停下來問趕牛的人：“牛走了幾里路了？”丙吉的手下人都很奇怪，打架斗毆致人死亡，你不管；卻對牛喘息感興趣。丙吉對此的回答是：現在剛剛立春，應該是“少陽用事”，天氣不應該太熱，而牛喘氣吐舌頭，這恐怕是陰陽失調。宰相三公這樣的重臣，主要的責任就是調理陰陽；而打架斗毆這類小事，由負責地方治安的小吏處理就可以了。

《漢書》中記載這位“魏相丙吉……少學《易》”，用周易卦氣說來看，“方今少陽用事，猶未太熱，牛喘出舌，恐陰陽失序”，因此是關系風調雨順、國泰民安的大事，故需要特別留意，從這個例子我們也可以看出，卦氣思想反映出的古人宇宙觀對當時政治社會生活的影響之深。

第6篇：天文學的特點范文

關鍵詞： 引力波； 激光干涉儀； 霰彈噪聲； 輻射壓力噪聲； 標準量子極限

中圖分類號： TH 744.3文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2016.06.004

Abstract： Laser interferometer plays an extremely important role in the discovery of gravitational wave.The quantum nose is one of the big limitation for the improvement of its sensitivity. The mechanisms and characteristics of shot noise and radiation pressure noise were discussed.The standard quantum limit （SQL） and the techniques of beating SQL were briefly introduced.

Keywords： gravitational wave； laser interferometer； shot noise； radiation pressure noise； standard quantum limit

引言

2016年2月11日，美國科學家宣布發(fā)現了引力波存在的直接證據，困擾科學家100年來的物理學難題得到破解。這是一項劃時代科學成就，具有極其深遠的意義[1]。

引力波探測經歷了艱難而曲折的過程，激光干涉儀引力波探測器的出現給引力波探測帶來巨大的希望。經過用幾十臺小型樣機進行基礎研究之后，激光干涉儀引力波探測器在世界各大實驗室迅速發(fā)展起來。二十一世紀初，幾臺大型干涉儀陸續(xù)建成并投入運轉，分別是：美國的LIGO（LLO）和LIGO（LHO），臂長4 km[2]；法國與意大利合建的VIRGO，臂長3 km[3]；英國與德國合建的GEO600，臂長600 m[4]；日本的TAMA300，臂長300 m[5]。這幾臺干涉儀的靈敏度達到10-22，完全符合設計指標，它們被稱為第一代激光干涉儀引力波探測器。隨后LIGO和VIRGO做了有限的改進，進行了“初步”升級，變成了eLIGO（enhanced LIGO）和VIRGO+，靈敏度又有明顯的提高。在短短十年內激光干涉儀引力波探測器的靈敏度就提高了四個數量級，這在探測器發(fā)展史上是極為罕見的，顯示了巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＣ绹目茖W決策機構果斷地終止了太空引力波探測計劃，退出與歐洲合作的太空探測器LISA項目，集中人力物力加緊研發(fā)第二代激光干涉儀引力波探測器高級LIGO，并在相對比較短的時間內建成，在試運行階段就發(fā)現了引力波，取得了劃時代的科研成就。它標志著長達半個世紀之久的引力波的尋找勝利完成，引力波天文學從此進入了物理研究的新階段，這是一個歷史性的轉折。

光學儀器第38卷

第6期王運永，等：光量子噪聲對激光干涉儀引力波探測器靈敏度的影響

當前，第二代激光干涉儀引力波探測器的研制已在世界各地蓬勃發(fā)展起來，除了美國的高級LIGO（LLO）和高級LIGO（LHO）[67]之外，還有英國與德國合建的GEOHF[8]，法國、意大利、波蘭、匈牙利合建的高級VIRGO，日本的KAGRA（臂長3 km）以及印度的INDIGO（臂長4 km），靈敏度為10-23。澳大利亞引力波研究中心也利用他們的小型激光干涉儀積極開展新技術、新材料、新工藝的研發(fā)。隨著第二代激光干涉儀引力波探測器的全部建成并投入運轉，一個由第二代干涉儀組成的國際引力波探測網也將建立起來，使引力波天文學研究進入快速發(fā)展的新階段。

在引力波發(fā)現的巨大鼓舞下，以愛因斯坦望遠鏡ET為代表的第三代激光干涉儀引力波探測器正在加緊研發(fā)，靈敏度又提高一個數量級，直指10-24。正如作者2013年指出的那樣：“在第二代探測器建成并運行1～2年之內，人將看到引力波探測的第一道曙光，而以第三代引力波探器為基礎的引力波天文臺的建立，必將迎來一門嶄新的交叉科學引力波天文學蓬勃發(fā)展的新時代”，這個新時代的腳步聲越來越近了[9]。

靈敏度提高一個數量級，可探測的宇宙空間會擴大到1 000倍，極大地增加了探測到的事例。但是在第二代特別是第三代干涉儀中，靈敏度的提高是非常困難的，其中主要的障礙之一就是光量子噪聲。

1激光干涉儀引力波探測器的靈敏度

在這場震驚世界的引力波發(fā)現中，第二代激光干涉儀引力波探測器起著至關重要的作用，毫不夸張地說，沒有第二代激光干涉儀引力波探測器的建成，就沒有現在引力波的發(fā)現。而引力波能否被探測到，關鍵在于探測器的靈敏度。半個多世紀以來，全世界幾代科學家都沒能探測到引力波的根本原因就是探測器的靈敏度不夠高。激光干涉儀引力波探測器的應變靈敏度可用圖1來說明。

設干涉儀的臂長為L，當引力波到來時，根據引力波的特性，相互垂直的兩臂，一個伸長，另一個相應地縮短。設臂長的變化量為ΔL，則兩臂的長度分別變?yōu)長+ΔL，L-ΔL，干涉儀的應變靈敏度hd定義為hd=ΔL/L（1）如果想要探測到應變強度h（t）g為10-22的引力波，設探測器的信號噪聲比為10，則干涉儀的靈敏度hd應該達到10-23。

探測器靈敏度提高的障礙是噪聲，影響激光干涉儀引力波探測器的主要噪聲有：熱噪聲、地面震動噪聲、光量子噪聲、引力梯度噪聲、剩余氣體噪聲、雜散光子噪聲等[10]，噪聲的分布如圖2所示。影響第二代特別是第三代激光干涉儀靈敏度提高的主要因素之一是光量子噪聲。光量子噪聲分為霰彈噪聲和輻射壓力噪聲兩大類。

2霰彈噪聲

光量子噪聲源自光的量子特性，它直接產生于測量和讀出過程。在引力波探測器所覆蓋的幾乎所有頻率范圍內，這種噪聲對探測器的靈敏度都加以限制。霰彈噪聲是光探測器中的強度量子噪聲，它在高頻區(qū)域占主導地位，輻射壓力噪聲是從測試質量反射的光子的動量轉移產生的，它在低頻區(qū)域占主導地位。從統(tǒng)計物理可知，激光器發(fā)射的光子數目本身是有漲落的，它遵從泊松分布，也就是說在激光束中，光子數并非在每個時間點都是相同的，激光束的強度是有起伏的。當激光束射入光探測器時，產生的光電流強度是有漲落的，這種漲落在干涉儀輸出端引起的噪聲被稱為霰彈噪聲，又叫散粒噪聲。本質上講，激光干涉儀引力波探測器是一臺變異的邁克爾遜干涉儀，為了分析霰彈噪聲的物理機制，我們忽略臂上法布里珀羅腔p光循環(huán)鏡p清模器等部分的作用，只把它看成簡單的p單次往返的邁克爾遜干涉儀。也就是說，我們假設光在臂中只往返一次，且在臂中穿行的復合光波的波前是嚴格平行的。在這種情況下，干涉儀輸出功率與其臂長之間的關系可用下式表示

3輻射壓力噪聲

光子具有動量，在干涉儀臂中往返運動的光束中的光子，在撞擊到幾乎自由下垂的鏡子（即測試質量）表面之后，會向相反的方向折回，將自己的動量傳遞給鏡子。這種光子動量的轉移使鏡子受到一種壓力，稱為光輻射壓力。在該力的作用下，鏡子會向光子彈回方向的反方向反沖，其平衡位置發(fā)生變化。由于光子數目的統(tǒng)計漲落，到達鏡子表面的光子數并非在每個時間點都是相等的。也就是說，光輻射壓力不是常數，它是有統(tǒng)計漲落的。這種輻射壓力的漲落會直接引起測試質量位置的波動，形成噪聲，稱之為輻射壓力噪聲。這是光的量子特性產生的另一類噪聲，它導致測試質量位置的直接晃動。自由質量對力的機械易感性（位移/施加的力）在遠高于共振頻率的區(qū)域是1/（MΩ）2。其中M是鏡子的質量，Ω是我們感興趣的頻率。因此，輻射壓力噪聲在低頻區(qū)域顯得更為重要。量子噪聲在低于20 Hz的區(qū)域變得更大就是由這個效應引起的。增加鏡子的質量可以降低測試質量對力的機械易感性，從而減小輻射壓力效應對測試質量運動的影響。初級激光干涉儀引力波探測器測試質量為10 kg，為了減小輻射壓力噪聲的影響，高級探測器的測試質量為40 kg，而第三代探測器愛因斯坦望遠鏡（ET）的測試質量已增加到200 kg。

下面估算簡單的激光干涉儀（即無臂上法布里珀羅腔，無功率循環(huán)）中輻射壓力噪聲的大小。從一個無耗損的鏡面反射的功率為P的光波，對鏡子的作用力

4.3標準量子極限的突破

根據量子場論可知，激光干涉儀引力波探測器中的量子噪聲來自真空漲落與干涉儀內部光場之間的耦合。這種耦合導致用做探針的激光的相位和振幅的不確定性。這種不確定性以兩種方式影響干涉儀的輸出信號，相位的不確定性直接污染干涉儀的相位測量，擾動干涉儀輸出信號的強度，該效應就是所謂的霰彈噪聲。振幅的不確定性，即光束振幅的變化將導致測試質量上光壓力的變化，直接影響測試質量的運動。這個效應就是輻射壓力噪聲。

光量子噪聲在經典的麥克爾遜干涉儀中對探測靈敏度形成一個基本的極限。只要光的霰彈噪聲和輻射壓力噪聲之間不發(fā)生關聯，光束就穩(wěn)固地施加標準量子極限。使干涉儀探測靈敏度突破“標準量子噪聲極限”的技術稱為“量子噪聲壓低”技術（QNR），有時也被稱為“量子非破壞技術”（QND），大幅度突破標準量子極限的出路在于改變常規(guī)干涉儀的光學結構或讀出線路的設計。利用信號循環(huán)技術和光壓縮技術，可以在一定的頻率范圍內以適當的尺度突破標準量子極限。

（1）信號循環(huán)

信號循環(huán)是一項十分重要的技術。該操作是在干涉儀的暗口放置一面鏡子，稱為信號循環(huán)鏡。信號循環(huán)鏡將從暗口輸出信號反射回干涉儀。這時干涉儀可以等效成一面鏡子，它將被信號循環(huán)鏡反射回來的信號再向輸出口方向反射回去.使信號循環(huán)起來，把一臺常規(guī)干涉變成一臺信號循環(huán)干涉儀。信號循環(huán)鏡和干涉儀等效成的鏡子之間形成的共振腔，稱為信號循環(huán)腔。從載頻光產生的引力波信號在該腔內共振，得到共振增強。

信號循環(huán)鏡把從暗口出來的光信號反饋回干涉儀內，這時干涉儀臂上法布里珀羅腔內的光學場也含有經反饋而來的引力波信號h及與其相關的噪聲特別是霰彈噪聲，從而使光的霰彈噪聲和輻射壓力噪聲發(fā)生動態(tài)關聯。當輸入激光功率很大時，它能破壞光在自由質量上施加標準量子極限的能力。改變干涉儀噪聲曲線的形狀，在一定頻率范圍內突破標準量子極限。

（2）壓縮光場

量子場論是標準模型的根基。在量子場論中，電磁場的最低能量狀態(tài)叫“真空態(tài)”或稱為“零點場”。根據量子力學的測不準原理，沒有什么東西的能量是絕對為零的。既然真空是電磁場的一個能量狀態(tài)（即便是最低能態(tài)），它的能量也是不為零的，因而是有漲落的。

在量子場論中，電磁場是用振幅和相位這兩個正交量來描述的。真空漲落就寓于振幅和相位這兩個正交量的漲落之中。漲落水平能夠在這兩個正交量之間對立地進行互易，但兩個漲落的乘積受測不準原理的約束，是保持不變的。電磁場的零點漲落是由電磁場的量子特性導致的。電磁場的真空漲落可以通過干涉儀的輸出口進入干涉儀內部并與干涉儀內部光場之間耦合，導致用做探針的激光的相位和振幅的不確定性，形成光量子噪聲。如果沒有從輸出口進入干涉儀內部的真空漲落，干涉儀輸出信號中的量子噪聲就可以小到忽略不計的程度。

上述正交算符形象化的通用方法是所謂的“棍球”圖像。圖4給出相干光場的“棍球”圖像表示。設光場是由數量巨大的光子M成，由于光子的量子特性，它們并不都具有相同的振幅和相位而是遵循一定的幾率分布。當在一個有限的時間段內進行連續(xù)測量以便確定光子狀態(tài)時，每次測量所得的結果都可以用X1（r），X2（r）平面內的一個點來表示。當大量的測量完成之后，我們就可以測出光態(tài)的幾率分布，這個分布如圖4中的“球”或“云”來表示，實線箭頭指著球心。球心是X1（r），X2（r）平面內的一個特殊點，代表著完成一次測量后，在這個態(tài)上遇見光子的最高幾率。這樣就可以把光場的相干部分用箭頭表示出來，而場的不確定性用球表示。光的量子特性禁止我們將球的區(qū)域減小到一個確定的極限以下。這個極限稱為“不確定性極限”又被稱為“標準量子極限”。

雖然海森堡測不準原理控制了球的最小體積，我們仍然可以自由地改變球的形狀。改變球形狀的方法之一是所謂的“壓縮光技術”[13]。如果我們想在高頻部分改善引力波探測器的靈敏度，我們就需要注入相位壓縮光。將球壓縮成橢球，壓縮橢球的短軸平行于正交相位的方向，這樣我們就能在高頻部分改善信號噪聲比，從而改善干涉儀高頻區(qū)域的靈敏度。同理，如果我們想在低頻部分改善引力波探測器的靈敏度，我們就需要注入振幅壓縮光。利用變頻壓縮技術改變注入光的壓縮角，就可以在整個感興趣的探測頻帶內突破標準量子極限，減小光量子噪聲，提高靈敏度。

光的壓縮態(tài)一般可以用非線性光學效應產生，在過去十年間，用于引力波探測器的壓縮光產生技術取得了長足的進步，壓縮水平已超12 db[15]，壓縮頻率可以下降到幾個赫茲[16]。

5結論

引力波的發(fā)現使引力波天文學實現了從尋找引力波到天文學研究這一歷史性轉折，開辟了引力波天文學研究的新紀元。在這重大的科學發(fā)現中，第二代激光干涉儀發(fā)揮了不可替代的作用。

當前，世界上以電磁輻射為觀測手段的傳統(tǒng)意義上的天文臺有數十個之多，為人類文明的發(fā)展做出了巨大貢獻，第三代干涉儀是引力波天文臺的基礎設備，以引力輻射為探測手段的引力波天文學臺一定會在世界各地迅速建立起來。天文學研究必將進入一個嶄新的發(fā)展階段。

第三代激光干涉儀引力波探測器的設計目標是將靈敏度再提高一個數量級，達到10-24。這是一個非常具有挑戰(zhàn)性的任務，光量子噪聲的降低則是必須采取的重要措施之一。

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第7篇：天文學的特點范文

暗物質是誰最先發(fā)現的？

1915年，愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質量的多少。他認為宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米5×10－30克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質“失蹤”了，科學家將這種“失蹤”的物質叫“暗物質”。

誰最先發(fā)現了暗物質呢？20世紀30年代，瑞士天文學家茨威基（1898～1974）（圖1）發(fā)表了一個驚人的言論：在星系團中，看得見的星系只占總質量的1%以下，而99%以上的質量是看不見的。茨威基首先發(fā)現了暗物質的存在，但當時許多人并不相信茨威基的結果。由于暗物質根本不與電磁波發(fā)生作用，更不會發(fā)光，所以在天文上用光的探測手段絕對看不到暗物質。

暗物質存在的證據

萬物之間存在萬有引力，太陽系的行星圍繞太陽旋轉，越往外其轉動的速度越低，比如地球繞日速度是每秒30千米，高于火星，而火星的速度又高于位于它之外的木星，這是典型的中間有一顆大恒星的行星系表現。20世紀70年代初，科學家在觀測宇宙其他一些星系中的恒星運行速度時就發(fā)現，越往外，圍繞中心的速度并不都是衰減下去，而是和內圈恒星的速度差不多。這與越往外，物質越少，引力也越小，速度也應該越低的常規(guī)不符。由此反推，此時雖然外圈的那些能被直接觀測到、數出來的星星數目變少了，但其實內部的物質數量并沒有減少，引力也沒有變小，只不過觀測不到而已?？茖W家們大膽地猜測：宇宙中一定有某些物質沒有被我們的天文觀測所發(fā)現，這些物質被稱為“暗物質”。

科學家認為，通過測量物體圍繞星系轉動的速度可以找到暗物質存在的證據。根據人造衛(wèi)星運行的速度和高度，就可以測出地球的總質量。根據地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質量。同理，根據物體（星體或氣團）圍繞星系運行的速度和該物體距星系中心的距離，就可以估算出星系范圍內的總質量。計算的結果發(fā)現，星系的總質量遠大于星系中可見星體的質量總和，推算的結果：星系中的暗物質約占宇宙物質總量的20％～30%。

到地下尋找暗物質

如何“網”住暗物質？科學家們也想了很多辦法。地下實驗室被認為是進行暗物質研究的最理想場所，其中的原因是：地下深處實驗室能最大程度上免受宇宙射線對尋找暗物質存在證據的干擾。科學家認為，宇宙中的絕大多數暗物質并不含有原子，不會通過電磁力與普通物質發(fā)生相互作用。而在地面上，因為來自宇宙的射線眾多，這些信號會對直接探測產生干擾，影響其鑒別能力。因此，地下實驗室可以幫助探測器“擋”住干擾，讓其“靜心”工作。目前，全球地下實驗室多達20多個，科學家正尋求將尋找暗物質的地下實驗轉移至更深的地點進行。

在太空中尋找暗物質

除了地下尋找暗物質，科學家利用強磁場和精密探測器來探測宇宙空間的反物質和暗物質，探索和研究宇宙物理學、基本粒子物理學和宇宙演化學的一些重大和疑難問題。

阿爾法磁譜儀是人類送入宇宙空間的第一個大型磁譜儀，這是美籍華裔物理學家丁肇中教授提出并領導的大型國際合作科學研究項目，由美國和中國等10多個國家和地區(qū)的37個科研機構參加科研工作。阿爾法磁譜儀由一個直徑約1.2米、高0.8米、重量約為1.85噸的圓環(huán)形永磁體產生均勻的平行磁場，磁束密度約為0.15特斯拉。圓環(huán)內安裝6層硅微調探測器，用來記錄帶電宇宙射線粒子的運動軌跡。磁譜儀的上、下兩層還裝有閃爍體，當粒子穿過時會發(fā)出亮點，其亮度與粒子穿過時的能量成正比。通過上、下兩層光點亮度及穿過瞬間的比較，可以得出粒子能量的損失大小以及粒子穿過所需的時間。反物質、暗物質在磁場中運動時會表現出不同的特點，因而可以探測出來。阿爾法磁譜儀能精確測量存在于太空中的反質子、正電子、光子和其他粒子的能量分布，從而有可能揭開暗物質的秘密。2012年5月，高精度粒子探測器“阿爾法磁譜儀2”由美國“奮進號”航天飛機搭載到國際空間站上長期運行，科學目的是尋找反物質和暗物質。

新發(fā)現：暗物質可以創(chuàng)造生命？

第8篇：天文學的特點范文

河南南陽是著名的歷史文化名城,西漢時期就是“商遍天下,富冠海內”的大都市,與當時的洛陽、邯鄲齊名。歷史上被稱為“南都”“帝鄉(xiāng)”。漢代厚葬之風尚盛行,南陽發(fā)現這么多漢畫像石墓,同當時的厚葬之風有很大關系。另外,漢代南陽又是著名的冶鐵中心。當時先進的鑄造技術和豐富的石材來源為漢畫像石雕刻提供了必要條件。

20世紀20年代初,南陽籍著名學者,甲骨文大師董作賓最早發(fā)現南陽漢畫像石。80多年來,漢畫像石在南陽所轄唐河、鄧州、方城等地都有發(fā)現。另外在漢代屬南陽郡管轄的今湖北隨州、棗陽等地也發(fā)現有漢畫像石。

南陽漢畫館韓玉祥等學者根據漢畫像石墓的形制、畫像位置以及內容、雕刻技法及風格和隨葬器物特征與組合形式,又依時間早晚不同而有所變化的特點,將已發(fā)掘的30座較完整墓葬進行排比分析,將其劃分為四期:西漢中期、西漢晚期、東漢早中期和東漢晚期。另外需要指出的是,東漢末年畫像石停止雕刻以后,在三國曹魏時期還出現了再建、再葬的漢畫像石墓,像南陽李相公莊出土的許阿瞿畫像石墓和南陽獨山西坡畫像石墓,就屬于再建和再造畫像石墓。

南陽漢畫像石的內容

南陽漢畫像石分類有多種,按照王建中等學者的分法,將南陽漢畫像石分為七類,即生產、生活、歷史故事、遠古神話、吉禮祥瑞、天文星象、裝飾圖案等。本文將生產、生活合在一起,分六部分對南陽漢畫像石內容作粗略介紹。

一、生產生活類。這是南陽漢畫像所反映的基本內容,也是南陽漢畫像中數量最多的一種。主要內容包括車騎出行、樂舞百戲、角抵、門吏、侍女等。　西漢初年,經濟凋敝,社會動蕩。到了漢武帝時,經濟得到迅速發(fā)展,當時皇帝也不斷出行巡游。東漢明帝永平十年(公元67年),“閏月甲午,南巡守,幸南陽”(《東漢會要?巡守》)。在南陽漢畫像石中多次出現的車騎出行圖,應是漢代社會生活的真實反映。

百戲是漢代表演藝術的主體,它是一種集雜技、舞蹈、競技、假形扮演于一體的綜合性表演藝術。在南陽漢畫像石中出現的樂舞百戲畫像石非常多,演奏樂器的主要形式有擊鉦、擊鐃、擊磬、吹塤、擊鼓、鼓瑟等。舞蹈表演圖的種類主要有長袖舞、七盤舞、建鼓舞等。雜技圖主要有倒立、飛劍、弄壺等。

二、歷史故事類。漢代,儒家思想占據統(tǒng)治地位,西漢時期董仲舒提出了三綱五常思想,后來這種思想又不斷發(fā)展,并逐漸為統(tǒng)治階級所推崇。受這種思想影響,漢代南陽出現了不少歷史題材畫像石,旨在宣揚儒家思想,提倡仁義道德觀念。其內容有晏子見齊景公、鴻門宴、二桃殺三士等。

晏子見齊景公的典故見于《晏子春秋》,這幅漢畫像出土于南陽唐河針織廠漢墓。圖中刻一尊者,頭戴冠,身著長袍,仰面?zhèn)壬矶?是為景公;其前―人身著長袍跪地拜謁,是為晏子。兩側刻三侍者,右二人為戴冠侍衛(wèi)。晏子是春秋時期受齊景公器重的一個人物,在漢代也頗受統(tǒng)治者推崇。鴻門宴圖的畫面自左至右刻項羽、劉邦、項莊、項伯四人,還有二侍者畫像。項羽按劍跽坐,劉邦北向而坐,項莊拔劍起舞,意在沛公,劉邦危在旦夕,把當時的緊張氣氛刻畫得惟妙惟肖。

三、遠古神話類。兩漢時期,儒家思想被披上了神學的外衣,加之迷信思想盛行,漢畫像石中就出現了不少以神話傳說為題材的作品,如伏羲、女媧、嫦娥奔月、西王母、東王公等等。

伏羲、女媧是傳說中的人類始祖,在南陽漢畫像石中多次出現。其中有單獨的伏羲、女媧圖,也有伏羲、女媧交尾圖。畫面中的伏羲、女媧皆為人首蛇身。在漢畫像石中常見伏羲、女媧手持靈芝仙草的形象刻于墓門。

嫦娥奔月是流傳很廣的民間故事,在南陽漢畫像石中,最具代表性的是南陽市小西關漢墓出土的一塊漢畫像石。該畫像石左刻一滿月,月內有蟾蜍,右刻一女子人首蛇身,正奔向月輪,應為嫦娥。周圍云氣繚繞。關于嫦娥奔月的故事見于漢劉安的《淮南子?覽冥篇》:“羿請不死之藥于西王母。羿妻嫦娥竊之奔月,托身于月,是為蟾蜍,而為月精。”此畫像石畫面正是這則神話的真實反映。國家郵政局曾于1999年發(fā)行漢畫像石郵票一套6枚,其中一枚便為該畫像石。

四、吉禮祥瑞類。漢代皇帝大多崇尚神仙,追求長生不老,西漢晚期還出現了讖緯迷信思想。在這種思想的影響下,祥瑞、升仙乃至辟邪的觀念得到了進一步發(fā)展,在漢畫像石中出現了許多與之有關的圖案,主要有黃龍圖、仙人乘龜圖、鋪首銜環(huán)圖等。

在古代,龍是皇權的象征,也是祥瑞之物,在漢畫像中也出現很多龍的圖案,黃龍圖則是其中的一種。該畫像石出土于南陽市白灘。畫面刻一樓閣,樓上刻一神人,樓下刻兩扇門扉,―人跪拜于門外,一人似開門。樓閣兩側的柱子上各伏一神獸,左刻黃龍,右刻白虎。

仙人乘龜圖這類題材的漢畫像石很少見,目前僅見于南陽麒麟崗漢畫像石墓(該墓是目前南陽發(fā)掘漢畫像墓中內容最為豐富的一座)。石上刻一仙人手持芝草乘于龜背之上,龜呈爬行狀。龜為四靈之一,被賦予升仙的靈性。另外龜長壽,因此仙人乘龜也有長壽之喻。

五、天文星象類。漢代是天文學繁榮時期,南陽又是漢代著名天文學家張衡的故鄉(xiāng),在南陽漢畫像石刻中多次出現日月星辰等圖案。南陽出土天文畫像石無論是從數量上還是從內容上看都居全國之首,其內容有三足烏、彗星、蒼龍星座、北斗七星等等。

三足烏在漢畫像石中象征著太陽,畫面中刻一日輪,內有一三足烏,烏展翅飛翔。東漢張衡在《靈憲》中記說:“日者,陽精之宗,積而成烏,像烏而三足?！?/p>

蒼龍星座畫像石出土于南陽蒲山阮堂漢墓。圖上方刻一月輪,內有玉兔和蟾蜍。下刻蒼龍星座,含角、亢、氐、房四宿,無心、尾、箕三宿。漢代的天文學家將全天恒星分為28個部分即28宿。28宿又分為四宮,每宮7宿,以四神命名,東宮蒼龍、西宮白虎、南宮朱雀、北宮玄武。

六、裝飾圖案類。在南陽漢畫像石中出現了各類圖案畫像石,這些圖案主要有交尾紋、云氣紋、卷草紋、錢幣紋以及各種各樣幾何紋(幾何紋中又有菱形紋、方格紋、三角紋、S紋、連弧紋、直條紋等數十種圖案)等。這些圖案主要分布在墓門和墓頂,大都刻劃得比較精細,構圖很優(yōu)美,有很強的裝飾效果。

南陽漢畫像石的藝術特色

南陽漢畫像石作為我國漢代造型藝術的重要組成部分,具有重 要的藝術價值。它們受南陽濃郁地域文化影響,形成了獨特的藝術面貌。

雕刻技法是南陽漢畫像石藝術風格產生的主要條件。目前資料顯示,南陽漢畫像雕刻技法有以下四種。

1　平面陰線刻:將石料正面鑿平,留有剁紋,用陰線勾畫出細部。

2　凹面陰線刻;將石料正面鑿平,石面用陰線刻畫出畫像輪廓,畫像部分鑿成凹面,以陰線刻畫圖象細部,畫像外剔除橫豎紋底子。

3　陰起刻:將石料正面鑿平,用陰線先刻畫出畫像輪廓,對輪廓內形象進行藝術加工,并剔掉一層輪廓外的石面,使形象浮于底上。

4　將石料正面鑿平,用陰線先刻出形象輪廓,使用表現性的陰線刻畫形象的細部,形象外的石面鑿出一部分,并剔有橫紋、豎紋、斜紋襯底。南陽漢畫像石具有浮雕藝術效果,“粗獷簡略”是其主要特征。南陽漢畫像石同技法多樣、總體以細線雕刻為主的山東漢畫像石,與整體形象凸出,細部飾以繁密陰線為主的江蘇漢畫像石,以及技法單一,很少勾勒細部,具有剪影式效果的陜北畫像石相比,具有明顯區(qū)別。

南陽漢畫像注重寫實,主題鮮明。通常一個畫面只表現一個主題,畫面中所刻畫的內容基本上是漢代社會生活的真實寫照,如車騎出行、狩獵、樂舞等畫像石畫面刻畫得惟妙惟肖,內容直觀,使我們對漢代社會有了更形象的了解。

人物是南陽漢畫像表現的主要內容之一,在具體人物刻畫上,南陽漢畫像注重“形神兼?zhèn)洹?同時還善于運用變形和夸張,使人印象深刻。尤為重要的是,南陽漢畫像石還運用散點透視法對所表現的物象進行變形,從而達到意想不到的藝術效果。

楚文化對南陽漢畫像石藝術的影響

楚文化對南陽漢畫像起到了不可估量的作用。南陽在春秋戰(zhàn)國時期曾長期屬楚國管轄,南陽的淅川因地處秦楚要道而成為兵家必爭之地。20世紀70年代以來,在淅川境內發(fā)現了數以千計的楚墓群,出土數以萬計的楚文物,目前學術界已公認該地區(qū)是楚文化的發(fā)祥地。

第9篇：天文學的特點范文

關鍵詞 長焦距；大口徑；變焦光學系統(tǒng)

中圖分類號O43 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）58-0087-02

隨著物理光學的發(fā)展，變焦技術越來越得到普及使用，在天文學更是應用廣泛，尤其是天文望遠鏡。現代的天文望遠鏡已實現了米級、十米級、百米級口徑，其焦距變化比也實現了上千、上萬的升級，使得天文觀測越來越具體化，細致化。有利的推動著天文學的發(fā)展。

1 變焦光學系統(tǒng)概述

變焦距光學系統(tǒng)主要是相對于固定光學系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進行一定范圍的調整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實現變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過旋轉或者推拉變焦環(huán)以達到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過快速變換鏡頭來達到變換焦距。其在焦距變化的范圍內可以實現無級變換，在這個范圍內，任何焦距都可以進行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學系統(tǒng)能夠在一定范圍內實現大小不同的視場角、影像和景物范圍。

2 變焦光學系統(tǒng)的原理

變焦距光學系統(tǒng)主要特征在于其焦距可以進行連續(xù)的變化同時保持像面的穩(wěn)定，從而能保證相同物體在一定范圍內實現焦距不同的清晰像，有利于觀察使用者對物體的觀察分析。

變焦光學系統(tǒng)是由固定焦距透鏡組合而成的，首先我們分析下固定焦距透鏡，固定焦距透鏡在對物平面進行一定的位移時，其相應的像平面和像大小也將發(fā)生位移，只有通過在兩個特殊位置進行位移，即“物像交換位置”，其相應的像大小變化而像平面不發(fā)生變化，如圖1。

此時的初始位置放大率將為：；在發(fā)生物像交換之后的放大率為：；這前后兩個位置所得到放大率之間的比值即為變倍比：；因此，在物像交換位置上，其物像之間的共扼距是沒有發(fā)生變化的，只是其變倍率產生了M倍的變化，即為原先的β12，而這兩個放大率之間的位置將隨著變焦倍率的變化而發(fā)生相應的位移，如圖2。

變焦距光學系統(tǒng)主要是相對于固定光學系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進行一定范圍的調整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實現變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過旋轉或者推拉變焦環(huán)以達到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過快速變換鏡頭來達到變換焦距。其在焦距變化的范圍內可以實現無級變換，在這個范圍內，任何焦距都可以進行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學系統(tǒng)能夠在一定范圍內實現大小不同的視場角、影像和景物范圍。

圖2中的虛線主要表示像面位置和透鏡位置之間的關系，按照幾何學光學原理，在透鏡處在β等于-1位置時，其物像間的距離是為最短的，在這個時候的共扼距即為：；在倍率等于β的時候，其物象之間的共扼距Lβ為：；在其放大率從-1處逐漸向β位置進行變化時，其像面發(fā)生的位移量將為：；由此公式可得，其倍率為1/β和β時，兩者的位移量是相同的，即變倍比M相同，即“物像交換位置”，由圖2可知，在“物像交換位置”時，位移量是最小的。

如果將兩個或者以上的焦距固定透鏡或者焦距固定透鏡組進行組合，如圖3。

設第一個透鏡或透鏡組的焦距為F1'，第二個透鏡或透鏡組相對于第一個透鏡或透鏡組的放大比率為β2，其組合焦距F'跟F1'滿足的關系為：F'=F1'β2。在第二個透鏡或者透鏡組發(fā)生移動時，其β2將發(fā)生相應的變化，從而使得其像的大小也將進行相應的改變，致使像面位置產生改變，最終使組合焦距F'也將產生變化。

變焦光學系統(tǒng)是由許多個這樣的透鏡組合而成，其焦距的變化主要是通過這些透鏡位移的變化，使光組間隔發(fā)生變化，從而實現更為精細的變倍比，即：

變焦距光學系統(tǒng)主要是相對于固定光學系統(tǒng)而言的，其焦距能偶在像面位置保持不變的情況下進行一定范圍的調整，并且其孔徑也基本上保持不變。變焦光學系統(tǒng)主要在于它的變焦鏡頭，變焦鏡頭最主要的特點在于它可以隨著使用者的意愿使鏡頭焦距實現變換。跟固定焦距鏡頭不同的是，它是通過旋轉或者推拉變焦環(huán)以達到變換鏡頭焦距的效果，而不是通過快速變換鏡頭來達到變換焦距。其在焦距變化的范圍內可以實現無級變換，在這個范圍內，任何焦距都可以進行觀察和拍攝。由于焦距的變化，因此變焦光學系統(tǒng)能夠在一定范圍內實現大小不同的視場角、影像和景物范圍。

同時，為了讓變焦光學系統(tǒng)中的像面不發(fā)生變化，還應該附加一個能夠進行移動的透鏡組，以對像面移動進行補償，即變焦光學系統(tǒng)中的“補償組”。因而將能夠實現倍率改變的移動透鏡組相應的稱作“變倍組”，用于將指定物平面成像到變倍組要求的物平面位置的透鏡組份稱作“前固定組”。當然，若變倍組所形成的像跟使用者或者光學系統(tǒng)的要求不符合，將可通過另外的透鏡組將其成像到所要求的平面位置，這就是“后固定組”，其主要是成像和對前面透鏡組進行校正的作用，以減少誤差。以上變焦光學系統(tǒng)的原理告訴我們，變焦光學系統(tǒng)主要是通過固定焦距透鏡的組合而形成的。

3 長焦距大口徑變焦光學系統(tǒng)在天文望遠鏡中的應用

3.1 相關參數

在天文望遠鏡中，變焦光學系統(tǒng)的應用往往是長焦距大口徑的變焦光學系統(tǒng)。下面主要介紹口徑為1m的長焦距大口徑天文望遠鏡變焦光學系統(tǒng)。其主要參數如下：相對口徑D/f=1/8，系統(tǒng)放大倍率β2=4，系統(tǒng)焦距f=16.0m，截距b=0.3m。光學間距d=3.14m，有效F數Fe=8.2。主鏡口徑D1=1.0m，拋物面形:y2=16000x，頂點曲率半徑r1=-8.0m。次鏡直徑D2=0.43m，雙曲面形為:y2=4580x-(1-2.78)x2，頂點曲率半徑r2=-2.29m。

3.2 系統(tǒng)評價

由以上參數可知，1.0m大口徑長焦距變焦光學系統(tǒng)天文望遠鏡其焦距將在1.0m和16m之間進行調整，從而使得其放大率可以實現到4×8×16倍，以致其可以用于觀測衛(wèi)星，對衛(wèi)星圖形進行系統(tǒng)的構建，可以進行實時記錄圖像處理，有利于天文星象的觀察。當然，現在天文望遠鏡的發(fā)展已經可以擴展到65m、100m等超大口徑。對天文星象的觀察越來越具細致，具體。

4 結論

綜上所述，變焦光學系統(tǒng)可以使焦距在一定范圍內進行轉換，從而使的望遠鏡能夠對觀察圖組進行具體的觀察，同時可以對其進行構圖分析，有利于望遠鏡的發(fā)展，本文主要對1.0m口徑的大口徑長焦距變焦光學系統(tǒng)進行簡單的套論，根據其參數，可知其焦距將在1.0m和16m之間進行調整，從而使得其放大率可以實現到4×8×16倍，對天文觀察構圖具有一定跟有效性。

參考文獻

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