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天文科普事業對人類文明的意義

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online_member 發表于 2013-11-1 01:22:05 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
本帖最后由 騎UFO看外星人 于 2015-4-4 16:24 編輯

作者 :樂后圣
原題:
從美國公益慈善天文熱潮的強國趨勢看
太空天文科學啟蒙運動在國家科技驅動戰略中的引擎
作用對人類探索宇宙文明的重大意義

【摘要】:“剛柔交錯,天文也。文明以止,人文也。觀乎天文,以察時變。觀乎人文,以化成天下。” 宇宙無窮,智慧無限,宇宙是人類永遠的導師,在探索自然宇宙的道路上,我們還有很長的路要走。在無限的宇宙面前,人類永遠只是一個癡兒。浩瀚的宇宙在現在的我們看來無際無邊,深不可測,就像人類的雄心。翻開人類文明史的第一頁天文學便占有最顯著的地位。在中國殷商時代留下的甲骨文物里,就有豐富的天文記錄。幾千年來天文學的研究范疇和概念都有了很大的發展,經過幾次大的飛躍,形成了現代天文學。21世紀將是人類走向太空的世紀——開發月球、登上其他行星、探索宇宙。為適應世界航天事業飛速發展的時代要求,普及天文知識應是加強素質教育一個重要內容。文明與社會進步緊緊連在一起,文明是社會進步的產物和標志,文明也推動著社會向前發展。文明時代或文明社會,是人類社會發展到奴隸社會才開始的。然而,人類社會生產和社會生活中的文明因素,在原始社會的漫長發展中已逐漸積累和發展起來。東方圣經《易經》。《易•彖•賁》云:觀乎天文,以察時交,觀乎人文,以化成天下。又《易•系辭上》云:仰以觀于天文,俯以察于地理。“天文”與“人文”、“地理”一對舉,其意皆措“天象”即各種天體交錯運行而在天空所呈現之景象。人如何與天共處,即如何知天之意、得天之命,如何循天之道,邀天之福。仰望星空我們會看得更遠,在人類的歷史文明的時空中,每當人類的各種矛盾錯綜復雜時,天文便會把人類引向期待與期望的神思漫游中。幾千年來,人類憑著上天賦予的雙眼,觀看這亙古不變的星空,創造了許多不朽的神話及故事。肉眼雖然迷你,不過質量顯然不錯,人類也得以發現了許多宇宙運行的規則。天文望遠鏡讓人們可以看到遠達上千光年外的天體與星系,促進了天文學的大發展。與此同時,隨著觀測數值及成果的不斷取得,在光學、天體物理學、力學等方面也取得了長足進步,在另一方面又促進了人類社會的大發展。本文通過文化冷戰思維中的美國天文望遠鏡熱探索人類太空文明的未來為戰略視角,對文明與社會進步進行了分析,文明是社會進步的產物和標志,文明也推動著社會向前發展。當代中國社會的進步,離不開世界文明的發展,2009年教育進展國際評估組織對全球21個國家進行的調查顯示,中國孩子的計算記憶能力排名世界第一,想象力卻排名倒數第一,創造力排名倒數第五。在中小學生中,認為自己有好奇心和想象力的只占4.7%,而希望培養想象力和創造力的只占14.9%。培養中國青少年天文望遠鏡興趣是為了開啟中華民族族群的太空宇宙意識的啟蒙運動,宇宙天文的興趣與探索關乎一個族群人種進化與衰退,現代天文事業的成就直接影響到人類的科技創新與文明創新的本質,它是第三次工業革命的引擎。因此,我們要自覺地把天文望遠鏡興趣探索與宇宙天文科普教育事業作為當代中國社會文明發展的強國事業融入當代世界文明發展的大潮中,才能使具有文明傳統的中國真正進入世界先進文明之列。宇宙天文探索在為人類帶來了新的發展機遇的同時,可能帶給人類新的危機和災難。人類生活在世界上與大自然直面相對,卻經常感覺到宇宙的神秘和美麗、生與死的意義、內在靈魂的震撼以及不知足的悲感,人們碰到生命“捉摸不定”的本質正在進行,人本能地感覺到自然界存在著神秘力量。其實,這所謂的“神秘”感是始于人意識到的自身在認識領域的有限能力。康德的自然宇宙觀幫助我們開闊了視野,使人們深刻地感受到宇宙的巨大魅力,它就是人類的心靈。本文從介紹宇宙資源以及宇宙天文探索的現狀出發,通過宇宙天文探索對人類認知宇宙的推進作用、宇宙天文探索中的天人合一思想、宇宙天文探索的非線性發展以及倫理思考來探討宇宙天文探索的哲學意義,深化對宇宙天文探索的哲學思考。  


天文科普事業對人類文明的意義14 / 作者:UFO中文網 / 帖子ID:17845,45891
【關鍵詞】:仰望星空、望遠鏡、宇宙天文、人種進化、強國趨勢

著名哲學家康德說過,“世界上有兩種東西能夠深深地震撼人們的心靈,一是我們心中崇高的道德準則,另一件是我們頭頂燦爛的星空。”“那一年我們望著星空,有那么多的燦爛的夢……”五月天的歌聲喚醒了我們童年時的記憶,當我們每每惺忪地張開眼睛,仰望頭頂是一寶藍的天空上有幾顆閃爍明亮的星星,某個夏日的夜晚,坐在自家的門檻上,捧著小臉,仰望星空,閃爍的繁星照亮著入夜時分的神秘,尋找著天上那顆屬于自己星星的傳說。這大概是我第一次所謂“觀星”的經驗,對一個童稚的心來說,這天空之中充滿著無限奧秘。當黃昏送走天邊的最后一抹云霞,一個斑斕的銀河世界便悄然降臨了。徜徉在浩瀚的星空里,好奇的琢磨著靜謐的宇宙,似身背獵槍的獵戶老人,似擺動巨尾的天蝎,多姿多彩的星空勾起人們無限的遐思,但人們或許并不知道,我們的祖先對星漢世界的了解其實一點兒也不在我們之下,從遠古時代開始,他們就創造出了一個又一個人類科學史上的奇跡。中國古代天文學對中國傳統文化有著深刻影響,走進塵封八千年的歲月,仍有許多難解之迷等待我們去開啟我們探索古代的文明對于開啟未來的重要意義。新的天文觀測和發現必將并繼續深刻地影響和改變著整個人類的宇宙觀,不斷加深人類對宇宙的認識。這種在理性指導下的實踐活動體現了現代的科學探索精神,也必將為人類認識自然、與自然和諧相處帶來無窮的益處。天文學是人類認識宇宙的科學,是近代科學革命的搖籃,是推動人類進步的源泉之一。早在遠古時期,隨著人們對日月經天、斗轉星移、晝夜更替、寒來暑往等自然現象觀測和認識的逐漸深化,在中國、巴比倫、埃及和希臘等文明古國,天文學便開始萌芽、發展了。在中國古代,天文學已相當發達。中國在公元前13世紀甚至更早就建立了天文臺,中國有著世界上歷時最長、保存最完整的豐富的天象記錄,有不斷革新的精確歷法,有見地深刻的宇宙論,還有融合高水平機械技術的天文儀器。所有這些,都是世界天文學發展史乃至整個人類文明史上的寶貴財富。那片無法觸摸遙遠的星空美麗燦爛,分明是通往夢想的童話之徑,每個孩子的心里都藏著故事,如果星星會說話,它一定成為我傾訴的對象。如今,身處喧囂浮躁的京西香山,城市霓虹的刺眼照射下,誰會有心情來抬頭仰望星空?《Sky & Telescope》雜志編輯艾倫•麥克羅伯特曾說過:“對于天文愛好者來說,現在是最佳的年代,同時也是最糟的。從來沒有過如此大而精良的望遠鏡,同時各式各樣的附件你也可以隨處買到。從來沒有過如此多的天文信息,你只要輕點鼠標就可以一覽無余。但是,也從來沒有過如此多的人生活在如此糟糕的星空之下。”在城市流光溢彩的夜景背后,不可忽視的光污染正使滿天繁星逐漸褪色,兒時仰望星空的愜意幾乎成為一種奢望。
天文科普事業對人類文明的意義91 / 作者:UFO中文網 / 帖子ID:17845,45891

在喧囂浮躁的人類都市化潮流中,還有什么人會有心情抬起頭來仰望星空?思想人類在宇宙中的位置?當代人類因為新西蘭的小鎮特卡波被聯合國教科文組織認證為世界上第一個“星空自然保護區”,從而開創了人類仰望星空的世界文明自然遺產,這是人類的希望。國際黑暗天空協會是一個致力于夜空保護工作的組織,該協會于2001年制定《國際黑暗天空地天保護計劃》,以肯定專業人士為夜空保護工作做出的卓越貢獻。自計劃啟動以來,已經有四個保護區、四個社區和十家公園獲得“國際暗天”認證。得到“國際暗天協會”認定的英國首個暗夜公園加洛韋暗夜公園位于英國的蘇格蘭地區南部。在黃金級的黑暗星空保護區里,英國就占了兩個席位。這是因為英國人向來十分關注天文,國內也擁有眾多天文愛好者,甚至有調查統計約三成的英國城市家庭都擁有自己的天文望遠鏡。

翻開人類文明史的第一頁,天文學占有最顯著的地位。在中國殷商時代留下的甲骨文物里,就有豐富的天文記錄。幾千年來天文學的研究范疇和概念都有了很大的發展,經過幾次大的飛躍,形成了現代天文學。隨著20世紀60年代天體物理的四大發現(類星體、脈沖星、星際分子和微波背景輻射),天文學進入了最偉大的鼎盛時期,其間不斷發現一些完全嶄新的且越來越“奇特”的現象;隨著突飛猛進的科學技術的進展,天文學實現了全電磁波的觀測,極大的擴展了人們的視野,由此獲得了一系列驚人的發現,在人們面前展現出一幅嶄新的宇宙概貌,引人入勝。天文學作為六大基礎學科之一,也可以說是最古老的科學,同時也是最前沿的科學,是研究宇宙間天體及其系統的科學,也是探索物質世界基本規律的自然科學基礎學科之一,從它長生的開始就為社會提供定位、時間和歷法服務。天文學也是向社會公眾傳播科學知識和方法,與愚昧迷信作斗爭的有力工具。21世紀將是人類走向太空的世紀——開發月球、登上其他行星、探索宇宙。為適應世界航天事業飛速發展的時代要求,普及天文知識應是加強素質教育一個重要內容。因為天文學涉及許多門學科,且文理交融,學習天文學可以促進學習者在知識和科學的領域里得到全方位的提高,也有利于培養正確的世界觀。加強天文學教育,既是加強素質教育的重要內容,又是培養青少年正確世界觀的有效手段;可使青少年具有科學精神、科學思想、科學思維、破除迷信、開拓視野、樹立創新精神、勇于攀登科學高峰。

天文科普事業對人類文明的意義44 / 作者:UFO中文網 / 帖子ID:17845,45891

縱觀宇宙觀的歷史演變,其與科學技術的發展密切相關,又不斷推動科學技術的發展。科學技術給人類帶來了巨大變革,賦予人類力量,改變了人類的生存環境和生活質量,但與此同時也引發了不少問題。因此,未來科學的發展應當充分考慮人與宇宙世界之間的關系,人類對宇宙的探索將繼續不斷向前推進。縱觀人類宇宙觀的演變史,事實上我們可以看到一部人類科學的發展史。宇宙觀一次又一次的變革,人類一次又一次的突破自身認知的限制,腐舊的思潮一次又一次的遭受沖擊,理性和科學一步步登上歷史的舞臺。哥白尼的“日心說”推翻了當時居于宗教統治地位的“地心說”,這是天文學的革命,同樣也是整個自然科學的革命。在理性思維的引導下,各種自然科學蓬勃發展,自然規律被一一揭示。人類看到了自身的力量,不再畏懼自然,人類很快建立了近代的工業體系,至此人類認識自然的能力又大大提升了,人類沒有停止科學發展的腳步,作為物理學的兩大支柱——相對論和量子力學,引領著其他各個學科不斷追尋真理的足跡。進入信息時代的人類,其生活方式又有了巨大的變化,其改造世界的手段更是多種多樣。現在的人類對科技的應用可謂是如魚得水,科學的發展讓人類獲得了力量,從畏懼自然到改造自然,人類獲得了巨大的物質財富,自身發展的需求得到了滿足。但與此同時,再看看科學還帶來什么。就從工業化來看,為了滿足自身無止境的需求,人類一直不停地生產,消耗的確是地球有限的資源,排放的是有害的廢棄物。作為工業化的產物,汽車復制了這些特性,事實上許多其他產物亦是如此。全球的溫室效應就此產生,繼而帶來一系列問題,全球氣溫上升、冰川融化、極端氣候、生態失衡等等。這些是人類不想要的,但已成為客觀的事實。愛因斯坦狹義相對論的E=MC2讓人類看到了核的巨大能量,結果確是原子彈的誕生,帶來的是戰爭,是毀滅,是人類對核的恐懼。事實上也是如此,核給世界帶來的威脅和問題遠遠大于其直接的效益。現如今,人類在利用科學技術去追求自我發展和自我利益實現的時候,人類的價值觀受到了影響,人類開始變得趨利,變得冷漠,變得不像人類。這樣的“發展”意義何在?最現實的問題是我們能承受得起嗎?按照馬克思主義哲學,人類的認知能力是不斷發展的無限的,所以物質世界是可知的。確實,人類將繼續發展,科學將繼續發展,世界將不斷被認知,人類也會知道更多,獲得更多,直到有一天可以離開地球去拜訪未知的智慧文明。現如今,我們嘲笑并且不恥哪些美國科幻片中出現的丑惡侵略者,但試想如果有那么一天人類耗盡了地球的資源,破壞了地球的生態,最終舍棄了地球奔赴下一個“家園”,繼續“科學的發展”,到那時,人類又作何感想?人類一直以來錯誤的定位了自己與自然世界的關系,兩者并不是對立的,也沒有誰控制誰的說法,人與自然是命運的共同體,都是在不斷發展著的物質范疇。科學給予人類力量和權力,同時賦予了人類相應的責任,人類自身發展的同時,也應使得自然世界有能力邁向它的理想狀態,兩者相互扶持,相互推動,即和諧的發展。人類須有博大的情懷,整個物質世界就是一個協同體,權力越大,責任越大,現在是和平世界,未來就應該是和平宇宙,只不過是我們的家園變得大了一些。

    東方圣經《易經》。《易·彖·賁》云:觀乎天文,以察時交,觀乎人文,以化成天下。又《易·系辭上》云:仰以觀于天文,俯以察于地理。“天文”與“人文”、“地理”一對舉,其意皆措“天象”即各種天體交錯運行而在天空所呈現之景象。這種景象又可稱為“文”。《說文》九上:  “文,錯畫也”“天文”一詞正用此義。《漢書》卷九九王莽傳下:十一月,有星孛于張,東南行,五日不見。莽數召問太史令宗宣,諸術數家皆謬對,言天文安善,群賦且滅。莽差以自安。張宿出現彗星,本是兇危不祥的天象,但諸術數家不向王莽如實報告,而詭稱天象“安善”以安其心。又《晉書>卷十三天文志下引《蜀記》云:明帝問黃權日:天下鼎立,何地為正?對日。當驗天文:往者熒惑守心而文帝崩;吳、蜀無事,此其征也。也以“天文”指天象,火星停留在心宿是具體事例。“天文”既用以指天象,又引伸出第二義,用以指仰觀天象以占知人事吉兇之學問。《易·系辭上》屢言“在天成象,在地成形,變化見矣”、“仰以觀于天文,俯以察于地理,是故知幽明之故,,皆已隱含此意。而最明確的一段論述如下:是故天生神物,圣人則之,天地變化,圣人效之。天垂象,見吉兇,圣人象之;河出圖,洛出書;圣人則之。河圖洛書是天生神物,“天垂象,見吉兇”是天地變化,“圣人”則之效之,乃能明乎治世之理。這又可引班固之語以說明之, 《漢書》卷三十藝文志數術略“天文二十一家”后云:天文者,序二十八宿,步五星日月,以紀吉兇之象,圣王所以參政也。班固在藝文志中所論各門學術之性質,在古代中國的文化傳統中有極大的代表性。其論“天文”之性質,正代表了此后兩千年中國社會中的傳統看法。仰望星空,使人產生無盡的聯想。人類最早的自然科學探索活動,是從天文學開始的。展望新世紀的時候,人們期待的目光仍然時時投向遙遠的太空,因為人類在時間坐標上的“未來”,總是與無垠的宇宙緊緊相連。過去的天文事件造就了今天人類的家園,明天人類的生存空間,正在越來越緊密地與天文學聯系在一起。天文學的知識,能夠幫人類更加理性地思考自己在地球上的所作所為,向人類提供在自己的星球“長治久安”的啟迪與借簽。宇宙天文學探索事業是人類未來文明的福祉,宇宙天文學知識必需傳播普及到人間。宇宙天文學的珍貴知識對人類的意義是這些來自天上的智慧,引發許多領域的人們沉思,這種沉思在時間的長河中,可以成為影響人們行為方式的顯性力量。
天文科普事業對人類文明的意義17 / 作者:UFO中文網 / 帖子ID:17845,45891

天文學是最古老的自然科學,對人類數千年來的文明進步以及最近幾百年來現代自然科學的誕生和發展做出了卓越貢獻。隨著現代科學方法廣泛應用于天體的觀測研究,天體物理學逐漸成為天文學的主流分支學科。天文學的研究對象和內容包括:宇宙中各種不同尺度的天體、從太陽和太陽系內其他各種天體、恒星及其行星系統、到星系和星系團,乃至整個宇宙的起源、結構和演化。天文學是一門“觀測的科學”,它總是需要利用各種觀測裝置和設備,收集和分析來自廣袤宇宙空間電磁輻射信息,不斷發現新現象,推斷新規律,探索未知領域。天文學研究的對象和內容決定了它在自然科學的特殊地位,是科技發展最具活力的創新源泉之一。宇宙,包括一切形態的物質及其運動的總和,空間尺度從普朗克尺度到哈勃尺度跨越61個數量級,物質密度跨越43個量級,溫度跨越32個量級。其時空之廣袤,形態之多樣,變化之劇烈,條件之極端是地球環境中任何實驗室所無法達到的。宇宙天體和星際空間為人類提供了超高密度、超稀薄真空、超強磁場、超低溫和超高溫等極端條件的“物理實驗室”。現代科技手段為天文學科發展提供了強大的助力。400年前,伽利略的第一具望遠鏡問世,其聚光能力是人類肉眼的100倍。今天,計劃建設的新一代望遠鏡的聚光能力將超過伽利略望遠鏡100萬倍,觀測范圍也已遠不限于可見光波段,而是遍及全部電磁波譜。現代射電望遠鏡系統的空間分辨能力,已經達到了相當于能夠在北京分辨出遠在天津的兩根并在一起的頭發絲。人類觀察宇宙的基地也已經從地球拓展到太空。在過去的幾十年里我們對宇宙的認識經歷了重大變革。然而,宇宙和其中各類天體如何形成?有無地外生命?是什么自然力量主宰著宇宙的終極命運等等根本問題,仍然是對人類認知的巨大挑戰。挑戰同時也意味著機遇,會不斷導致天文學研究的新突破,進而對整個基礎學科乃至人類科技文明的進步帶來巨大的推進。

天文學對自然科學和現代科學技術的發展,對人類社會的進步,與物理學一樣,起到了巨大的推動作用,并且未來可能會起到更大的作用。在六大自然科學(數學、物理、化學、天文、地理和生物)中,天文學的研究對象是自然界中距離地球很遙遠的天體(行星、恒星、星系和宇宙),研究在天體上發生的現象和規律,研究天體和宇宙的起源和演化。進入21世紀,聯合國首先將2005年定名為國際物理年,以喚起世界人民對物理學的重視。因為物理學對自然科學和現代科學技術的發展,對人類社會的進步起了巨大的推動作用,并且在21世紀中可能起更大的作用。繼2005國際物理年之后,聯合國又將2009年定名為國際天文年。這說明,天文學對自然科學和現代科學技術的發展,對人類社會的進步同樣起了巨大的推動作用,并且未來可能起更大的作用。

  早在300多年前,天文學的發展曾經對牛頓力學的發展起了重要作用。天文學家開普勒在研究行星運動時得到著名的開普勒三定律。1687年,牛頓深入研究了開普勒三定律,提出了第一個完整的引力理論——萬有引力定律,并建立了牛頓力學。牛頓力學的建立,導致了各種機悈和機器的產生和發展,推動了工業革命和人類社會的巨大進步。當時,天文學的發展不僅推動了牛頓力學的發展,還推動了航海業的發展,因為輪船在茫茫大海中,要依靠天體測量學的方法,測量恒星或太陽的位置,以計算出輪船所在的位置和航行的方向。航海業的發展又推動了歐亞大陸的商業往來和發現新大陸。天文學依據地球繞太陽運動的規律,定出了歷法,不僅統一了人類社會的活動,同時對農業的發展起了重要的推動作用。
天文科普事業對人類文明的意義75 / 作者:UFO中文網 / 帖子ID:17845,45891
  牛頓力學在物理學中,以及在推動技術發展和人類社會的進步中有極其重要的作用。但是,因為牛頓力學是建立在時空相分離的框架基礎上,它僅僅適用于低速運動的宏觀物質系統(大于原子、分子的物質系統),對于接近光速的高速運動系統,微觀物質系統(原子、分子或更小的基本粒子物質系統),和巨大宇宙尺度的物理問題,牛頓力學則表現出局限性和不適用。20世紀,兩個新的物理理論——量子理論和愛因斯坦的廣義相對論對自然科學和社會產生了重要影響。量子物理成功地描寫了微觀世界的物理現象,愛因斯坦的廣義相對論描寫了接近光速的高速運動系統和宇宙大尺度的事件,使人們對于微觀物質系統,接近光速的高速運動系統和宇宙尺度的自然規律有了深刻正確的認識,促進了物理學整體的提高;同時奠定了現代科學技術的飛躍發展,促進了半導體技術、計算技術、通信技術、激光技術、新材料和新能源的快速發展。但是,愛因斯坦的廣義相對論,由于它的概念深奧,數學很難,在很長時間內都沒有被廣大物理學界所接受。尤其是廣義相對論認為萬有引力不是一般的力,而是時空彎曲的表現,這一點很難被人接受。例如來自遙遠恒星的一束光,經過太陽附近時會發生偏轉。按照牛頓力學,這是因為光子受到太陽引力的作用,其動量發生變化,使其運動路線發生偏轉。按照廣義相對論,這是因為太陽的質量扭曲了附近的空間,光子在彎曲空間中運動的路徑是一條曲線,因而來自恒星的光線經過太陽附近時發生偏轉。雖然牛頓力學和廣義相對論都能解釋來自遙遠恒星的光線經過太陽附近時發生偏轉的現象,但是二者得出的偏轉值卻不相同,由牛頓力學給出的偏轉值僅是廣義相對論給出的偏轉值的一半。天文學家將日全食時拍攝下的恒星的視方位(恒星光線在太陽附近發生偏轉后的方位)與半年前夜間拍攝的同一恒星的方位(恒星光線不經過太陽附近,因而不發生偏轉時的方位)進行比較,得到光線的偏轉值。結果證明了廣義相對論給出的偏轉值與觀測結果完全符合。天文學還用其它一些天文現象的觀測結果證明了廣義相對論的正確性。從而使愛因斯坦提出的引力和時空結構的新理論——廣義相對論得到了充分證實。

天文科普事業對人類文明的意義8 / 作者:UFO中文網 / 帖子ID:17845,45891

  天文學家在研究恒星為什么會發光,為什么能維持數十億年向外輻射大量能量而不變的原因時,發現恒星的能源來自恒星內部高溫、高壓和高密狀態下發生的熱核聚變,即將四個氫原子核聚合為一個氦核,同時釋放出大量能量。天文學發現的核聚變不僅豐富了核物理的內容,同時對于人類尋找新能源有重要的意義。因為地球上的海水如此豐富,海水電解后可以提供大量氫作為核聚變的原料,可以用之不盡。相信人類在21世紀,一定可以利用核聚變原理在地球上建立起“人造小太陽”,解決能源的困難。在宇宙和天體中到處都是等離子體,即“電磁流體”。如90%以上的星際物質是以等離子體形式存在;恒星內部高溫狀態下離子和電子的運動是電磁流體。正是研究電磁流體,導致磁流體力學和等離子體物理的出現。等離子體物理不僅在研究天體物理的問題中,而且在研究地球科學的一些基本問題中,已成為必不可少的重要科學理論。等離子體物理又奠定了現代科學技術中的等離子體照明技術,以及等離子體顯示屏、等離子體激光器、等離子體加熱器等的技術,并且成為研究可控熱核聚變的重要手段之一。粒子物理是物理學中一個重要分支學科,它研究組成物質的最小單元——基本粒子,以及它們之間的相互作用。20 世紀,粒子物理取得了重大進展,發現了比中子、質子更小的夸克、輕子、膠子和希克斯粒子等基本粒子,并統一了引力、電磁作用力、弱相互作用和強相互作用的理論框架。但是,要進一步發展粒子物理,必須加大幅度提高加速器的能量,而更高能量的加速器需要大量資金,其經濟投入已經達到使現代經濟發達國家都難以承受的地步。于是,粒子物理和天體物理相結合,利用大型天文觀測設備和天體物理學方法去尋找宇宙中的基本粒子、暗物質、暗能量,以及它們的相互作用和規律,可能成為21世紀科學發展中的重點之一。

  天文學為了解決太陽系的穩定問題,和行星系統的動力學穩定性問題,啟發了現代非線性動力學和混沌理論的發展。而非線性動力學和混沌理論在研究許多復雜系統,如演化生物學、金融中的股市理論等等,都有重要意義。航天技術的發展對于人類的通信、尋找礦產資源、預報氣象和自然災害,以及國防建設起著重要作用。而天文學的知識和規律在航天事業的發展中具有重要意義,例如為了使衛星能夠進入預定的軌道,必須用天體測量的方法和儀器,精確測定運載火箭的運行軌道,必須精確預報是否有太陽爆發的高能粒子碰撞衛星的可能。空間定位系統對于航空、航海和國防有重要意義,而空間定位系統的基本原理是來自天體測量和天體力學。地震是因為地球板塊運動擠壓的能量釋放而產生。發生地震的地方,其局地重力加速度會變化。而天文測量可以最精確地測量地球板塊運動,和測量局地重力加速度變化。因此,天文學對地球動力學和地震預報可以起重要作用。天文學正在研究太陽系中的其他行星上是否有生命存在的條件,同時正在尋找,并且已經發現其他恒星系統中也有行星存在,研究在這些行星上是否有生命存在的條件。這對于研究生命的起源,生命可以適應的環境和條件有重要意義。天文學對自然科學和現代科學技術的作用還有許許多多。因此,聯合國將2009年定為國際天文年,以喚起世界人民對天文學的重視是完全應該和正確的。

自古以來,天文學的知識和技術在人類的生產和生活中就發揮著重大的作用,歷法的制訂、測繪、授時、導航等都應用了天文學方法。今天,除了上述傳統領域外,天文學還在很多其他方面起著重要的作用。例如,通過對金星大氣的研究,人們認識到了全球溫室效應的機理。地球上的氣候變化紀錄中的天文周期,幫助我們了解全球環境變化的歷史。小行星撞擊地球可能導致了恐龍滅絕,而地球上的多次大規模生物滅絕事件呈現周期性,這可能與太陽系穿越銀河系旋臂的周期有關。對太陽、太陽系天體和空間環境的研究,在人類開發和利用太空的活動中也起著重要的保障作用。天文觀測對象的信號往往極其微弱,觀測精度要求極高。只有不斷打破探測極限,才會不斷做出新的發現。天文學家總是不懈地追求性能更加優異的探測器,擴展觀測波段,開發新的探測手段。因此,天文學研究是高技術發展的重要推進力之一。目前,發達國家對天文學越來越重視,不惜耗資數億乃至數十億美元建造各類地基和天基大型天文觀測設備。許多在天文學研究中發展起來的新技術已經在其他領域得到廣泛應用。例如,在射電天文學研究中為了提高角分辨率,發展了綜合孔徑成像技術,賴爾因此獲得諾貝爾獎,而這一技術隨后也被廣泛應用于大地測量、遙感、雷達等。又如,為早期X射線天文學發展而組建的只有寥寥數人的小型高技術公司(AS&E),如今已發展成為一家國際著名企業,其X射線成像技術和X光檢儀等工業產品被廣泛用于科學、國防、教育、醫療和安全領域。該企業的創建者之一里卡爾多•賈科尼博士,也因其對X射線天文學發展的先驅貢獻贏得2002年的諾貝爾物理學獎。再比如,為克服大氣湍流對天文望遠鏡成像的干擾為主要目的發展起來的自適應光學技術,正在十分迅速地向各個領域推廣,在我國也已成功應用于激光核聚變裝置波前校正系統以提高激光能量集中度、人眼視網膜成像以實現細胞尺度的觀察等。天文學知識是人類宇宙觀、自然觀的重要組成部分,這些觀念對于人類的文化、心理和信仰等有深刻的影響。天文學發展史是科學與文化的交融史,宇宙的神秘能激發人類探索的好奇心,宇宙的和諧與美能凈化人類的心靈。今天,天文學知識的普及和教育,在破除迷信,培養公眾的科學素質,吸引公眾對科學的興趣等方面,仍發揮著難以替代的作用。

文明是文化的升華,文明與社會歷史發展的關系特別密切。研究社會發展,必須研究文明與社會發展的內在聯系。通過文明與社會進步關系的考察,我們可以知道社會進步決不僅僅是指經濟的發展和生產總量的增加,而是立足于社會文明各個方面的發展。社會文明是一個整體性概念,考察人類社會的發展,也應當致力于社會的全面進步。當前我們正在努力建設有中國特色的社會主義。就是要把社會主義的物質文明、精神文明、制度文明建設有機地統一起來。把社會進步與文明聯系起來,可以促使我們提高對發展社會文明重要性的認識。文明具有豐富和科學的內涵。社會進步的實在內容是社會文明的發展。衡量社會全面進步的科學尺度,不是別的什么,而是文明的發展。社會的文明程度,是衡量社會全面進步的綜合尺度。文明是一個具有開放性和歷史繼承性的概念,人類社會發展過程中的互相聯系、互相促進,是通過文明成果的互相吸收、互相交流、互相交往表現出來的。通過對文明與社會進步內在聯系的考察,就可以進一步知道社會歷史本質上是開放的。唯有通過社會文明的開放和繼承,才能使人類社會的歷史源遠流長、不斷發展。當代中國社會的進步,離不開世界文明的發展,2009年教育進展國際評估組織對全球21個國家進行的調查顯示,中國孩子的計算記憶能力排名世界第一,想象力卻排名倒數第一,創造力排名倒數第五。在中小學生中,認為自己有好奇心和想象力的只占4.7%,而希望培養想象力和創造力的只占14.9%。培養中國青少年天文望遠鏡興趣是為了開啟中華民族族群的太空宇宙意識的啟蒙運動,宇宙天文的興趣與探索關乎一個族群人種進化與衰退,因此,我們要自覺地把天文望遠鏡興趣探索與宇宙天文科普教育事業作為當代中國社會文明發展的強國事業,融入當代世界文明發展的大潮中,才能使具有文明傳統的中國真正進入世界先進文明之列。宇宙天文探索在為人類帶來了新的發展機遇的同時,可能帶給人類新的危機和災難。我們從介紹宇宙資源以及宇宙天文探索的現狀出發,通過宇宙天文探索對人類認知宇宙的推進作用、宇宙天文探索中的天人合一思想、宇宙天文探索的非線性發展以及倫理思考來探討宇宙天文探索的哲學意義,深化對宇宙天文探索的哲學思考。

    一、文明產生的歷史啟示和文明的“三維”視角

    文明與社會進步緊緊連在一起,文明是社會進步的產物和標志,文明也推動著社會向前發展。文明時代或文明社會,是人類社會發展到奴隸社會才開始的。然而,人類社會生產和社會生活中的文明因素,在原始社會的漫長發展中已逐漸積累和發展起來。原始社會在人類社會的發展史上存在了幾十萬年。它自身也是一個不斷進步的社會歷史階段。沒有原始社會自身的進步和發展,人類也不可能進入社會發展史上的第一個文明社會即奴隸社會。奴隸制的文明社會是原始社會文明因素積累和發展的必然產物。原始社會可以說是人類歷史上的太古時代,恩格斯說過這樣一段耐人尋味的話:“這個‘太古時代’在一切情況下,對一切未來的世代來說,總還是一個最有趣的歷史時代,因為它建立了全部以后的更高的發展的基礎,因為它以人從動物界分離出來為出發點,并且以克服將來聯合起來的人們永遠不會再遇到的那些困難為內容。”原始社會自身的發展和進步是以文明因素為內容、以文明因素或文明成果為標志的。原始社會以其文明成果為以后文明社會的更高發展奠定了基礎。

    在長達幾十萬年的原始社會里,最受人注意、影響最大、至今仍有重大啟迪意義的是三個方面的文明成果(或文明因素)。原始社會的文明因素或稱文明成果,首先要推火的發現和應用。大約在一二十萬年以前,人類對火的認識已經“發展到是以下這樣一個判斷:摩擦是熱的一個源泉”。摩擦取火的發現和成功的應用,是原始社會發展的一個巨大成果,是社會進步的重要標志。它使人類最終脫離了動物界,真正敲開了人類文明的大門,具有劃時代的意義。對火的自覺認識和利用,大大提高了原始人的御寒能力,從而使人類能夠生存于不同的氣候條件下,擴展了人類活動的領域;對火的自覺認識和利用,擴大了食物來源,改變了人們的食物結構和食物習慣,特別是使食物中肉類的比例明顯增加,從而促進了人自身的完善和發展;尤其需要指出,對火的自覺認識和利用,促使制陶業和冶煉業得到了發展,于是引發了生產技術上的一系列的深刻變化和生產工具的發展。在人類生活和生產上由于火的廣泛應用,迎來了人類的最早文明即刀耕火種的農業文明。發生在原始社會末期的人類歷史上的第一次社會大分工即畜牧業和農業的分工,也與原始人對火的自覺認識和利用分不開,恩格斯曾這樣說過:“在人類歷史的初期,發現從機械運動到熱的轉化,即摩擦生火;在到目前為止的發展的末期,發現了從熱到機械運動的轉化,即蒸汽機。而盡管蒸汽機在社會領域中實現了巨大的解放性的變革,但是毫無疑問,就世界性的解放作用而言,摩擦生火還是超過了蒸汽機,因為摩擦生火第一次使人支配了一種自然力,從而最終把人同動物界分開。”

    對火的自覺認識和成功運用是原始社會首要的文明成果,它表明人類實踐的積極成果總是以一定的文明表現出來的,文明成果是社會進步的標志。它深刻地啟迪我們:人類文明的產生和發展,首先是從人與自然的關系表現出來。人與自然的關系,最終表現在生產力的發展上。而生產力的發展,需要人對自然規律的認識和運用,即表現在認識自然、利用自然和改造自然上。這里需要的是科學和技術。人類對火的認識和利用,是古代科學技術的產生和運用的萌芽形態。唯有依賴科學和技術,人類才有認識和改造自然的能力,促進社會生產力的發展。能源問題不僅過去是,今后仍然是人類文明發展帶有根本性的問題,它是一切生產工具的原動力,是人類生存和發展的根本因素,是社會進步和發展必不可少的重要物質條件。當前,在發展我國社會主義的現代文明中,對現代能源的廣泛發掘和有效運用,無疑是一個十分緊迫的問題。文字的產生和使用,是人類文明發展的又一個重大成果,是社會進步的又一重大標志。原始社會沒有文字。原始社會后期,才出現了繪畫符號,這是文字的萌芽。文字的真正發明和使用在進入奴隸社會以后。文字的發明和使用經歷了一個漫長的過程。在使用文字以前很久,人們通過語言進行交流。語言是原始人在長期的共同勞動和生活中集體創造的,并在實踐中逐步完善和發展。人類語言的最初形式主要表現為手勢語言符號,并輔之以簡單音節的聲音符號,以后又經歷了漫長的發展而逐漸形成完整的聲音語言符號系統。語言的產生和形成,使人的社會性得到了進一步的體現,標志著人類社會的有機程度(馬克思、列寧把社會看作是一個“機體”或“活的機體”)得到了進一步提高。因為有了語言,人們就能互相發生聯系,相互交流思想,進行交往活動。但是,語言的交流有很大的局限性,它傳遞的空間只能在聽力所及的范圍,相互交流的信息只能停留在記憶中。只有在有了文字以后,人們的交流和聯系才超越了語言的時間和空間限制。文字的產生和應用使人類豐富的實踐能夠被提高到理性的程度,并使之一代又一代人獲得“文化遺傳”,知識和技術水平得到不斷豐富和提高;同時也使人的精神生活得到新的發展。總之,文字的產生和應用,使人類真正進入文明時代。正如恩格斯在《家庭、私有制和國家的起源>中所指出的:“從鐵礦的冶煉開始,并由于文字的發明及其應用于文獻紀錄而過渡到文明時代”。在人類社會的發展史上,中國、埃及、印度等國之所以成為古代文明的搖籃,與這些地區較早地發明了文字有著極為密切的關系。文字的產生是人類社會的一個重大進步。文字的產生和應用,使人類社會形成了以往所沒有的相對獨立的知識階層,使人類文明除了物質文明以外又形成了精神文明領域。文明水平的提高、文明領域的擴展,是社會進步的深層次體現。重大的文明成果的產生,不僅是社會進步的標志,同時又促進了人類社會的發展。人從動物界脫離而成為社會的人,這是一次飛躍。人類自從有了文字以后,又開始了一次新的飛躍。自從人類有了文字,以文字為基礎的文化科學技術就獲得了突飛猛進的發展,社會生產力從此有了神奇般的發展。文化既以文字為基礎,又是文字的擴展。今天我們之所以特別重視文化教育,重視精神文明建設在社會進步中的地位和作用,也可以從文字的社會功能和對社會進步所起的作用中得到新的啟迪。

    社會分工的產生和發展,是原始社會發展中的又一重大文明成果,是社會進步的又一重大標志。原始社會曾發生了三次大的社會分工,每一次社會分工,都表明人類文明的一次發展,人類社會的一次進步。在原始社會后期,出現農業和畜牧業的分工,這是人類歷史上的第一次社會大分工。社會發展到原始社會末期,又出現了人類歷史上的第二次社會大分工,即農業和手工業的分工。這次大分工后,出現了直接以交換為目的的商品生產。在原始社會瓦解、奴隸社會形成時期,社會上出現了一些不從事生產、只從事商品交換的商人,并促使高利貸的產生和土地私有制的確立。這是人類歷史上的第三次社會大分工。社會分工,是社會生產力發展到一定階段的結果。社會分工促進了生產力的發展;分工促使人的知識技能專門化,也激發了人的競爭心理;分工加快和擴大了交往,使商品交換獲得了發展;分工也使道德、法律的內容更新,制度文明也可以說是在分工基礎上產生的。分工在人類社會的歷史發展中,具有重大意義,它表明社會在物質文明、精神文明和制度文明發展上都取得了重大進展,是社會進步的重要里程碑。人類社會的發展,固然最終要消滅這種固定的分工,不過那是遙遠將來的事。在現代文明的發展中,社會分工還將進一步精細和越來越科學化,也就是說分工將沿著越來越文明的方向發展。分工的日益科學化,不僅加快了生產力的發展和科學技術以及文化藝術的進步,也呼喚著道德、法律和其他制度的建設。在現代社會中,要使社會分工進一步發展和完善,必須重視社會的物質文明、精神文明以及與之相聯系的制度文明的全面建設。社會分工的進一步發展和提高必將促進社會的全面進步。從人類文明產生的歷史中,我們可以清楚地知道一個基本事實:人類文明是不斷發展的,文明內容也是不斷豐富的。特別是當人類文明經歷資本主義文明的發展,文明概念的豐富性、整體性越來越得到凸現,這為馬克思主義的科學文明觀的形成提供了條件。

    馬克思主義的文明觀把社會文明看作是包括經濟、政治、文化等方面內容在內的社會整體性概念。我國一些著名學者和許多理論工作者,從研究近現代的文明發展史,尤其是從我國社會主義的實踐經驗出發,根據歷史唯物主義的基本原理,提出了社會文明總體的三分法:即社會物質文明、社會精神文明、社會制度文明,這三者是互相聯系的。社會文明的這種內在結構,我們也可稱之為社會文明的“三維”結構和“三維”視角。在文明三維的內在結構中,物質文明和精神文明是最基本的,這與人類的物質生產和精神生產相對應。在物質文明和精神文明的互相關系上,物質文明又是最根本的,它是人類社會賴以存在和發展的物質基礎,也是精神文明得以發展的根本物質條件。制度文明存在于物質生產領域,也存在于精神生產領域,也是物質文明與精神文明互相聯系的中介。

理論學術界將社會文明一般劃分為物質文明、精神文明、制度文明三個方面,將制度文明單獨列為社會文明的一個方面有它的合理性和科學性。馬克思在<</SPAN>關于現代國家的著作的計劃草稿>這部廣泛涉及“政治制度”、“國家”、“法律”、“權力的分開”與制衡、“國家管理和公共管理”、“政黨”、“選舉權”等內容的著作提綱中,就提出了“政治文明”的概念。政治文明,包括國家的政治制度、民主制度、法律制度等,它們是物質文明和精神文明所包括不了的。恩格斯在論述社會主義國家產生以前的文明社會時說過:“國家是文明社會的概括,它在一切典型的時期毫無例外地都是統治階級的國家,并且在一切場合在本質上都是鎮壓被壓迫被剝削階級的機器。”一個國家的政治制度、統治階級實施統治的各種管理制度,都是社會文明程度的體現。列寧對資本主義文明進行了“一分為二”的分析,認為與資本主義階級關系、剝削制度相聯系的社會政治制度,實質是“野蠻的文明”,必須予以拋棄;與社會大生產相聯系的具體科學管理制度、科學技術,特別是社會生產力的長足進步,屬于進步的文明,必須作為人類文明成果予以繼承。列寧這里所說的,不僅是對資本主義文明作“野蠻”和進步的具體區分,而且也指出了社會政治制度和具體管理制度在社會文明中所具有的相對獨立性。根據馬克思主義經典作家的論述和分析,把制度文明與物質文明和精神文明一起共同作為社會文明的重要的實質性內容是符合馬克思主義文明理論的基本原理的。文明,特別是現代文明,是以三維文明為基本內容的。它們也應當成為全面審視社會文明的應有視角。

二、中國宇宙天文啟蒙教育事業與天文資源的游樂利用

中國天文教育的啟蒙并不算晚,但取得的效果并不是很好,起原因是多方面的,最主要的原因是國民對于科學教育的不重視,對于培養孩子科學素養方面總是輕描淡寫的帶過。而中學天文學教育,目前在我國的絕大部分地區都不受到重視,青少年們都為了應付一個又一個的考試,而忽略了對科學知識的學習,學習都只是為了能得高分,其他的很多東西均被忽略。所以說,中國目前中學天文學教育是很不完善的,我們仍需要加大在中學天文學教育的力度。但在大學受到很高的重視,1952年將中山大學天文系和齊魯大學天算系的天文部分調整到南京,成立南京大學天文系。1960年北京師范大學設立天文系;同年北京大學地球物理系設立天文專業,現已有天體物理中心。1977年中國科學技術大學設立天體物理中心,1999年又成立了天文與應用物理系。1957年建成的北京天文館及2004年新館落成,為全國天文普及教育工作起了積極作用。國內天文刊物主要有《天文學報》、《天體物理學報》、《天文學進展》和《天文愛好者》等刊物。此外,全國高等院校大部分地理系開設了“天文基礎課”,以培養中學地理教師能“上知天文,下知地理”和開展天文觀測活動的能力。近年來隨著對大青少年素質教育的重視,不少高校在全校范圍內開設“天文選修課”,這一趨勢還在不斷增長。隨著計算機網絡技術的發展,天文網站也不斷涌現。當今普及天文科學知識,不僅是天文學的首要任務,也是現代人們的普遍要求,是社會進步和人類文明發展的需要。

   科學,特別是自然科學,最重要的目標之一,就是追尋科學本身的原動力,或曰追尋其第一推動。同時,科學的這種追求精神本身,又成為社會發展的一種最基本的推動。科學總是尋求發現和了解客觀世界的新現象,研究和掌握新規律,總是在不懈地追求真理。科學是認真的、嚴謹的、實事求是的,同時科學又是創造的。科學的基本態度就是疑問,科學的最基本精神之一就是批判。正是在這個意義上,科學堪稱為人類進步的“第一推動”。科學教育,特別是自然科學的教育,是提高人們素質的重要因素,是現代教育的一個核心。科學教育不僅使人獲得生活和工作需要的知識和技能,更重要的是使人獲得科學思想、科學精神、科學態度以及科學方法的熏陶和培養,使人獲得非生物本能的智慧,獲得非與生俱來的靈魂。可以這樣說,沒有科學的“教育”,只是培養信仰,而不是教育。沒有受過科學教育的人,只能成為受過訓練,而非受過教育。

天文興趣的學科定位是培養、發展青少年的天文素養,而天文素養是一個綜合性很大的目標概念,是一個多元化的結構體系。由于青少年的情感態度與價值觀、方法能力及行為習慣等具有個性、程度差異性的特點,很難簡單地用一種評價,反映出青少年的不同特點。根據青少年的個性差異和興趣特長,將以前的期末單一測試改變為靈活全面的差異性階段評價。在整個評價過程中可以評出五星級小天文家、四星級小天文家、三星級小天文家等激勵形式。天空是深邃的,宇宙是神秘的,古代的天文學充滿了誘人的情趣,新的天文發現更是引人入勝。讓我們一同參與到天文探索活動中來,共同感受發現的快樂。讓天文科普活動在我市青少年中更加廣泛的開展起來,不斷提高青少年的綜合素質。天文屬于自然科學,是“求真”,是對宇宙天體及其運行規律的研究和認識。人文是“求善”,是對人生和社會的美好境界的追求。科學注重邏輯,給人以嚴謹,人文則關注人的精神世界,給人以獨立的精神和自由的思想。若忽視人文教育,人的想象力和創造力就會被抑制,人的氣質就難以高雅,人的同情心、審美感、道德感就會缺失。

愛因斯坦說過:“科學是一種強有力的工具,怎樣用它,究竟給人們帶來幸福還是災難,全取決于自己,而不是工具,刀子在人類生活上是有用的,但它也可用來殺人”。為了保證科學這個工具被正確使用,科學需要人文導向,求真需要求善導向。在天文教育中融入人文精神的培養,對青少年形成熱愛生活、向往和追求美好事物的積極心態大有益處,在人文精神熏陶下成長的青少年今后應用科學知識時,就會進行政治的、法律的、倫理的、生態的思考,他們的行為就會符合國家、民族、人民的利益。目前,我國中小學的天文教育發展迅速,許多學校配備了各種天文觀測設備,天文觀測已成為深受青少年喜愛的課外活動。但大多數學校的天文教育僅在天象觀測、普及天文知識這一層面上游弋,而缺少對青少年人文精神的培養。其實,在天文學中蘊藏深刻的人文內涵。那么,中小學天文教育中人文精神的培養可通過哪些途徑來實施?我國的許多歌賦詩詞、哲學思想都與天文密切相關,在天文活動中融入文學和哲學,是提升青少年人文素養的重要途徑。如:在中秋夜,可以通過開展詠詩賞月活動,將天文和我國的中秋文化融合起來;在野外觀測時,讓青少年一邊臥看牽牛織女星、欣賞銀河,一邊朗誦有關銀河的詩詞,將天文觀測和經典誦讀融合,星空之美和我國古典文學之美融合,從而陶冶青少年的審美情趣,幫助他們積淀文化底蘊。

宇宙以無比寬大的胸襟,包容了一切,也包容著我們每一個人。仰望星空,讓青少年聯想宇宙之大,自身之渺小,從而勉勵青少年要心胸寬廣,有所包容。了解星空運行規律后,讓青少年談論對《周易》中“天行健,君子以自強不息”的理解,使青少年懂得星空的運行是如此的剛健而有規律,世間萬物無能阻擋它的運作,于是勉勵人們效法天宇,為實現理想而百折不饒。通過這樣的情景體驗,不僅使青少年領略到星空的美麗,更能使青少年感悟到深邃浩渺的星空中蘊藏著的人類思想的美麗。神話傳說體現了古人對美好生活的向往和追求,蘊含著豐富的人文內容。天文中的神話傳說俯拾皆是,如我國的后羿射日、嫦娥奔月、天狗食月以及西方的 88 個星座的由來、天空之神宙斯等。將這些神話滲透到天文理論學習和觀測活動中,不僅能愉悅青少年的精神,還能引導青少年認識生命的意義,提高青少年的道德修養。比如觀測昴星團時給青少年講董永和七仙女的神話故事,讓青少年體會到古代勞動人民對自由純真愛情的向往。觀測天蝎座和獵戶座時,引用杜甫“人生不相見,動如參與商”的詩句,講述帝王嚳的兩個兒子閼伯和實沈互不和睦的傳說,使青少年懂得珍惜友誼、親情。學習和辨認星座時,讓青少年查找各種星座的希臘神話,感受與人同形同性的希臘神靈帶給大家的歡悅之情,了解希臘神話和我國神話的差異以及希臘神話所凸顯出來的人本意識和自由觀念。

   近百年來,無數仁人志士意識到,強國富民再造中國離不開科學技術,他們為擺脫愚昧和無知作了艱苦卓越的奮斗。中國的科學先賢們代代相傳,不遺余力地為中國的進步獻身于科學啟蒙運動,以圖完成國人的強國夢。然而,這個目標遠未達到。今日的中國需要新的科學啟蒙,需要現代科學教育。只有全社會的人具備較高的科學素質,以科學的精神和思想、科學的態度和方法作為探討和解決各類問題的共同基礎和出發點,社會才能更好的向前發展和進步。因此中國的進步離不開科學,這是毋庸置疑的。然而這并不意味著,科學的精神也同樣地被公認和接受。雖然,科學已經滲透到社會的各個領域和層面,科學的價值和地位也更高了。但是毋庸諱言,在一定范圍內,或某些特定時候,人們只是承認“科學是有用的”,只停留在對科學所帶來的后果的接受和承認,而不是對科學的原動力、科學的精神的接受和承認。科學的精神之一,是它自身就是自身的“第一推動”。也就是說,科學活動在原則上是不隸屬于服務于神學的,不隸屬于服務于儒學的,科學活動在原則上也不隸屬于服務于任何哲學。科學是超越宗教差別的、超越名族差別的、超越黨派差別的、超越文化的地域的差別的,科學是獨立的、普適的,它自身就是自身的主宰。青少年天文教育作為基礎教育的一門基礎學科,有著其自身的特殊性,假設在基礎教育中可以增加天文教學,則對素質教育的實施和促進具有共同作用。

    天文教學中的許多內容都浸透了豐厚的哲學思想,尤其是辨證唯物主義思想。如:講述地球的宇宙環境,要講到宇宙是由物質組成的,而物質是運動變化的,其運動變化時有規律可循的。由此培育青少年“物質是運動變化的”辨證唯物主義思想,教育青少年要用發展的觀念看待效果,進而樹立正確的世界觀和人生觀。天文學科具有培育青少年微觀的、全球的、國際的看法有重要作用。天文教學的基本思緒是由遠及近,先是宇宙的,再是全球的及中國的。經過了解宇宙和地球可增強青少年的全球看法和國際看法,啟發青少年去了解世界,進而放眼世界、改造世界。天文教學觸及的內容很多,不只包括天文、氣候氣候、地質、地貌、水文、土壤、生物等自然科學知識,而且還有工業、農業、交通、商業、旅游、人口、民族及城市規劃樹立等社會科學知識。自然科學知識盡展自然界多姿多彩、神奇變幻的自然現象, 促使青少年有劇烈的了解自然、看法自然、探求自然界微妙的興味和愿望。社會知識則又增強了可持續發展觀念和正確的人口、資源、環境觀。天文學科同時還與其它學科嚴密聯絡,如數學里橢圓的離心率、物理開普勒三定律、力的分解、生物的光協作用等,如能將各學科知識無機結合起來,融會貫串,則更能激起青少年的求知欲。
    天文學科具有綜合性和區域性、直觀性與籠統性的特點。因此,經過天文教學,可以培育青少年的綜合分析效果的才干,發散思想、邏輯思想以及逆向思想才干。如經過地圖、模型等直觀教學,可激起青少年的學習主動性和靈敏性,啟迪青少年思想,尋覓盡能夠多的答案和處置效果的方式方法;經過豐厚的天文圖像、表格信息,培育青少年發明性的籠統思想和籠統思想,啟示青少年去探求、發現天文事物、天文知識和天文規律;依據天文實際性很強的特點,展開各種各樣的活動,如辦天文黑板報、手抄報,課前三分鐘天文趣聞,觀察天氣和氣候的變化狀況,撰寫天文小論文,展開演講、討論,讓青少年各持己見,使青少年有足夠的時機表現自己、表達自己的思想、情感和意志,展現自己共同的思想視角,開掘其創新潛能,培育其創新肉體。青少年的思想素質、文明素質的水平,最終要以實踐舉動表現出來。經過提高青少年的思想素質和文明素質,最終的目的是要使實際與實際相結合,提高青少年的實際才干,運用于消費樹立之中。可以經過一系列的活動,如制造星圖觀察星空、采集天文標本、到環境監測站去監測水質和空氣質量、到氣候站去觀測氣候氣候、拼世界以及中國的行政區圖等,提高青少年的觀察才干、入手才干、分析效果和處置效果的才干,自覺維護我國的基本國策,積極參與環保舉動,植樹造林,維護生態環境,維持有利于人類消費和生活的生態系統和生態平衡,可以在以后的消費樹立中做到片面規劃,走人與自然協調的、可繼續開展的路途。總之,在中學開展天文教育,對激發青少年我學習興趣,培養青少年的科學素養和創新思維等方面都有積極的促進作用。
    天文旅游資源指能引起游客興趣的由天文因素引起的或與天文現象直接相關的各種現象、遺跡和人工構筑物,具有存在的偶然性、地域的廣泛性、出現的時間性、資源的稀缺性、景觀的壯觀性、觀測的地域性等特點。從其形成原因可以將天文旅游資源分為行星地球天文旅游資源、天體天文旅游資源、天文文化旅游資源三類。行星地球天文旅游資源是地球作為行星由于其自身的運動特征、形態特征以及與其他星體相互作用而形成的對旅游者具有一定吸引力的天文現象。天體天文旅游資源是由于天體的的運動或變化所引起的天象變化。天文文化旅游資源是人類對宇宙和星空探索活動及其在探索過程中所形成的觀念、理論、技術、歷史、哲學及其物質載體。發展天文旅游有利于破除封建迷信,增加科學精神;發揚傳統文化,體現天人和一的和諧思想;開展科普教育,促進我國天文學和航天事業的發展;強身健體,陶冶情操,欣賞大自然的美,體驗科學的神奇;豐富旅游產品,促進旅游業的發展。美國、加拿大、德國、英國、日本等國非常重視大眾天文科普教育,設立了眾多的天文館供大眾參觀和觀測;中國香港太空館, 成為香港科學文化標志, 是訪港游客必游之地; 我國臺灣建有一流的天文教育館, 為公眾欣賞、感受宇宙奧秘, 學習宇宙知識, 破除迷信、提高國民素質起到良好作用。
    天文學研究歷史悠久,天文文化博大精深我國是天文學大國,天文文化博大精深,在建筑、人民生活、文學、宗教、國家禮制等方面都有體現。中國建筑尤其是官方建筑體現群星擁照、中軸對稱、唯我獨尊、天人對應、天人合一、天圓地方、天體崇拜的思想。北京的天壇、地壇則生動體現了古老的宇宙學說—天圓地方說。在中國民間人們認為, 北斗的第四星是文曲, 第六星是武曲, 他們既掌握功名的神圣權力, 又以象征功名的理想人物形象出現,文曲星和武曲星在民間有許多傳說故事。中國人發現北斗星在北極星周圍反時針旋轉,并用北斗星的指向來判斷季節。中國古代文學中包含了濃厚的天文思想。教與天文更有不解之緣,以政治述求和延年益壽為目的的占星習慣使道士成為精通天文地理的人物。我國地域面積廣大,擁有足夠大的經度和緯度跨度,自然環境地域差異大,為天文現象的發生和遺跡留存和天文旅游業的開展提供了多種可能性和廣闊空間。我國海南有白沙隕石坑,廣東內洞、云南綠豐、內蒙古多倫等四處隕石坑有待確認。我國處于中低緯度,海域遼闊,日月對地球的引潮力大,海岸條件多灣多河流入海口,觀食條件優越,潮汐種類多樣。我國南北緯度差異大,日月星辰有不同的視運動軌跡。我國古代天文學發達,境內天文臺多且技術先進,古觀象臺遺跡成為旅游開發的寶貴資源。此外我國還有現代天文教育基地、觀測基地、博物館可供開展天文旅游。
    我國天文旅游資源開發具有得天獨厚的自然條件,有龐大的潛在客源和占優勢的時代背景,具有開發旅游資源的資金是實力和技術水平,與傳統旅游項目配合,培育國內外兩種市場,我國天文旅游開展主題體驗旅游、文化科技旅游、生態觀光旅游、探險探究旅游,具有很好的開發前景。建筑特殊天文標志,開展主題旅游,體驗神奇的一瞬間我國幅員遼闊,有多個天文地理的特殊的點和線,如我國的四至點、北回歸線、東十二區北京時間中央經線等。在這些地方,可以建設永久性的標志供人們觀賞和研究,開展天文主題旅游。黑瞎子島位于我國東北部的極角,是祖國最早見到太陽的地方,那里的島嶼沙洲、原始森林、特色民居、漁牧風情、豐富的動植物資源,再加上特殊的歷史和地理淵源可以開展中華第一縷陽光觀賞、西至點可以欣賞最后的日落欣賞、北回歸線附近可開展太陽回歸瞬間體驗等主題活動,并擴展為相關的天文科普旅游。沿北回歸線建立北回歸線標志塔和博物館展覽館,設立系列日昝, 以供夏至、冬至的記時觀測;設立季節交替圖騰墻,體會回歸線的地理意義。世界首座北回歸線標志位于臺灣嘉義市,光緒 34 年,中國大陸首座北回歸線標志在廣東省封開縣江口鎮,1984 年建成。開展觀星旅游和白夜體驗,體驗南北兩重天我國南方看到的星星更多,東升西落明顯,近乎直升直落,更容易看到南半球的星星。北方則看到的大部分是北天球的星星,它們圍繞北極星繞轉明顯。南方晝夜差別不大、四季不夠分明,尤其是熱帶地區長年無夏,北方則四季分明,夏季、冬季白天、黑夜差別很大。
    我國最北端的漠河可以體驗白夜現象。天文旅游為游客體驗我國南端和北端兩重天提供了絕好的機會。開展追日之旅和時光倒流體驗,感受時間的相對性我國東西跨經度多,跨越 5 個時區,時間相差約 4 小時。在交通發達的今天可以開展追日之旅,再一次看到太陽落山或日出。體驗時光倒流,感受延長的一天。人們也可以,在西邊看完日出,吃過早餐,坐飛機到東邊看日落,體驗縮水的一天。開展觀日賞月活動和其他壯觀天象,感受宇宙的脈動日食月食、日升、日落、地內行星地外行星合與沖,方照與大距的都是日、地、月、行星之間有規律的會合運動所造成的,日食月食是非常壯觀的景象,尤其是日食更為罕見。星遮月、十字星、星遮星、雙星繞轉等是星體間相對運動的結果,超星星爆發、流星雨、彗星回歸體現了宇宙的一種脈動性,太陽活動有 11 年的半周期。準確地對這些天象進行預報,遇上好天氣,是人們感受日地月彼此呼應、宇宙脈搏、太陽血脈運行和大自然節律性的好機會。在最佳觀測地點開展有關天象的節日慶典活動,建立觀測基地。太空探索風起云涌,航天科技蒸蒸日上,2003 年 10 月 15 日 ,“神舟 5 號 ”飛船成功發射 。2008 年神州 7 號宇宙飛船實現了中國人首次太空漫步;2007~2020 年我國計劃實施登月計劃的繞落回三部曲。中國正邁向航天大國之列。發展天文旅游能幫助人們對航天事業的了解和支持,滿足人們對對航天知識、太空知識和天文學知識的需求,擴大人民的視野,為我國太空探索和航天計劃提高強大的輿論支持和智力支持。中國日益崛起,國力增強,人民日益富裕,隨著我國經濟的高速發展、人們收入的不斷增加以及閑暇時間的增多,人們對求知、求新、求美的需求日趨強烈。天文旅游以其不同于常規旅游的新奇、知識性、探索性、偶遇性吸引著廣大人們尤其是青少年學生。同時,21 世紀是知識經濟的時代,是亞太崛起的時代。科教興國的戰略為天文旅游的發展營造了極為有利的時代氛圍。天文旅游在中國具有潛在市場呼之欲出。難得的機會:世界中國日食年,據廣東天文學會報道:2007~2012 年,將會出現少見的“中國日食年”。 連續 6 年在中國境內都可看到日食, 能看到 4 次日偏食,2 次日環食和 2 次日全食。在這次中國日食年中幾乎每個地方都可看到幾次日食。我們要抓住這個難得的機會,做好宣傳促銷工作,使天文旅游上規模、上檔次。開展星空大會、天象國際科普論壇、天象國際學術會議、天象觀測,中國地理特殊點線地區天文旅游開設項目。開展天文大篷車科普宣傳送科技下鄉活動、精彩旅游推介、慶祝晚會、天象展覽等。
    開展觀潮活動,體驗大海的呼喚和天地的呼應我國海岸線漫長,海灘類型多樣,潮型種類齊全,在大潮期間可以組織游客觀賞潮汐和潮流。可以在固定地點觀賞,也可以用空中跟蹤觀賞,可以跨越觀賞,體會迎面而來潮水和背面而去潮水的感覺,從不同側面體驗潮水。還可以與潮共舞,潮中沖浪。在杭州灣和廣西欽州灣地區舉辦潮汐節,建立觀潮區域,舉辦觀潮相關活動,開展潮汐主題科普旅游,形成潮汐文化。開發天文遺跡,研究天外來客,再現隕星撞擊地球壯觀景象隕石和隕石坑是隕星撞擊地球留下來的物質和地貌形態。在隕石坑內和附近會有有別于其他地方的巖石礦物成分或紋理結構,孕育著特殊的物產。隕石本身是天外來客,是宇宙的標本,對研究宇宙起源有很高的價值。保存完整的隕石坑,如海南白沙隕石坑可以開展空中觀賞或高處觀賞隕石坑形態、品嘗或欣賞隕石坑特殊物產和建立隕石坑博物館,開展科普教育和科學研究等活動。開展航空航天和太空旅游或模擬太空旅游,空中看地球和天象,體會逃逸地球零重力的感覺2001 年,美國商人丹尼斯.蒂托首開太空旅游的先河。只要能戰勝技術、管理和其他各種障礙,太空旅游大有可為。在真正的太空旅游時代還未帶來時,我國可以嘗試在四川西昌、北京、海南文昌、甘肅酒泉等衛星發射基地和費飛控中心開展拋物線飛行、高空分行和亞軌道飛行旅游,或建立模擬航天、太空旅游基地、航天旅游博物館展覽館,發展“大眾太空旅游”。挖掘天文文化,開展天文文化旅游和參與式旅游我國天文文化深厚、博大精深,航天科技實力日益雄厚。在天文旅游資源開發過程中可以挖掘中華天文文化,充分利用現有場館和觀測設備、科研結構開展天文文化旅游和科普旅游和航天技能、天文觀測技能訓練;建立天地科學公園,融天文、地理與人文于一體將天文、地理科學知識納入文化旅游審美范疇;融合地方文化和生態旅游與地方旅游項目緊密結合和配合,加強天文旅游的文化性、科技性、娛樂性、大眾性、參與性;不斷更新形式和深化其內涵。如可以開展九九老人節老年人夜觀壽星、七七鵲橋會青年人觀牛郎織女星活動、、少年暑期科普野營、黃道吉日旅游結婚儀式等文化娛樂休閑活動。同時開發天文吉祥物供游客購買,開設天象音樂、舞蹈、講演廳, 形成天文趣味旅游。

三、人類文明中的天文探索是社會進步的希望

     文明是一個不斷發展的綜合性、整體性概念。人類社會的進步與人類文明的整體發展息息相關。標示社會全面進步的尺度不是別的,而是社會文明。文明是社會進步的天平。社會文明的三維結構體系也使我們進一步明確以文明為尺度衡量社會全面發展或全面進步的整體性含義。社會文明之所以能成為衡量社會發展或社會進步的綜合尺度,首先,是因為社會文明所包含的內容與社會發展和社會進步所反映的狀況是一致的。社會是在一定的物質生產活動基礎上形成的具有經濟、政治、文化、思想、法律、道德等多方面因素組合而成的有機統一體。雖然其中有主要、次要之分,但是全面地考察一個社會的發展或進步,不能僅僅抓住其中的某一方面(即使是主要方面),應當既要看其社會生產力的發展,又要看其生產關系適應生產力發展的狀況;既要看由生產關系所構成的社會的經濟基礎,又要看與經濟基礎相適應的政治法律、道德、藝術等政治現象和社會意識形態所構成的社會上層建筑。人們知道,人類從原始社會步入奴隸社會是一個歷史性的飛躍,這一飛躍的標志,不僅僅是生產力,也不僅僅是因為社會有了分工協作,而是包含了經濟、政治、思想、文化等方面的綜合因素。我們說社會主義社會優越于資本主義社會,如果從生產關系角度來看那是極其明顯的,而從經濟發展的現實水平來看,那就會發生困惑,只有從生產力與生產關系、經濟基礎與上層建筑的結合上,或者說從社會文明的視角即從物質文明、精神文明、制度文明這一整體上,才能說明社會主義優越于資本主義的社會制度。文明是一定時代積極因素的積累和進步因素的綜合。總的來說,一定的社會文明總是一定社會發展階段上的社會本質特征的反映。如資本主義的社會文明,即從資本主義社會的物質文明、精神文明、制度文明反映了資本主義社會那個特定歷史階段所積累的積極和進步因素的總匯,體現了資本主義社會文明最一般的本質特征。社會主義的社會文明,是社會主義這一特定歷史時代和歷史階段所具有的本質特征的反映,它不包括遺留于社會主義社會現實中的封建主義、資本主義那種落后、消極、腐朽的東西。文明是一個歷史范疇,由于生產力發展水平不同,不同歷史時期生產關系的性質及其完善程度不同,還由于同一社會發展過程中經濟基礎和上層建筑的成熟程度不同,社會文明所包含的具體內容和特征也是不同的。由此可見,以社會文明即物質文明、精神文明、制度文明的整體統一作為衡量社會全面發展和全面進步的綜合尺度,完全適用于人類社會發展的各個歷史階段。它是具有現實內容,各個社會又完全可以通用的衡量和檢驗的尺度。因為只有強調以文明為尺度,即把物質文明、精神文明、制度文明有機結合起來,才能真正推動社會穩定、健康的發展。西方發達資本主義國家雖然在經濟上是上去了,但社會矛盾重重,兩極分化懸殊,經濟缺乏持續發展的后勁和生機,其重要原因是物質文明與精神文明、制度文明,沒有協調和統一的發展。

    仰望星空我們會看得更遠,在人類的歷史文明的時空中,每當人類的各種矛盾錯綜復雜時,天文便會把人類引向期待與期望的神思漫游中。“天文”在古代中國人心目中,其含義及性質既是如此,可知正是今人所說的“星占學”。歷代官史中諸《天文志》,皆為典型的星占學文獻,而其取名如此,正與班固的用法相同。這類文獻中最早的-種見于《史記》,名《天官書》,尤見“天文”一詞由天象引伸為星占學的脈絡——天官者,天上之星官,即天象也,亦即天文。后人常以“天文星占”并稱,正是因此之故,而并不象一些現代學者以已意所逆的那樣,將“天文”與“星占”析為二物。科學意義上的天文學與星占學有密不可分的關系,是古代世界的普遍現象。著名天文學史家A·貝利(Berry)認為:對星占學的信仰,無疑曾是對真正的天文學研究的一個強有力的刺激。貝利強調了星占學對天文學的促進作用,但對于兩者孰先孰后的問題,采取回避的態度。M·克萊因(Kline)則傾向于認為星占學的歷史更為古老。占星術在科學史的意義在于其促進了天文學的研究,這不僅在希臘而且在印度、阿拉伯和中世紀的歐洲都是如此。占星術培育了天文正如煉金術之培育化學一樣。歷史上煉金術之為現代化學的前身,這一點是眾所周知的。克萊因將星占學與天文學的關系與此類比,意味著將星占學作為天文學的前身或母體。事實上,幾乎在所有的古老文明中,比如埃及、巴比倫、印度、中國、瑪雅等等,人們都可以看到一個相同的現象:天文學研究產生于星占學活動之中。唯一的例外是古希臘。許多西方學者都強調指出。古希臘的星占學是較晚時候從巴比倫等地輸入的。比如著名科學史家W.C.丹皮爾(Dampier)說:柏拉圈、(Plato)已經聽說過占星術,但是,占星術的實際知識,是在公元前280年左右由柏羅沙斯(Berosus)帶到希臘的。B·羅素(Russell)在著名的《西方哲學史》中也采納了同樣的說法。這就是說,希臘天文學不象其它古代文明那樣產生于星占學活動之中,而是在星占學傳入之前就已產生并相當發達了。這一例外是意味深長的,因為今天通行全世界的現代天文學體系,其源頭正是古希臘天文學。當然,星占學一旦傳入希臘后,它也很快在歐洲文明中扎下了根,長期繁盛不衰。在希臘以外的古代文明中,天文學研究產生于星占學活動之中,那么在這些古代文明中,天文學研究后來是否從母體中獨立出來?或者說,在這些古代文明中,是否曾存在過現代意義上的天文學?這是頗難回答的問題。答案在很大程度上取決于人們所確認的判據。在一些西方學者看來,現代意義上的天文學在古代中國并不存在。比如16世紀末進入中國、對中國傳統文化有著很深理解和很強適應能力的耶穌會士利瑪竇(Mathew  Ricci)認為:他們把注意力全部集中于我們的辯學家稱乏為古星學的那種天文學方面;他們相信我們地球上所發生的一切事情都取決于星象。后來的一些評論更加刺耳,M·達朗貝爾(Delambre)曾說:“中國歷史雖長,但天文學簡直沒有在中國發生過。”A·塞迪洛(S edillot)甚至說:他們是迷信或占星術實踐的奴隸,一直沒有從其中解放出來,……中國人并不用對自然現象興致勃勃的好奇心去考察那星辰密布的天穹,以便徹底了解它的規律和原因,而是把他們那令人敬佩的特殊毅力全部用在對天文學毫無價值的胡言亂語方面,這是一種野蠻習俗的悲慘后果。這種充滿文化優越感的、盛氣凌人的評論,當然是不足取的。但是,天文學究竟是否曾經從古代中國星占學母體中獨立出來,這個問題實際上直至今日仍未解決。在中國傳統文化中,“天人合一”是一個含蘊極廣的概念。就廣義而言,“天”被用來指整個自然界。這個自然界,或者說天,在古代中國人心目中,并非象近代科學的“客觀性假定”中那樣是無意志、無情感、可認識。可改造的客體;而是一個有意志、有情感、無法徹底認識,只能順應其“道”與之和睦共處的龐大神秘活物。這或許就是一些現代中外學者所盛稱的古代中國人的“有機自然觀”。所有天人合一與天人感應的大道理,最終都可歸結為一點:人如何與天共處,即如何知天之意、得天之命,如何循天之道,邀天之福。

    俗話說:上知天文、下知地理。這是對個人知識淵博的一種贊美。早期天文學研究的對象主要是天體,而現代宇宙學則包括觀測所及的時間、空間和物質的總和。對某個具體的天體而言,它的位置、分布、運動、結構、物理狀態(如溫度、壓力、體積等)、化學組成和演化規律等都是要研究的內容。天體的結構可分為三個層次,即太陽系、銀河系和總星系。這三個層次一個高于一個,太陽系包含在銀河系內,總星系又包含了銀河系和其他河外星系。作為一門基礎自然科學,天文學的任何進步都對人類社會具有重要的積極意義。直到今天,精確的時間和歷法仍然是按照太陽系和恒星的運動確定的。上海天文臺和陜西天文臺的主要工作就是測時:應用測時儀器觀測選定的恒星,獲得準確的時刻;守時:用守時工具,如天文鐘、原子鐘等,計量時間;授時:利用無線電波發布時間信號。大家熟知的北京時間就是由陜西天文臺發布的。最近幾十年,各種人造衛星和空間探測器頻頻進入太空,對它們運動軌道的控制離不開天體力學的精密計算。而對太陽物理現象(如黑子、耀斑)的研究將直接影響到地面導航、通信等。現代天文學的研究還可啟發人們去思考、探索與人類的現在和未來息息相關的各種應用技術。如通過對太陽能量來源機制的研究,獲得了核聚變理論。盡管人類尚未完全掌握受控核聚變技術,但利用核裂變產生能量的核電站已遍布全球。宇宙中還有很多比核聚變能量更高的產能形式存在于天體中,盡管這些形式至今尚未完全弄清,但這已給人類提出了存在新的更有效能量轉換形式的可能性。

    浩瀚的宇宙展現了無比的壯麗,同時也展現了無窮的神秘。自鐵有了人類就開始了對宇宙的觀察和思考。但到目前為止,并沒有旁種理論能夠揭示所有的宇宙奧秘,就連宇宙是如何起源的這一似警再簡單不過的問題,其理論也正在不斷爭論、發展之中。是什么物質謝生了宇宙?創生宇宙的物質從何而來?是什么力量使創生宇宙的物質創生了宇宙?無數的疑惑,無數的問題,促使人們進行無盡的思索,無盡的遐想,這種遐想甚至超越了常人思維的極限,對宇宙問題的研究越深入,帶來的問題就越多。一旦這些問題得以解決,必將引起自然科學的重大突破。人類是從認識太陽、月亮、太陽系中的行星開始認識宇宙的。很長一段時間以來,宇宙被認為是空間上無邊無際、時間上無頭無尾的物質的總和。隨著科學技術的發展,人類已經觀察到宇宙的邊緣,這是距地球約l00多億光年的類星體。一些天文觀測事實和理論研究使人們相信宇宙產生于大爆炸的一瞬間,這就使時間空間上無限的宇宙觀發生了根本的變化。不僅如此,人們還能了解距地球十分遙遠的恒星的物理狀態,并已向太陽系中的某些天體發射了空間探測器。這一切表明,天文學是人類認識自然的最前沿的科學,天文學的研究需要用到人類最新的知識、最先進的技術。但是,天文學又是最古老的科學,它幾乎是伴隨著人類同時產生的,有關現代天體和宇宙的所有新概念都是建立在人類不斷追求和摸索的基礎之上的。19世紀以前,天文學家研究的對象主要是天體力學,研究的工具是光學望遠鏡。到19世紀,由于照相術和光譜學的引進,使以測定恒星和星云的亮度、溫度、化學性質為內容的物理研究成為可能。隨之而來的是對恒星和星云的結構進行理論分析。20世紀量子論、相對論和其他物理分支的發展也促進了天體物理學的興起和發展。現在,天文學空前繁榮,人們發現了如類星體、脈沖星這些前所未知的天體,解決諸如宇宙、化學元素、地球和生命起源這一類基本問題的可能性也已出現。

    人類了解自然奧秘的好奇心是永存的:所以對宇宙的了解必然會不斷地深入,面臨的困難必然會不斷地被克服。早期的天文學是從確定天體的位置和運動開始的,屬于前面所說的天體力學部分。由于當時觀測的不準確,概念也存在很多錯誤,所以那個時期的天文學研究既不能正確描述天體的運動也不能準確觀測天體的運動,這是缺乏科學的動力學概念的必然結果。自從牛頓發現了萬有引力和三大運動定律后,天體力學才真正成為一門科學并由此得到飛速發展。牛頓天體力學的特點在于用數學分析方法解運動方程,把天體位置表示為時間的“顯函數”,然而這種方法只能適用最簡單的問題。為了解決復雜的問題,人們又發展了許多數學的方法,有些方法相當深奧,天體力學實際上成了數學問題。電子計算機的使用使得天體力學發展到一個新的階段,它使人們能用“實驗方法”來判斷行星或衛星軌道的穩定性,即在什么條件下軌道是周期性的,在什么條件下體系會瓦解。

    只有兩個天體組成的系統稱為二體問題,利用牛頓萬有引力定律很容易求出它們的軌道,這些軌道是二次曲線,它們是橢圓、拋物線和雙曲線。由三個天體組成的系統稱為三體問題,雖然我們想象不出它的復雜性,但是目前尚未找到嚴格的解析解。也就是說,要確定地球、月球和其他行星的軌道實在是一件非常困難的事。天體力學還面臨這樣一個問題:既然現在人們知道的行星的軌道都不是嚴格的數學解,那么這些軌道是不是穩定的?也就是說,行星的軌道永遠不變嗎?如果地球的軌道不穩定,那么它的任何微小的變化都是災難性的。很遺憾的是,這個關系地球命運的問題至今沒有圓滿解決。人們似乎并不擔心什么時候能徹底解決這個問題,因為這種災難發生的可能性實在太小了。現在,人們利用現代數學和計算機能夠計算比三體多得多的數百個天體系統的運動問題。對于太陽系,用這種方法已經計算出行星在數千年內的星歷表,在這個期間,所有行星的軌道沒有絲毫變化。

    20世紀量子論、相對論的創立和發展以及觀測技術的發展促進了天文學的不斷發展。目前,人類的宇宙觀已經完全不同于牛頓時代的宇宙觀。依據新的物理觀點,人們認識了恒星內部發生的過程,認識了恒星演化過程;用新的觀測技術,人們看到幾乎處于宇宙邊緣的星體,從理論上開始認識宇宙的起源和宇宙的演化。隨著對宇宙的深入了解,人類幾乎同時也認識到所面臨的問題和困難。這些問題和困難既有理論上的,也有技術上的。迄今為止,人類所掌握的理論還不能完全解釋觀測到的事實,人類的活動主要還是限制在地球和地球的周圍。天體物理學與原子物理、分子物理、熱力學、光譜學、等離子體物理、固態物理和其他物理領域有緊密聯系。下面列出的都是天體物理涉及的主要內容。恒星物理學是研究恒星的物理狀態和化學成分的一個分支,它們是根據拍攝的恒星光譜來決定恒星表面的物理狀態和化學成分的。恒星內部結構的研究全靠理論分析,通過建立各種理論模型來研究恒星內部的物態、溫度、壓力分布以及產能和輸能方式,最后確定各類恒星的演化地位。

    星系物理的研究對象有兩個:一是確認星際物質,二是研究星系的結構和演化。星系是由恒星、氣體和塵埃構成的龐大系統。按其結構可分為旋渦星系、橢圓星系和不規則星系。銀河系屬于旋渦星系。關于銀河系和星系的知識均來自對恒星的光學觀測、對星際氣體與塵埃進行的研究,以及用21厘米氫線對氣體所作的射電觀測或用其他波段對超新星遺跡和射電源所作的射電觀測。自從廣義相對論問世以及河外星系紅移被發現以后,宇宙學的研究發展到一個新的階段。基于理論和觀測,天文學家致力于建立各種宇宙模型,其中以宇宙大爆炸模型最為著名。隨著類星體和脈沖星等高能量輻射天體被相繼發現,導致了高能天體物理學的誕生,它包括X射線天文學、r射線天文學和紅外天文學。從研究天體的運動規律到研究天體的化學成分和物理性質,研究的對象從太陽系擴大到幾乎是宇宙邊緣的類星體,這是由于人們從天體觀測中獲得了更多的信息。當然這也是因為科學技術的發展使得人類能獲得更多的信息,以及人類對自然規律認識的深入從而能正確地分析所獲得的信息。在廣闊的宇宙中有數不盡的天體,由于絕大多數天體離我們極其遙遠,盡管它們發出大量的光輻射,但在我們看來卻十分暗弱。肉眼所能看到的恒星只有6 000顆左右。如果想觀測更多的恒星和其他天體,單靠眼睛就不行了,而必須借助天文望遠鏡。幾千年來,人類憑著上天賦予的雙眼,觀看這亙古不變的星空,創造了許多不朽的神話及故事。肉眼雖然迷你,不過質量顯然不錯,人類也得以發現了許多宇宙運行的規則。 可惜肉眼終究太小,所能觀察到的現象及精確度有限,這是古代天文學無法大幅度前進的主要原因之一。 1608年,一位荷蘭的眼鏡師傅發現利用二片透鏡并調整透鏡位置可以看清遠方的景物,彷佛是把遠方的景物拉到眼前來看一般,因而發明了望遠鏡。 后來,意大利的科學家伽利略聽到了這個消息,并于1609年制作了一部口徑42mm的望遠鏡。這部望遠鏡讓他"大開眼界",因為他驚訝地發現,月球表面有高山和無數的坑洞;金星也如月球般,有著盈虧的變化;而木星旁邊竟然還有四顆小星星繞著木星公轉!這些發現徹底的顛覆了傳統的天文學觀念。伽利略是有史以來使用望遠鏡觀察天空的第一人,這部望遠鏡同時也開創了天文學的另一個新紀元。之后的1611年,德國科學家刻卜勒也設計了一部望遠鏡,并改良了目鏡,擴大了望遠鏡的視野,成為今日望遠鏡的主流。 伽利略制作的望遠鏡是折射式望遠鏡。1668年,牛頓利用光線反射的方式,發明了反射式望遠鏡。這是天文望遠鏡的一大突破,因為反射式望遠鏡在制造上遠比折射式望遠鏡容易的多,并且沒有折射式望遠鏡的色差現象,能讓觀測質量大幅提升。1672年,法國人蓋賽格林變更了牛頓式反射鏡的焦點位置,發明了蓋賽格林式反射望遠鏡,讓反射式望遠鏡更容易操作。這幾位同是十七世紀的偉大科學家,分別留下了以自己名字命名的光學系統,讓十七世紀在望遠鏡史上發出耀眼的光芒。自此以后,世界各地的天文臺愈來愈多,望遠鏡也愈來愈大,天文學的進展也愈來愈快了。1938年德國人史密特把折射式望遠鏡及反射式望遠鏡合而為一,發明了折反射式望遠鏡,也就是史密特式望遠鏡(史密特照相機),開創了望遠鏡的另一個新紀元,也讓俄國人馬克斯托夫發明了另一種折反射式望遠鏡-馬克斯托夫望遠鏡。19xx年無線電波望遠鏡把天文望遠鏡所能看到的延伸到所有的電磁波長,讓我們觀看宇宙的視野不會只局限于可見光,進而造成了天文望遠鏡的另一次革命,也讓天文學能在最近極短的數十年中,得到超越數千年來的成就。

(一)光學望遠鏡的出現和改進,使人類可以看到更遠、更暗的天體

望遠鏡最初1608年出現在荷蘭。天文學家伽利略敏銳地意識到望遠鏡對于天文觀測的意義,于次年制成第一架天文望遠鏡。他使用平凸透鏡作為物鏡,凹透鏡作為目鏡,制作了一架口徑4.2厘米,長約1.2米的折射式望遠鏡。后來,人們把這類望遠鏡稱為“伽利略式望遠鏡”。伽利略用這架望遠鏡獲得許多重要發現,如月亮的環形山、金星的位相、木星的衛星等,為當時還處于假說階段的“日心學說”提供了觀測方面的證據,被譽為“天空中的哥倫布”。從此,天文學跨入了用望遠鏡觀測、研究天象的新時代,人類的眼光開始深入宇宙。 1611年,德國天文學家開普勒又將天文望遠鏡做了改進,用兩片雙凸透鏡分別作為物鏡和目鏡,使放大倍數有了明顯的提高,這類望遠鏡被稱為“開普勒式望遠鏡”。直到今天,人們使用的折射式望遠鏡還是上述這兩種。折射望遠鏡的制作有一定困難,其口徑越大,鏡筒就越長,而巨大的光學玻璃澆制也十分困難,到1879年美國芝加哥大學葉凱士天文臺的直徑為1.02米的望遠鏡啟用,折射望遠鏡的發展達到頂點,一直到今天,它仍然是世界上最大的折射望遠鏡。1668年,牛頓用反射鏡代替折射鏡發明了第一架反射式望遠鏡。幾經改良后,反射式望遠鏡被廣泛應用于天文觀測中。一代望遠鏡制作宗師、天文學家赫歇爾一生制作了許多大型望遠鏡。1781年,赫歇爾用自制的望遠鏡做巡天觀測時發現了天王星,使太陽系的范圍擴展了一倍。他還通過望遠鏡,并利用統計法第一個確定了銀河系形狀大小和所包含的恒星數量,使人們首次了解了我們所處的星系。由于赫歇爾開創了銀河系恒星天文學的研究,他被稱作恒星天文學之父。

1918年,口徑為2.5米的胡克望遠鏡在美國投入使用,這是第一臺能夠幫助人們確定銀河系實際大小和太陽系所在位置的望遠鏡。早在18世紀,德國哲學家康德就提出,在銀河系以外,還有“數量無限的世界和星系”,所謂的星云其實應該是和銀河系一樣的星系,但在他的年代,沒有一支望遠鏡強大到足以支持他的觀點。利用胡克望遠鏡,美國天文學家哈勃分辨出仙女座大星云并非是銀河系的組成部分,而是遠離銀河系的另一個星系。哈勃的發現證實了河外星系的存在,開創了銀河外天文學的研究,讓人們的視線延伸到了銀河系之外。同時,哈勃還利用望遠鏡觀測了近30個星系,發現所有星系均彼此遠離,進而證明宇宙正在膨脹,為20世紀40年代末大爆炸宇宙理論的提出提供了觀測上的證據。1948年,直徑5米的海爾望遠鏡在美國加州投人使用,這臺以美國天文學家海爾命名的反射式望遠鏡,可以拍攝到暗至23等的天體和遠達10億光年的星系,使人類認識的宇宙范圍進一步擴展。

隨著人們對望遠鏡性能不斷加以改進,并且越做越大,望遠鏡可以觀測到更多、更暗的天體和取得更高的分辨率。目前,世界上最大光學望遠鏡的口徑已達到10米,是兩臺美國安裝在夏威夷的凱克望遠鏡,因其經費主要由企業家凱克捐贈而命名。其他大型望遠鏡還有歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡、美國的雙子望遠鏡、日本的昂星團望遠鏡等,它們的口徑都是8米。這樣的大望遠鏡,可以讓我們沿著時間的長河,探尋宇宙的起源,凱克望遠鏡更是可以讓我們看到宇宙最初誕生的時刻。

(二)射電望遠鏡打開了人類認識宇宙的另一扇窗口

自望遠鏡發明300多年來,光學望遠鏡一直是天文觀測最重要的工具。但光學望遠鏡接收的只是天體發射的可見光波段。20世紀中期,出現了用于接收天體的無線電波的射電望遠鏡,這是天文學發展史上的又一次飛躍,使人類對宇宙的認識從可見光波段擴展到射電波段。目前世界上口徑最大的射電望遠鏡直徑為305米,它是美國阿雷西博射電天文臺的拋物面射電望遠鏡,這是一臺天線固定的射電望遠鏡,利用地球的轉動來改變天線指向。由德國建筑的直徑100米的全向轉動拋物面射電望遠鏡,是世界上最大的可轉動單天線射電望遠鏡。隨著射電望遠鏡的發展,人們將多臺射電望遠鏡組合在一起,組成巨大的天線陣列,使其靈敏度和分辨率大大超過單個望遠鏡。20世紀60年代,天文學的四大發現——類星體、脈沖星、星際分子和宇宙微波背景輻射,都是用射電望遠鏡觀測得到的。今天,射電天文學仍然在字宙學、星系演化、恒星物理、探索地外生命等研究中扮演著重要角色。

(三)空間望遠鏡使天文觀測擺脫了地球大氣的影響

由于地球大氣對電磁波的嚴重吸收,在地面上只能進行射電、可見光和部分紅外波段的觀測。隨著空間技術的發展,人類可將觀測儀器發射到宇宙空間,使天文觀測得以擺脫地球大氣的影響。從此,天文學的發展進入了從地面觀測躍入空間觀測的新時期,探測到更多宇宙的秘密。與地面觀測設備相比,空間觀測有著極大的優勢。光學空間望遠鏡可以接收到比在地面寬得多的波段;由于沒有大氣抖動,分辨率也得到了極大的提高;空間沒有重力,儀器也不會因自重而變形。1990年,以天文學家哈勃的名字命名的空間望遠鏡投入使用。哈勃望遠鏡在距地面600千米的太空進行觀測,擺脫了地球大氣的干擾,其分辨率比地面的大型望遠鏡高出幾十倍。借助它可觀測到宇宙中140億光年之外發出的光,研究和確定宇宙的大小和起源;對河外星系進行深入分析研究,確定行星間、星系間的距離;對行星、黑洞、類星體和太陽系進行研究等等。哈勃望遠鏡對國際天文學界的發展有非常重要的影響。21世紀,人類將建造口徑更大、觀測能力更強的空間望遠鏡,以期在探索宇宙形成早期的天體、搜索其他恒星的行星,以及在更廣闊的天體物理研究方面取得突破性的進展。人類還將利用月面理想的天文觀測條件,建立月基天文臺。空間觀測和地面觀測的相結合,必然會為天文學的發展插上飛翔的雙翼。

   四、冷戰思維中的美國天文望遠鏡熱

第一架望遠鏡于1608年誕生在荷蘭,口徑為2.5厘米。肉眼能見天體的亮度比此望遠鏡觀測到的最暗天體亮20倍。意大利科學家伽利略得知這個消息后,立即加以研究。經過不斷努力,他終于在1609年制成了第一架放大倍數為32倍的天文望遠鏡。伽利略用這架望遠鏡發現了許多新的天文現象,給唯心的“地心說”以沉重的打擊,對哥白尼的“日心說”則給予了極大的支持。要想知道望遠鏡的作用,首先還應知道天體的輻射。物理學告訴我們,光和無線電波本質上是一樣的,都是電磁波。無線電波是波長較長的電磁波,光是波長較短的電磁波。人眼所能看見的電磁波叫可見光,它有各種不同的顏色:紅、橙、黃、綠、藍、青、紫,紅光是可見光中波長最長的j紫光是可見光中波長最短的,波長的單位為A。1A=10-10米。為了明確起見,可將電磁波按波長長短次序排列起來,得到電磁波譜。

    對可見光可以用光學望遠鏡來觀測,對天體發出的無線電波則可用射電望遠鏡來觀察。為什么我們只是在可見光和無線電波這兩個波長范圍內觀測天體的輻射呢?因為天體的輻射要經過地球大氣層后才能被接收到。由于大氣層的吸收作用,很多波段的輻射不能到達地面,只有可見光和波長從毫米級到30米的無線電波能透過大氣到達地面。這些波段被稱為大氣窗口。紅外線和紫外線只有一小部分能穿過地球大氣層。如果大氣層對紫外線是“透明”的,那么人類的生存將受到威脅。當然,利用火箭、衛星和航天飛機等可在大氣層外觀測天體的其他波段的輻射。另外,由于人眼的分辨本領非常有限,因此無法直接看清有視面天體的表面細節,甚至連視面也看不出來。而天文望遠鏡既能大量收集天體的輻射,又能發現有視面天體的角直徑,并能追隨天體而運動,以便長時間地對準被觀測天體并進行跟蹤。

    光學望遠鏡分為照相望遠鏡和目視望遠鏡。照相望遠鏡的結構和照相機的結構差不多,主要是由一個光學鏡頭(物鏡)和底片盒組成。物鏡的用途之一是把天體成像在底片上,從而拍得天體的照片。注意,對一般恒星來說,照片仍是一亮點,而無細節可言。望遠鏡是無法看到恒星表面細節的。目視望遠鏡是用來觀測天體的儀器。把照相望遠鏡里的底片盒拿走,換上一個叫目鏡的光學鏡頭,就成為一個目視望遠鏡了。光學望遠鏡按物鏡的不同可分為三種:折射望遠鏡、反射望遠鏡、折反射望遠鏡。折射望遠鏡的物鏡由透鏡組成。由于單透鏡的像差,特別是色差的存在,會嚴重影響成像質量,使像周圍呈現五彩繽紛的顏色,故通常采用由3個透鏡或4個透鏡組成的復雜物鏡來消除色差。反射望遠鏡的物鏡由反光鏡組成。在這種物鏡里,光線經過反射,完全無色差。為消除球差,反射物鏡的表面都磨成旋轉拋物面的形狀,現在更趨向予做成旋轉雙曲面。反射物鏡通常由玻璃制成,為了增加反射的效果,往往需要在玻璃表面鍍增反膜。另一種常見的反射望遠鏡稱為牛頓型反射望遠鏡,由于反射望遠鏡的拋物面主鏡可以做得很輕薄,加上鏡筒較短,所以易于增大口徑。現在世界上的超大型望遠鏡都是反射式望遠鏡。折反射望遠鏡的物鏡既包含透鏡又包含反光鏡。在這種物鏡里,天體的光線要同時受到折射和反射。折反射物鏡的主鏡是一個球面的反光鏡,副鏡是一個透鏡,用來校正主鏡的像差。一架光學望遠鏡不僅需要光學部件,還需要一套機械部件。為了使望遠鏡能夠觀測天球上任意位置的天體,機械部分必須使它能夠繞兩條互相垂直的軸線旋轉。在實際觀測天體的過程中,由于望遠鏡本身的視場較小,因此不易對準所要觀測的天體。為了克服這個缺陷,大型望遠鏡常附有一套導星設備,或稱尋星鏡。尋星鏡的視場較大,易于捕捉目標。將目標鎖定于導星鏡的十字絲交點上時,望遠鏡中就出現被觀察的天體了。

歷史學家們一般都認為,1833年11月12日~13日出現的壯麗輝煌的獅子座流星雨,以及后面的接踵而來的兩顆蔚為壯觀的大彗星,激發了美國公眾對天文望遠鏡的渴求。例如,不期而至的1 843年的大彗星,其明亮程度達到了甚至在中午時分也能用肉眼看到,它直接促使哈佛大學天文臺得到了一架由德國慕尼黑的一流光學廠家Merz&Mahler生產的15英寸(約38厘米)折射望遠鏡。這架哈佛望遠鏡在1847年安裝完畢,它與安裝在俄國圣彼得堡附近普爾科沃天文臺的另一架同樣的望遠鏡并列,是當時世界最大的折射望遠鏡。可是,純粹的天文學因素,還不足以解釋19世紀的美國天文臺建設高潮的緣由。不管怎樣,大彗星也曾高掛在大不列顛的夜空,美麗的流星雨也曾出現在法國和德國的天幕之上,而美國式的“望遠鏡熱”為什么未曾在這些國家出現呢?在美國,實際上那些驅動的因素是曾經受傷的民族自尊心,對工業革命的崇拜,對白手起家、平民致富的美國機遇故事的向往,以及一些宗教精神的復雜的混合體。

    在19世紀早期美國人曾經被歐洲上流社會的精英們蔑視為沒有教養的鄉巴佬。出于對認同的渴求,美國人接受了歐洲人的精神,并且在外在表觀上也模仿歐洲人。一位佚名的記者在1888年發表在《北美洲評論》上的一段話,曾經在后來的幾十年中多次被引用。他說:  “對一個啟迪文明的民族來說,天文臺從來是最神圣和高雅的,因此天文臺一定會得到社會和個人的鼎力贊助。我們雖然絕沒有自詡崇尚學問和藝術,然而卻完全忽視了對天文學提供支持,我們大概是絕無僅有的一個。”辛辛那提的天文學家兼鐵路巡視員Ormsby MacKnight Mitchel在1 842年說過的一段抱怨的話,則聽來讓人覺得他有些孤陋寡聞:“當俄國的野蠻人群吹噓他們擁有世界最好的普爾科沃天文臺時,在我們自由而智慧的國家的廣袤土地上,卻沒有一個天文臺。”然而在1842年,美國已經有了6個天文臺,其中有休斯頓保護地學院的休斯頓天文臺,俄亥俄天文臺(建于1838年)和費城中心高等學校天文臺(建于1840年)。完全不必對Ormsby MacKnight Mitchel的所謂“野蠻人群”這種在政治上很錯誤的話在意,但他的話卻引來了辛辛那提民眾的激情,他們在兩天時間里就募集了1000美元(相當于現在的25000美元~250000美元)。三年之后(1845年),辛辛那提驕傲地擁有了Merz&Mahler生產的1l英寸(約28厘米)折射望遠鏡。這是當時美國最大的望遠鏡,直到1847年哈佛天文臺擁有了38厘米折射望遠鏡。

    在19世紀美國完成了從科學荒蕪之地向世界天文學臣頭的蛻變。1822年,美國著名天文學家Nathaniel Bowditch曾經驚嘆道:“當今在世界上只有英國可以自豪地宣稱它擁有30個公共的和私人的著名天文臺,而在美國,我們只有區區一個像樣的天文臺。”那時上距美國獨立戰爭不過50年,離1812年戰爭(美國獨立后與英國之間的一次戰爭,1815年結束一譯者注)僅僅10年,這兩次戰爭還深深地留在人們的記憶中。戰亂已經使得這個年輕的國家一貧如洗,甚至比原來殖民地時期還要貧困。對美國來說,這時的英國不僅是在軍事上咄咄逼人的強敵,而且是一個可怕的知識文化層面上的巨無霸,就如當時其它的歐洲列強一樣。即使當時美國已經開始了大規模的西部淘金運動,但在大西洋兩岸的人們心目中,美國在知識文化方面還無異于一片荒蕪的原始森林。1826年美國總統約翰·昆西·亞當斯在給國會的年度報告中強調說:“在整個美洲和西半球,我們沒有天文臺,也沒有觀測天文的人,對我們的緊閉著的雙眼來說,地球完全是在一片黑暗中運行。”然而,他的關于建設天文臺和支持專業天文學家的呼吁,卻因他說天文臺就是天上的燈塔而遭到一些公眾的嘲笑。又過了10年,一些學校和個人購置了少數價格不菲的由英國、法國和德意志光學廠商制造的望遠鏡。那時的情形就是如此,一直到所謂Gay Nineties時期,即1890年到1900年的10年間,這段時期被認為是美國的“快樂的時光”。

    到1900年美國有了世界上最多的天文臺,至少達220個之多(按現代的重新統計結果),認定的標準是有若干位著名天文學家都認為該天文臺已經擁有足夠的設備。有四個天文臺裝備了由美國Alvan Clark&Sons公司制造的當時世界最大的折射望遠鏡。一些較小的天文臺也擁有著它們自己的“第一”(例如在所在州第一,西部第一,海拔高度第一,望遠鏡口徑第一,本廠商生產的望遠鏡口徑第一,等等)。有很多望遠鏡得到了富有的美國慈善家的贊助,有的得到了平民的捐助。1897年,里克天文臺的天文學家赫斯曾說:“一些非天文學家的人士慷慨解囊資助望遠鏡建造,這的確很了不起。天文學家只需要提出對設備的要求,天文臺就可以去找合適的提供資助的人士。”取得的成就讓人感到欣慰。威廉姆斯學院的天文學家薩福德在1888年評論說:“現在歐洲的天文學家偶然地到美國來,才明白這里正在發生什么。”于是,到了1900年,關于望遠鏡的嫉妒的心態越過了大西洋,又輪回到大不列顛了。一位沒有留下姓名的作者在《自然》雜志上曾寫道:“英國的天文臺應該得到更多的資金支持,若非如此,那么今后一流的天文學成就只能出現在美國了。”這樣,在不到一代人的時間里,美國就徹底地完成了從科學的荒蕪之地向世界天文學巨頭的蛻變。雖然在19世紀中的這個時期,其它國家也在建設新的天文臺,但這時美國天文臺建設的突飛猛進式的發展,在世界上堪稱絕無僅有。為什么那時天文學大受公眾的追捧,使得一次“望遠鏡熱”能夠席卷整個美國?實際上,那次“望遠鏡熱”,是由一些甚至是天文學之外的重要因素所驅動的文化運動,它卻使美國天文學家擺脫了缺乏先進設備和對研究工作資金支持的窘境。

在哈佛天文臺獲得了世界的兩個最大的折射望遠鏡之一以后,美國是否就感到從此和歐洲“平起平坐”了呢?我們將聽到的是這樣的令人有些沮喪的悖論,哈佛的數學家Benjamin Peirce在1853年向美國科學促進會(AAAS)的科學進展報告中說:“美國不可能和歐洲在科學方面并駕齊驅,除非美國超過歐洲。美國必須超過歐洲,而且要靠自己的力量。”從此,美國開始了一場與歐洲之間的大折射望遠鏡的競賽,要努力拔得下一個30年的世界第一的頭籌。美國的工業革命使得望遠鏡競賽得以進行。在當時的美國文化中,“大膽地”“技術的”“世界最大的”這些理念大行其道。當363英里(約584千米)長的從奧爾巴尼到巴法羅的伊利運河在1825年通航時,它是全世界最長的運河(實際上中國的京杭大運河應是世界上最長的運河,而且1825年前后仍處于全程通航狀態。——譯者注)。始于1840年代,美國的新建鐵路穿越了森林和牧場,越過了崇山峻嶺,緊隨而至的還有沿線的電線桿和電報線路,實現橫跨北美大陸、連接東西海岸,隨著1869年“金道釘”儀式的舉行而勝利竣工。這些若沒有無畏的精神,沒有敢于冒險的勇氣,都是不可能做到的。隨著多項技術的成功,美國人的創造精神和自豪感變得更加張揚了:下一個不乏挑戰性的世界紀錄是什么?為什么不是世界最大的天文望遠鏡呢?更有甚者,民主的理念廣泛深入人心。一種反貴族的民主理念宣稱,一個普通的砌磚工人與波士頓名流之間是平等的,知識也不是只有社會上層精英們可以壟斷的財富,而任何一個人,無論其出身若何,都可以憑借努力工作、運氣、勇氣和冒險精神取得成功。

    在一些雜志和書籍中,美國的望遠鏡制造者就是美國神話的卓越的編織者。Alvan Clark本是一位在麻省劍橋的印刷雕刻師和肖像畫家,他自學了光學技術,在50歲時他開始制作當時世界最大的折射望遠鏡——里克天文臺的36英寸(約91厘米)望遠鏡。還有伍斯特的Reed Warner和Ambrose Swasey,這兩位新英格蘭的年輕人,曾經建造過一架9英寸(約23厘米)望遠鏡的基墩和柱墩,他們簽約承包了里克天文臺91厘米折射鏡的機械部分和圓頂室工程。在這個最大望遠鏡的神話之外,還有一些被人們忽略了的故事:Clark經歷了長達12年的光學實驗和多次失敗的磨難,以及他作為一個科學門外漢但要科學家承認其能力的艱苦奮斗,Warner和Swasey也在Pratt&Whitney公司做了長達1 1年的精密工程、市場經營和項目管理的工作,直到他們有了自己的公司。在美國內戰之后的實業家鍍金時代,美國與歐洲之間的望遠鏡競賽演變成了成功的美國實業家之間的競爭,這些人將自己的機遇寄托于一些高端的目標,包括天文臺。1872年10月,月刊《制造商和建筑師》刊登了一個8年系列的第一篇文章,呼吁建造“百萬美元望遠鏡”,文章得到了《科學美國人》和其它刊物的響應。部分是由加利福尼亞的百萬富翁James Lick在1873年捐贈的70萬美元遺產,得以建立了里克天文臺(1888年建成)。A.卡內基1889年在他首次出版的成名文章《財富福音》中,向他的資本家朋友們推薦Lick為榜樣,他指出,因為儀器技術發展之快,“每過幾年,便會有新的望遠鏡裝備美國的天文臺,而最新的望遠鏡總是最大的和最好的望遠鏡。美國天文年鑒辦公室主任、同時也是當時美國天文學的領軍人物的Simon Newcomb曾經指出:“從古至今,天文學一直是人們的文明程度的一個標識。”科學的光芒讓種種迷信思想黯然失色,一個天文臺還是一個精神的避難所,在這里可以盡情享受“來自天堂的最純潔的空氣”,在我們的已經商業化了的生活中,這里是一個回歸道德的空間,“這里完全沒有因人們的生存競爭導致的那些污濁和丑陋”。芝加哥天文學會會長H.A.Johnson則走得更遠。他在1888年迪爾伯恩天文臺的奠基儀式上演講說:“在某種意義上,天文臺就是一個弘揚道德的學院,它與所有的宣講《圣經》的神圣之所有異曲同工之妙。人們對天文奇觀的深刻思辨,會幫助人們超凡脫俗,而開啟一個永恒而宏大的視野。”天文學在航海和測地學中的實際應用,使得天文學理念和精神的影響占有了一席之地。于是,在一些演說和文章中出現的這種文化的虔誠信念是如此堅定。1884年,普林斯頓的太陽物理學家Charles A. Young在對美國科學發展委員會的一次質詢演說中這樣說道:“科學真理的最高價值,當然不是經濟層面上的,但是比這要高尚得多。科學,就其自身來說,它可愛可敬,攜帶著詩歌和繪畫藝術那樣的美,它引導人們走向一種更寬廣包容、目光遠大、優美高尚的生活。”

    到1890年代在美國業余天文愛好者的組織已經出現在很多城市。成百上千的銀行家、律師、新聞記者,甚至還有建筑工人和家庭主婦,在夜晚都去聆聽關于宇宙的演講。帶著朝圣心情來參觀天文臺的大批人群,甚至給天文臺的日常工作形成負面影響,以致一些天文臺不得不對開放時間做出限制。天文學家Mary E.Byrd在1886年的明尼蘇達州Northfield的卡爾頓學院第二天文臺的奠基儀式上說:“在一些人心目中,天文臺已經被誤解為是一個專供參觀的地方,就像一個牧師的住宅。或者就像一個天體的競技場,在晚上就演示月亮、恒星和行星,而天文學家就是演員了。”在1 9世紀的最后25年,美國對望遠鏡的需求,遠遠超越了Alvan Clark&Sons和John A.Brashear這兩家公司的生產能力。確實,那時美國對望遠鏡需求形成的市場,造就了很多今天人們幾乎忘記了的廠商,它們中有John Byrne、John Clacey、A. K. Eaton、Harry Fitz、William和David Mogey、Charles A.Spencer,還有另外好幾十家。據現在的統計,這些不很知名的廠商制造了幾乎19世紀全美國望遠鏡的一半,還有其它可移動的和永久性的專用設備。19世紀末很多各種規模的天文臺在美國已經迅速地建立起來,然而天文學家們卻遇到了另一種尷尬:他們有了非常多的設備,卻缺少對日常研究工作的支持。物理學家Henry A. Rowland在1883年初曾警告說:  “我們國家已經擁有了很多很好的天文臺,然而相比之下研究成果卻不多,因為我們缺乏對研究工作的管理。”1 897年,Newcomb在葉凱士天文臺捐贈儀式上也指出:  “如果沒有在一架大型望遠鏡旁工作的人,那么望遠鏡當然毫無意義。我呼吁更加關注在望遠鏡旁工作的人們。”缺乏對于研究的支持,是在公眾出于文化的訴求而非對天文科學具有持久興趣的基礎之上建設很多天文臺之后,可以預期出現的問題。雖然天文研究目標有自己的捐助者,如Catherine W. Bruce.Mrs.Henry Draper和Uriah A.Boyden等,她(他)們一般和捐建天文臺的不是一批人。許多捐助建立天文臺的慈善家們,對一個孤獨的天文學家深夜時分在圓頂室內工作時使用的那種測微儀、光譜儀等設備提供資金并不感興趣。相反,這些富有的捐贈者想要的是,社會輿論對于他的美國文化保護神形象的承認,這承認是通過建立天文臺這種有形的資產。望遠鏡,曾經一度是美國的羞恥,但是現在卻是美國的光榮。和其他自然科學一樣,天文學與哲學有著相互依存、相互促進的關系。在所有自然科學中,天文學與哲學的關系最為密切。一方面哲學是一門研究世界觀的學問,世界觀就是宇宙觀,它在闡明關于宇宙的根本觀點——宇宙是精神的還是物質的,宇宙是靜止的還是運動的時,離不開天文學為之提供的科學證據;另一方面,天文學在研究它的一些重大理論問題時離不開哲學的指導,要精確地描繪宇宙、宇宙的發展和人類的發展,以及這種發展在人們頭腦中的反映,只有用唯物的辯證的方法。哲學是關于自然知識、社會知識和思維活動的概括和總結,它和具體學科之間的關系是一般和特殊的關系。因此,哲學依賴于具體學科的發展,必須不斷地從自然科學和社會科學中吸取新的營養,以保持哲學本身旺盛的活力。

     天文學上一些重大變革常常是世界觀變革的先導。例如,哥白尼太陽中心說的提出,不但推翻了托勒密的地心說,而且使整個自然科學從神學世界觀的統治下解放出來;康德·拉普拉斯星云說打破了形而上學的第一個缺口;愛因斯坦的相對論推翻了牛頓的絕對時空觀,論證了辯證唯物主義的時空觀。狹義相對論證明了空間和時間的相互聯系,證明了時空隨物質形式和運動狀態的變化而改變,并且時間和空間在一定條件下是可以轉化的。廣義相對論證明了物質的分布狀態使時空結構發生變化,使得充滿物質的宇宙空間不再是歐幾里得空間,而是非歐幾里得空間。說得簡單點,時空是可以彎曲的。但這種彎曲并非日常生活中對某個具體物體的那種彎曲,而是使時空性質發生根本改變的一種變化狀態。現代天文學的發展豐富了唯物辯證法的基本規律和范疇。例如,恒星演化的過程證明了量變到質變規律的正確性,每當恒星內部溫度的量變達到一定的關鍵點則必然會引起恒星能源產生機制的根本改變,從而使恒星從一個階段演化到另一個階段。

    哲學對自然科學的發展起著不容忽略的作用。愛因斯坦曾說,“如果把哲學理解為在最普遍和最廣泛的形式中對知識的追求,那么,哲學就可以被認為是全部科學研究之母”。天文學發展的歷史表明,天文學中的一個主要的以致開拓了幾代天文學家思路的太陽系演化假說,是由一位著名的哲學家——康德提出的。在當時機械論觀點統治下的天文學,很難解釋“天體是怎樣運動起來的”這樣一個根本問題,只能求助于造物主的智慧。而具有哲學頭腦的康德卻沒有被當時自然科學知識體系的貧乏狀態所束縛,沒有為狹隘的機械論觀點所限制。他沒有從太陽系之外去尋找動力,而是從太陽系內部尋求自身發生演化的根本原因。康德星云假說的提出被看做是從哥白尼以來天文學取得的最大進步,這不能不視為是哲學對天文學發展起積極作用的有力證據。在這里,哲學站在了科學的前列,在哲學觀念上對形而上學的機械論發起了攻擊,為自然科學的前進開辟了道路。值得指出的是,康德星云假說中方法論的思想被自然科學忽視了,因而沒有對自然科學產生直接的影響,使科學的進步延緩了許多。這正反兩方面的事實都表明哲學對天文學和其他自然科學的作用是不容忽視的,反映了在不同的哲學思想支配下自然科學的發展狀態具有極大的差異。哲學能夠給予天文學以方法論的幫助。天文學的研究方法有兩種:一種是實驗的方法,一種是理論分析的方法。其中,理論分析方法是認識天體的本質和規律不可缺少的思維方法,也是哲學向天文學提供方法論指導的主要承受者。對天文學來說,由于觀測手段的局限和認識對象的高度復雜,所得的信息資料總是殘缺不全的。這種情況下以什么哲學為指導來分析問題,就變得極其重要了。熟知人的思維的歷史發展過程,熟知各個不同時代所出現的關于外在世界的普遍聯系的見解,有助于天文學家正確地確定已知物理定律和理論在天文學中的適用范圍。事實上,每一門理論都有自己的適用范圍,例如:量子力學—-微觀世界,牛頓力學——宏觀世界,相對論力學——宇觀世界。既不能用牛頓力學解釋基本粒子的運動,也無必要用量子力學來考慮足球的波長是多少,盡管足球作為一個實體其波動性還是存在的。

五、天文望遠鏡給人類未來文明帶來的發展希望

    1608年荷蘭人約翰·李伯海發明了折射望遠鏡。1609年伽利略制成了一架口徑4.4厘米,焦距為120厘米的天文望遠鏡。伽利略用這架放大率為32倍的望遠鏡發現了木星的4顆大衛星、月亮上的環形山、金星的盈虧現象等。1616年茹切亞斯制成了第一架反射望遠鏡,緊接著馬爾森于1634年、格利高里于1663年、牛頓于1668年、卡塞格林予、1672年都設計或者制造了不同類型的反射望遠鏡。當時的反射望遠鏡都是用金屬制成的,口徑只有幾厘米。18世紀后期,著名的天文學家威廉·赫歇爾磨制了數塊金屬面反射物鏡,其中最大的口徑達122厘米。赫歇爾用他自制的反射望遠鏡首次證實了銀河系的存在。1845年,英國人羅斯制成了當時世界上口徑最大的1.8米的金屬面反射望遠鏡。由于金屬面反射望遠鏡的固有缺點,如磨制困難、熱膨脹系數大、鏡面易氧化失澤,故到19世紀中葉,金屬面反射望遠鏡開始走下坡路。

    18世紀中葉道侖制成了第一架直徑為140毫米的消色差玻璃透鏡望遠鏡。18世紀宋,紀南生產出了合乎光學要求的火石玻璃。緊接著,夫瑯和斐在物鏡制造的理論和技術上又進行了很多研究和改進。他還在1824年制成了當時最大的、口徑為244毫米的折射望遠鏡。1888年和1897年,克拉克父子先后制造了口徑為914毫米和1 020毫米的兩臺大型折射望遠鏡。直到現在,它們仍是世界上折射望遠鏡的亞軍和冠軍,目前分屬美國里克天文臺和葉凱士天文臺。折射望遠鏡要求透鏡有很高的質量,內部不能有氣泡、雜質,這就限制了折射望遠鏡的最大口徑。因為大塊光學玻璃的制造非常困難,并且物鏡口徑越大,其厚度必然相應增加;厚度越大,對光的吸收作用就越嚴重,從而全部或部分抵消了大口徑聚光的優點。另外物鏡太大,其自重(數噸)會使鏡筒變形,影響成像質量。再者,鏡筒和支架的溫差變形也制約了折射望遠鏡口徑的增加。因此,20世紀以來,沒有人嘗試做更大的折射望遠鏡。

    19世紀中葉開始用玻璃磨制反射物鏡,鏡面上鍍銀。但由于鍍銀面容易失澤,且紫外區反射本領又小,故現在均采用真空鍍鋁技術來解決上述兩個問題。1917年,海爾造出了一架口徑為2.5米的反射望遠鏡,并以投資者胡克的名字命名。在此后30年中,胡克望遠鏡一直是鏡中之王,它為恒星、星系的研究建立了卓越功勛。胡克望遠鏡現在仍在美國威爾遜山天文臺。后來,海爾又著手制造口徑為5米的大型反射望遠鏡,直到1949年海爾逝世后十多年才正式建成,它被命名為海爾望遠鏡,現位于美國帕洛瑪山天文臺。海爾望遠鏡鏡面重5噸,望遠鏡的可轉動部分重達幾百噸。前蘇聯于1970年制成了口徑為6米的反射望遠鏡,它位于高加索的帕斯圖霍夫山上。由于它屬于冷戰時期的產物,做工粗糙,其性能遠不及口徑5米的海爾望遠鏡。近幾十年來,由于天文學的迅猛發展,許多天文學的前沿課題,如類星體的光學認證及光譜分析,遙遠星系的紅移,脈沖星、恒星的行星系統及對河外星系中單顆恒星的研究,都需要更大口徑的望遠鏡來提高分辨本領。海爾望遠鏡在當時的造價是3千萬美元,費時10年。如果現在做一架口徑為25米的單鏡面望遠鏡,需投資約50億美元,費時數十年。怎樣才能又快又省地制造出比5米口徑大得多的望遠鏡呢?1971年美國開始研制第一臺多鏡面望遠鏡,1979年投入觀測,現位于霍普金斯天文臺。該望遠鏡由6個同為1.8米的卡塞格林望遠鏡組成,6個望遠鏡繞中心軸排成六角形,6束會聚光經合成后聚在同一個焦點上,組合后的口徑相當于4.5米。

    1979年計劃制造口徑為25米的望遠鏡,主要的方案有:①望遠鏡陣列,如由108臺口徑2.4米,或16臺口徑6米,或6臺口徑10米的獨立望遠鏡及其圓頂綜合而成。②可操縱鏡盤,即在直徑25米的拋物面鏡盤上用1 032塊偏軸拋物面鏡排列成16個同心圓環。此計劃至今仍未完成。1995年,由日本國立天文臺研制的當時世界上最大單體直徑的反射望遠鏡在大阪完成組裝工作。這臺名為“昴宿星團”( Subaru)的大型天文望遠鏡口徑達8.2米,主體部分高22米,重550噸。主鏡的方位調整采用計算機自動控制。Sabaru望遠鏡安裝在夏威夷的莫納克亞山海拔4 200米的山頂上,已于1999年1月投入使用。這個計劃歷時9年才得以完成。它的主要配套設備包括:紅外照相機和光譜儀,自適應光學成像儀,中紅外照相機及分光計,暗弱天體照相機和光譜儀,主焦點照相機,高分辨光譜儀和抗大氣干擾的微光攝譜儀等。從理論上說,它的建成將使人類觀測宇宙的能力比原先提高數十倍。當然,這些觀測設備需經過長時期的調整才能正常工作。其他主要的大型望遠鏡還有:(1)凱克望遠鏡。凱克望遠鏡由2臺組成,分別為凱克I和凱克Ⅱ,建在夏威夷的莫納克亞山,每臺凱克望遠鏡由36塊直徑1.8米、厚10厘米的反射鏡組合而成,有效口徑為10米,焦距為17.5米,鏡面為雙曲面,如圖1-9所示,1992年建成。(2)歐洲南方天文臺16.2米望遠鏡。它由8個歐洲國家共同研制,由4臺口徑為8.2米的大型望遠鏡和3臺小型望遠鏡組成,各臺望遠鏡可以獨立觀測.,也可組合起來形成一個有效口徑為16.2米的望遠鏡。2003年開始在智利阿塔卡馬沙漠的帕拉納爾山頂上安裝。(3)雙子座望遠鏡。它由美國、英國、加拿大、澳大利亞、智利、巴西和阿根廷7國聯合興建,由2臺口徑為8.1米的望遠鏡組成,分別建在南、北半球,雙子座北望遠鏡安裝在夏威夷的莫納克亞山,1999年建成;雙子座南望遠鏡安裝在智利,2000年建成。(4)和特望遠鏡。和特望遠鏡是光學紅外光譜巡天望遠鏡,口徑為9米,由85個口徑為1米的球面鏡組成,位于美國麥克唐納天文臺。(5)大雙筒望遠鏡。該望遠鏡由美國和意大利合作制造,是由2個口徑為8.4米望遠鏡組成的等效口徑為11.8米的雙筒望遠鏡,2004年建于美國亞利桑那州。(6)南非大望遠鏡,由多國共同建造,位于南非的北開普省,主鏡是有效口徑為11米的正六進形拼鑲鏡,已于2005年底建成。

    未來十年將建造的超大型天文望遠鏡計劃主要有以下幾個。(1)星座式X射線天文臺(Con-X)。Con-X的全名為Constellation X-Ray Observatory。這是一組空間X射線望遠鏡陣,至少有4臺X射線望遠鏡,主要目標是研究巨型黑洞、暗物質、暗能量,耗資約8億美元,由NASA實施。(2) 30米口徑光學望遠鏡(TMT)。Thirty Meter Telescope( TMT)原定名為Giant Segmented Mirror Telescope(GSMT),計劃2006年4月完成概念設計,2015年投人工作。TMT主鏡直徑為30米,由738塊6邊形子鏡組成,每塊直徑1.2米,厚45厘米,工作波段0.3微米至30微米。(3) 100米光學望遠鏡計劃。Over Whelmingly Large(OWL)是由歐洲南方天文臺計劃建造的、口徑100米的特大光學望遠鏡。

(一)、哈勃太空望遠鏡,1990年4月25日,“發現號”航天飛機將口徑為2.4米的哈勃太空望遠鏡送入軌道,哈勃太空望遠鏡由美國宇航局( NASA)和歐洲空間局合作研制。它是一個重達11.6噸、長約13.1米、直徑約4.3米的筒型龐然大物,定位于距地球表面614千米的圓形軌道上。哈勃太空望遠鏡為卡塞格林型反射望遠鏡,口徑2.4米,研制工作歷時13年,耗資20多億美元。空間望遠鏡計劃是20世紀40年代提出的,從設計、研制、發射到維修,前后經歷60年,耗資約50億美元。哈勃太空望遠鏡比地面望遠鏡的優越之處在于,它在大氣層外工作,不受地球大氣的吸收、散射和大氣抖動的影響,從而有高的分辨率(成像分辨率高達0.1”)、寬的工作波段(從遠紫外105納米到近紅外1 100納米)和高靈敏度。它可以觀測到暗達30星等的天體,相當于人眼所能看到的最暗目標亮度的40億分之一,觀測距離則可達到140億光年以上。遺憾的是哈勃太空望遠鏡進入軌道后發回的首張天體圖像非常模糊,研究表明是望遠鏡主光學系統存在制造缺陷,另外太陽能電池帆、精密控制陀螺等附件也存在這樣或那樣的閩題。經過3年的精心準備,1993年12月2日,“奮進號”航天飛機發射升空,其主要任務就是對哈勃太空望遠鏡進行在軌維修。“奮進號”在軌運行的11天中,由4位宇航員分成兩組輪流工作,共5次出艙,更換了哈勃太空望遠鏡的太陽能帆板和損壞的陀螺,安裝了太空望遠鏡軸向偏差改正系統( COSTAR),置換了部分探測儀器,同時也增大了望遠鏡所配的計算機容量。這次修復耗資高達2.5億美元。修復后的哈勃太空望遠鏡不負眾望,為天文學家提供了大量有價值的精確數據和清晰照片,成為名副其實的看得最遠最暗的“眼睛”。哈勃太空望遠鏡這十多年來獲得的觀測數據超過了過去數百年的發現,可見其在天文學發展中的巨大作用。讀者在許多雜志、網站上看到的_.些美輪美奐的天體照片,大部分是由哈勃太空望遠鏡拍攝的。

    哈勃太空望遠鏡的主要觀測成果,限于篇幅,這里僅列舉出10項。(1)發現冥王星是雙星,并獲得了其主星、伴星的直徑及其相互距離的數據。(2)拍得百武彗星分裂的圖片。(3)拍攝了1994年蘇梅克,列維彗星與木星相撞過程和撞后形態變化的圖片。(4)探測到了太陽以外其他恒星附近的行星圖像。(5)哈勃望遠鏡對宇宙的掃描觀測,使原來模糊的斑斑點點呈現出了更清晰的圖像,可以窺探星系深處的奧秘。此即著名的哈勃景深圖像。(6)觀測到M84星系內高速氣流吸積現象,為黑洞的存在提供了有力的證據。(7)對銀河系內的暗弱恒星進行了觀測,獲得了它們的多個參數。(8)觀測結果極大地提高了宇宙膨脹指數即哈勃常數的測量精度。(9)觀測表明宇宙中存在引力透鏡現象,即遠處而來的光線通過星系團中間時會受引力作用而彎曲,引力對光線起到聚焦的作用。(10)觀測到一個巨型黑洞正在吞噬另一個小星系的景象,觀測到一些星系正在互相碰撞和合并等。

    由于哈勃望遠鏡的使用壽命約為15年,又因為它是第一架太空望遠鏡,其設計和制造中還存在某些缺陷,所以,現在科學家正在考慮建造新一代太空望遠鏡。這架望遠鏡準備置于日地引力場的第二拉格朗日平動點L2上。L-2是太陽引力和地球引力相等的點,所以它將相對于太陽和地球都保持靜止不動,這樣地球就不會遮擋望遠鏡的視線。新一代太空望遠鏡的主鏡口徑為8米,計劃投資10億美元,希望通過近紅外的觀察發現太陽系以外的類似地球的行星所發出的熱量。這種近紅外的觀察在地球附近是無法進行的,因為地球本身的紅外輻射能夠淹沒任何來自太空的類地行星的紅外輻射。2002年,為紀念阿波羅計劃領導人James E.Webb,NASA決定將新一代太空望遠鏡命名為James Webb Space Telescope (JW-ST),口徑減小為6.5米,工作波段0.6微米至28微米。預計2011年發射到距地球150萬千米的L2點上。

(二)、射電望遠鏡,利用射電望遠鏡可以接收來自宇宙天體的無線電輻射,射電望遠鏡實際上是一套無線電接收、放大、處理、記錄設備。射電望遠鏡的誕生與發展是與無線電技術的水平密切相關的,至今只有六七十年的歷史。射電望遠鏡的形式、種類很多,最簡單的是用單個拋物面天線測量某一波長射電總強度的射電望遠鏡,拋物面天線把來自拋物面軸向的射電波反射集中到位于拋物面焦點的照明器上,通過傳輸線將信號輸送給接收機,接收機把輸入的電信號加以放大并改變形式使之被記錄下來。作為一種輻射接受器,射電望遠鏡的一次觀測只能得到頻率響應范圍內的平均功率。射電望遠鏡并不具有多少光學望遠鏡的形象,它更像一座接收雷達。1932年,美國貝爾電話實驗室的電信工程師卡爾·詹斯基在研究長途電信干擾時用了長30.5米、高3.66米的旋轉天線陣。在14.6米波長上他發現一種來源不明的“咝咝”型天電。本來詹斯基的工作可以到此為止,因為上述噪聲對無線?電通信的影響并不大。但詹斯基并沒有放過這微弱的電波,而是繼續深入研究,終于確定這咝咝聲是來自銀河系中心方向的宇宙無線電波,射電天文學從此誕生了。第二次世界大戰中,英國的軍用雷達接收到了太陽發出的強烈無線電“噪音”,這表明雷達所用的超高頻設備也可用于接收太陽和其他天體的無線電信號。戰后,一批雷達專家把掌握的雷達測量技術應用到天文觀測上,揭開了射電天文學發展的序幕。20世紀60年代的四大天文發現——類星體、脈沖星、星際有機分子和宇宙微波背景輻射,都是射電天文學對人類的杰出貢獻。

    射電望遠鏡的天線一般做成拋物反射面,它或者用金屬拼成,或者用金屬線織成網狀。由于不像光學望遠鏡那么精細,所以可以做得很大。現在世界上可轉動的單個射電望遠鏡之冠在德國波恩,其拋物面直徑達100米,其次是位于弗吉尼亞的美國國家天文臺300英尺(約91. 44米)直徑的射電望遠鏡。然而世界上最大口徑的射電望遠鏡是固定在地球上的,它利用地球的轉動來改變指向。它的球形反射面直徑為305米。它被安置在波多黎各的阿雷西博一個天然形成的山間盆地中,其天線照明器重約600噸,懸于150多米的高空。此望遠鏡屬于美國阿雷西博天文臺,如圖1-16所示。這架望遠鏡處在低緯度區,對于尋找星際空間的各種分子以及微弱、遙遠的射電源具有特別巨大的威力。有趣的是,利用它的雷達系統,科學家們在1974年11月16日向一個叫做MB的星系發出了一系列信號,信號用其他智慧生命也應當看得懂的形式傳達了我們地球和太陽系、地球上的人類和它的遺傳密碼等信息,因此阿雷西博望遠鏡是人類與宇宙其他文明社會通話的第一個話筒。由于它自身不能轉動,極大地限制了其能力的發揮。由于單個天線建造存在技術上的困難,使得口徑不能增加得太大。

    20世紀50年代末、60年代初發展起來的孔徑綜合技術為制造更大規模的射電望遠鏡提供了理論依據。已經建成的、位于美國新塞西哥州海拔2 000多米高原上的甚大天線陣就是按上述技術制造的。整個天線陣用27個拋物面分布在Y形的三個臂上,其中兩個臂長為21千米,另一個臂長為19千米,鋪設雙線鐵軌,200噸重的天線可在鐵軌上移動,整個天線陣用計算機來控制,其性能相當子一個直徑27千米的拋物面天線,而甚大天線陣每個天線的直徑其有25米。澳大利亞有一臺專門研究太陽的射電望遠鏡,稱為射電日像儀它由94個14米直徑的線組成,分布在3千米直徑的圓上。其天線總接收面積相當于直徑為120米的天線,分辨率則相當于直徑3千米的天線。這臺日像儀可以提供瞬時的太陽大氣層活動圖像。射電天文學家采用干涉技術來提高射電望遠鏡的分辨率。最新的干涉技術不用傳輸線把兩個:線連接在一起,而是通過把相距幾千千米的一對天線各自在同一時間觀測到的同一信號在事后拿到一起去進行干涉處理來實現數據分析,從而實現了洲際甚長基線干涉。從理論上說,兩臺射電望遠鏡之間的距離有多大,相當于對應的射電望遠鏡的口徑就有多大。1997年2月美國和日本發射的衛星——甚長基線干涉空間天文臺計劃完成。它在空間展成8米的射電望遠鏡,與“甚長基線干涉儀”聯合干涉,其基線比地球半徑長3倍。先進空地射電干涉儀即Advanced Radio Interferometry between Space and Earth。(ARISE)是一架口徑25米的高靈敏度空間射電望遠鏡,繞地球橢圓軌道運行,最大高度為5萬千米,可與美國的地面甚長基線干涉儀VLBI相連接。角分辨率比VLB 7I提高6倍,計劃投資3.5億美元,用于研究活動星系核、巨型黑洞附近的噴流、分子天文學等。

五、天文望遠鏡將人類導向太空宇宙文明探索

美國兩名科技界大亨捐贈1200多萬美元給美國“尋找外星智慧研究所”,建立一個迄今為止最大型最先進的接收外太空信號的天線系統。這個系統的天線系統比現有的儀器精良200倍,可以幫助人類探測外太空的信息,希望有朝一日能夠解開外星人的神秘面紗。 47歲的保羅·艾倫是微軟創辦人之一,40歲的內森·米爾沃爾德則是微軟技術部門的前任主管。為了支持外星人探索計劃,搜集外星信號,兩人最近分別向“尋找外星智慧研究所”捐贈1115萬美元及100萬美元,建立一個名為“艾倫電子望遠鏡集群”的系統。天文學家們計劃在一平方公里的范圍內建立500-1000個巨大的碟形天線系統來探測收集外星人的信號,并把這些天線與目前最先進的計算機相連接,以便對信號進行分析。這一平方公里的范圍將是“無線電靜止區域”,人們不允許在這里使用移動電話、電視、廣播以及其它無線裝置,因為它們發出的信號可能影響對外星信號的探測。“艾倫電子望遠鏡集群”將坐落在圣弗蘭西斯克北部400公里,距加利福尼亞大學哈特克里克天文臺3公里,計劃于2015年完成。新的電子天文望遠鏡可在一年365天不間斷地運作,不間斷地接收來自外太空的信息。

科學家們希望能利用新的天文望遠鏡系統探測到外星人的電視、廣播以及無線電發射信號。美國“尋找外星智慧研究所”主任研究員吉爾·塔特稱:“我們將利用新型天文望遠鏡探測1000光年以外的星球。”美國“尋找外星智慧研究所”現有的天文望遠鏡只能探測幾百光年的星球。美國“尋找外星智慧研究所”于1995年開始“鳳凰計劃”,通過大型電子天文望遠鏡,探測接收外太空的“聲音”,包括背景輻射、星體發出的電波以及其它雜音。科學家再將這些信號通過電腦分析,希望從中可以發現外星傳來的信息。這些電子望遠鏡直徑為40-300米不等,是世界上最大最先進的電子望遠鏡。天文學家選擇了臨近地球1000個如太陽系般的星體,進行信號收集工作。到1999年“鳳凰計劃”已經探測過500多目標星體,雖然仍沒有發現明顯的外星智慧訊息,但科學家仍在堅持不懈地工作,希望總有一天能發現外星的文明。

科學家們宣布在遠太陽系發現40多個行星,把人類尋找外星人的計劃又推向高潮,雖然這些行星大部分非常大而且它們的溫度也非常高不可能有生命存在。但科學家們表示,也可能存在小的、像地球一樣的行星。除了探測外星生命的信息以外,“艾倫電子望遠鏡集群”天文望遠鏡還將尋找100-120億年前第一次出現的星體和星系時宇宙大爆炸的現在可能存在的微弱痕跡。正是當時爆炸物質的聚集形成了目前的宇宙排列。科學家還可以通過這個新型電子天文望遠鏡來追尋可能與地球發生碰撞的小行星和彗星的行動軌跡。英國著名的天文學家皮特·威爾金森表示,通過新型天文望遠鏡的探測可以使人類想辦法保護地球免受這些碰撞。自從文明產生起的那一天,人們就對太空文明開始產生興趣;然而太空文明探索(太空文明探索)紀元是從1959年開始的——通過使用許多先進的射電望遠鏡陣列和計算機來掃描天空,科學家們花了整整50年的時間在尋找外星人。2009年9月,太空文明探索迎來了它的50周年歷程。總的來說,太空文明探索總是處于主流天文學的邊緣,無論研究者們如何證明其科學上的嚴謹性,但太空文明探索都無法逃脫這樣的命運:那就是同不明飛行物(UFO)及其信奉者以及其他諸如此類的不切實際的幻想聯系在一起,然而又無法徹底否認人們對太空文明探索的研究。用希望鑄就、用信念支撐是太空文明探索的特點。無論搜索整個銀河系要花費多大力氣,即使沒有搜索到我們想要的無線電信號,也不能因此排除太空文明存在的可能。很可能意味著這些生活在宇宙中的生命體并不用無線電通信,但研究人員相信,地外生命不但會向外發射信號,而且還會有意將信號掃向地球。指望太空文明搜索我們地球的這一愿望很可能會令我們失望。事實上在過去的70年間,地球上的雷達和電視信號的隨機混亂組合正以光速不斷地向外傳播,其中僅僅有一些短期的嘗試,朝向其他星球發射信號——而每一次嘗試都喚醒了外星人入侵的概念。可想而知,許多在精神上支持太空文明探索的科學家會以追逐更多的正面數據為天文學的目標,盡管政府似乎不愿意資助這項毫無產出的項目。然而一個小型的太空文明探索是值得支持的,特別是如果該研究成功的話,那么它將有著巨大的含義。相對于50年前,目前太空文明探索的主要任務之一——搜尋類地球行星——變得更加可行。或許在未來的幾年里,天文學家們將會找到一顆同地球相似并圍繞其他恒星公轉的行星,并通過來自該行星的大氣光線進行分光研究,以此了解這顆星球上是否存有生命的足跡?大氣的主要成分是氧氣還是甲烷?它的一天有多長?氣候如何以及有大陸和海洋嗎?在未來的10年里,通過望遠鏡的探測,科學家們將能夠揭曉這些問題的答案。此外,尋找宇宙中其他星球上生命存在的間接證據也同樣重要。這些星球很可能存在與我們人類不同的智慧生命,這就需要不同方式的太空文明探索。人類是否要向其他類地行星發射信號?這是另外一個論題。但我們至少應該讓艾倫望遠鏡陣列能夠探測到來自這些類地行星的信號。地球可以拒絕“開口”,但是不應當連“耳朵”也堵上。

作為銀河系中最年輕的有潛在交流傾向的文明,我們應該監聽而不是發射信號。比我們先進得多的其他宇宙文明,應該有更充足的能源和更先進的技術來進行信號發射;根據我們的長期計劃,現在還不到花上許多世紀通過單向交流來進行星際對話的時候;一些人擔憂,即便是把信號傳送到最鄰近的星體,也可能會“泄漏我們(在宇宙中)的位置”(雖然民用電視和軍方雷達系統也會導致這種情形發生);況且,我們也還尚不明確有什么特別感興趣的事情需要告知其他文明。綜合以上這些原因,目前太空文明探索的策略仍然是監聽而不是向外太空發送訊息,這一點似乎是和我們在宇宙中落后的身份相符的。

此外,國際航天航空學會在1989年發布了一項針對太空文明探索的《關于探尋地外智慧生命的行為準則聲明》,條例中第七款提到,只有在經過相關國際共同磋商后,才可對來自地外智慧生命的證據和信號作出回應。而隨著向地外文明發送信息計劃的逐漸引人關注,1995年,國際航天航空學會太空文明探索委員會又提議了專門《關于向地外智慧生命發送交流信號的行為準則聲明草案》,其中明確規定,在進行相關國際磋商之前,某個國家來單獨決定或是幾個國家間合作嘗試,從地球向地外智慧生命傳送信息,都是不被允許的。不過,從目前情形來看,上述草案并未對向地外文明發送信息計劃起到真正實質性的約束作用。甚至就在近一段時間里,一些新的項目也正在被上馬實施。2008年2月5日,美國國家宇航局在成立50周年的紀念活動中,通過設在西班牙馬德里的巨型天線,向北極星方向發送甲殼蟲樂隊多年前演唱的一首歌曲,《穿越宇宙》(Across The Universe)。而在剛過去的8月4日,英國RDF電視公司和著名社會網站Bebo又啟動了一項新的METI合作計劃——“地球呼喚”(Earth Call),他們邀請當代名人、政要,以及Bebo網站的1200多萬用戶,編輯有關“從新視角看待地球”的信息和圖片,參與網絡投票評選。至9月30日,屆時將從中選出500條信息放入一個電子“時空艙”(Time Capsule),然后通過烏克蘭RT-70巨型射電天文望遠鏡,發射送往于2007年4月剛發現的距離地球20光年外的一顆類地行星Gliese58 1C。

由于大眾對地外生命話題的興趣一向持久不衰,這兩項計劃自然也引來了媒體的廣泛關注。英國《每日郵報》(Daily Mail)在事后隨即辟出專欄,對其進行了報道評論。評論者對此種做法皆持否定態度,特別是對“地球呼喚”計劃,盡管RDF電視公司宣稱,這將是首次以民主的方式選擇發向太空的信息,但還是招致了嚴厲的抨擊。尋找太空文明通常被視為一個“科學技術問題”——盡管一些學者也已經開始從科學社會學角度來思考這一問題,但占主流的仍然是前者。從前面的爭論中不難看出,向地外文明發送信息的支持者們其實有著一種“唯技術主義”思維傾向,所考慮的只是想盡辦法要在技術上達到目的,但在達成目的后準備怎么辦,卻不事先想好。人類主動向外太空定位發送的信號,被太空文明發現的可能性也許微乎其微,但一旦產生結果,其影響卻十分巨大,這種影響勢必波及人類社會的科學、文化、宗教以及哲學等方方面面。所以在尋找外星文明這件事上,更重要的問題應該是:萬一真找到了外星文明,我們該怎么辦?我們認為,在尚未做好接觸太空文明的準備之前,實施外太空探索顯然是非常危險的。太空文明是指地球以外的其他天體上可能存在的高級智慧生物的文明。探索太空文明首先要根據地球上生命存在的狀況,弄清生命存在的條件和環境。生命是美妙的,正是生命的繁衍才使地球上生機勃勃,氣象萬千。生命不是神造的,生命是天體演化的必然結果。生命存在的條件又是非常苛刻的,所在的天體要有堅硬的外殼,要有適宜的大氣和適合的溫度,要有一定數量的水。同時,行星圍繞的天體必須是一顆穩定的恒星。就太陽系來說,符合上述條件的只有金星、地球和火星。其中地球位于金星和火星之間,處于生命繁衍的最有利的空間。現在還沒有發現金星和火星上有生命。太陽系中其他行星上就更不適合生命存在了。尋找太陽系以外的行星系,這是探索太空文明的又一個方向。科學家們早已開始了潛心的觀測和研究。到目前還沒有發現一個被確認的行星系。如果真的發現一個行星系,那里也不一定就有生命。如果真的發現一個有比較適合生命存在的行星系。

近年來有一個常常會傳得沸沸揚揚的話題,那就是 UFO。有些人總是將 UFO與“外星人的宇宙飛船”混為一談,所以這和科學的了解太空文明問題密切相關。在這方面,可敬的“科學先生”卡爾·薩根做了大量的澄清和宣傳工作,其熱情、魄力和成效令人欽佩。而他常常還要面對這樣的質疑:探索太空文明究竟有什么意義?的確,古往今來,人類對地球之外的智慧生物、地球之外的文明世界的思考和探索,始終有一種經久不衰的張力。我以為,人類的好奇心和求知欲,本來就是科學得以發展的重要動因之一,探索太空文明自然也不例外。但事情又遠不止如此,探索太空文明無論是在科學上還是在哲學上,都有其極為鮮明的色彩。它是人類不斷擴展自己的視野,更深入地洞察自然的必然結果和重要組成部分。如今,探索太空文明不僅已成為天文學、生物學、空間科學和眾多的技術領域的交會點,而且對人類創造更美好的未來也具有不可低估的潛在意義。探討太空文明的又一重大意義在于,它是自然科學與社會科學較為明顯地相互滲透的一個領域。未來社會問題、人口問題、能源問題、戰爭與和平問題,特別是核戰爭問題,等等,都成了探討太空文明問題時必須考究的因素;反之,對于太空文明的社會學和文化學分析,又會或多或少地滲透到預測人類未來的爭論中去。

關于太空文明發出的信息能否破譯,涉及人類對客觀世界的認識能力。太空文明向外界提供的信息及其表述方法都應該是可以認識的。這將為正確的認識論提供新的素材和例證。探索太空文明,有助于人類更深刻地認識自己在宇宙中的地位。最后,堅持不懈地搜索太空文明將為人類提供一種歷史連續感。這種連續感有助于人類贏得更美好的未來。人類應該考慮得更加深遠,應該學會更有效、更科學地研究和計劃數十年、甚至上百年以后的事情,搜尋太空文明乃至設法與之“對話”,則很可能成為這類長遠計劃的一種榜樣。那么,這種偉大的探索,什么時候才是盡頭呢?也許,它永遠也不會有什么盡頭。可以肯定的倒是,它現在才剛剛開始。探索的結局將會如何?各種結果都有可能。我們即使以“悲觀”的模式進行思辨,仍然會導致某些相當積極的推斷,人類仍會獲益匪淺。多年前我曾經說過:當今人們在探索太空文明的過程中所表現出來的能動性,再次體現了現代的科學精神與古代的思辨、中世紀的宗教意識、以及近世早期的先驗哲學的根本差異;而以理性指導的探索實踐,則是最終解開太空文明之謎的必由之路。

任何智慧地外生命都不會通過暴力地爆炸白宮,或者像長著發光手指可愛外星人那樣博得孩子們的歡心,來炫耀他們的存在。許多科學家僅希望通過掃描太空尋找遙遠恒星太空文明的射電信號來證實外星人的存在,但是這樣具有一定的危險性,容易讓外星人發現地球人類存在的線索,或許會帶來地球的滅頂之災。目前,美國亞利桑那州大學物理學家、宇宙學家保羅-戴維稱,如果外星人以偶然的機會在地球上遺留下存在的證據,我們則能夠搜尋可能的外星人科技“足跡”,或者甚至能分析地外生命DNA分子。像現場勘查的法醫搜尋鑒別手段來執行,同時不必取消搜尋太空文明計劃(太空文明探索),天文學家仍繼續觀測太空。我的觀點建議將搜尋太空文明的重擔平均分配,使從事外星人搜尋任務的之前少數英雄射電天文學家,擴大至整個科學界。像基因搜尋太空文明計劃是射電搜尋太空文明計劃的補充,兩者不會產生沖突。戴維希望科學家能夠拓寬思維考慮外星人遺留的活動跡象,他從事搜尋太空文明計劃已有30年,撰寫了一部新書——《可怕的寂靜》描述了自己的觀點,他的相關觀點發表在8月刊《宇航學報》雜志上。但是戴維并不認為智慧生命必須存在著,多年以來他非常支持搜尋太空文明計劃,盡管尚未發現確鑿的證據表明外星人的真實存在,但從未放棄過。他描述這項天空計劃猶如“干草堆里找針”,當前的搜尋工作不會因未尋找到針而中斷放棄,現根本未發現針尖所在,以及未評估干草堆的大小。為了相信太空文明的存在,太空文明探索天文學家并未忽視外星人向地球發射信息的可能性,他們認為過去五十年里地外無線電信號曾抵達過地球,或者強大的射電、光束像燈塔一樣掃描銀河系。

非常先進的太空文明可能建造巨大的航天工程計劃來直接探測恒星系統的秘密,通過探測宿主恒星周圍的物質層,外星人不僅能夠探測到恒星的熱量,還能夠建立一種地球天文學家也能探測到的獨特紅外信號標記。就像地球發射機器人探測器一樣,太空文明也可能按照這種方式探索宇宙,出于宇宙戰略定位,他們可能在小行星帶上部署休眠探測器。地球天文學家可以試著搜尋這樣的探測器,或者發送“你好”等無線電信號喚醒這些外星人探測器。戴維稱,外星人也有可能拜訪地球,并在人類的家門口留下生命活動跡象。但依據宇宙年代,任何抵達地球的外星人歷史將非常遙遠,至少是早于人類出現于地球。這意味著任何外星人拜訪地球的殘留遺跡必須保留數億至數十億年,才能讓現今人類發現。戴維接受《天體物理學雜志》記者采訪時說:“如果地球上有另外一種智慧文明生物,我們在二十年之內就會發現它們,這將毫不費力。當然如果它們不存在,這種搜索工作的意義而不大。”包含钚的非人類核廢料堆積物可揭示其來源,這是因為自然堆積物質歷經一定年代將腐爛分解,采礦或者采石工程的痕跡將保存在地球或者其衛星表面之下。外星人的“漂流瓶”或者類似于科幻電影《2001太空漫游》中的神秘獨石,基本不可能在地球上幸存數億年歷史,這是因為受地質變化和氣候因素作用。或許最具吸引力的是如果外星人使用生物工程在地球生命DNA中有意或無意地遺留他們的生命特征,其生命體的自維持天性將確保遺留任何可能的生物特征。戴維稱,科學愛好者和大學生正在積極打造基因版太空文明探索項目,試圖發現任何外星人存在跡象。外星人生物工程也可能基于生物化學建立一種“隱蔽生物圈”,且與地球生命形式完全分離。這樣的隱蔽生物體不會使用DNA或者蛋白質,以及地球生命體中不同的生物化學元素。目前,科學家已開始重點研究發現隱蔽生物圈。如果科學家發現獨特的隱蔽生物與地球已知生命形式不同,這也并不能完全表明與太空文明有關。但是像這樣的發現將提供更多的可信性,如果隱蔽生物在地球某個適應性環境生存,它們便可以生存繁衍。

談到宇宙天文探索,就不得不談到宇宙天文探索的多學科性,宇宙天文探索的學科主要分為應用型學科以及思考型學科兩類, 在思考型學科中,天文哲學領域是歷史悠久、影響力巨大的一個領域,它所涉及的問題非常多, 例如科學前沿問題的探討, 這個討論在國內外都十分熱烈,比如說霍金提出的關于宇宙爆炸以及時間簡史的理論,在國內外的影響力都是十分巨大的。 在當代天文學前沿的暗物質理論的討論也是非常熱烈的。 而且在天文學界還有很多哲學意義非常深遠的問題,例如地球中心主義、人類中心主義以及國家主義和民族主義,如果把這些原本只在地球上討論的問題如今放在宇宙學的背景上來進行考慮,原本的討論都具有很大的局限性。在應用型學科中所涉及的學科十分廣泛,例如在制造宇宙天文探索載具中涉及到物理、冶金、材料等學科,在在探索過程中涉及到天文學、宇宙學,同時人類在太空中還進行著轉基因研究、通過宇宙環境對植物物種進行改良以及太空通信技術研究等。 這一切都表明在宇宙天文探索領域里,任意一門學科都會有其用武之地,宇宙天文探索會隨著各個學科的發展而發展。要做宇宙天文探索的哲學思考,人類就首先要明確一個立場,那就是要拋棄過去的以人類為中心的立場。 事實上在中國古代傳統的天人合一的思想中,已經包含了太空哲學中最重要的一個思想,也就是人與天的和諧發展,而不是人類去征服太空。這個思想不僅在中國古代哲學中出現過,西方哲學也非常看重這一點。 在電影《阿凡達》中,編劇十分樸素地描述出了這種思想。從上述觀點出發,宇宙天文探索的目的,首先在于開闊人類對宇宙的視野,使人類對自然的認識,提高到一個嶄新的階段。人類在宇宙天文探索的過程中,必將建立并且不斷發展宇宙觀,從而去指導人類去更深層地認識宇宙與事物、與自己的關系。由于人們對太空的認識還處于起步階段,因此產生了一系列的問題,例如人類的起源從何而來?宇宙的起源是從何開始?在遠外太空是否存在其他智慧生命?這些根本問題都需要通過宇宙天文探索來回答。

其次,宇宙天文探索也是為了人類文明的可持續發展。地球作為一個星體是否也會有一天走向死亡?是否有外星智慧物種存在? 如果有他們是否面臨過人類的處境?事實上現在人類目前面臨的生存威脅多種多樣,例如全球變暖、生態破壞,還有小行星撞擊地球等。 除此之外,地球上可供人類使用的資源也是極其有限的。 這就涉及到太空資源利用分配問題跟是否向太空其他適合生存的星球移民問題,是整體移民還是部分移民? 移民在短時間內似乎不可能,即使在將來有可能也只是極少數人,把人類整個搬走是不可能實現的。 因此,為了使地球開發利用能夠持續發展,就需要解決地球的環境問題以及生態保護問題,其關鍵就在于能源的持續利用問題。 最后,就是在最小程度破壞太空生態環境的條件下,去利用太空資源。對于人類來說,宇宙太空有太多人們所不熟悉的事物,這自然會使得宇宙天文探索跟哲學有一定關系。就天文學本身而言,在最近 400 年有巨大的發展,對應的是外空間觀測技術的提高,使得人類看到了許多以前只能想象的事物,這些新生事物會帶來生新的理論,指引人們進行下一步的觀測。 哲學上抽象出來的事物,可能不會是總會發展變化,而科學上的很多結論,可能在幾年內就會發生變化。 但哲學的理論更加穩定、 更加適于不同的領域。 霍金曾經說過幾個觀點,現在來看都有不準確的地方,可能因為翻譯原因不一定是他原來的意思。但他確實提到了幾個方面真的和哲學可能會有關系,例如時間旅行的倫理問題,包括人們現在所討論的宇宙哲學方面的問題,有一些在科學領域的進展,會影響到人們在哲學上的思考。在21世紀人類已經完全有能力探索更遠的行星,可是因為能源發展上的限制,導致人類在飛往更遠的行星的時候只能依靠太陽能,而光有太陽能是無法保證飛行器能在短時間內到達目的地的,而目前人類無法長期生活在太空環境中,因此只能通過機械裝置來進行漫長的太空探索之旅,如今物理科學界正在對反物質這一神秘但蘊含著無限潛力的新潛在能源進行研究,如果這一能源得以投入使用,人類將可以使用更適合人類長期居住的大型星際飛船進行太空探索,那么人類在對深層空間的探索進度上將會出現跨越式的發展。

浩瀚的宇宙在現在的我們看來無際無邊,深不可測,就像人類的雄心。人自出生之始,便以一個全新的意識來到了這個神秘浩大的宇宙,不知道自己為什么出生,為什么來到這個地方,千百年的時間來,人類一直對我們自身這個神秘的所在充滿了向往,雖身處其中,但不得其全觀,正好像“不識廬山真面目,只緣身在此山中”。對宇宙奧秘的不斷求知探索同時也造就了無數時代的科學精英,對人類歷史的推動產生了巨大的力量。當人類確認地球不是宇宙的中心,而是行星之一,從而掀起了一場天文學上根本性的革命,是人類探求客觀真理道路上的里程碑。 哥白尼的偉大成就,不僅鋪平了通向近代天文學的道路,而且開創了整個自然界科學向前邁進的新時代。從哥白尼時代起,脫離教會束縛的自然科學和哲學開始獲得飛躍的發展。哥白尼的科學成就,是他所處時代的產物,又轉過來推動了時代的發展。最后是現代,至少維持到現在,一種觀測證據最多,最獲公認的現代宇宙理論,認為宇宙從極致密狀態膨脹到目前的狀態,即“宇宙大爆炸理論”。按照大爆炸理論,宇宙沒有開端。它只是一個循環不斷的過程,從大爆炸到黑洞的周而復始,便是宇宙創生與毀滅并再創生的過程。這只是一個設想,并不是一個完美的理論。為彌補這些不足,人們一方面提出了暴脹宇宙模型,再進一步追溯到時空創生。這頗類似于中國古代老子的道德經中說的:“道生一,一生二,二生三,三生萬物”。或易經中所述:“無極生太極,太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦,八卦生萬物”。同時有的天文學家對此也提出異議。對整個大爆炸理論提出懷疑的同時,又提出了其它宇宙模型,其中最有代表性的是穩恒態宇宙論。穩恒態宇宙論由英國天文學家邦迪、戈爾德和霍伊爾基于不同的思路幾乎同時提出。他們認為,宇宙是無限的,沒有開端也沒有終結,在空間上是無限的,在時間上是無始無終的,整個宇宙的圖景是無演化的。由于穩恒態宇宙模型不需要時間本身有什么開端,因而不會遇到宇宙年齡的問題,也不必引入繁瑣的物理假設。但是,穩恒態宇宙論致命的問題是難以解釋宇宙膨脹的事實,也不能回答創生的物質究竟從何而來,在科學和哲學上都難以令人信服,所以穩恒態宇宙論便日居下風,自20世紀70年代以來便很少有人相信它是宇宙的真實寫照了。

科學就是如此的不斷打破,改進,每個時代總會有一些不滿于現狀的人們,孜孜不倦地尋找更符合自己追求的目標。從反對地心說的哥白尼到顛覆20世紀物理的愛因斯坦,到量子理論的產生,一種新的理論產生,經過一段時間推移后,新的理論變成了舊的理論,開始出現新的聲音,當初的革命者變成了舊理論的擁護者,成為了新生一代的阻礙,再不可避免的被取代。歷史的車輪不斷前進,周而復始,人類也正因為了這不斷的自我征服、不倦的探索而不斷發展、超越,人類的歷史雖然短暫,但卻取得了前所未有的飛速進步和驚人的一系列成果。對宇宙的認識與探索,一方面促進了人們的思想進步和視野的拓展,一方面對自然的探索所誕生的科學成果極大的對人類社會的發展起到了推動作用。

天文學是一門既古老而又現代的一級學科。它隨著人類社會的進步而不斷地發展。作為世界文明古國的中國,古代天文學的研究和應用曾經是世界領先的,不少有關天文的記載成為現代天文學研究的珍貴資料。但是,在我們現今的基礎教育中,天文學一直沒有得到應有的重視。21世紀將是人類著眼太空的時代,世界科技飛速發展,人類開始開發宇宙太空。地球的能源在不斷地耗盡,新的能源也許要向太空尋找,太陽能當然是最直接的。當地球上的環境不再適合人類的生存時,新的居住地肯定也只能是其他的星球。我們在宇宙中是否孤獨?為了適應世界航天事業發展的時代需要,加強素質教育,普及天文知識是一項重要內容,特別是在文理分開的大學教育中,文科學生對于基礎科學的知識了解得不夠全面。同時,由于人們對天文發現的廣泛興趣,天文學在教育和科普領域也起著十分獨特的作用。同時天文學的發展對人類也有巨大的意義。

今天,通過天文觀測,人類終于認識到宇宙是沒有中心的,整個宇宙各個部分都在彼此遠離,并正在加速膨脹。人類在拋棄地球是宇宙中心地位的過程中,也提出了地球是否是宇宙中唯一的生命家園,即地球是不是宇宙生命中心的問題。事實上,每個人都在根據自己的認識來尋找著上述問題的答案。對這些問題的回答與思考貫穿于整個文學、藝術和科學的發展史中。新的科學發現使我們更為接近揭開太陽系外生命的一些基本問題,但又提出了更多的新問題。隨著新千年的到來,人類希望憑借自己掌握和擁有的先進的科學和技術能力來回答這些最古老和深奧的問題。雖然對此問題尚無確切的答案,但是至少太陽系外行星存在的理論已為近年的最新天文觀測所證實。90年代以來,通過大口徑光學望遠鏡觀測,對發現具有類似太陽系的恒星行星系統有了許多突破性進展。到目前為止,天文學家已確定了400余顆有行星系統的恒星候選體。觀測還表明,這些具有行星環繞的恒星系統和行星本身都存在多樣性。約40顆恒星行星系統具有多行星存在,其中一個恒星系統擁有5顆行星,2個恒星系統擁有4顆行星。從統計來看,至少5%的類太陽恒星存在行星系統。最近已探測到一顆質量大約為2個地球質量的類地行星候選體。特別令人振奮的是天文學家相繼在多個行星狀星云和多顆行星上發現了生命所必需的一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水等大氣譜線。天文學家甚至已經能夠通過大望遠鏡和先進的技術方法直接觀測到圍繞恒星旋轉的行星了。目前,通過太陽系外行星的探測,正朝著推翻宇宙生命中心說的方向發展。越來越多的天文觀測表明,地球并不是宇宙中唯一存在生命的星球。

我們有理由相信,人類與生俱來的好奇心和求知欲將是驅動人們進行太陽系外行星及其生命搜尋的原動力。新的天文觀測和發現必將并繼續深刻地影響和改變著整個人類的宇宙觀,不斷加深人類對宇宙的認識。這種在理性指導下的實踐活動體現了現代的科學探索精神,也必將為人類認識自然、與自然和諧相處帶來無窮的益處。 宇宙是我們這個物質世界的整體,是物理學和天文學的最大研究對象。了解甚至弄清它的性質、結構和演化規律,一直是人類的夢想。可以說,人類試圖認識宇宙的歷史與人類認識史本身同樣古老。而天文學,則為人類研究宇宙提供了一條很好的道路。從研究天文學歷史及其學說中,人類能獲得有利于促進人類生存和社會進步的知識和技術。

從歷史角度分析,天文學是一門最古老的科學,在各種自然科學的發展中,始終起著先導性的作用。古時分,人們經過用肉眼觀察太陽、月亮、星星來確按時分和標的目標,擬定歷法,指點農業出產,這是天體測量學最早的初步。天文學總是伴隨著人類社會的文明和進步而不斷發展的,它在人類認識自然、 探索物質世界的客觀規律中發揮著重要的作用。天文學所取得的輝煌成果不僅使人類對宇宙的各個層次有了清晰的了解,并認識到自己在宇宙中所處的地位,而且也推動了其他學科的發展。它提出的許多新課題常常成為其他學科研究的前沿,甚至對既有的理論提出了挑戰。從現在發展的角度分析,天文學是一門推動國家經濟發展,增強綜合國力的一門高端技術。天文學之于國家的意義深遠而廣泛,他給人類帶來的裨益是不可否認不可小覷的。科技的發展水平已經成為一國經濟實力強弱的最重要指標,也成為一國國際競爭力的最重要因素。而科技力量表現為對尖端技術的研制、開發和應用能力。然而,宇宙空間的探索,是屬于科學技術最為高端的研究。天文學是通過研究天體的結構和演化規律等知識,并可以研究如何讓利用其來為人類造福的一門自然科學。它是歷史悠久的,同時是與時俱進的,現代化的必具學科。

作為世界上四大文明古國之一的中國,在天文學方面有著燦爛的歷史在天象記載、天文儀器制作和宇宙理論方面都為我們留下了珍貴的記錄。  現代宇宙學認為宇宙沒有中心。現代宇宙模型中主要有五種模型:牛頓無限、靜止宇宙模型、愛恩思坦靜態模型、佛里得曼宇宙模型、穩恒態宇宙模型和大爆炸宇宙模型。通過,觀察天文學的研究歷史,我們可以了解到,人類在探索宇宙的過程中是不斷進步的,而根據所探索的歷史來看,我們所探索的宇宙是我們未能完全了解的,直到目前為止,我們對宇宙的探索仍未能得出一個邊界,那么,我們探索中的宇宙到底是有限還是無限的呢?UFO,常常會成為天文研究者研究內容中的一個謎團,目前的世界是科技一日千里的世界,我們已經可以通過高科技的天文望遠鏡觀察到以億光年來計算的距離,但是始終沒有發現外星人的蹤跡。難道他們離我們的距離比這個還要遠嗎?難道宇宙真的沒有盡頭嗎?要知道宇宙是否有一個盡頭,只有經過漫長的宇宙探索和對天文學更深入地研究來驗證了,宇宙目前仍是一個謎,有待天文學研究的不斷發展來為我們人類解開更多神秘的世界。

400年前,伽利略首次將望遠鏡用于天文觀測,并以此發現支持哥白尼的“日心說”,推翻了托勒密“地心說”的統治地位。然而,太陽真的位于宇宙中心嗎?這是人們一直非常關心的問題。自從18世紀以來,包括赫歇爾等在內的許多著名天文學家,都認為太陽是在銀河系中心。美國天文學家沙普利(Harlow Shapley)通過觀測發現球狀星團并不均勻地分布在全天,而是比較集中在南天,尤其是人馬座一帶。他大膽而明確地提出,這是由于太陽并不在銀河系中心,而是遠離中心的緣故,銀河系中心在人馬座方向。1924年,哈勃利用威爾遜山天文臺的2.54米望遠鏡分析一批造父變星的亮度以后斷定,這些造父變星和它們所在的“星云”距離我們遠達幾十萬光年,因而一定位于銀河系外。這一發現使人們不得不改變對宇宙的看法,即銀河系在宇宙中也是一個非常普通的星系。1925年,哈勃對河外星系的最新觀測顯示星系看起來都在遠離我們而去,且距離越遠,遠離的速度越快。這項發現是20世紀天文學的重大成就,它顛覆了人類對宇宙已往的理解與認識。一直以來,人們都認為宇宙是靜止的,而現在發現宇宙是在膨脹的,這一結論意義深遠。

今天,通過天文觀測,人類終于認識到宇宙是沒有中心的,整個宇宙各個部分都在彼此遠離,并正在加速膨脹。全球變暖的科學內涵是什么?全球變暖是不是完全由于人類活動的影響?其實,全球氣候變暖有其自身規律:全球氣候有8萬年~12萬年的準周期,人類活動是大周期上的小疊加。最近二三十年來有一種觀點,認為地球氣候變化首先是受太陽系影響,而太陽系是銀河系很小一部分,它應受銀河系影響。實際上,地球氣溫變化是由各個星體相互作用而共同存在的結果。這種學說被稱為“宇宙氣候學”。現在“宇宙氣候學”尚處于初步研究階段,它對人類未來應很重要。太陽和月亮大概是人類最直接的、最大的而且關系最為密切的天體了!除了對人類的光明和熱量外,它們還對人類有著相應的正面和負面的影響。月亮、太陽對地球的引力而引起的天文潮汐,它對于地球和人類有著最為直接的影響,比如:對地震、火山、海潮和天氣變化均有著直接與間接的影響,根據天文潮汐理論和對一些自然現象的觀察與分析,它對地球上的各種物點,包括有生命的和無生命的,液體的和固體的,有形的和無形的,都有著廣泛的影響。當太陽上黑子和耀斑增多時,發出的強烈射電會擾亂地球上空的電離層,使地面的無線電短波通訊受到影響,甚至會出現短暫的中斷;太陽大氣拋出的帶電粒子流,能使地球磁場受到擾動,產生“磁暴”現象,使磁針劇烈顫動,不能正確指示方向;極光是帶電粒子流高速沖進那里的高空大氣層,被地球磁場捕獲,同稀薄大氣相碰撞而產生的。天文學,是人類為了探索宇宙,延續文明所創造的一門學科,在天文學的學習過程中,能不斷地學習到新的天文觀和宇宙觀,從而使我們自己也能創造新的人生觀,價值觀,探索的過程中學會把握自然,宇宙的規律,深刻清楚地認識神秘的宇宙,這樣才能走出一條和自然,宇宙和諧相處的道路,讓人類能可持續地發展下去。


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ico_lz  樓主| 發表于 2013-11-1 01:23:04 | 只看該作者
四、太空天文探索是人類文明中社會進步的希望
     文明是一個不斷發展的綜合性、整體性概念。人類社會的進步與人類文明的整體發展息息相關。標示社會全面進步的尺度不是別的,而是社會文明。文明是社會進步的天平。社會文明的三維結構體系也使我們進一步明確以文明為尺度衡量社會全面發展或全面進步的整體性含義。社會文明之所以能成為衡量社會發展或社會進步的綜合尺度,首先,是因為社會文明所包含的內容與社會發展和社會進步所反映的狀況是一致的。社會是在一定的物質生產活動基礎上形成的具有經濟、政治、文化、思想、法律、道德等多方面因素組合而成的有機統一體。雖然其中有主要、次要之分,但是全面地考察一個社會的發展或進步,不能僅僅抓住其中的某一方面(即使是主要方面),應當既要看其社會生產力的發展,又要看其生產關系適應生產力發展的狀況;既要看由生產關系所構成的社會的經濟基礎,又要看與經濟基礎相適應的政治法律、道德、藝術等政治現象和社會意識形態所構成的社會上層建筑。人們知道,人類從原始社會步入奴隸社會是一個歷史性的飛躍,這一飛躍的標志,不僅僅是生產力,也不僅僅是因為社會有了分工協作,而是包含了經濟、政治、思想、文化等方面的綜合因素。我們說社會主義社會優越于資本主義社會,如果從生產關系角度來看那是極其明顯的,而從經濟發展的現實水平來看,那就會發生困惑,只有從生產力與生產關系、經濟基礎與上層建筑的結合上,或者說從社會文明的視角即從物質文明、精神文明、制度文明這一整體上,才能說明社會主義優越于資本主義的社會制度。文明是一定時代積極因素的積累和進步因素的綜合。總的來說,一定的社會文明總是一定社會發展階段上的社會本質特征的反映。如資本主義的社會文明,即從資本主義社會的物質文明、精神文明、制度文明反映了資本主義社會那個特定歷史階段所積累的積極和進步因素的總匯,體現了資本主義社會文明最一般的本質特征。社會主義的社會文明,是社會主義這一特定歷史時代和歷史階段所具有的本質特征的反映,它不包括遺留于社會主義社會現實中的封建主義、資本主義那種落后、消極、腐朽的東西。文明是一個歷史范疇,由于生產力發展水平不同,不同歷史時期生產關系的性質及其完善程度不同,還由于同一社會發展過程中經濟基礎和上層建筑的成熟程度不同,社會文明所包含的具體內容和特征也是不同的。由此可見,以社會文明即物質文明、精神文明、制度文明的整體統一作為衡量社會全面發展和全面進步的綜合尺度,完全適用于人類社會發展的各個歷史階段。它是具有現實內容,各個社會又完全可以通用的衡量和檢驗的尺度。因為只有強調以文明為尺度,即把物質文明、精神文明、制度文明有機結合起來,才能真正推動社會穩定、健康的發展。西方發達資本主義國家雖然在經濟上是上去了,但社會矛盾重重,兩極分化懸殊,經濟缺乏持續發展的后勁和生機,其重要原因是物質文明與精神文明、制度文明,沒有協調和統一的發展。
    仰望星空我們會看得更遠,在人類的歷史文明的時空中,每當人類的各種矛盾錯綜復雜時,天文便會把人類引向期待與期望的神思漫游中。“天文”在古代中國人心目中,其含義及性質既是如此,可知正是今人所說的“星占學”。歷代官史中諸《天文志》,皆為典型的星占學文獻,而其取名如此,正與班固的用法相同。這類文獻中最早的-種見于《史記》,名《天官書》,尤見“天文”一詞由天象引伸為星占學的脈絡——天官者,天上之星官,即天象也,亦即天文。后人常以“天文星占”并稱,正是因此之故,而并不象一些現代學者以已意所逆的那樣,將“天文”與“星占”析為二物。科學意義上的天文學與星占學有密不可分的關系,是古代世界的普遍現象。著名天文學史家A·貝利(Berry)認為:對星占學的信仰,無疑曾是對真正的天文學研究的一個強有力的刺激。貝利強調了星占學對天文學的促進作用,但對于兩者孰先孰后的問題,采取回避的態度。M·克萊因(Kline)則傾向于認為星占學的歷史更為古老。占星術在科學史的意義在于其促進了天文學的研究,這不僅在希臘而且在印度、阿拉伯和中世紀的歐洲都是如此。占星術培育了天文正如煉金術之培育化學一樣。歷史上煉金術之為現代化學的前身,這一點是眾所周知的。克萊因將星占學與天文學的關系與此類比,意味著將星占學作為天文學的前身或母體。事實上,幾乎在所有的古老文明中,比如埃及、巴比倫、印度、中國、瑪雅等等,人們都可以看到一個相同的現象:天文學研究產生于星占學活動之中。唯一的例外是古希臘。許多西方學者都強調指出。古希臘的星占學是較晚時候從巴比倫等地輸入的。比如著名科學史家W.C.丹皮爾(Dampier)說:柏拉圈、(Plato)已經聽說過占星術,但是,占星術的實際知識,是在公元前280年左右由柏羅沙斯(Berosus)帶到希臘的。B·羅素(Russell)在著名的《西方哲學史》中也采納了同樣的說法。這就是說,希臘天文學不象其它古代文明那樣產生于星占學活動之中,而是在星占學傳入之前就已產生并相當發達了。這一例外是意味深長的,因為今天通行全世界的現代天文學體系,其源頭正是古希臘天文學。當然,星占學一旦傳入希臘后,它也很快在歐洲文明中扎下了根,長期繁盛不衰。在希臘以外的古代文明中,天文學研究產生于星占學活動之中,那么在這些古代文明中,天文學研究后來是否從母體中獨立出來?或者說,在這些古代文明中,是否曾存在過現代意義上的天文學?這是頗難回答的問題。答案在很大程度上取決于人們所確認的判據。在一些西方學者看來,現代意義上的天文學在古代中國并不存在。比如16世紀末進入中國、對中國傳統文化有著很深理解和很強適應能力的耶穌會士利瑪竇(Mathew  Ricci)認為:他們把注意力全部集中于我們的辯學家稱乏為古星學的那種天文學方面;他們相信我們地球上所發生的一切事情都取決于星象。后來的一些評論更加刺耳,M·達朗貝爾(Delambre)曾說:“中國歷史雖長,但天文學簡直沒有在中國發生過。”A·塞迪洛(S edillot)甚至說:他們是迷信或占星術實踐的奴隸,一直沒有從其中解放出來,……中國人并不用對自然現象興致勃勃的好奇心去考察那星辰密布的天穹,以便徹底了解它的規律和原因,而是把他們那令人敬佩的特殊毅力全部用在對天文學毫無價值的胡言亂語方面,這是一種野蠻習俗的悲慘后果。這種充滿文化優越感的、盛氣凌人的評論,當然是不足取的。但是,天文學究竟是否曾經從古代中國星占學母體中獨立出來,這個問題實際上直至今日仍未解決。在中國傳統文化中,“天人合一”是一個含蘊極廣的概念。就廣義而言,“天”被用來指整個自然界。這個自然界,或者說天,在古代中國人心目中,并非象近代科學的“客觀性假定”中那樣是無意志、無情感、可認識。可改造的客體;而是一個有意志、有情感、無法徹底認識,只能順應其“道”與之和睦共處的龐大神秘活物。這或許就是一些現代中外學者所盛稱的古代中國人的“有機自然觀”。所有天人合一與天人感應的大道理,最終都可歸結為一點:人如何與天共處,即如何知天之意、得天之命,如何循天之道,邀天之福。
    俗話說:上知天文、下知地理。這是對個人知識淵博的一種贊美。早期天文學研究的對象主要是天體,而現代宇宙學則包括觀測所及的時間、空間和物質的總和。對某個具體的天體而言,它的位置、分布、運動、結構、物理狀態(如溫度、壓力、體積等)、化學組成和演化規律等都是要研究的內容。天體的結構可分為三個層次,即太陽系、銀河系和總星系。這三個層次一個高于一個,太陽系包含在銀河系內,總星系又包含了銀河系和其他河外星系。作為一門基礎自然科學,天文學的任何進步都對人類社會具有重要的積極意義。直到今天,精確的時間和歷法仍然是按照太陽系和恒星的運動確定的。上海天文臺和陜西天文臺的主要工作就是測時:應用測時儀器觀測選定的恒星,獲得準確的時刻;守時:用守時工具,如天文鐘、原子鐘等,計量時間;授時:利用無線電波發布時間信號。大家熟知的北京時間就是由陜西天文臺發布的。最近幾十年,各種人造衛星和空間探測器頻頻進入太空,對它們運動軌道的控制離不開天體力學的精密計算。而對太陽物理現象(如黑子、耀斑)的研究將直接影響到地面導航、通信等。現代天文學的研究還可啟發人們去思考、探索與人類的現在和未來息息相關的各種應用技術。如通過對太陽能量來源機制的研究,獲得了核聚變理論。盡管人類尚未完全掌握受控核聚變技術,但利用核裂變產生能量的核電站已遍布全球。宇宙中還有很多比核聚變能量更高的產能形式存在于天體中,盡管這些形式至今尚未完全弄清,但這已給人類提出了存在新的更有效能量轉換形式的可能性。
    浩瀚的宇宙展現了無比的壯麗,同時也展現了無窮的神秘。自鐵有了人類就開始了對宇宙的觀察和思考。但到目前為止,并沒有旁種理論能夠揭示所有的宇宙奧秘,就連宇宙是如何起源的這一似警再簡單不過的問題,其理論也正在不斷爭論、發展之中。是什么物質謝生了宇宙?創生宇宙的物質從何而來?是什么力量使創生宇宙的物質創生了宇宙?無數的疑惑,無數的問題,促使人們進行無盡的思索,無盡的遐想,這種遐想甚至超越了常人思維的極限,對宇宙問題的研究越深入,帶來的問題就越多。一旦這些問題得以解決,必將引起自然科學的重大突破。人類是從認識太陽、月亮、太陽系中的行星開始認識宇宙的。很長一段時間以來,宇宙被認為是空間上無邊無際、時間上無頭無尾的物質的總和。隨著科學技術的發展,人類已經觀察到宇宙的邊緣,這是距地球約l00多億光年的類星體。一些天文觀測事實和理論研究使人們相信宇宙產生于大爆炸的一瞬間,這就使時間空間上無限的宇宙觀發生了根本的變化。不僅如此,人們還能了解距地球十分遙遠的恒星的物理狀態,并已向太陽系中的某些天體發射了空間探測器。這一切表明,天文學是人類認識自然的最前沿的科學,天文學的研究需要用到人類最新的知識、最先進的技術。但是,天文學又是最古老的科學,它幾乎是伴隨著人類同時產生的,有關現代天體和宇宙的所有新概念都是建立在人類不斷追求和摸索的基礎之上的。19世紀以前,天文學家研究的對象主要是天體力學,研究的工具是光學望遠鏡。到19世紀,由于照相術和光譜學的引進,使以測定恒星和星云的亮度、溫度、化學性質為內容的物理研究成為可能。隨之而來的是對恒星和星云的結構進行理論分析。20世紀量子論、相對論和其他物理分支的發展也促進了天體物理學的興起和發展。現在,天文學空前繁榮,人們發現了如類星體、脈沖星這些前所未知的天體,解決諸如宇宙、化學元素、地球和生命起源這一類基本問題的可能性也已出現。
    人類了解自然奧秘的好奇心是永存的:所以對宇宙的了解必然會不斷地深入,面臨的困難必然會不斷地被克服。早期的天文學是從確定天體的位置和運動開始的,屬于前面所說的天體力學部分。由于當時觀測的不準確,概念也存在很多錯誤,所以那個時期的天文學研究既不能正確描述天體的運動也不能準確觀測天體的運動,這是缺乏科學的動力學概念的必然結果。自從牛頓發現了萬有引力和三大運動定律后,天體力學才真正成為一門科學并由此得到飛速發展。牛頓天體力學的特點在于用數學分析方法解運動方程,把天體位置表示為時間的“顯函數”,然而這種方法只能適用最簡單的問題。為了解決復雜的問題,人們又發展了許多數學的方法,有些方法相當深奧,天體力學實際上成了數學問題。電子計算機的使用使得天體力學發展到一個新的階段,它使人們能用“實驗方法”來判斷行星或衛星軌道的穩定性,即在什么條件下軌道是周期性的,在什么條件下體系會瓦解。
    只有兩個天體組成的系統稱為二體問題,利用牛頓萬有引力定律很容易求出它們的軌道,這些軌道是二次曲線,它們是橢圓、拋物線和雙曲線。由三個天體組成的系統稱為三體問題,雖然我們想象不出它的復雜性,但是目前尚未找到嚴格的解析解。也就是說,要確定地球、月球和其他行星的軌道實在是一件非常困難的事。天體力學還面臨這樣一個問題:既然現在人們知道的行星的軌道都不是嚴格的數學解,那么這些軌道是不是穩定的?也就是說,行星的軌道永遠不變嗎?如果地球的軌道不穩定,那么它的任何微小的變化都是災難性的。很遺憾的是,這個關系地球命運的問題至今沒有圓滿解決。人們似乎并不擔心什么時候能徹底解決這個問題,因為這種災難發生的可能性實在太小了。現在,人們利用現代數學和計算機能夠計算比三體多得多的數百個天體系統的運動問題。對于太陽系,用這種方法已經計算出行星在數千年內的星歷表,在這個期間,所有行星的軌道沒有絲毫變化。
    20世紀量子論、相對論的創立和發展以及觀測技術的發展促進了天文學的不斷發展。目前,人類的宇宙觀已經完全不同于牛頓時代的宇宙觀。依據新的物理觀點,人們認識了恒星內部發生的過程,認識了恒星演化過程;用新的觀測技術,人們看到幾乎處于宇宙邊緣的星體,從理論上開始認識宇宙的起源和宇宙的演化。隨著對宇宙的深入了解,人類幾乎同時也認識到所面臨的問題和困難。這些問題和困難既有理論上的,也有技術上的。迄今為止,人類所掌握的理論還不能完全解釋觀測到的事實,人類的活動主要還是限制在地球和地球的周圍。天體物理學與原子物理、分子物理、熱力學、光譜學、等離子體物理、固態物理和其他物理領域有緊密聯系。下面列出的都是天體物理涉及的主要內容。恒星物理學是研究恒星的物理狀態和化學成分的一個分支,它們是根據拍攝的恒星光譜來決定恒星表面的物理狀態和化學成分的。恒星內部結構的研究全靠理論分析,通過建立各種理論模型來研究恒星內部的物態、溫度、壓力分布以及產能和輸能方式,最后確定各類恒星的演化地位。
    星系物理的研究對象有兩個:一是確認星際物質,二是研究星系的結構和演化。星系是由恒星、氣體和塵埃構成的龐大系統。按其結構可分為旋渦星系、橢圓星系和不規則星系。銀河系屬于旋渦星系。關于銀河系和星系的知識均來自對恒星的光學觀測、對星際氣體與塵埃進行的研究,以及用21厘米氫線對氣體所作的射電觀測或用其他波段對超新星遺跡和射電源所作的射電觀測。自從廣義相對論問世以及河外星系紅移被發現以后,宇宙學的研究發展到一個新的階段。基于理論和觀測,天文學家致力于建立各種宇宙模型,其中以宇宙大爆炸模型最為著名。隨著類星體和脈沖星等高能量輻射天體被相繼發現,導致了高能天體物理學的誕生,它包括X射線天文學、r射線天文學和紅外天文學。 從研究天體的運動規律到研究天體的化學成分和物理性質,研究的對象從太陽系擴大到幾乎是宇宙邊緣的類星體,這是由于人們從天體觀測中獲得了更多的信息。當然這也是因為科學技術的發展使得人類能獲得更多的信息,以及人類對自然規律認識的深入從而能正確地分析所獲得的信息。在廣闊的宇宙中有數不盡的天體,由于絕大多數天體離我們極其遙遠,盡管它們發出大量的光輻射,但在我們看來卻十分暗弱。肉眼所能看到的恒星只有6 000顆左右。如果想觀測更多的恒星和其他天體,單靠眼睛就不行了,而必須借助天文望遠鏡。幾千年來,人類憑著上天賦予的雙眼,觀看這亙古不變的星空,創造了許多不朽的神話及故事。肉眼雖然迷你,不過質量顯然不錯,人類也得以發現了許多宇宙運行的規則。 可惜肉眼終究太小,所能觀察到的現象及精確度有限,這是古代天文學無法大幅度前進的主要原因之一。 1608年,一位荷蘭的眼鏡師傅發現利用二片透鏡并調整透鏡位置可以看清遠方的景物,彷佛是把遠方的景物拉到眼前來看一般,因而發明了望遠鏡。 后來,意大利的科學家伽利略聽到了這個消息,并于1609年制作了一部口徑42mm的望遠鏡。這部望遠鏡讓他"大開眼界",因為他驚訝地發現,月球表面有高山和無數的坑洞;金星也如月球般,有著盈虧的變化;而木星旁邊竟然還有四顆小星星繞著木星公轉!這些發現徹底的顛覆了傳統的天文學觀念。伽利略是有史以來使用望遠鏡觀察天空的第一人,這部望遠鏡同時也開創了天文學的另一個新紀元。之后的1611年,德國科學家刻卜勒也設計了一部望遠鏡,并改良了目鏡,擴大了望遠鏡的視野,成為今日望遠鏡的主流。 伽利略制作的望遠鏡是折射式望遠鏡。1668年,牛頓利用光線反射的方式,發明了反射式望遠鏡。這是天文望遠鏡的一大突破,因為反射式望遠鏡在制造上遠比折射式望遠鏡容易的多,并且沒有折射式望遠鏡的色差現象,能讓觀測質量大幅提升。1672年,法國人蓋賽格林變更了牛頓式反射鏡的焦點位置,發明了蓋賽格林式反射望遠鏡,讓反射式望遠鏡更容易操作。這幾位同是十七世紀的偉大科學家,分別留下了以自己名字命名的光學系統,讓十七世紀在望遠鏡史上發出耀眼的光芒。自此以后,世界各地的天文臺愈來愈多,望遠鏡也愈來愈大,天文學的進展也愈來愈快了。1938年德國人史密特把折射式望遠鏡及反射式望遠鏡合而為一,發明了折反射式望遠鏡,也就是史密特式望遠鏡(史密特照相機),開創了望遠鏡的另一個新紀元,也讓俄國人馬克斯托夫發明了另一種折反射式望遠鏡-馬克斯托夫望遠鏡。19xx年無線電波望遠鏡把天文望遠鏡所能看到的延伸到所有的電磁波長,讓我們觀看宇宙的視野不會只局限于可見光,進而造成了天文望遠鏡的另一次革命,也讓天文學能在最近極短的數十年中,得到超越數千年來的成就。
(一)光學望遠鏡的出現和改進,使人類可以看到更遠、更暗的天體
望遠鏡最初1608年出現在荷蘭。天文學家伽利略敏銳地意識到望遠鏡對于天文觀測的意義,于次年制成第一架天文望遠鏡。他使用平凸透鏡作為物鏡,凹透鏡作為目鏡,制作了一架口徑4.2厘米,長約1.2米的折射式望遠鏡。后來,人們把這類望遠鏡稱為“伽利略式望遠鏡”。伽利略用這架望遠鏡獲得許多重要發現,如月亮的環形山、金星的位相、木星的衛星等,為當時還處于假說階段的“日心學說”提供了觀測方面的證據,被譽為“天空中的哥倫布”。從此,天文學跨入了用望遠鏡觀測、研究天象的新時代,人類的眼光開始深入宇宙。 1611年,德國天文學家開普勒又將天文望遠鏡做了改進,用兩片雙凸透鏡分別作為物鏡和目鏡,使放大倍數有了明顯的提高,這類望遠鏡被稱為“開普勒式望遠鏡”。直到今天,人們使用的折射式望遠鏡還是上述這兩種。折射望遠鏡的制作有一定困難,其口徑越大,鏡筒就越長,而巨大的光學玻璃澆制也十分困難,到1879年美國芝加哥大學葉凱士天文臺的直徑為1.02米的望遠鏡啟用,折射望遠鏡的發展達到頂點,一直到今天,它仍然是世界上最大的折射望遠鏡。1668年,牛頓用反射鏡代替折射鏡發明了第一架反射式望遠鏡。幾經改良后,反射式望遠鏡被廣泛應用于天文觀測中。一代望遠鏡制作宗師、天文學家赫歇爾一生制作了許多大型望遠鏡。1781年,赫歇爾用自制的望遠鏡做巡天觀測時發現了天王星,使太陽系的范圍擴展了一倍。他還通過望遠鏡,并利用統計法第一個確定了銀河系形狀大小和所包含的恒星數量,使人們首次了解了我們所處的星系。由于赫歇爾開創了銀河系恒星天文學的研究,他被稱作恒星天文學之父。
1918年,口徑為2.5米的胡克望遠鏡在美國投入使用,這是第一臺能夠幫助人們確定銀河系實際大小和太陽系所在位置的望遠鏡。早在18世紀,德國哲學家康德就提出,在銀河系以外,還有“數量無限的世界和星系”,所謂的星云其實應該是和銀河系一樣的星系,但在他的年代,沒有一支望遠鏡強大到足以支持他的觀點。利用胡克望遠鏡,美國天文學家哈勃分辨出仙女座大星云并非是銀河系的組成部分,而是遠離銀河系的另一個星系。哈勃的發現證實了河外星系的存在,開創了銀河外天文學的研究,讓人們的視線延伸到了銀河系之外。同時,哈勃還利用望遠鏡觀測了近30個星系,發現所有星系均彼此遠離,進而證明宇宙正在膨脹,為20世紀40年代末大爆炸宇宙理論的提出提供了觀測上的證據。1948年,直徑5米的海爾望遠鏡在美國加州投人使用,這臺以美國天文學家海爾命名的反射式望遠鏡,可以拍攝到暗至23等的天體和遠達10億光年的星系,使人類認識的宇宙范圍進一步擴展。
隨著人們對望遠鏡性能不斷加以改進,并且越做越大,望遠鏡可以觀測到更多、更暗的天體和取得更高的分辨率。目前,世界上最大光學望遠鏡的口徑已達到10米,是兩臺美國安裝在夏威夷的凱克望遠鏡,因其經費主要由企業家凱克捐贈而命名。其他大型望遠鏡還有歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡、美國的雙子望遠鏡、日本的昂星團望遠鏡等,它們的口徑都是8米。這樣的大望遠鏡,可以讓我們沿著時間的長河,探尋宇宙的起源,凱克望遠鏡更是可以讓我們看到宇宙最初誕生的時刻。
(二)射電望遠鏡打開了人類認識宇宙的另一扇窗口
自望遠鏡發明300多年來,光學望遠鏡一直是天文觀測最重要的工具。但光學望遠鏡接收的只是天體發射的可見光波段。20世紀中期,出現了用于接收天體的無線電波的射電望遠鏡,這是天文學發展史上的又一次飛躍,使人類對宇宙的認識從可見光波段擴展到射電波段。目前世界上口徑最大的射電望遠鏡直徑為305米,它是美國阿雷西博射電天文臺的拋物面射電望遠鏡,這是一臺天線固定的射電望遠鏡,利用地球的轉動來改變天線指向。由德國建筑的直徑100米的全向轉動拋物面射電望遠鏡,是世界上最大的可轉動單天線射電望遠鏡。隨著射電望遠鏡的發展,人們將多臺射電望遠鏡組合在一起,組成巨大的天線陣列,使其靈敏度和分辨率大大超過單個望遠鏡。20世紀60年代,天文學的四大發現──類星體、脈沖星、星際分子和宇宙微波背景輻射,都是用射電望遠鏡觀測得到的。今天,射電天文學仍然在字宙學、星系演化、恒星物理、探索地外生命等研究中扮演著重要角色。
(三)空間望遠鏡使天文觀測擺脫了地球大氣的影響
由于地球大氣對電磁波的嚴重吸收,在地面上只能進行射電、可見光和部分紅外波段的觀測。隨著空間技術的發展,人類可將觀測儀器發射到宇宙空間,使天文觀測得以擺脫地球大氣的影響。從此,天文學的發展進入了從地面觀測躍入空間觀測的新時期,探測到更多宇宙的秘密。與地面觀測設備相比,空間觀測有著極大的優勢。光學空間望遠鏡可以接收到比在地面寬得多的波段;由于沒有大氣抖動,分辨率也得到了極大的提高;空間沒有重力,儀器也不會因自重而變形。1990年,以天文學家哈勃的名字命名的空間望遠鏡投入使用。哈勃望遠鏡在距地面600千米的太空進行觀測,擺脫了地球大氣的干擾,其分辨率比地面的大型望遠鏡高出幾十倍。借助它可觀測到宇宙中140億光年之外發出的光,研究和確定宇宙的大小和起源;對河外星系進行深入分析研究,確定行星間、星系間的距離;對行星、黑洞、類星體和太陽系進行研究等等。哈勃望遠鏡對國際天文學界的發展有非常重要的影響。21世紀,人類將建造口徑更大、觀測能力更強的空間望遠鏡,以期在探索宇宙形成早期的天體、搜索其他恒星的行星,以及在更廣闊的天體物理研究方面取得突破性的進展。人類還將利用月面理想的天文觀測條件,建立月基天文臺。空間觀測和地面觀測的相結合,必然會為天文學的發展插上飛翔的雙翼。
   五、冷戰思維中的美國天文望遠鏡熱潮對人類文明未來的啟示
第一架望遠鏡于1608年誕生在荷蘭,口徑為2.5厘米。肉眼能見天體的亮度比此望遠鏡觀測到的最暗天體亮20倍。意大利科學家伽利略得知這個消息后,立即加以研究。經過不斷努力,他終于在1609年制成了第一架放大倍數為32倍的天文望遠鏡。伽利略用這架望遠鏡發現了許多新的天文現象,給唯心的“地心說”以沉重的打擊,對哥白尼的“日心說”則給予了極大的支持。要想知道望遠鏡的作用,首先還應知道天體的輻射。物理學告訴我們,光和無線電波本質上是一樣的,都是電磁波。無線電波是波長較長的電磁波,光是波長較短的電磁波。人眼所能看見的電磁波叫可見光,它有各種不同的顏色:紅、橙、黃、綠、藍、青、紫,紅光是可見光中波長最長的j紫光是可見光中波長最短的,波長的單位為A。1A=10-10米。為了明確起見,可將電磁波按波長長短次序排列起來,得到電磁波譜。
    對可見光可以用光學望遠鏡來觀測,對天體發出的無線電波則可用射電望遠鏡來觀察。為什么我們只是在可見光和無線電波這兩個波長范圍內觀測天體的輻射呢?因為天體的輻射要經過地球大氣層后才能被接收到。由于大氣層的吸收作用,很多波段的輻射不能到達地面,只有可見光和波長從毫米級到30米的無線電波能透過大氣到達地面。這些波段被稱為大氣窗口。紅外線和紫外線只有一小部分能穿過地球大氣層。如果大氣層對紫外線是“透明”的,那么人類的生存將受到威脅。當然,利用火箭、衛星和航天飛機等可在大氣層外觀測天體的其他波段的輻射。另外,由于人眼的分辨本領非常有限,因此無法直接看清有視面天體的表面細節,甚至連視面也看不出來。而天文望遠鏡既能大量收集天體的輻射,又能發現有視面天體的角直徑,并能追隨天體而運動,以便長時間地對準被觀測天體并進行跟蹤。
    光學望遠鏡分為照相望遠鏡和目視望遠鏡。照相望遠鏡的結構和照相機的結構差不多,主要是由一個光學鏡頭(物鏡)和底片盒組成。物鏡的用途之一是把天體成像在底片上,從而拍得天體的照片。注意,對一般恒星來說,照片仍是一亮點,而無細節可言。望遠鏡是無法看到恒星表面細節的。目視望遠鏡是用來觀測天體的儀器。把照相望遠鏡里的底片盒拿走,換上一個叫目鏡的光學鏡頭,就成為一個目視望遠鏡了。光學望遠鏡按物鏡的不同可分為三種:折射望遠鏡、反射望遠鏡、折反射望遠鏡。折射望遠鏡的物鏡由透鏡組成。由于單透鏡的像差,特別是色差的存在,會嚴重影響成像質量,使像周圍呈現五彩繽紛的顏色,故通常采用由3個透鏡或4個透鏡組成的復雜物鏡來消除色差。反射望遠鏡的物鏡由反光鏡組成。在這種物鏡里,光線經過反射,完全無色差。為消除球差,反射物鏡的表面都磨成旋轉拋物面的形狀,現在更趨向予做成旋轉雙曲面。反射物鏡通常由玻璃制成,為了增加反射的效果,往往需要在玻璃表面鍍增反膜。另一種常見的反射望遠鏡稱為牛頓型反射望遠鏡,由于反射望遠鏡的拋物面主鏡可以做得很輕薄,加上鏡筒較短,所以易于增大口徑。現在世界上的超大型望遠鏡都是反射式望遠鏡。折反射望遠鏡的物鏡既包含透鏡又包含反光鏡。在這種物鏡里,天體的光線要同時受到折射和反射。折反射物鏡的主鏡是一個球面的反光鏡,副鏡是一個透鏡,用來校正主鏡的像差。一架光學望遠鏡不僅需要光學部件,還需要一套機械部件。為了使望遠鏡能夠觀測天球上任意位置的天體,機械部分必須使它能夠繞兩條互相垂直的軸線旋轉。在實際觀測天體的過程中,由于望遠鏡本身的視場較小,因此不易對準所要觀測的天體。為了克服這個缺陷,大型望遠鏡常附有一套導星設備,或稱尋星鏡。尋星鏡的視場較大,易于捕捉目標。將目標鎖定于導星鏡的十字絲交點上時,望遠鏡中就出現被觀察的天體了。
歷史學家們一般都認為,1833年11月12日~13日出現的壯麗輝煌的獅子座流星雨,以及后面的接踵而來的兩顆蔚為壯觀的大彗星,激發了美國公眾對天文望遠鏡的渴求。例如,不期而至的1 843年的大彗星,其明亮程度達到了甚至在中午時分也能用肉眼看到,它直接促使哈佛大學天文臺得到了一架由德國慕尼黑的一流光學廠家Merz&Mahler生產的15英寸(約38厘米)折射望遠鏡。這架哈佛望遠鏡在1847年安裝完畢,它與安裝在俄國圣彼得堡附近普爾科沃天文臺的另一架同樣的望遠鏡并列,是當時世界最大的折射望遠鏡。可是,純粹的天文學因素,還不足以解釋19世紀的美國天文臺建設高潮的緣由。不管怎樣,大彗星也曾高掛在大不列顛的夜空,美麗的流星雨也曾出現在法國和德國的天幕之上,而美國式的“望遠鏡熱”為什么未曾在這些國家出現呢?在美國,實際上那些驅動的因素是曾經受傷的民族自尊心,對工業革命的崇拜,對白手起家、平民致富的美國機遇故事的向往,以及一些宗教精神的復雜的混合體。
    在19世紀早期美國人曾經被歐洲上流社會的精英們蔑視為沒有教養的鄉巴佬。出于對認同的渴求,美國人接受了歐洲人的精神,并且在外在表觀上也模仿歐洲人。一位佚名的記者在1888年發表在《北美洲評論》上的一段話,曾經在后來的幾十年中多次被引用。他說:  “對一個啟迪文明的民族來說,天文臺從來是最神圣和高雅的,因此天文臺一定會得到社會和個人的鼎力贊助。我們雖然絕沒有自詡崇尚學問和藝術,然而卻完全忽視了對天文學提供支持,我們大概是絕無僅有的一個。”辛辛那提的天文學家兼鐵路巡視員Ormsby MacKnight Mitchel在1 842年說過的一段抱怨的話,則聽來讓人覺得他有些孤陋寡聞:“當俄國的野蠻人群吹噓他們擁有世界最好的普爾科沃天文臺時,在我們自由而智慧的國家的廣袤土地上,卻沒有一個天文臺。”然而在1842年,美國已經有了6個天文臺,其中有休斯頓保護地學院的休斯頓天文臺,俄亥俄天文臺(建于1838年)和費城中心高等學校天文臺(建于1840年)。完全不必對Ormsby MacKnight Mitchel的所謂“野蠻人群”這種在政治上很錯誤的話在意,但他的話卻引來了辛辛那提民眾的激情,他們在兩天時間里就募集了1000美元(相當于現在的25000美元~250000美元)。三年之后(1845年),辛辛那提驕傲地擁有了Merz&Mahler生產的1l英寸(約28厘米)折射望遠鏡。這是當時美國最大的望遠鏡,直到1847年哈佛天文臺擁有了38厘米折射望遠鏡。
    在19世紀美國完成了從科學荒蕪之地向世界天文學臣頭的蛻變。1822年,美國著名天文學家Nathaniel Bowditch曾經驚嘆道:“當今在世界上只有英國可以自豪地宣稱它擁有30個公共的和私人的著名天文臺,而在美國,我們只有區區一個像樣的天文臺。”那時上距美國獨立戰爭不過50年,離1812年戰爭(美國獨立后與英國之間的一次戰爭,1815年結束一譯者注)僅僅10年,這兩次戰爭還深深地留在人們的記憶中。戰亂已經使得這個年輕的國家一貧如洗,甚至比原來殖民地時期還要貧困。對美國來說,這時的英國不僅是在軍事上咄咄逼人的強敵,而且是一個可怕的知識文化層面上的巨無霸,就如當時其它的歐洲列強一樣。即使當時美國已經開始了大規模的西部淘金運動,但在大西洋兩岸的人們心目中,美國在知識文化方面還無異于一片荒蕪的原始森林。1826年美國總統約翰·昆西·亞當斯在給國會的年度報告中強調說:“在整個美洲和西半球,我們沒有天文臺,也沒有觀測天文的人,對我們的緊閉著的雙眼來說,地球完全是在一片黑暗中運行。”然而,他的關于建設天文臺和支持專業天文學家的呼吁,卻因他說天文臺就是天上的燈塔而遭到一些公眾的嘲笑。又過了10年,一些學校和個人購置了少數價格不菲的由英國、法國和德意志光學廠商制造的望遠鏡。那時的情形就是如此,一直到所謂Gay Nineties時期,即1890年到1900年的10年間,這段時期被認為是美國的“快樂的時光”。
    到1900年美國有了世界上最多的天文臺,至少達220個之多(按現代的重新統計結果),認定的標準是有若干位著名天文學家都認為該天文臺已經擁有足夠的設備。有四個天文臺裝備了由美國Alvan Clark&Sons公司制造的當時世界最大的折射望遠鏡。一些較小的天文臺也擁有著它們自己的“第一”(例如在所在州第一,西部第一,海拔高度第一,望遠鏡口徑第一,本廠商生產的望遠鏡口徑第一,等等)。有很多望遠鏡得到了富有的美國慈善家的贊助,有的得到了平民的捐助。1897年,里克天文臺的天文學家赫斯曾說:“一些非天文學家的人士慷慨解囊資助望遠鏡建造,這的確很了不起。天文學家只需要提出對設備的要求,天文臺就可以去找合適的提供資助的人士。”取得的成就讓人感到欣慰。威廉姆斯學院的天文學家薩福德在1888年評論說:“現在歐洲的天文學家偶然地到美國來,才明白這里正在發生什么。”于是,到了1900年,關于望遠鏡的嫉妒的心態越過了大西洋,又輪回到大不列顛了。一位沒有留下姓名的作者在《自然》雜志上曾寫道:“英國的天文臺應該得到更多的資金支持,若非如此,那么今后一流的天文學成就只能出現在美國了。”這樣,在不到一代人的時間里,美國就徹底地完成了從科學的荒蕪之地向世界天文學巨頭的蛻變。雖然在19世紀中的這個時期,其它國家也在建設新的天文臺,但這時美國天文臺建設的突飛猛進式的發展,在世界上堪稱絕無僅有。為什么那時天文學大受公眾的追捧,使得一次“望遠鏡熱”能夠席卷整個美國?實際上,那次“望遠鏡熱”,是由一些甚至是天文學之外的重要因素所驅動的文化運動,它卻使美國天文學家擺脫了缺乏先進設備和對研究工作資金支持的窘境。
在哈佛天文臺獲得了世界的兩個最大的折射望遠鏡之一以后,美國是否就感到從此和歐洲“平起平坐”了呢?我們將聽到的是這樣的令人有些沮喪的悖論,哈佛的數學家Benjamin Peirce在1853年向美國科學促進會(AAAS)的科學進展報告中說:“美國不可能和歐洲在科學方面并駕齊驅,除非美國超過歐洲。美國必須超過歐洲,而且要靠自己的力量。”從此,美國開始了一場與歐洲之間的大折射望遠鏡的競賽,要努力拔得下一個30年的世界第一的頭籌。美國的工業革命使得望遠鏡競賽得以進行。在當時的美國文化中,“大膽地”“技術的”“世界最大的”這些理念大行其道。當363英里(約584千米)長的從奧爾巴尼到巴法羅的伊利運河在1825年通航時,它是全世界最長的運河(實際上中國的京杭大運河應是世界上最長的運河,而且1825年前后仍處于全程通航狀態。——譯者注)。始于1840年代,美國的新建鐵路穿越了森林和牧場,越過了崇山峻嶺,緊隨而至的還有沿線的電線桿和電報線路,實現橫跨北美大陸、連接東西海岸,隨著1869年“金道釘”儀式的舉行而勝利竣工。這些若沒有無畏的精神,沒有敢于冒險的勇氣,都是不可能做到的。隨著多項技術的成功,美國人的創造精神和自豪感變得更加張揚了:下一個不乏挑戰性的世界紀錄是什么?為什么不是世界最大的天文望遠鏡呢?更有甚者,民主的理念廣泛深入人心。一種反貴族的民主理念宣稱,一個普通的砌磚工人與波士頓名流之間是平等的,知識也不是只有社會上層精英們可以壟斷的財富,而任何一個人,無論其出身若何,都可以憑借努力工作、運氣、勇氣和冒險精神取得成功。
    在一些雜志和書籍中,美國的望遠鏡制造者就是美國神話的卓越的編織者。Alvan Clark本是一位在麻省劍橋的印刷雕刻師和肖像畫家,他自學了光學技術,在50歲時他開始制作當時世界最大的折射望遠鏡——里克天文臺的36英寸(約91厘米)望遠鏡。還有伍斯特的Reed Warner和Ambrose Swasey,這兩位新英格蘭的年輕人,曾經建造過一架9英寸(約23厘米)望遠鏡的基墩和柱墩,他們簽約承包了里克天文臺91厘米折射鏡的機械部分和圓頂室工程。在這個最大望遠鏡的神話之外,還有一些被人們忽略了的故事:Clark經歷了長達12年的光學實驗和多次失敗的磨難,以及他作為一個科學門外漢但要科學家承認其能力的艱苦奮斗,Warner和Swasey也在Pratt&Whitney公司做了長達1 1年的精密工程、市場經營和項目管理的工作,直到他們有了自己的公司。在美國內戰之后的實業家鍍金時代,美國與歐洲之間的望遠鏡競賽演變成了成功的美國實業家之間的競爭,這些人將自己的機遇寄托于一些高端的目標,包括天文臺。1872年10月,月刊《制造商和建筑師》刊登了一個8年系列的第一篇文章,呼吁建造“百萬美元望遠鏡”,文章得到了《科學美國人》和其它刊物的響應。部分是由加利福尼亞的百萬富翁James Lick在1873年捐贈的70萬美元遺產,得以建立了里克天文臺(1888年建成)。A.卡內基1889年在他首次出版的成名文章《財富福音》中,向他的資本家朋友們推薦Lick為榜樣,他指出,因為儀器技術發展之快,“每過幾年,便會有新的望遠鏡裝備美國的天文臺,而最新的望遠鏡總是最大的和最好的望遠鏡。美國天文年鑒辦公室主任、同時也是當時美國天文學的領軍人物的Simon Newcomb曾經指出:“從古至今,天文學一直是人們的文明程度的一個標識。”科學的光芒讓種種迷信思想黯然失色,一個天文臺還是一個精神的避難所,在這里可以盡情享受“來自天堂的最純潔的空氣”,在我們的已經商業化了的生活中,這里是一個回歸道德的空間,“這里完全沒有因人們的生存競爭導致的那些污濁和丑陋”。芝加哥天文學會會長H.A.Johnson則走得更遠。他在1888年迪爾伯恩天文臺的奠基儀式上演講說:“在某種意義上,天文臺就是一個弘揚道德的學院,它與所有的宣講《圣經》的神圣之所有異曲同工之妙。人們對天文奇觀的深刻思辨,會幫助人們超凡脫俗,而開啟一個永恒而宏大的視野。”天文學在航海和測地學中的實際應用,使得天文學理念和精神的影響占有了一席之地。于是,在一些演說和文章中出現的這種文化的虔誠信念是如此堅定。1884年,普林斯頓的太陽物理學家Charles A. Young在對美國科學發展委員會的一次質詢演說中這樣說道:“科學真理的最高價值,當然不是經濟層面上的,但是比這要高尚得多。科學,就其自身來說,它可愛可敬,攜帶著詩歌和繪畫藝術那樣的美,它引導人們走向一種更寬廣包容、目光遠大、優美高尚的生活。”
    到1890年代在美國業余天文愛好者的組織已經出現在很多城市。成百上千的銀行家、律師、新聞記者,甚至還有建筑工人和家庭主婦,在夜晚都去聆聽關于宇宙的演講。帶著朝圣心情來參觀天文臺的大批人群,甚至給天文臺的日常工作形成負面影響,以致一些天文臺不得不對開放時間做出限制。天文學家Mary E.Byrd在1886年的明尼蘇達州Northfield的卡爾頓學院第二天文臺的奠基儀式上說:“在一些人心目中,天文臺已經被誤解為是一個專供參觀的地方,就像一個牧師的住宅。或者就像一個天體的競技場,在晚上就演示月亮、恒星和行星,而天文學家就是演員了。”在1 9世紀的最后25年,美國對望遠鏡的需求,遠遠超越了Alvan Clark&Sons和John A.Brashear這兩家公司的生產能力。確實,那時美國對望遠鏡需求形成的市場,造就了很多今天人們幾乎忘記了的廠商,它們中有John Byrne、John Clacey、A. K. Eaton、Harry Fitz、William和David Mogey、Charles A.Spencer,還有另外好幾十家。據現在的統計,這些不很知名的廠商制造了幾乎19世紀全美國望遠鏡的一半,還有其它可移動的和永久性的專用設備。19世紀末很多各種規模的天文臺在美國已經迅速地建立起來,然而天文學家們卻遇到了另一種尷尬:他們有了非常多的設備,卻缺少對日常研究工作的支持。物理學家Henry A. Rowland在1883年初曾警告說:  “我們國家已經擁有了很多很好的天文臺,然而相比之下研究成果卻不多,因為我們缺乏對研究工作的管理。”1 897年,Newcomb在葉凱士天文臺捐贈儀式上也指出:  “如果沒有在一架大型望遠鏡旁工作的人,那么望遠鏡當然毫無意義。我呼吁更加關注在望遠鏡旁工作的人們。”缺乏對于研究的支持,是在公眾出于文化的訴求而非對天文科學具有持久興趣的基礎之上建設很多天文臺之后,可以預期出現的問題。雖然天文研究目標有自己的捐助者,如Catherine W. Bruce.Mrs.Henry Draper和Uriah A.Boyden等,她(他)們一般和捐建天文臺的不是一批人。許多捐助建立天文臺的慈善家們,對一個孤獨的天文學家深夜時分在圓頂室內工作時使用的那種測微儀、光譜儀等設備提供資金并不感興趣。相反,這些富有的捐贈者想要的是,社會輿論對于他的美國文化保護神形象的承認,這承認是通過建立天文臺這種有形的資產。望遠鏡,曾經一度是美國的羞恥,但是現在卻是美國的光榮。和其他自然科學一樣,天文學與哲學有著相互依存、相互促進的關系。在所有自然科學中,天文學與哲學的關系最為密切。一方面哲學是一門研究世界觀的學問,世界觀就是宇宙觀,它在闡明關于宇宙的根本觀點——宇宙是精神的還是物質的,宇宙是靜止的還是運動的時,離不開天文學為之提供的科學證據;另一方面,天文學在研究它的一些重大理論問題時離不開哲學的指導,要精確地描繪宇宙、宇宙的發展和人類的發展,以及這種發展在人們頭腦中的反映,只有用唯物的辯證的方法。哲學是關于自然知識、社會知識和思維活動的概括和總結,它和具體學科之間的關系是一般和特殊的關系。因此,哲學依賴于具體學科的發展,必須不斷地從自然科學和社會科學中吸取新的營養,以保持哲學本身旺盛的活力。
     天文學上一些重大變革常常是世界觀變革的先導。例如,哥白尼太陽中心說的提出,不但推翻了托勒密的地心說,而且使整個自然科學從神學世界觀的統治下解放出來;康德·拉普拉斯星云說打破了形而上學的第一個缺口;愛因斯坦的相對論推翻了牛頓的絕對時空觀,論證了辯證唯物主義的時空觀。狹義相對論證明了空間和時間的相互聯系,證明了時空隨物質形式和運動狀態的變化而改變,并且時間和空間在一定條件下是可以轉化的。廣義相對論證明了物質的分布狀態使時空結構發生變化,使得充滿物質的宇宙空間不再是歐幾里得空間,而是非歐幾里得空間。說得簡單點,時空是可以彎曲的。但這種彎曲并非日常生活中對某個具體物體的那種彎曲,而是使時空性質發生根本改變的一種變化狀態。現代天文學的發展豐富了唯物辯證法的基本規律和范疇。例如,恒星演化的過程證明了量變到質變規律的正確性,每當恒星內部溫度的量變達到一定的關鍵點則必然會引起恒星能源產生機制的根本改變,從而使恒星從一個階段演化到另一個階段。
    哲學對自然科學的發展起著不容忽略的作用。愛因斯坦曾說,“如果把哲學理解為在最普遍和最廣泛的形式中對知識的追求,那么,哲學就可以被認為是全部科學研究之母”。天文學發展的歷史表明,天文學中的一個主要的以致開拓了幾代天文學家思路的太陽系演化假說,是由一位著名的哲學家——康德提出的。在當時機械論觀點統治下的天文學,很難解釋“天體是怎樣運動起來的”這樣一個根本問題,只能求助于造物主的智慧。而具有哲學頭腦的康德卻沒有被當時自然科學知識體系的貧乏狀態所束縛,沒有為狹隘的機械論觀點所限制。他沒有從太陽系之外去尋找動力,而是從太陽系內部尋求自身發生演化的根本原因。康德星云假說的提出被看做是從哥白尼以來天文學取得的最大進步,這不能不視為是哲學對天文學發展起積極作用的有力證據。在這里,哲學站在了科學的前列,在哲學觀念上對形而上學的機械論發起了攻擊,為自然科學的前進開辟了道路。值得指出的是,康德星云假說中方法論的思想被自然科學忽視了,因而沒有對自然科學產生直接的影響,使科學的進步延緩了許多。這正反兩方面的事實都表明哲學對天文學和其他自然科學的作用是不容忽視的,反映了在不同的哲學思想支配下自然科學的發展狀態具有極大的差異。哲學能夠給予天文學以方法論的幫助。天文學的研究方法有兩種:一種是實驗的方法,一種是理論分析的方法。其中,理論分析方法是認識天體的本質和規律不可缺少的思維方法,也是哲學向天文學提供方法論指導的主要承受者。對天文學來說,由于觀測手段的局限和認識對象的高度復雜,所得的信息資料總是殘缺不全的。這種情況下以什么哲學為指導來分析問題,就變得極其重要了。熟知人的思維的歷史發展過程,熟知各個不同時代所出現的關于外在世界的普遍聯系的見解,有助于天文學家正確地確定已知物理定律和理論在天文學中的適用范圍。事實上,每一門理論都有自己的適用范圍,例如:量子力學—-微觀世界,牛頓力學——宏觀世界,相對論力學——宇觀世界。既不能用牛頓力學解釋基本粒子的運動,也無必要用量子力學來考慮足球的波長是多少,盡管足球作為一個實體其波動性還是存在的。
六、天文望遠鏡給人類未來文明帶來的發展希望
    1608年荷蘭人約翰·李伯海發明了折射望遠鏡。1609年伽利略制成了一架口徑4.4厘米,焦距為120厘米的天文望遠鏡。伽利略用這架放大率為32倍的望遠鏡發現了木星的4顆大衛星、月亮上的環形山、金星的盈虧現象等。1616年茹切亞斯制成了第一架反射望遠鏡,緊接著馬爾森于1634年、格利高里于1663年、牛頓于1668年、卡塞格林予、1672年都設計或者制造了不同類型的反射望遠鏡。當時的反射望遠鏡都是用金屬制成的,口徑只有幾厘米。18世紀后期,著名的天文學家威廉·赫歇爾磨制了數塊金屬面反射物鏡,其中最大的口徑達122厘米。赫歇爾用他自制的反射望遠鏡首次證實了銀河系的存在。1845年,英國人羅斯制成了當時世界上口徑最大的1.8米的金屬面反射望遠鏡。由于金屬面反射望遠鏡的固有缺點,如磨制困難、熱膨脹系數大、鏡面易氧化失澤,故到19世紀中葉,金屬面反射望遠鏡開始走下坡路。
    18世紀中葉道侖制成了第一架直徑為140毫米的消色差玻璃透鏡望遠鏡。18世紀宋,紀南生產出了合乎光學要求的火石玻璃。緊接著,夫瑯和斐在物鏡制造的理論和技術上又進行了很多研究和改進。他還在1824年制成了當時最大的、口徑為244毫米的折射望遠鏡。1888年和1897年,克拉克父子先后制造了口徑為914毫米和1 020毫米的兩臺大型折射望遠鏡。直到現在,它們仍是世界上折射望遠鏡的亞軍和冠軍,目前分屬美國里克天文臺和葉凱士天文臺。折射望遠鏡要求透鏡有很高的質量,內部不能有氣泡、雜質,這就限制了折射望遠鏡的最大口徑。因為大塊光學玻璃的制造非常困難,并且物鏡口徑越大,其厚度必然相應增加;厚度越大,對光的吸收作用就越嚴重,從而全部或部分抵消了大口徑聚光的優點。另外物鏡太大,其自重(數噸)會使鏡筒變形,影響成像質量。再者,鏡筒和支架的溫差變形也制約了折射望遠鏡口徑的增加。因此,20世紀以來,沒有人嘗試做更大的折射望遠鏡。
    19世紀中葉開始用玻璃磨制反射物鏡,鏡面上鍍銀。但由于鍍銀面容易失澤,且紫外區反射本領又小,故現在均采用真空鍍鋁技術來解決上述兩個問題。1917年,海爾造出了一架口徑為2.5米的反射望遠鏡,并以投資者胡克的名字命名。在此后30年中,胡克望遠鏡一直是鏡中之王,它為恒星、星系的研究建立了卓越功勛。胡克望遠鏡現在仍在美國威爾遜山天文臺。后來,海爾又著手制造口徑為5米的大型反射望遠鏡,直到1949年海爾逝世后十多年才正式建成,它被命名為海爾望遠鏡,現位于美國帕洛瑪山天文臺。海爾望遠鏡鏡面重5噸,望遠鏡的可轉動部分重達幾百噸。前蘇聯于1970年制成了口徑為6米的反射望遠鏡,它位于高加索的帕斯圖霍夫山上。由于它屬于冷戰時期的產物,做工粗糙,其性能遠不及口徑5米的海爾望遠鏡。近幾十年來,由于天文學的迅猛發展,許多天文學的前沿課題,如類星體的光學認證及光譜分析,遙遠星系的紅移,脈沖星、恒星的行星系統及對河外星系中單顆恒星的研究,都需要更大口徑的望遠鏡來提高分辨本領。海爾望遠鏡在當時的造價是3千萬美元,費時10年。如果現在做一架口徑為25米的單鏡面望遠鏡,需投資約50億美元,費時數十年。怎樣才能又快又省地制造出比5米口徑大得多的望遠鏡呢?1971年美國開始研制第一臺多鏡面望遠鏡,1979年投入觀測,現位于霍普金斯天文臺。該望遠鏡由6個同為1.8米的卡塞格林望遠鏡組成,6個望遠鏡繞中心軸排成六角形,6束會聚光經合成后聚在同一個焦點上,組合后的口徑相當于4.5米。
    1979年計劃制造口徑為25米的望遠鏡,主要的方案有:①望遠鏡陣列,如由108臺口徑2.4米,或16臺口徑6米,或6臺口徑10米的獨立望遠鏡及其圓頂綜合而成。②可操縱鏡盤,即在直徑25米的拋物面鏡盤上用1 032塊偏軸拋物面鏡排列成16個同心圓環。此計劃至今仍未完成。1995年,由日本國立天文臺研制的當時世界上最大單體直徑的反射望遠鏡在大阪完成組裝工作。這臺名為“昴宿星團”( Subaru)的大型天文望遠鏡口徑達8.2米,主體部分高22米,重550噸。主鏡的方位調整采用計算機自動控制。Sabaru望遠鏡安裝在夏威夷的莫納克亞山海拔4 200米的山頂上,已于1999年1月投入使用。這個計劃歷時9年才得以完成。它的主要配套設備包括:紅外照相機和光譜儀,自適應光學成像儀,中紅外照相機及分光計,暗弱天體照相機和光譜儀,主焦點照相機,高分辨光譜儀和抗大氣干擾的微光攝譜儀等。從理論上說,它的建成將使人類觀測宇宙的能力比原先提高數十倍。當然,這些觀測設備需經過長時期的調整才能正常工作。其他主要的大型望遠鏡還有:(1)凱克望遠鏡。凱克望遠鏡由2臺組成,分別為凱克I和凱克Ⅱ,建在夏威夷的莫納克亞山,每臺凱克望遠鏡由36塊直徑1.8米、厚10厘米的反射鏡組合而成,有效口徑為10米,焦距為17.5米,鏡面為雙曲面,如圖1-9所示,1992年建成。(2)歐洲南方天文臺16.2米望遠鏡。它由8個歐洲國家共同研制,由4臺口徑為8.2米的大型望遠鏡和3臺小型望遠鏡組成,各臺望遠鏡可以獨立觀測.,也可組合起來形成一個有效口徑為16.2米的望遠鏡。2003年開始在智利阿塔卡馬沙漠的帕拉納爾山頂上安裝。(3)雙子座望遠鏡。它由美國、英國、加拿大、澳大利亞、智利、巴西和阿根廷7國聯合興建,由2臺口徑為8.1米的望遠鏡組成,分別建在南、北半球,雙子座北望遠鏡安裝在夏威夷的莫納克亞山,1999年建成;雙子座南望遠鏡安裝在智利,2000年建成。(4)和特望遠鏡。和特望遠鏡是光學紅外光譜巡天望遠鏡,口徑為9米,由85個口徑為1米的球面鏡組成,位于美國麥克唐納天文臺。(5)大雙筒望遠鏡。該望遠鏡由美國和意大利合作制造,是由2個口徑為8.4米望遠鏡組成的等效口徑為11.8米的雙筒望遠鏡,2004年建于美國亞利桑那州。(6)南非大望遠鏡,由多國共同建造,位于南非的北開普省,主鏡是有效口徑為11米的正六進形拼鑲鏡,已于2005年底建成。
    未來十年將建造的超大型天文望遠鏡計劃主要有以下幾個。(1)星座式X射線天文臺(Con-X)。Con-X的全名為Constellation X-Ray Observatory。這是一組空間X射線望遠鏡陣,至少有4臺X射線望遠鏡,主要目標是研究巨型黑洞、暗物質、暗能量,耗資約8億美元,由NASA實施。(2) 30米口徑光學望遠鏡(TMT)。Thirty Meter Telescope( TMT)原定名為Giant Segmented Mirror Telescope(GSMT),計劃2006年4月完成概念設計,2015年投人工作。TMT主鏡直徑為30米,由738塊6邊形子鏡組成,每塊直徑1.2米,厚45厘米,工作波段0.3微米至30微米。(3) 100米光學望遠鏡計劃。Over Whelmingly Large(OWL)是由歐洲南方天文臺計劃建造的、口徑100米的特大光學望遠鏡。
(一)、哈勃太空望遠鏡,1990年4月25日,“發現號”航天飛機將口徑為2.4米的哈勃太空望遠鏡送入軌道,哈勃太空望遠鏡由美國宇航局( NASA)和歐洲空間局合作研制。它是一個重達11.6噸、長約13.1米、直徑約4.3米的筒型龐然大物,定位于距地球表面614千米的圓形軌道上。哈勃太空望遠鏡為卡塞格林型反射望遠鏡,口徑2.4米,研制工作歷時13年,耗資20多億美元。空間望遠鏡計劃是20世紀40年代提出的,從設計、研制、發射到維修,前后經歷60年,耗資約50億美元。哈勃太空望遠鏡比地面望遠鏡的優越之處在于,它在大氣層外工作,不受地球大氣的吸收、散射和大氣抖動的影響,從而有高的分辨率(成像分辨率高達0.1”)、寬的工作波段(從遠紫外105納米到近紅外1100納米)和高靈敏度。它可以觀測到暗達30星等的天體,相當于人眼所能看到的最暗目標亮度的40億分之一,觀測距離則可達到140億光年以上。遺憾的是哈勃太空望遠鏡進入軌道后發回的首張天體圖像非常模糊,研究表明是望遠鏡主光學系統存在制造缺陷,另外太陽能電池帆、精密控制陀螺等附件也存在這樣或那樣的閩題。經過3年的精心準備,1993年12月2日,“奮進號”航天飛機發射升空,其主要任務就是對哈勃太空望遠鏡進行在軌維修。“奮進號”在軌運行的11天中,由4位宇航員分成兩組輪流工作,共5次出艙,更換了哈勃太空望遠鏡的太陽能帆板和損壞的陀螺,安裝了太空望遠鏡軸向偏差改正系統( COSTAR),置換了部分探測儀器,同時也增大了望遠鏡所配的計算機容量。這次修復耗資高達2.5億美元。修復后的哈勃太空望遠鏡不負眾望,為天文學家提供了大量有價值的精確數據和清晰照片,成為名副其實的看得最遠最暗的“眼睛”。哈勃太空望遠鏡這十多年來獲得的觀測數據超過了過去數百年的發現,可見其在天文學發展中的巨大作用。讀者在許多雜志、網站上看到的_.些美輪美奐的天體照片,大部分是由哈勃太空望遠鏡拍攝的。
    哈勃太空望遠鏡的主要觀測成果,限于篇幅,這里僅列舉出10項。(1)發現冥王星是雙星,并獲得了其主星、伴星的直徑及其相互距離的數據。(2)拍得百武彗星分裂的圖片。(3)拍攝了1994年蘇梅克,列維彗星與木星相撞過程和撞后形態變化的圖片。(4)探測到了太陽以外其他恒星附近的行星圖像。(5)哈勃望遠鏡對宇宙的掃描觀測,使原來模糊的斑斑點點呈現出了更清晰的圖像,可以窺探星系深處的奧秘。此即著名的哈勃景深圖像。(6)觀測到M84星系內高速氣流吸積現象,為黑洞的存在提供了有力的證據。(7)對銀河系內的暗弱恒星進行了觀測,獲得了它們的多個參數。(8)觀測結果極大地提高了宇宙膨脹指數即哈勃常數的測量精度。(9)觀測表明宇宙中存在引力透鏡現象,即遠處而來的光線通過星系團中間時會受引力作用而彎曲,引力對光線起到聚焦的作用。(10)觀測到一個巨型黑洞正在吞噬另一個小星系的景象,觀測到一些星系正在互相碰撞和合并等。
    由于哈勃望遠鏡的使用壽命約為15年,又因為它是第一架太空望遠鏡,其設計和制造中還存在某些缺陷,所以,現在科學家正在考慮建造新一代太空望遠鏡。這架望遠鏡準備置于日地引力場的第二拉格朗日平動點L2上。L-2是太陽引力和地球引力相等的點,所以它將相對于太陽和地球都保持靜止不動,這樣地球就不會遮擋望遠鏡的視線。新一代太空望遠鏡的主鏡口徑為8米,計劃投資10億美元,希望通過近紅外的觀察發現太陽系以外的類似地球的行星所發出的熱量。這種近紅外的觀察在地球附近是無法進行的,因為地球本身的紅外輻射能夠淹沒任何來自太空的類地行星的紅外輻射。2002年,為紀念阿波羅計劃領導人James E.Webb,NASA決定將新一代太空望遠鏡命名為James Webb Space Telescope (JW-ST),口徑減小為6.5米,工作波段0.6微米至28微米。預計2011年發射到距地球150萬千米的L2點上。
(二)、射電望遠鏡,利用射電望遠鏡可以接收來自宇宙天體的無線電輻射,射電望遠鏡實際上是一套無線電接收、放大、處理、記錄設備。射電望遠鏡的誕生與發展是與無線電技術的水平密切相關的,至今只有六七十年的歷史。射電望遠鏡的形式、種類很多,最簡單的是用單個拋物面天線測量某一波長射電總強度的射電望遠鏡,拋物面天線把來自拋物面軸向的射電波反射集中到位于拋物面焦點的照明器上,通過傳輸線將信號輸送給接收機,接收機把輸入的電信號加以放大并改變形式使之被記錄下來。作為一種輻射接受器,射電望遠鏡的一次觀測只能得到頻率響應范圍內的平均功率。射電望遠鏡并不具有多少光學望遠鏡的形象,它更像一座接收雷達。1932年,美國貝爾電話實驗室的電信工程師卡爾·詹斯基在研究長途電信干擾時用了長30.5米、高3.66米的旋轉天線陣。在14.6米波長上他發現一種來源不明的“咝咝”型天電。本來詹斯基的工作可以到此為止,因為上述噪聲對無線?電通信的影響并不大。但詹斯基并沒有放過這微弱的電波,而是繼續深入研究,終于確定這咝咝聲是來自銀河系中心方向的宇宙無線電波,射電天文學從此誕生了。第二次世界大戰中,英國的軍用雷達接收到了太陽發出的強烈無線電“噪音”,這表明雷達所用的超高頻設備也可用于接收太陽和其他天體的無線電信號。戰后,一批雷達專家把掌握的雷達測量技術應用到天文觀測上,揭開了射電天文學發展的序幕。20世紀60年代的四大天文發現——類星體、脈沖星、星際有機分子和宇宙微波背景輻射,都是射電天文學對人類的杰出貢獻。
    射電望遠鏡的天線一般做成拋物反射面,它或者用金屬拼成,或者用金屬線織成網狀。由于不像光學望遠鏡那么精細,所以可以做得很大。現在世界上可轉動的單個射電望遠鏡之冠在德國波恩,其拋物面直徑達100米,其次是位于弗吉尼亞的美國國家天文臺300英尺(約91. 44米)直徑的射電望遠鏡。然而世界上最大口徑的射電望遠鏡是固定在地球上的,它利用地球的轉動來改變指向。它的球形反射面直徑為305米。它被安置在波多黎各的阿雷西博一個天然形成的山間盆地中,其天線照明器重約600噸,懸于150多米的高空。此望遠鏡屬于美國阿雷西博天文臺,如圖1-16所示。這架望遠鏡處在低緯度區,對于尋找星際空間的各種分子以及微弱、遙遠的射電源具有特別巨大的威力。有趣的是,利用它的雷達系統,科學家們在1974年11月16日向一個叫做MB的星系發出了一系列信號,信號用其他智慧生命也應當看得懂的形式傳達了我們地球和太陽系、地球上的人類和它的遺傳密碼等信息,因此阿雷西博望遠鏡是人類與宇宙其他文明社會通話的第一個話筒。由于它自身不能轉動,極大地限制了其能力的發揮。由于單個天線建造存在技術上的困難,使得口徑不能增加得太大。
    20世紀50年代末、60年代初發展起來的孔徑綜合技術為制造更大規模的射電望遠鏡提供了理論依據。已經建成的、位于美國新塞西哥州海拔2 000多米高原上的甚大天線陣就是按上述技術制造的。整個天線陣用27個拋物面分布在Y形的三個臂上,其中兩個臂長為21千米,另一個臂長為19千米,鋪設雙線鐵軌,200噸重的天線可在鐵軌上移動,整個天線陣用計算機來控制,其性能相當子一個直徑27千米的拋物面天線,而甚大天線陣每個天線的直徑其有25米。澳大利亞有一臺專門研究太陽的射電望遠鏡,稱為射電日像儀它由94個14米直徑的線組成,分布在3千米直徑的圓上。其天線總接收面積相當于直徑為120米的天線,分辨率則相當于直徑3千米的天線。這臺日像儀可以提供瞬時的太陽大氣層活動圖像。射電天文學家采用干涉技術來提高射電望遠鏡的分辨率。最新的干涉技術不用傳輸線把兩個:線連接在一起,而是通過把相距幾千千米的一對天線各自在同一時間觀測到的同一信號在事后拿到一起去進行干涉處理來實現數據分析,從而實現了洲際甚長基線干涉。從理論上說,兩臺射電望遠鏡之間的距離有多大,相當于對應的射電望遠鏡的口徑就有多大。1997年2月美國和日本發射的衛星——甚長基線干涉空間天文臺計劃完成。它在空間展成8米的射電望遠鏡,與“甚長基線干涉儀”聯合干涉,其基線比地球半徑長3倍。據上海市宇航學會名譽理事長龔惠興院士透露,中國首臺大口徑太空望遠鏡有望在自己的空間實驗站上建成,它的口徑不如哈勃太空望遠鏡大,但視場即“空間視野”較哈勃更為寬闊。載人航天工程空間實驗室系統副總設計師、上海航天局張崇峰研究員介紹,按計劃中國將在2020年前后擁有首個空間站,此前還有多個重要建設節點。在神八飛船與天宮一號完成首次空間交會對接后,2012年中國將相繼發射神九、神十飛船與之對接。“目前神九尚未確定是否載人,要待首次交會對接試驗完成評估后才最終確定。”中國將發射天宮二號目標飛行器,主要驗證載人空間實驗站的生命保障系統,包括航天員新陳代謝方面的水循環系統等,另外還將在天宮二號上進行一系列載荷設備試驗。之后,中國將發射一艘貨運飛船,驗證貨運飛船與空間站對接技術,進行燃料等物資補給。中國空間站采用“一主二副”組合式艙段架構,2020年左右先后發射1個核心艙、2個實驗艙,實驗艙將分別與核心艙的左右翼對接。同時,核心艙前端可對接載人飛船,后端可對接貨運飛船。空間站三艙段總重不超過66噸,其中可提供有效載荷的重量約17噸,大口徑空間望遠鏡計劃放置于作為第二副艙的實驗艙內。望遠鏡主鏡的最大口徑為2米,比哈勃太空望遠鏡的2.4米口徑小約六分之一,分辨率也相對低些,但它的特點在于擁有較大視場,可同時觀測更廣大的宇宙空間。這臺太空望遠鏡具有多功能,以可見光觀測為主,同時也具備紅外觀測等手段。
七、太空天文科學啟蒙運動將是人類向太空宇宙文明探索的重要階梯
美國兩名科技界大亨捐贈1200多萬美元給美國“尋找外星智慧研究所”,建立一個迄今為止最大型最先進的接收外太空信號的天線系統。這個系統的天線系統比現有的儀器精良200倍,可以幫助人類探測外太空的信息,希望有朝一日能夠解開外星人的神秘面紗。 47歲的保羅·艾倫是微軟創辦人之一,40歲的內森·米爾沃爾德則是微軟技術部門的前任主管。為了支持外星人探索計劃,搜集外星信號,兩人最近分別向“尋找外星智慧研究所”捐贈1115萬美元及100萬美元,建立一個名為“艾倫電子望遠鏡集群”的系統。天文學家們計劃在一平方公里的范圍內建立500-1000個巨大的碟形天線系統來探測收集外星人的信號,并把這些天線與目前最先進的計算機相連接,以便對信號進行分析。這一平方公里的范圍將是“無線電靜止區域”,人們不允許在這里使用移動電話、電視、廣播以及其它無線裝置,因為它們發出的信號可能影響對外星信號的探測。“艾倫電子望遠鏡集群”將坐落在圣弗蘭西斯克北部400公里,距加利福尼亞大學哈特克里克天文臺3公里,計劃于2015年完成。新的電子天文望遠鏡可在一年365天不間斷地運作,不間斷地接收來自外太空的信息。
科學家們希望能利用新的天文望遠鏡系統探測到外星人的電視、廣播以及無線電發射信號。美國“尋找外星智慧研究所”主任研究員吉爾·塔特稱:“我們將利用新型天文望遠鏡探測1000光年以外的星球。”美國“尋找外星智慧研究所”現有的天文望遠鏡只能探測幾百光年的星球。美國“尋找外星智慧研究所”于1995年開始“鳳凰計劃”,通過大型電子天文望遠鏡,探測接收外太空的“聲音”,包括背景輻射、星體發出的電波以及其它雜音。科學家再將這些信號通過電腦分析,希望從中可以發現外星傳來的信息。這些電子望遠鏡直徑為40-300米不等,是世界上最大最先進的電子望遠鏡。天文學家選擇了臨近地球1000個如太陽系般的星體,進行信號收集工作。到1999年“鳳凰計劃”已經探測過500多目標星體,雖然仍沒有發現明顯的外星智慧訊息,但科學家仍在堅持不懈地工作,希望總有一天能發現外星的文明。
科學家們宣布在遠太陽系發現40多個行星,把人類尋找外星人的計劃又推向高潮,雖然這些行星大部分非常大而且它們的溫度也非常高不可能有生命存在。但科學家們表示,也可能存在小的、像地球一樣的行星。除了探測外星生命的信息以外,“艾倫電子望遠鏡集群”天文望遠鏡還將尋找100-120億年前第一次出現的星體和星系時宇宙大爆炸的現在可能存在的微弱痕跡。正是當時爆炸物質的聚集形成了目前的宇宙排列。科學家還可以通過這個新型電子天文望遠鏡來追尋可能與地球發生碰撞的小行星和彗星的行動軌跡。英國著名的天文學家皮特·威爾金森表示,通過新型天文望遠鏡的探測可以使人類想辦法保護地球免受這些碰撞。自從文明產生起的那一天,人們就對太空文明開始產生興趣;然而太空文明探索(太空文明探索)紀元是從1959年開始的——通過使用許多先進的射電望遠鏡陣列和計算機來掃描天空,科學家們花了整整50年的時間在尋找外星人。2009年9月,太空文明探索迎來了它的50周年歷程。總的來說,太空文明探索總是處于主流天文學的邊緣,無論研究者們如何證明其科學上的嚴謹性,但太空文明探索都無法逃脫這樣的命運:那就是同不明飛行物(UFO)及其信奉者以及其他諸如此類的不切實際的幻想聯系在一起,然而又無法徹底否認人們對太空文明探索的研究。用希望鑄就、用信念支撐是太空文明探索的特點。無論搜索整個銀河系要花費多大力氣,即使沒有搜索到我們想要的無線電信號,也不能因此排除太空文明存在的可能。很可能意味著這些生活在宇宙中的生命體并不用無線電通信,但研究人員相信,地外生命不但會向外發射信號,而且還會有意將信號掃向地球。指望太空文明搜索我們地球的這一愿望很可能會令我們失望。事實上在過去的70年間,地球上的雷達和電視信號的隨機混亂組合正以光速不斷地向外傳播,其中僅僅有一些短期的嘗試,朝向其他星球發射信號——而每一次嘗試都喚醒了外星人入侵的概念。可想而知,許多在精神上支持太空文明探索的科學家會以追逐更多的正面數據為天文學的目標,盡管政府似乎不愿意資助這項毫無產出的項目。然而一個小型的太空文明探索是值得支持的,特別是如果該研究成功的話,那么它將有著巨大的含義。相對于50年前,目前太空文明探索的主要任務之一——搜尋類地球行星——變得更加可行。或許在未來的幾年里,天文學家們將會找到一顆同地球相似并圍繞其他恒星公轉的行星,并通過來自該行星的大氣光線進行分光研究,以此了解這顆星球上是否存有生命的足跡?大氣的主要成分是氧氣還是甲烷?它的一天有多長?氣候如何以及有大陸和海洋嗎?在未來的10年里,通過望遠鏡的探測,科學家們將能夠揭曉這些問題的答案。此外,尋找宇宙中其他星球上生命存在的間接證據也同樣重要。這些星球很可能存在與我們人類不同的智慧生命,這就需要不同方式的太空文明探索。人類是否要向其他類地行星發射信號?這是另外一個論題。但我們至少應該讓艾倫望遠鏡陣列能夠探測到來自這些類地行星的信號。地球可以拒絕“開口”,但是不應當連“耳朵”也堵上。
作為銀河系中最年輕的有潛在交流傾向的文明,我們應該監聽而不是發射信號。比我們先進得多的其他宇宙文明,應該有更充足的能源和更先進的技術來進行信號發射;根據我們的長期計劃,現在還不到花上許多世紀通過單向交流來進行星際對話的時候;一些人擔憂,即便是把信號傳送到最鄰近的星體,也可能會“泄漏我們(在宇宙中)的位置”(雖然民用電視和軍方雷達系統也會導致這種情形發生);況且,我們也還尚不明確有什么特別感興趣的事情需要告知其他文明。綜合以上這些原因,目前太空文明探索的策略仍然是監聽而不是向外太空發送訊息,這一點似乎是和我們在宇宙中落后的身份相符的。
此外,國際航天航空學會在1989年發布了一項針對太空文明探索的《關于探尋地外智慧生命的行為準則聲明》,條例中第七款提到,只有在經過相關國際共同磋商后,才可對來自地外智慧生命的證據和信號作出回應。而隨著向地外文明發送信息計劃的逐漸引人關注,1995年,國際航天航空學會太空文明探索委員會又提議了專門《關于向地外智慧生命發送交流信號的行為準則聲明草案》,其中明確規定,在進行相關國際磋商之前,某個國家來單獨決定或是幾個國家間合作嘗試,從地球向地外智慧生命傳送信息,都是不被允許的。不過,從目前情形來看,上述草案并未對向地外文明發送信息計劃起到真正實質性的約束作用。甚至就在近一段時間里,一些新的項目也正在被上馬實施。2008年2月5日,美國國家宇航局在成立50周年的紀念活動中,通過設在西班牙馬德里的巨型天線,向北極星方向發送甲殼蟲樂隊多年前演唱的一首歌曲,《穿越宇宙》(Across The Universe)。而在剛過去的8月4日,英國RDF電視公司和著名社會網站Bebo又啟動了一項新的METI合作計劃——“地球呼喚”(Earth Call),他們邀請當代名人、政要,以及Bebo網站的1200多萬用戶,編輯有關“從新視角看待地球”的信息和圖片,參與網絡投票評選。至9月30日,屆時將從中選出500條信息放入一個電子“時空艙”(Time Capsule),然后通過烏克蘭RT-70巨型射電天文望遠鏡,發射送往于2007年4月剛發現的距離地球20光年外的一顆類地行星Gliese58 1C。
由于大眾對地外生命話題的興趣一向持久不衰,這兩項計劃自然也引來了媒體的廣泛關注。英國《每日郵報》(Daily Mail)在事后隨即辟出專欄,對其進行了報道評論。評論者對此種做法皆持否定態度,特別是對“地球呼喚”計劃,盡管RDF電視公司宣稱,這將是首次以民主的方式選擇發向太空的信息,但還是招致了嚴厲的抨擊。尋找太空文明通常被視為一個“科學技術問題”——盡管一些學者也已經開始從科學社會學角度來思考這一問題,但占主流的仍然是前者。從前面的爭論中不難看出,向地外文明發送信息的支持者們其實有著一種“唯技術主義”思維傾向,所考慮的只是想盡辦法要在技術上達到目的,但在達成目的后準備怎么辦,卻不事先想好。人類主動向外太空定位發送的信號,被太空文明發現的可能性也許微乎其微,但一旦產生結果,其影響卻十分巨大,這種影響勢必波及人類社會的科學、文化、宗教以及哲學等方方面面。所以在尋找外星文明這件事上,更重要的問題應該是:萬一真找到了外星文明,我們該怎么辦?我們認為,在尚未做好接觸太空文明的準備之前,實施外太空探索顯然是非常危險的。太空文明是指地球以外的其他天體上可能存在的高級智慧生物的文明。探索太空文明首先要根據地球上生命存在的狀況,弄清生命存在的條件和環境。生命是美妙的,正是生命的繁衍才使地球上生機勃勃,氣象萬千。生命不是神造的,生命是天體演化的必然結果。生命存在的條件又是非常苛刻的,所在的天體要有堅硬的外殼,要有適宜的大氣和適合的溫度,要有一定數量的水。同時,行星圍繞的天體必須是一顆穩定的恒星。就太陽系來說,符合上述條件的只有金星、地球和火星。其中地球位于金星和火星之間,處于生命繁衍的最有利的空間。現在還沒有發現金星和火星上有生命。太陽系中其他行星上就更不適合生命存在了。尋找太陽系以外的行星系,這是探索太空文明的又一個方向。科學家們早已開始了潛心的觀測和研究。到目前還沒有發現一個被確認的行星系。如果真的發現一個行星系,那里也不一定就有生命。如果真的發現一個有比較適合生命存在的行星系。
近年來有一個常常會傳得沸沸揚揚的話題,那就是 UFO。有些人總是將 UFO與“外星人的宇宙飛船”混為一談,所以這和科學的了解太空文明問題密切相關。在這方面,可敬的“科學先生”卡爾·薩根做了大量的澄清和宣傳工作,其熱情、魄力和成效令人欽佩。而他常常還要面對這樣的質疑:探索太空文明究竟有什么意義?的確,古往今來,人類對地球之外的智慧生物、地球之外的文明世界的思考和探索,始終有一種經久不衰的張力。我以為,人類的好奇心和求知欲,本來就是科學得以發展的重要動因之一,探索太空文明自然也不例外。但事情又遠不止如此,探索太空文明無論是在科學上還是在哲學上,都有其極為鮮明的色彩。它是人類不斷擴展自己的視野,更深入地洞察自然的必然結果和重要組成部分。如今,探索太空文明不僅已成為天文學、生物學、空間科學和眾多的技術領域的交會點,而且對人類創造更美好的未來也具有不可低估的潛在意義。探討太空文明的又一重大意義在于,它是自然科學與社會科學較為明顯地相互滲透的一個領域。未來社會問題、人口問題、能源問題、戰爭與和平問題,特別是核戰爭問題,等等,都成了探討太空文明問題時必須考究的因素;反之,對于太空文明的社會學和文化學分析,又會或多或少地滲透到預測人類未來的爭論中去。
關于太空文明發出的信息能否破譯,涉及人類對客觀世界的認識能力。太空文明向外界提供的信息及其表述方法都應該是可以認識的。這將為正確的認識論提供新的素材和例證。探索太空文明,有助于人類更深刻地認識自己在宇宙中的地位。最后,堅持不懈地搜索太空文明將為人類提供一種歷史連續感。這種連續感有助于人類贏得更美好的未來。人類應該考慮得更加深遠,應該學會更有效、更科學地研究和計劃數十年、甚至上百年以后的事情,搜尋太空文明乃至設法與之“對話”,則很可能成為這類長遠計劃的一種榜樣。那么,這種偉大的探索,什么時候才是盡頭呢?也許,它永遠也不會有什么盡頭。可以肯定的倒是,它現在才剛剛開始。探索的結局將會如何?各種結果都有可能。我們即使以“悲觀”的模式進行思辨,仍然會導致某些相當積極的推斷,人類仍會獲益匪淺。多年前我曾經說過:當今人們在探索太空文明的過程中所表現出來的能動性,再次體現了現代的科學精神與古代的思辨、中世紀的宗教意識、以及近世早期的先驗哲學的根本差異;而以理性指導的探索實踐,則是最終解開太空文明之謎的必由之路。
任何智慧地外生命都不會通過暴力地爆炸白宮,或者像長著發光手指可愛外星人那樣博得孩子們的歡心,來炫耀他們的存在。許多科學家僅希望通過掃描太空尋找遙遠恒星太空文明的射電信號來證實外星人的存在,但是這樣具有一定的危險性,容易讓外星人發現地球人類存在的線索,或許會帶來地球的滅頂之災。目前,美國亞利桑那州大學物理學家、宇宙學家保羅-戴維稱,如果外星人以偶然的機會在地球上遺留下存在的證據,我們則能夠搜尋可能的外星人科技“足跡”,或者甚至能分析地外生命DNA分子。像現場勘查的法醫搜尋鑒別手段來執行,同時不必取消搜尋太空文明計劃(太空文明探索),天文學家仍繼續觀測太空。我的觀點建議將搜尋太空文明的重擔平均分配,使從事外星人搜尋任務的之前少數英雄射電天文學家,擴大至整個科學界。像基因搜尋太空文明計劃是射電搜尋太空文明計劃的補充,兩者不會產生沖突。戴維希望科學家能夠拓寬思維考慮外星人遺留的活動跡象,他從事搜尋太空文明計劃已有30年,撰寫了一部新書——《可怕的寂靜》描述了自己的觀點,他的相關觀點發表在8月刊《宇航學報》雜志上。但是戴維并不認為智慧生命必須存在著,多年以來他非常支持搜尋太空文明計劃,盡管尚未發現確鑿的證據表明外星人的真實存在,但從未放棄過。他描述這項天空計劃猶如“干草堆里找針”,當前的搜尋工作不會因未尋找到針而中斷放棄,現根本未發現針尖所在,以及未評估干草堆的大小。為了相信太空文明的存在,太空文明探索天文學家并未忽視外星人向地球發射信息的可能性,他們認為過去五十年里地外無線電信號曾抵達過地球,或者強大的射電、光束像燈塔一樣掃描銀河系。
非常先進的太空文明可能建造巨大的航天工程計劃來直接探測恒星系統的秘密,通過探測宿主恒星周圍的物質層,外星人不僅能夠探測到恒星的熱量,還能夠建立一種地球天文學家也能探測到的獨特紅外信號標記。就像地球發射機器人探測器一樣,太空文明也可能按照這種方式探索宇宙,出于宇宙戰略定位,他們可能在小行星帶上部署休眠探測器。地球天文學家可以試著搜尋這樣的探測器,或者發送“你好”等無線電信號喚醒這些外星人探測器。戴維稱,外星人也有可能拜訪地球,并在人類的家門口留下生命活動跡象。但依據宇宙年代,任何抵達地球的外星人歷史將非常遙遠,至少是早于人類出現于地球。這意味著任何外星人拜訪地球的殘留遺跡必須保留數億至數十億年,才能讓現今人類發現。戴維接受《天體物理學雜志》記者采訪時說:“如果地球上有另外一種智慧文明生物,我們在二十年之內就會發現它們,這將毫不費力。當然如果它們不存在,這種搜索工作的意義而不大。”包含钚的非人類核廢料堆積物可揭示其來源,這是因為自然堆積物質歷經一定年代將腐爛分解,采礦或者采石工程的痕跡將保存在地球或者其衛星表面之下。外星人的“漂流瓶”或者類似于科幻電影《2001太空漫游》中的神秘獨石,基本不可能在地球上幸存數億年歷史,這是因為受地質變化和氣候因素作用。或許最具吸引力的是如果外星人使用生物工程在地球生命DNA中有意或無意地遺留他們的生命特征,其生命體的自維持天性將確保遺留任何可能的生物特征。戴維稱,科學愛好者和大學生正在積極打造基因版太空文明探索項目,試圖發現任何外星人存在跡象。外星人生物工程也可能基于生物化學建立一種“隱蔽生物圈”,且與地球生命形式完全分離。這樣的隱蔽生物體不會使用DNA或者蛋白質,以及地球生命體中不同的生物化學元素。目前,科學家已開始重點研究發現隱蔽生物圈。如果科學家發現獨特的隱蔽生物與地球已知生命形式不同,這也并不能完全表明與太空文明有關。但是像這樣的發現將提供更多的可信性,如果隱蔽生物在地球某個適應性環境生存,它們便可以生存繁衍。
談到宇宙天文探索,就不得不談到宇宙天文探索的多學科性,宇宙天文探索的學科主要分為應用型學科以及思考型學科兩類, 在思考型學科中,天文哲學領域是歷史悠久、影響力巨大的一個領域,它所涉及的問題非常多, 例如科學前沿問題的探討, 這個討論在國內外都十分熱烈,比如說霍金提出的關于宇宙爆炸以及時間簡史的理論,在國內外的影響力都是十分巨大的。 在當代天文學前沿的暗物質理論的討論也是非常熱烈的。 而且在天文學界還有很多哲學意義非常深遠的問題,例如地球中心主義、人類中心主義以及國家主義和民族主義,如果把這些原本只在地球上討論的問題如今放在宇宙學的背景上來進行考慮,原本的討論都具有很大的局限性。在應用型學科中所涉及的學科十分廣泛,例如在制造宇宙天文探索載具中涉及到物理、冶金、材料等學科,在在探索過程中涉及到天文學、宇宙學,同時人類在太空中還進行著轉基因研究、通過宇宙環境對植物物種進行改良以及太空通信技術研究等。 這一切都表明在宇宙天文探索領域里,任意一門學科都會有其用武之地,宇宙天文探索會隨著各個學科的發展而發展。要做宇宙天文探索的哲學思考,人類就首先要明確一個立場,那就是要拋棄過去的以人類為中心的立場。 事實上在中國古代傳統的天人合一的思想中,已經包含了太空哲學中最重要的一個思想,也就是人與天的和諧發展,而不是人類去征服太空。這個思想不僅在中國古代哲學中出現過,西方哲學也非常看重這一點。 在電影《阿凡達》中,編劇十分樸素地描述出了這種思想。從上述觀點出發,宇宙天文探索的目的,首先在于開闊人類對宇宙的視野,使人類對自然的認識,提高到一個嶄新的階段。人類在宇宙天文探索的過程中,必將建立并且不斷發展宇宙觀,從而去指導人類去更深層地認識宇宙與事物、與自己的關系。由于人們對太空的認識還處于起步階段,因此產生了一系列的問題,例如人類的起源從何而來?宇宙的起源是從何開始?在遠外太空是否存在其他智慧生命?這些根本問題都需要通過宇宙天文探索來回答。
其次,宇宙天文探索也是為了人類文明的可持續發展。地球作為一個星體是否也會有一天走向死亡?是否有外星智慧物種存在? 如果有他們是否面臨過人類的處境?事實上現在人類目前面臨的生存威脅多種多樣,例如全球變暖、生態破壞,還有小行星撞擊地球等。 除此之外,地球上可供人類使用的資源也是極其有限的。 這就涉及到太空資源利用分配問題跟是否向太空其他適合生存的星球移民問題,是整體移民還是部分移民? 移民在短時間內似乎不可能,即使在將來有可能也只是極少數人,把人類整個搬走是不可能實現的。 因此,為了使地球開發利用能夠持續發展,就需要解決地球的環境問題以及生態保護問題,其關鍵就在于能源的持續利用問題。 最后,就是在最小程度破壞太空生態環境的條件下,去利用太空資源。對于人類來說,宇宙太空有太多人們所不熟悉的事物,這自然會使得宇宙天文探索跟哲學有一定關系。就天文學本身而言,在最近 400 年有巨大的發展,對應的是外空間觀測技術的提高,使得人類看到了許多以前只能想象的事物,這些新生事物會帶來生新的理論,指引人們進行下一步的觀測。 哲學上抽象出來的事物,可能不會是總會發展變化,而科學上的很多結論,可能在幾年內就會發生變化。 但哲學的理論更加穩定、 更加適于不同的領域。 霍金曾經說過幾個觀點,現在來看都有不準確的地方,可能因為翻譯原因不一定是他原來的意思。但他確實提到了幾個方面真的和哲學可能會有關系,例如時間旅行的倫理問題,包括人們現在所討論的宇宙哲學方面的問題,有一些在科學領域的進展,會影響到人們在哲學上的思考。在21世紀人類已經完全有能力探索更遠的行星,可是因為能源發展上的限制,導致人類在飛往更遠的行星的時候只能依靠太陽能,而光有太陽能是無法保證飛行器能在短時間內到達目的地的,而目前人類無法長期生活在太空環境中,因此只能通過機械裝置來進行漫長的太空探索之旅,如今物理科學界正在對反物質這一神秘但蘊含著無限潛力的新潛在能源進行研究,如果這一能源得以投入使用,人類將可以使用更適合人類長期居住的大型星際飛船進行太空探索,那么人類在對深層空間的探索進度上將會出現跨越式的發展。
浩瀚的宇宙在現在的我們看來無際無邊,深不可測,就像人類的雄心。人自出生之始,便以一個全新的意識來到了這個神秘浩大的宇宙,不知道自己為什么出生,為什么來到這個地方,千百年的時間來,人類一直對我們自身這個神秘的所在充滿了向往,雖身處其中,但不得其全觀,正好像“不識廬山真面目,只緣身在此山中”。對宇宙奧秘的不斷求知探索同時也造就了無數時代的科學精英,對人類歷史的推動產生了巨大的力量。當人類確認地球不是宇宙的中心,而是行星之一,從而掀起了一場天文學上根本性的革命,是人類探求客觀真理道路上的里程碑。 哥白尼的偉大成就,不僅鋪平了通向近代天文學的道路,而且開創了整個自然界科學向前邁進的新時代。從哥白尼時代起,脫離教會束縛的自然科學和哲學開始獲得飛躍的發展。哥白尼的科學成就,是他所處時代的產物,又轉過來推動了時代的發展。最后是現代,至少維持到現在,一種觀測證據最多,最獲公認的現代宇宙理論,認為宇宙從極致密狀態膨脹到目前的狀態,即“宇宙大爆炸理論”。按照大爆炸理論,宇宙沒有開端。它只是一個循環不斷的過程,從大爆炸到黑洞的周而復始,便是宇宙創生與毀滅并再創生的過程。這只是一個設想,并不是一個完美的理論。為彌補這些不足,人們一方面提出了暴脹宇宙模型,再進一步追溯到時空創生。這頗類似于中國古代老子的道德經中說的:“道生一,一生二,二生三,三生萬物”。或易經中所述:“無極生太極,太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦,八卦生萬物”。同時有的天文學家對此也提出異議。對整個大爆炸理論提出懷疑的同時,又提出了其它宇宙模型,其中最有代表性的是穩恒態宇宙論。穩恒態宇宙論由英國天文學家邦迪、戈爾德和霍伊爾基于不同的思路幾乎同時提出。他們認為,宇宙是無限的,沒有開端也沒有終結,在空間上是無限的,在時間上是無始無終的,整個宇宙的圖景是無演化的。由于穩恒態宇宙模型不需要時間本身有什么開端,因而不會遇到宇宙年齡的問題,也不必引入繁瑣的物理假設。但是,穩恒態宇宙論致命的問題是難以解釋宇宙膨脹的事實,也不能回答創生的物質究竟從何而來,在科學和哲學上都難以令人信服,所以穩恒態宇宙論便日居下風,自20世紀70年代以來便很少有人相信它是宇宙的真實寫照了。
科學就是如此的不斷打破,改進,每個時代總會有一些不滿于現狀的人們,孜孜不倦地尋找更符合自己追求的目標。從反對地心說的哥白尼到顛覆20世紀物理的愛因斯坦,到量子理論的產生,一種新的理論產生,經過一段時間推移后,新的理論變成了舊的理論,開始出現新的聲音,當初的革命者變成了舊理論的擁護者,成為了新生一代的阻礙,再不可避免的被取代。歷史的車輪不斷前進,周而復始,人類也正因為了這不斷的自我征服、不倦的探索而不斷發展、超越,人類的歷史雖然短暫,但卻取得了前所未有的飛速進步和驚人的一系列成果。對宇宙的認識與探索,一方面促進了人們的思想進步和視野的拓展,一方面對自然的探索所誕生的科學成果極大的對人類社會的發展起到了推動作用。
天文學是一門既古老而又現代的一級學科。它隨著人類社會的進步而不斷地發展。作為世界文明古國的中國,古代天文學的研究和應用曾經是世界領先的,不少有關天文的記載成為現代天文學研究的珍貴資料。但是,在我們現今的基礎教育中,天文學一直沒有得到應有的重視。21世紀將是人類著眼太空的時代,世界科技飛速發展,人類開始開發宇宙太空。地球的能源在不斷地耗盡,新的能源也許要向太空尋找,太陽能當然是最直接的。當地球上的環境不再適合人類的生存時,新的居住地肯定也只能是其他的星球。我們在宇宙中是否孤獨?為了適應世界航天事業發展的時代需要,加強素質教育,普及天文知識是一項重要內容,特別是在文理分開的大學教育中,文科學生對于基礎科學的知識了解得不夠全面。同時,由于人們對天文發現的廣泛興趣,天文學在教育和科普領域也起著十分獨特的作用。同時天文學的發展對人類也有巨大的意義。
今天,通過天文觀測,人類終于認識到宇宙是沒有中心的,整個宇宙各個部分都在彼此遠離,并正在加速膨脹。人類在拋棄地球是宇宙中心地位的過程中,也提出了地球是否是宇宙中唯一的生命家園,即地球是不是宇宙生命中心的問題。事實上,每個人都在根據自己的認識來尋找著上述問題的答案。對這些問題的回答與思考貫穿于整個文學、藝術和科學的發展史中。新的科學發現使我們更為接近揭開太陽系外生命的一些基本問題,但又提出了更多的新問題。隨著新千年的到來,人類希望憑借自己掌握和擁有的先進的科學和技術能力來回答這些最古老和深奧的問題。雖然對此問題尚無確切的答案,但是至少太陽系外行星存在的理論已為近年的最新天文觀測所證實。90年代以來,通過大口徑光學望遠鏡觀測,對發現具有類似太陽系的恒星行星系統有了許多突破性進展。到目前為止,天文學家已確定了400余顆有行星系統的恒星候選體。觀測還表明,這些具有行星環繞的恒星系統和行星本身都存在多樣性。約40顆恒星行星系統具有多行星存在,其中一個恒星系統擁有5顆行星,2個恒星系統擁有4顆行星。從統計來看,至少5%的類太陽恒星存在行星系統。最近已探測到一顆質量大約為2個地球質量的類地行星候選體。特別令人振奮的是天文學家相繼在多個行星狀星云和多顆行星上發現了生命所必需的一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水等大氣譜線。天文學家甚至已經能夠通過大望遠鏡和先進的技術方法直接觀測到圍繞恒星旋轉的行星了。目前,通過太陽系外行星的探測,正朝著推翻宇宙生命中心說的方向發展。越來越多的天文觀測表明,地球并不是宇宙中唯一存在生命的星球。
我們有理由相信,人類與生俱來的好奇心和求知欲將是驅動人們進行太陽系外行星及其生命搜尋的原動力。新的天文觀測和發現必將并繼續深刻地影響和改變著整個人類的宇宙觀,不斷加深人類對宇宙的認識。這種在理性指導下的實踐活動體現了現代的科學探索精神,也必將為人類認識自然、與自然和諧相處帶來無窮的益處。 宇宙是我們這個物質世界的整體,是物理學和天文學的最大研究對象。了解甚至弄清它的性質、結構和演化規律,一直是人類的夢想。可以說,人類試圖認識宇宙的歷史與人類認識史本身同樣古老。而天文學,則為人類研究宇宙提供了一條很好的道路。從研究天文學歷史及其學說中,人類能獲得有利于促進人類生存和社會進步的知識和技術。
從歷史角度分析,天文學是一門最古老的科學,在各種自然科學的發展中,始終起著先導性的作用。古時分,人們經過用肉眼觀察太陽、月亮、星星來確按時分和標的目標,擬定歷法,指點農業出產,這是天體測量學最早的初步。天文學總是伴隨著人類社會的文明和進步而不斷發展的,它在人類認識自然、 探索物質世界的客觀規律中發揮著重要的作用。天文學所取得的輝煌成果不僅使人類對宇宙的各個層次有了清晰的了解,并認識到自己在宇宙中所處的地位,而且也推動了其他學科的發展。它提出的許多新課題常常成為其他學科研究的前沿,甚至對既有的理論提出了挑戰。從現在發展的角度分析,天文學是一門推動國家經濟發展,增強綜合國力的一門高端技術。天文學之于國家的意義深遠而廣泛,他給人類帶來的裨益是不可否認不可小覷的。科技的發展水平已經成為一國經濟實力強弱的最重要指標,也成為一國國際競爭力的最重要因素。而科技力量表現為對尖端技術的研制、開發和應用能力。然而,宇宙空間的探索,是屬于科學技術最為高端的研究。天文學是通過研究天體的結構和演化規律等知識,并可以研究如何讓利用其來為人類造福的一門自然科學。它是歷史悠久的,同時是與時俱進的,現代化的必具學科。400年前,伽利略首次將望遠鏡用于天文觀測,并以此發現支持哥白尼的“日心說”,推翻了托勒密“地心說”的統治地位。然而,太陽真的位于宇宙中心嗎?這是人們一直非常關心的問題。自從18世紀以來,包括赫歇爾等在內的許多著名天文學家,都認為太陽是在銀河系中心。美國天文學家沙普利(Harlow Shapley)通過觀測發現球狀星團并不均勻地分布在全天,而是比較集中在南天,尤其是人馬座一帶。他大膽而明確地提出,這是由于太陽并不在銀河系中心,而是遠離中心的緣故,銀河系中心在人馬座方向。1924年,哈勃利用威爾遜山天文臺的2.54米望遠鏡分析一批造父變星的亮度以后斷定,這些造父變星和它們所在的“星云”距離我們遠達幾十萬光年,因而一定位于銀河系外。這一發現使人們不得不改變對宇宙的看法,即銀河系在宇宙中也是一個非常普通的星系。1925年,哈勃對河外星系的最新觀測顯示星系看起來都在遠離我們而去,且距離越遠,遠離的速度越快。這項發現是20世紀天文學的重大成就,它顛覆了人類對宇宙已往的理解與認識。一直以來,人們都認為宇宙是靜止的,而現在發現宇宙是在膨脹的,這一結論意義深遠。今天,通過天文觀測,人類終于認識到宇宙是沒有中心的,整個宇宙各個部分都在彼此遠離,并正在加速膨脹。全球變暖的科學內涵是什么?全球變暖是不是完全由于人類活動的影響?其實,全球氣候變暖有其自身規律:全球氣候有8萬年~12萬年的準周期,人類活動是大周期上的小疊加。最近二三十年來有一種觀點,認為地球氣候變化首先是受太陽系影響,而太陽系是銀河系很小一部分,它應受銀河系影響。實際上,地球氣溫變化是由各個星體相互作用而共同存在的結果。這種學說被稱為“宇宙氣候學”。現在“宇宙氣候學”尚處于初步研究階段,它對人類未來應很重要。太陽和月亮大概是人類最直接的、最大的而且關系最為密切的天體了!除了對人類的光明和熱量外,它們還對人類有著相應的正面和負面的影響。月亮、太陽對地球的引力而引起的天文潮汐,它對于地球和人類有著最為直接的影響,比如:對地震、火山、海潮和天氣變化均有著直接與間接的影響,根據天文潮汐理論和對一些自然現象的觀察與分析,它對地球上的各種物點,包括有生命的和無生命的,液體的和固體的,有形的和無形的,都有著廣泛的影響。當太陽上黑子和耀斑增多時,發出的強烈射電會擾亂地球上空的電離層,使地面的無線電短波通訊受到影響,甚至會出現短暫的中斷;太陽大氣拋出的帶電粒子流,能使地球磁場受到擾動,產生“磁暴”現象,使磁針劇烈顫動,不能正確指示方向;極光是帶電粒子流高速沖進那里的高空大氣層,被地球磁場捕獲,同稀薄大氣相碰撞而產生的。
作為世界上四大文明古國之一的中國,在天文學方面有著燦爛的歷史在天象記載、天文儀器制作和宇宙理論方面都為我們留下了珍貴的記錄。  現代宇宙學認為宇宙沒有中心。現代宇宙模型中主要有五種模型:牛頓無限、靜止宇宙模型、愛恩思坦靜態模型、佛里得曼宇宙模型、穩恒態宇宙模型和大爆炸宇宙模型。通過,觀察天文學的研究歷史,我們可以了解到,人類在探索宇宙的過程中是不斷進步的,而根據所探索的歷史來看,我們所探索的宇宙是我們未能完全了解的,直到目前為止,我們對宇宙的探索仍未能得出一個邊界,那么,我們探索中的宇宙到底是有限還是無限的呢?UFO,常常會成為天文研究者研究內容中的一個謎團,目前的世界是科技一日千里的世界,我們已經可以通過高科技的天文望遠鏡觀察到以億光年來計算的距離,但是始終沒有發現外星人的蹤跡。難道他們離我們的距離比這個還要遠嗎?難道宇宙真的沒有盡頭嗎?要知道宇宙是否有一個盡頭,只有經過漫長的宇宙探索和對天文學更深入地研究來驗證了,宇宙目前仍是一個謎,有待天文學研究的不斷發展來為我們人類解開更多神秘的世界。
我們喜歡把處于第三次工業革命浪潮的信息時代與第四次工業革命浪潮的太空時代當作是曾經生活過的最聰明和最富有智慧的人類文明過程。然而,處于現代西方文明中的大多數人卻并不了解我們的宇宙,或者說,大多數人并不知道該怎樣來思考我們人類賴以適應宇宙的生存方式。人類學中的每一個傳統文化都有它們自己的一套宇宙哲學———即一個關于世界是怎樣開端和延續的、人類是怎樣出現的,以及上帝希望我們該怎么做的傳說。所有宇宙哲學是通過定義一個更大的背景來解釋客觀世界的,而且它們還把人們對現實、自身的存在以及人自身行為規則的理解也建立在這樣一個總的方案之上。對于一個文明社會來說,缺少宇宙哲學就像缺少語言一樣是不可想象的。他們頭腦中的宇宙圖像可能并不如今天的大多數人所想象的宇宙圖像那樣科學和準確,但是,在他們的文化水平上,他們的那種宇宙圖像卻是真實的。
在文藝復興之前,各個文明都在創建各個文明自身的宇宙圖像。但從文藝復興時期開始,科學破壞了所有這些傳統的宇宙圖像。一套宇宙哲學,只有在它可以信賴的時候,才可以被真誠地接受下來。在經過了科學革命之后,我們對判斷某一事物是否可以相信的標準發生了巨大而又不可逆轉的變化。400年來,人們并沒有真誠地接受科學的宇宙觀,因為這方面的理論層出不窮而觀測數據卻寥寥無幾。然而現在,科學看來正在和一個宇宙起源的故事糾纏不清。而這個故事可能真的曾經發生過,因為它能夠經得起最嚴格的檢驗。就像牛頓理論(在已知的限定條件下)對太陽系保持有效一樣,它在從現在算起的幾百年里將會一直為人們所接受。這可能是現代科學中最高級別的真理了。現代太空天文學正處于一場科學革命的中心。各種新儀器正在源源不斷地產生關于宇宙深處的詳細的第一手資料。因為光的傳播速度是有限的,所以在空間上看得越遠,就相當于在時間上看得越早。我們現在能夠觀測到可見宇宙里的每一個明亮的星系,甚至,我們還能夠看到星系形成之前的處于黑暗時代的宇宙。根據微波背景輻射譜在各個方向上的微弱的溫度差異,我們正在學習怎樣去閱讀關于膨脹宇宙起源的故事。
我們最終得到的關于宇宙起源的故事將是第一個建立在科學實證基礎上的宇宙起源故事。它是世界上所有不同宗教信仰和不同種族的人共同協作的結果,而且這些不同宗教信仰和不同種族的人對它的貢獻都具有相同的可證實性。新的現實圖像不排斥任何人,它對所有的人都一視同仁。當今的科學宇宙觀革命可能會打開一扇大門,將通向一個更大的現實世界,而我們的世界、我們的生活以及我們所有的文化都包含在這個世界里。在《圣經》所描述的時代,當人們仰望藍色的天空時,想到的是海水,海水是藍色的,它被覆蓋著整個大地的堅硬而又透明的圓蓋盛著,所以不會灑下來。用詹姆斯國王的話來說,這個巨大的圓蓋就是“蒼穹”。按照《創世記》的描述,上帝是在第二天造好這個圓蓋的,他把水分成“天水”和“地水”兩種。而“天水”是專門用來濕潤干旱的陸地和空氣的。圖為木星—衛星發生火山噴發大約就在《創世記》的故事剛剛演變為我們現在所知道的形式之時,希臘哲人則生活在另一個不同的世界里。在這個世界地球既不是平坦的,也不是半球形的,而是一個球形的天體。
從上古一直到中世紀,宇宙的圖景在猶太教徒、穆斯林以及基督徒等心目中,不是《圣經》所描述的平坦的帶有穹頂的大地,而是希臘人想象中的同心球。因而,在中世紀歐洲的一個晴朗的夜晚,人們在仰首眺望深邃的天空時,看到的將是無數堅硬而又透明的天球,它們一層套著一層,環抱著宇宙的中心———地球。每個天球攜帶著一顆行星、月亮或者太陽。而天堂本身卻攜帶著“固定的恒星”處于最遙遠的天球之外。教會中的等級、身份的高低、家族的尊卑都是這一宇宙等級的反映。17世紀初葉,伽利略利用自制的望遠鏡發現托勒密的地心圖景是錯的,從而中世紀的宇宙失去了一個穩定的中心。伽利略在他的著作———《關于兩個主要世界體系的對話》中對當時流行的宇宙哲學進行了強烈的嘲諷和批判。但是,天主教會卻逼迫他放棄他的觀點,最后還把他軟禁起來一直到死。這一事件對于全歐洲的科學家來說都是令人恐懼、發人深省的。最終,在培根和笛卡兒的帶領下,科學界和教會達成了一項事實上的協定:科學的范疇要嚴格地限制在物質世界領域,而宗教在精神領域的權威不可動搖。到了1642年艾薩克·牛頓出世的時候,現實世界已經被一分為二了。物質世界和人的精神世界一直到現在還仍然是兩個分離的領域。在新的圖景中,宇宙被描繪成無邊無際的空曠而又隨機地散布著恒星的太空。
在人們的心目中,這幅圖景從來沒有完全地代替過中世紀的宇宙觀,其中的一部分原因是它讓人感到太不完善了。在這幅宇宙圖景中,沒有上帝,沒有對宇宙起源的解釋,人也沒有特殊的地位。17世紀中葉,布雷斯·帕斯卡(BlaisePascal,在《沉思錄》1670年)表達了一個未曾在中世紀聽過的感受:“被浩瀚無窮的太空所吞沒,我什么也不知道,它也對我一無所知,我害怕極了……這永久的寂靜使我感到恐懼。”牛頓太空天文學是第一個沒有涉及到人的太空天文學;科學中的牛頓信徒甚至可以不再具有人與宇宙和諧相處這樣一個古老的理想了。宇宙的創生為什么與現在有關?“宇宙”對西方世界的大多數人來說,除了能產生一些幻想之外,沒有任何關系。宇宙或許能夠證明創立者的榮耀,但除此之外,它并不參與主流宗教的任何活動。有多少人意識到宇宙的膨脹方式與人類的行為方式之間可能存在某種神圣的關系呢?又有哪一個宗教告誡它的信徒說,宇宙的膨脹方式是人與人之間和睦相處的源泉呢?相反,在21世紀,對于大多數受過教育的人來說,雖然他們對某些開天辟地的傳說心存疑慮。但是他們對宇宙的印象,除了一些傳說的片斷之外,還是一幅17世紀的宇宙圖景。在腦海里,宇宙不過是寒冷、寂靜并且空曠的太空而已。許多人并不了解在將近一個世紀之前的那個偉大時代的重要發現,他們也并不知道宇宙到底有多大。實際上,科學與宗教之間的爭論經常集中地表現在它們對一個問題的回答上,那就是:宇宙到底是怎樣產生的?它們的回答是相抵觸的。現在的太空天文學革命將會發展出一套公認的太空天文學來,而這還是400年來的頭一回。然而,就像現在的科學宇宙論所表現的那樣,這一大家公認的太空天文學還將背負某些牽涉到篡改現實基礎的道義上的責任。把這個即將形成的太空天文學解釋給普通人聽,讓普通人也能了解它的含義,是一項非常重要的工作。這項工作做得好壞與否,將會直接影響到人們對其基本概念的理解程度;而人們對其概念的理解程度有多深反過來也將關系到它對社會的影響程度有多大,新的科學宇宙論將會在未來的全球文化中激起創造和希望的火花嗎?或者說,它會像中世紀的等級宇宙被用來證明嚴格的社會等級那樣,被強權用作壓迫缺少科學知識的人的工具嗎?關于宇宙新發現的消息是否跟科幻小說或者形而上學那樣,只是為了讓少數受過教育的人消遣,而跟“真實的世界”無關呢?所有這些可能性都還尚未確定。因為在科學界,人們還沒有對這個新的太空天文學的意義下定論。與傳統的宇宙論不同,科學宇宙論并不企圖把宇宙的演化經歷跟人類的行為準則聯系在一起。試圖去理解科學的宇宙圖景,并且感知和表達人類在宇宙中的存在是擺在所有學者、藝術家以及其他具有創造力的人面前的一項重要工作。
   東方佛教提出了一個“三千大千世界”的宇宙圖式論,認為宇宙分為兩大部分,一部分是由欲界、色界及無色界構成的世俗世界,另一部分則是佛國凈土。在宇宙起源及本質問題上,東方佛教認為萬法是由“因緣”即各種因素和條件聚合在一起而形成的,此“因緣”歸根到底是“心識”;由于宇宙萬法不是自己產生的,無獨立自存和自我主宰的特性,其自性為空,其表現形態只是一種假名之有,故宇宙萬法從本質上說是一種性空假有的存在。作為一種宗教,佛教的致思方向由人生而至宇宙,最后又復歸于人生;作為一種哲學,佛教哲學的理論重心從人生哲學向宇宙哲學,最后又落腳于人生哲學。宇宙哲學是佛教哲學體系的重要一環,欲了解佛教哲學體系的概貌,必先研究其宇宙哲學。東方各國佛教對有關宇宙問題的理解有同亦有異,本文在論述東方佛教宇宙哲學時,主要著眼于其同,間或論及其異。佛教提出了一個“三千大千世界”的宇宙圖式論。據《長阿含經》等佛典的描述,“三千大千世界”的情形是這樣的:世界的中心是須彌山,須彌山原是古印度神話中的山名,為佛教所采用。佛教將以須彌山為中心、以鐵圍山為外廓、同一日月所照的世界稱為一個“小世界”;以“小世界”為單位,如此的一千個“小世界”為一“小千世界”;又以“小千世界”為單位,如此的一千個“小千世界”為一“中千世界”;再以“中千世界”為單位,如此的一千個“中千世界”為一“大千世界”。換算一下就是,一千個“小世界”為“小千世界”,一百萬個“小世界”為“中千世界”,十億個“小世界”為“大千世界”。由于一個“大千世界”包含有小千、中千、大千三種“千”,故合稱“三千大千世界”。佛教宣稱,宇宙是由無數個“三千大千世界”構成的,在空間上無邊無際,無法測量,猶如微塵或恒河沙數無法計算一樣,故亦稱“十方微塵世界”。在這無限的空間里有無數的森羅世界,其中有一個叫做“娑婆世界”,這是由六道眾生雜處的世界。佛為了解救眾生離苦得樂,便在這里教化眾生。佛教還對它所構思的人類生存環境即“三千大千世界”的形狀和構造進行了描繪。它說,每一個世界都以一個物質性的大地為基礎,大地是圓柱形的,人們能看見的是其頂上的平面。大地由許多層不同的物質(佛教稱為“輪層”)構成,下面是無限的空界即空間。大地之所以能夠凝結、形成,從而構成人類生存的環境,是由于眾生共同所造之“業”所致。眾生所造的“業”能形成一種強大的力量,稱為“業增上力”,它使空界中四方風起,互相激蕩,到后來便形成緊密不動的“氣”,稱為“妙風輪”。“妙風輪”厚達一百六十萬由旬。此輪形成后,又有金色云彩遍布空界。接著,傾盆大雨降落在妙風輪上,稱為“水輪”。水輪形成后,就使宇宙在風層氣層之上又有了水層,水層深達八十萬由旬。后來,大風再起,沖擊水輪,并在水層上結成金,稱“金地輪”(實際上即是指石層),深達三十二萬由旬。金地輪之上,即是構成大地的軟土,此土層深為八萬由旬。軟土上有山,周圍是海洋、大洲等,這就是我們能感覺到的生存環境。
佛教認為,宇宙最美妙的地方是其中心須彌山。須彌山由金、銀、琉璃和玻璃四寶所構成,相傳此山高為八萬四千由旬,山頂上為“帝釋天”,此處宮殿林立,香氣繚繞,樹繁葉茂。須彌山的四面山腰為“四天王天”,是四天王及其眷屬居住的地方。它高達四萬二千由旬,“所居宮殿,有七重寶城欄,七重羅網,七重行樹,七重諸寶鈴,乃至無數眾鳥相和而鳴。”佛經上說,須彌山的周圍有七香海、七金山(亦稱七輪圍山)。七香海位于須彌山和七金山之間,總名為內海。第七重金山之外是由鐵圍成的鐵圍山,鐵圍山環繞著咸海。咸海中有四大洲、八中洲和無數小洲。四大洲亦稱“四大部洲”,指的是東勝身洲、南贍部洲、西牛貨洲、北俱盧洲。每一大洲兩側又各有二個中洲,四大洲共有八中洲,每洲皆有人居住。上述圖景就是佛教所構造的眾生包括人的生存環境,這幅圖景是著重從眾生生存環境的物質結構上進行描繪的。有時,佛教又從宗教立場出發,將整個宇宙一分為二,即分為世俗世界和佛國凈土這兩個相對的部分,從而又形成了佛教的宇宙結構論。根據佛教緣起論的觀點,宇宙萬法是被某種“緣”所產生的,沒有了某種“緣”,“法”就不能生起;“法”生起后,如果“緣”消失了,那它亦會一同消失。這說明,“法”沒有自主性和獨立性,它不是獨立自存的實體,沒有自己的“自性”,其自性為“空”。正是在這個意義上,佛教提出了宇宙觀上的一個重要觀念:法空觀念。《中論》對這一觀念作過經典性概括:“因緣所生法,我說即是空,亦為是假名,亦名中道義”。世界萬物從現象形態來看“有”,但這種“有”只是一種假有、假象,他稱之有“假號”。因為從本質上看,萬物皆是因緣所生,沒有自性,是虛幻不真的,這便導出了第二個命題:“不真故空。”把宇宙萬物的本質斷定為“不真”,因而是“空”的,這是僧肇般空觀的基本觀點,亦是大乘佛教對大千世界、對宇宙萬法、對人的生存環境的根本看法。
中國宇宙哲學《易經》所辟創的天人之學,確立的天人合一的哲學體系,對后世易學及哲學的發展產生了廣泛而深遠的影響。而《易傳》天人合一哲學體系的得以確立,首先依賴于其宇宙生成論的建構。《易傳》的宇宙生成論,既是其天人合一哲學體系得以創立的基本理論前提,也是其天人合一哲學體系的核心內容———本體論形上學的基本出發點與立足點。因此,探討《易傳》的宇宙生成論,對于加深認識其完整的哲學體系,具有重要的哲學意義。《易傳》的宇宙生成理論,概括起來由三部分組成,一是宇宙本根于“太極”,二是太極衍化為天地,三是天地氣化生萬物。“天人之學”本質上是關于天人關系問題,它既是中國傳統文化中最為古老最為永久的話題,也是中國傳統哲學的核心問題,且貫徹于自先秦時代至明清時期中國傳統哲學之始終。就《周易》以及源遠流長的傳統易學而言,自《易經》之產生尤其是《易傳》之形成以來,天人關系問題便更是成為《周易》中最為本質最為核心的思想精髓,同時也成為歷代傳統易學頗為關注的易學及哲學的思想主題。成書于戰國中晚期的《易傳》是先秦易學歷史的邏輯的發展的必然產物,它的成書不僅標志著《易經》由宗教巫術卜筮之作脫胎換骨式地升華為哲學論著,更為重要的是,《易傳》將其完整系統理論思想體系的核心精髓—一種全新的“天人之學”,奉獻給當時的思想文化界及后世。春秋戰國時期,天人關系問題成為易學、哲學以及文化的一個思想主題。探索天人關系問題不僅形成了一種頗具時代特色的文化思潮,同時也是春秋以至戰國時期諸子百家進行爭鳴的一個終極的學術聚焦點。諸子百家由于學術立場、學術宗旨、思想指歸、思想體系的迥異以及學派內部之分歧,從而產生了研究關注的視角及側重點之不同,由此而導致了諸家諸派對天人關系中至關重要的“天”的涵義之界定、關照以及如何處理與把握、思考與論證天人二者之間的關系問題,見仁見智,眾說紛紜。諸家諸派各自的哲學思想體系賴以建構的最為基本的理論基礎,便是天人關系學說。學派的迥異決定了各自對天人關系的不同取向,對天人關系的不同取向又進一步加劇了學派之間的對立。也就是說,諸子百家學術爭鳴的最深層次的對立彰顯于各家對天人關系問題的不同認識與把握。對此,當時的思想家亦有清醒的認識。如堅守儒家立場的戰國末期儒家大師荀子批評以莊子為代表的道家學說在天人關系問題上的缺失為“蔽于天而不知人”(《荀子·解蔽》)。天人關系寬泛意義上的基本類型在形式上可分為兩種,一是天人之分,二是天人之合。就傳統哲學發展史來看,除極少數哲學家基立于天人在功能及屬性上的不同,或者出于對天人某一側重方面的不同取向,而“明于天人之分”(《荀子·天論》),多數哲學家或者說傳統哲學在天人關系問題上的主流觀點是主張天人之合,亦即宋代張載從天人關系問題這一視角所抽繹出的著名哲學命題“天人合一”(《正蒙·乾稱》)。就先秦時期思想界始終關注的重大哲學問題——天人關系而言,由春秋至戰國逐漸形成的諸子百家主要代表儒、墨、道在表達頗為宏闊的囊括天人整體性思維的共同祈向前提下,在天人關系的具體把握與取向等方面出現了迥然的分野。約而言之,儒家以承繼弘揚彰明于道德性的周禮為己任,故其重點關照“天”的主宰之義尤其是道德之義;墨家基立于社會底層對傳統宗法等級制的強烈不滿與沖突的立場,將其以“兼愛”為標識的社會道德理想訴諸于其主觀宗教性的投影——具有無限至上威懾力的“天志”。因此,其對天的神性主宰之義的闡發較之儒家有過之而無不及;道家以對舊的宗法體制的徹底系統批判為宗旨,以打倒神性主宰之“天國”為鵠的,立足于“道法自然”,從宇宙生成論與本體論的哲學高度,闡釋了天的自然之義。
在對天人關系問題的整體性把握上,儒、墨、道諸家各有偏重,甚至在某種意義上執于一端。用傳統哲學的話來說,儒、墨重人道而輕天道,道家重天道而輕人道,諸家均未構建起一種天道與人道有機內在相結合的全面、系統、完善的天人學說。戰國中晚期,歷史客觀地進程到天下由分到合、統一的中央集權制即將確立之前夜,意識形態領域由長期之爭鳴而趨向綜合統一已成為一種歷史必然性的時代思潮。在圍繞著諸家思想體系的理論基石——天人關系這一重大哲學問題上,諸家立足于各自的學術立場,通過對眾家之批判與總結,以企百家之融通。如道家的莊子、儒家的荀子盡管仍失之于門戶之見,但在批判百家的以偏概全的弊端的同時,亦能洞察到百家之長,即荀子所謂十二子學說的“持之有故,言之成理”(《荀子·非十二子》)。至于法家的韓非視先秦百家爭鳴的諸子為社會蛀蟲的極端式總結與批判,則是一種對人類文明的反動的門戶之陋說。至于被學界視為百家爭鳴局面的終結者——《呂氏春秋》,則由于其學術思想之“漫羨而無所歸心”(《漢書·藝文志》),只是雜陳諸家之說而缺乏自身的思想體系自然難成一家之言。其完全囿于傳統的學術立場,更無見其獨到創新之處。總之,這一時期不少的哲學家、思想家盡管具有較為強烈的融通百家之說的學術意識,在某種意義上學術視野也較為開闊,門戶之守也出現松動,對諸多理論問題的反復追問亦可謂殫精竭慮,苦苦求索,但終究未能徹底突破長達數百年形成的門戶痼疾之藩籬。從而對于構建一種適應歷史需要、囊括百家之言、具有劃時代意義的全新的天人學說而言,諸多先哲的努力或無功而返,或仍舊落于傳統之窠臼。然而,天下大一統的中央高度集權制即將形成的歷史發展趨勢,最終必然要造就適應這一歷史潮流的新的哲學思想體系——根本上說就是新的天人理論學說之誕生,而擔當起歷史賦予于思想界這一重任的便是成書于戰國中晚期的《易傳》。《易傳》作者雖然基立于素有強烈濃郁時代擔當意識的儒家學術立場,但出于時代對新的哲學思想體系之迫切訴求的積極回應,以及對“百家爭鳴”與諸家批判總結別家之“以偏概全”又最終亦是陷入“以偏概全”的經驗與教訓的廣度關照與深度省察,最終確立了更加宏闊的學術視野,多層次、多緯度的學術視角,殊途同歸、一致百慮的學術原則,既承繼又超越的學術趣旨,并由此從根本上突破了長期滯礙學術創新的門戶之見這一屏障。
《易傳》作者對于其思想體系的基本核心與思想精髓的天人學說的創辟,有著極為強烈與深沉的學術意識與頗為獨到的學術慧見。具體說來,《易傳》作者針對自春秋以來在思想界傳統天人合一的主流學術思潮下涌動著天人相分的暗流或浪花,亦即天人能否合一這一基本問題,做出了承繼傳統的天人合一的學術方向性選擇。繼而在天人合一之何以可能、如何可能等理論問題,從天道觀、宇宙論與本體論的視角與哲學高度、辯證觀的認識緯度、道德文化理想的價值向度、憑藉傳統易象的形式以彰明其深刻哲理的獨辟的思維角度,通過被賦予了深沉宇宙意識與濃郁人文情懷相結合的全新內涵的大易之“道”為核心范疇,以陰陽為最高哲學范疇,并由此出發,全面、系統、深刻地闡述了一種結構合理、學理明晰、邏輯縝密、切具鮮明時代性的完整的天人之學。客觀地說,《易傳》所辟創的天人整體之學,既是對先秦以來作為哲學與文化思想主軸的天人學說的繼承與超越,也是對先秦諸子百家爭鳴局面的一次真正意義上的理論創新與終結。從某種意義上講,《易傳》的天人之學對后世易學與哲學發展的路向及形態、路向與形態之轉換以及作為中國傳統文化靈魂與核心的哲學思維方式的形成與演變發展,都產生了至關重要的廣泛而深刻的影響。但要準確全面的理解與把握《易傳》天人學說,首先應當關注《易傳》建構的宇宙生成論,它是天人合一之所以成為可能以及如何可能的最基本的理論前提,是對包括自然界與人類社會的世界統一性亦即世界本原以及世界如何生成的追問、探索與宇宙生化論意義上的哲學論證。我們可以認識到,《易傳》通過對宇宙本根——太極這一最高本體范疇的確立、以氣(元氣或精氣)為太極范疇內涵的詮釋以及對太極的宇宙本體屬性—一陰一陽變化之道的創見運用立足于陰陽學說的精湛的本體論與豐富的辯證法,闡述了由本體的太極化生天地、由天地化生萬物的宇宙大化流行的過程。這一理論思考與哲學闡述的過程,既構建了《易傳》整個哲學思想體系的理論基石——包括宇宙生成論與宇宙本體論的宇宙哲學觀,又回應了時代對于宇宙生成在更深層次的形上學哲學意義上的迫切追問。因此說,《易傳》植根于本體論與辯證法基礎上的宇宙生成論,達到了先秦時期自然哲學發展的最高水平,其對后世宇宙哲學的演變與發展,也產生了廣泛而深刻的影響。《易傳》以太極為本根的宇宙生成論,揭示了自然與社會的世界物質統一性。這種統一性使天人合一這一中國古典哲學的核心問題,在宇宙生成意義上獲得了哲學邏輯性的論證。天人關系中的人與自然萬物(天)共同基源于宇宙本根太極之氣(元氣或精氣),天人二者在共同本根、基始的基礎上,構成一個系統的有機的整體。《易傳》的宇宙生成論為這種天人合一的整體觀,提供了基本的理論支撐。
當人類受到啟發而發現宇宙的自然之謎時,那一個面向21世紀文化的活生生的太空天文學就即將出現了。這一切不會來得那么容易。幾個世紀以來,科學和宗教一直是分離的。這就產生了這樣一個后果,即不論科學還是宗教,它們都懷疑對方侵犯了自己領地。1999年,科學、倫理和宗教對話的AAAS計劃委員會舉行了一次為期3天的公眾討論會。會上,人們提出了這樣一些問題:宇宙曾經有過一個開端嗎?宇宙的命運是事先設計好的嗎?我們人類以及地球是宇宙中獨一無二的嗎?一點也不出乎預料,對于這些問題人們并沒有達成任何一致。雖然會議的目的就是要在科學和宗教之間進行“建設性的對話”,但是,一些與會者抱怨說,對話是不對稱的——科學總是要求宗教接受新的科學發現。當然,科學不會去改變自身的方法以換取宗教的對它的好感。幾千年來,宗教一直在努力尋找一套功利性的太空天文學。但是,一個不計及人類,或者說,對我們在宇宙中的作用沒有絲毫指導意義的太空天文學將永遠也不能滿足宗教的這一需求。從暴漲到膨脹的過渡,標準的宇宙大爆炸模型能夠解釋輕元素是怎樣在最初3分鐘之內形成的,但是它卻不能解釋在這之前或之后又發生了什么。單單一個引力是不能產生我們現在所見到的這么復雜的宇宙大尺度結構和星系的流動的。如果大爆炸產生的物質是完全均勻分布的,那么引力除了能夠影響宇宙的整體膨脹速度之外,什么事情也做不了。因此,或者由于某種原因在大爆炸開始不久產生了類似于“宇宙弦”這樣的現象,從而形成了我們今天所發現的大尺度結構(現在人們對這一理論越來越表示懷疑,因為這種理論的預言與人們對宇宙背景輻射的最新觀測結果不符);或者從大爆炸開始,引力必定隨著物質密度的下降而表現出不同的性質。而宇宙早期的暴漲很可能就是生產這種差異的原因。
宇宙的暴漲理論是20年前由阿蘭·古斯(AlanGuth)和安德烈·林德(Andrei Linde)等人提出來的。目前它仍是我們用以解釋大爆炸之初始條件的唯一理論。暴漲理論認為在大爆炸開始的時候,宇宙在極短的時間內呈指數式地向外膨脹。在此膨脹過程中,無數隨機量子事件得到了放大,并在新近產生的所有時空尺度上都留下了它們的微弱印記。宇宙今天的所有大尺度結構都來源于這些被極度放大了的量子漲落。暴漲還是當代人類文明的一種象征。不僅人口在暴漲,而且每個人的平均科技水平和資源的使用規模也都在暴漲。人類已經陶醉于這種指數式的增長了,但是很顯然,這種增長方式不可能一直保持下去。在一個有限的環境中,不論人類有多么聰明,暴漲都是要結束的。雖然我們可以在一定程度上推遲或者掩飾它的發生,但是它的發生卻是不可避免的,現在擺在人類面前的一個最重要的問題可能就是,我們要創造出一個什么樣的全球文明才能夠把人類對資源的暴漲式消耗溫和地過渡到一個足以保持人類長期繁衍下去的水平。宇宙在大爆炸過后已經從暴漲期過渡到了緩慢而又穩定的膨脹時期。并且這一過程表明,結束暴漲并不意味著所有的增長都必須要停止。正因為從暴漲轉變成了緩慢的膨脹,所以宇宙的膨脹才能夠持續數十億年。現在有越來越多的人從事于信息處理之類的工作,而這類工作是不必耗費太多資源的。只要我們對物質財富的創造比消耗大、并且保持地球的和諧環境,那么人類的生活質量就能夠繼續得到提高。太空天文學是唯一有希望創造出人類的現代文明才能把人類對地球資源的暴漲式消耗過渡到一個足以保持人類長期繁衍下去水平的信仰價值體系。
中國文明在繼承創新中重塑16世紀以前的“尊重科學、崇尚自然”的文明精神向太空天文世界叩問宇宙文明尋求發展契機。在展望人類第三個千年的前途的時候最需要做的是回溯歷史——從人類數千年歷史之大規模文明交流中分析現代人類文明的交流的可能形式,把漫長人類歷史的歷史戲劇性以簡短的語句表達——當然只有詩人能夠做到。人類文明延續所需要的基本條件是人口的生殖——這已經被上帝通過使人類身心渴望性欲滿足的形式設計好了;而文明的交流其實也是一定意義的生殖,而生殖前奏的婚姻形式可以是浪漫的,也可以是并非浪漫的甚至是血腥的,讓我們閱讀下面的詩句:“腰枝猛一顫動,于是那里產生 / 殘垣斷壁,燃燒的屋頂和塔巔 /…… / 在一意孤行的嘴放下來之前 / 她是否用他的力量騙得了他的知識?”——這是愛爾蘭詩人葉芝《利達與天鵝》的詩句,葉芝用希臘神話宙斯強迫利達象征人類文明的產生、交融與輪回,宙斯的強迫行為投影到人類歷史便是人間的愛欲與征服。超越歷史的具體,甚至戰爭的征服也是原自最原始的愛,因此可以把葉芝的意象引申為——人類文明之間的交流都類似某種強迫行為。但究竟誰是受益者呢?被強迫者還是強迫者——“在一意孤行的嘴放下來之前,她是否用他的力量騙得了他的知識?”我們在人類文明史中不難發現這種錯綜復雜的不同文明之間的“交媾”所生育的子孫再與異質文明的“文明交媾”及生育繁衍:埃及文字通過腓尼基水手的字母化變形傳給希臘人,希臘文明圈的馬其頓王亞歷山大卻對東方發動戰爭并通過建立亞歷山大里亞城把希臘文明傳播得更加久遠的同時使希臘文明消融在被希臘文明所征服的地域中,而埃及人卻因此逐漸忘記了自己祖先的古老文字,歷史等待著遠征埃及的法國人破解古埃及人的象形文字。猶太人鼓動希臘文明的繼承者羅馬人殺死耶酥——這個行為的歷史目的正好與殺死耶酥的人的目的相反——把耶酥領悟的真理傳播到全世界。歐洲的基督徒把希臘哲學家的著作投進烈火,而更多的書籍被阿拉伯人帶到了沙漠如獲至寶地翻譯為阿拉伯文字,羅馬人屠殺基督徒,而正是基督教使羅馬人看到了自己的血腥和殘忍,基督教最終“征服”了羅馬。之后歷史期待著基督教《圣經》與阿拉伯人的希臘經典譯文相遇以產生文藝復興運動,文藝的復興產生了區別于文藝的自然科學;科學的發展似乎預示著人類沖破宗教束縛而達到了自由,而自由的人類卻要試圖把自己的自由裝到科學的必然律中,于是在“歷史科學家”發現“歷史的科學規律”的喧囂中人類迎來了史無前例的大規模歷史性集體犯罪——種族屠殺和階級屠殺——其目的是所謂為了自由王國的必然實現。西方早在希臘時代就知道傳說中的中國,絲綢之路讓羅馬人的貴婦妖嬈動人,而浴池和欲火可能參與了羅馬的衰亡史;中國的科舉和文官考試制度給予歐洲政治體制以影響,甚至明代的宦官與朝臣“兩院制”的權力制約也啟示了歐洲建立國家權力的制衡機制,啟蒙思想家通過對中國典籍的“正讀”與“誤讀”讓歐洲民眾耳目一新。而后歐洲基督宗教傳教士把自己的生命獻給“遠東”,他們來到遙遠的絲綢與瓷器之國傳播上帝的福音;但是,忽然間黑色鴉片和轟隆的大炮攪亂了中華帝國——這一切如脈脈含情的男女幽會陡然間變成了血腥的搶婚交媾,無論對于西方還是中國,記憶都是深刻的。
歷史學可以把歷史中的災難和血腥暫時忽略,而把人類文明史中不同文明之間發生的一切關系看作文化交流的歷史。歷史中究竟發生了多少次文化交流?取決于我們用怎樣的規模來統計;在我看來,只有諸文明之間有巨大差異的交流才是意義重大的,而大的差異莫過于東西方之間。人類文明歷史中,在東西方之間發生了三次大規模文明交流,這三次交流都對世界文明進程產生了難以估量的影響。第一次是在埃及與希臘之間發生的;第二次是在希伯萊與歐洲之間發生的;而第三次是在歐洲與中國等亞洲國家之間發生的。這三次文明交流的內容分別是:文字的傳播;宗教的傳播;科學的傳播。“文明”的第一個字是“文”,文者,文字也,文化也;文字使世界獲得了概念的命名,概念的分殊使人類不再如動物的唯物主義——只有眼見為實的感覺、沒有超越形體的理念;文字使人類如柏拉圖的洞穴比喻——世界向走出洞穴的人類顯現了自己的秩序,世界明亮起來——這就是“文明”的原始意義,所以文明的第一次交流便是文字的交流。文字使人類追索世界的創造者——這是他們的唯心主義的萌動對自己動物唯物主義的叛逆:神的理念在心靈中發生;在諸神的理念中,誰是最高的神明呢?對這個問題的歷史性回答是人類宗教交流的歷史,所以第二次文明交流是宗教的傳播。在對神明的追求中人類的思辨理性發達起來,他們不滿足于對最高神明的崇拜,他們還想知道最高神明是如何創造世界和人類自己的,于是科學在歐洲大陸發展起來,故第三次文明的交流是科學的傳播。歷史還沒有完,第四次文明交流將是什么內容和形式呢?第一次是貿易引起的,幾乎是毫無聲息地發生,甚至歷史學家們在他們的通史中更愿意一筆帶過,但這次交流意義實在太重大了,直接影響了歐洲文明的進程,這次交流更準確地說是埃及文明的輸入,是他們的象形文字經閃米特人與腓尼基人的字母化改造為中介傳入希臘(同時還有埃及人的神話與科學傳入希臘),后來成為歐洲的各種語文。第二次是希伯萊人那里緣起的基督宗教傳入歐洲,歐洲人在消化《圣經》形成基督教哲學過程中重新發現了阿拉伯人保留的古希臘典籍從而完成了希臘文明與希伯萊文明的融合,孕育出了西方科學文明。第三次交流則是西方文明的科學與民主向東方的傳播,這次傳播與前兩次不同,它伴隨著中國文明的更新和中國人屈辱與痛苦的記憶,中國文明發生了兩千年來未有過的大變局。
到目前為止人類文明有過三次黃金時期:古國文明時期、文藝復興時期、現代文明時期。古國文明并不僅于四大文明古國,不僅在美洲叢林曾有古老文明的高度發展,希臘文明也被追溯到了更早的米諾斯文明,當然我們說古國文明在中國的先秦和希臘的雅典文明時代是東西方雙峰并峙的高峰;而文藝復興運動發生在歐洲,是基督教文明與古希臘文明融合的結果,中國的四大發明盡管極大地促進了歐洲文明的發展,但由于地理上的阻隔,中國沒有能與這一運動發生直接的關系;而現代文明主要是現代科學的誕生,也是發生在歐洲,這一次與中國發生了關系,但中國在這個關系中卻有許多恥辱和痛苦的回憶,被動地參與了科學文明傳播運動,20世紀中后期由于波及世界的現代集權主義運動,中國不但沒有對現代科學文明以貢獻,而且經歷了三十年蒙昧主義的黑暗時期。21世紀中國以科技創新驅動戰略開展太空天文全民科學啟蒙運動的人口基數及文明規模必將為全人類在宇宙文明的探索中作出貢獻,但中國作為古老文明的國家如果僅限于經濟的發展是不能與祖先的光榮相稱的。在詩書傳家的中國,單純的富裕者的富裕是不能與讀書人的文化地位同日而語的。雖然現代中國人還沒有產生影響世界的思想家、科學家,但不能因此說,中國人的思維都變得如鄉愿者“唯物主義”的急功近利,中國文明的元氣其實正在醞釀她更為超越的形式以顯示自己的存在,先秦以來古老的形而上學傳統蘊含的潛力是無量的,我們也正是在這個意義上討論中國文化復興運動的可能性。
因此第四次人類文明的大規模交流很可能是伴隨著中國太空天文科學啟蒙運動的宇宙文明探索——宇宙文明與全人類分享傳播:在世界范圍內讓有機自然主義哲學取代歐洲近代興起的資本主義。正如德國前總理施密特所說“:世界上沒有哪個國家(包括古埃及、希臘、羅馬和波斯等)能像中國這樣,既有悠久的歷史,又能在經歷百年衰敗和屈辱之后重新中興。這在世界歷史上是罕見的,幾乎是不可思議的。”中國的和平發展已經是正在進行中的現實,古老而能常新——中國文明的神奇性似乎超越了世界許多人士的理解力;而與此伴隨的是人們對大國崛起的恐懼——歷史地看這種恐懼是可以理解的,歷史上大國的崛起給世界帶來的往往不是福音而是災難:古羅馬的崛起伴隨著與“蠻族”的血腥戰爭,拿破侖帝國的擴張給歐洲、俄羅斯(跨歐亞)、埃及人民造成了極大的痛苦,西班牙、葡萄牙、英國的崛起是席卷全世界的殖民主義運動,在傳播他們文明的同時也帶來了許多文明的毀滅;近代德國與日本的崛起給世界造成了前所未有的災難,而在蘇聯與美國作為兩極大國的冷戰時代,其核威懾造成的前所未有的恐怖令世界人民記憶猶新。對目前中國與世界的深入觀察,吾人不難領會,發揚中國文明固有的自然的自由主義并一定程度地結合古希臘文明的個人自由主義精神,擺脫近代烏托邦集權主義的枷鎖,彰顯中華民族充沛的想象力和不枯竭的創造力——這一歷史的機遇已經到來。與以往的文明傳播交流不同,中國太空天文科學啟蒙運動很可能超越以往文明交流的意義,而是潤物細無聲的文明洗禮。從宇宙文明的精神氣質而論,與西方文明張揚個人主義的擴張主義相區別,宇宙文明是“為道日損”,日損的道不是更小了,而是更大了。內斂的道凝聚起激蕩乾坤的力量不露聲色地在看似被同化中蔓延,而那來自西方的擴張的力量反把自己消耗在精疲力竭的擴張中,反者道之動——道的日損成就了自己最終的擴張——就像中國的領土在被征服“異族”一樣,“是以圣人終不為大,故能成其大”(《老子》)。因此我們設想,當基督教文明被中國文明全面吸收消化之時,也就是基督教“上帝”被容納到博大的中國有機自然主義“天道”觀之日。太空天文科學啟蒙運動是人類為了探索宇宙,延續文明的人類意識覺醒,這是人類從大陸文明向太空文明整體躍升的必然過程,這就是人類當下的科技革命與文明革命,也是第三次工業革命浪潮與第四次工業革命高潮呈現給人類的文明捷徑,它如同人類幾千年文明以來所呈現的傳統宗教一樣,“崇尚科學、熱愛自然”必將是現代文明社會和未來人類社會一個階段性時期的主流信仰,太空科學必將成為這種信仰的主流形式,人類在太空天文學的探索過程中,能不斷地學習到新的天文觀和宇宙觀,從而使我們自己也能創造新的人生觀,價值觀,探索的過程中學會把握自然,宇宙的規律,深刻清楚地認識神秘的宇宙,這樣才能走出一條和自然,宇宙和諧相處的道路,讓人類能可持續地發展下去。(完)
板凳
online_moderator 發表于 2015-4-4 11:05:32 | 只看該作者
你猜我有沒有看完?
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地板
online_member 發表于 2015-6-15 11:19:14 | 只看該作者
真不錯,受益匪淺
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