天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。
也谈《周易》和天文学——向李申先生讨教
经常拜读李申先生有关《周易》与古代科技关系的大作，今又在国际易学联合会网站上看到李申的文章“《〈周易〉和天文学》”，受益匪浅。由于曾经撰写《儒家文化与中国古代科技》对这一问题略有涉猎，故有些疑问，提出来向李先生讨教。
李先生承认刘歆、一行是古代有贡献的天文学家，并且都用《周易》的象数解释历法的基本数据。我本以为仅凭这两点就可以认定《周易》对古代历法有积极作用。而李先生则认为，刘歆用《周易》的象数解释历法，“不过是在已经做成的历法上涂了一层油彩。无论这层油彩的色调如何，但历法本身没有变。”又说：“假如我们把历法当作一本书，那么，周易，仅仅被某些人（如刘歆，一行）用来做了这本书的封皮”。凭我的理解，李先生的观点是：《周易》对古代历法是有作用的，只是作用不那么大（或可有可无）。（不知这种理解恰当否？）
问题一，如果《周易》对古代历法的作用不那么大，刘歆、一行为什么在修订历法时，还予以高度的重视？这会有很多可能的答案。但有一点可以肯定，在当时，《周易》对于历法是非常重要的。如果这是事实，那么，我们凭什么说《周易》对古代历法的作用不那么大。
问题二，如果刘歆、一行用《周易》的象数解释历法所起的作用是可有可无的，那么，这种解释方法为什么会被一直沿用，而且，古代历法一直是不断发展的？虽然古代历法的不断发展可以用多种原因来解释，但是，《周易》所起的作用是不可低估的。
问题三，如果刘歆、一行用《周易》的象数解释历法所起的作用是积极的，我们凭什么说《周易》对古代历法的作用不那么大呢？刘歆、一行用《周易》的象数解释历法虽然在历史上也受到批评，但应当从历史发展的角度来看，后人的批评，不应当否认其曾经起过的作用，就像今天可以不用《周易》的象数来研究天文学，但不能以此否认《周易》的象数对研究历法曾经起过的作用。
我个人以为，要否认《周易》对古代历法有积极作用有很多困难，所以，我更愿意研究这样的问题：《周易》为什么能对古代历法产生积极作用？若李先生有兴趣，我们可进一步探讨这样的问题。
再谈《周易》和天文学——向李申先生讨教
对于中国古代历法史上用《周易》象数比附历法基本数据的现象，李申先生在《〈周易〉和天文学》中，用不少篇幅论述了古代天文学家所做出的批评。 其实，古代天文学家的不少批评仍然是根据《周易》而做出的。试举李申先生所引的两例进行分析：
其一，李申先生引杜预、何承天对刘歆三统历的评论。杜预对刘歆三统历的批评主要是讲三统历不准确，并根据《周易》“革”卦的《象》曰：“泽中有火，革，君子以治历明时”为依据，提出修历的原则。他说：
《书》所谓‘钦若昊天，历象日月星辰’，《易》所谓‘治历明时’，言当顺天以求合，非为合以验天者也。
后来的何承天也说:
夫圆极常动，七曜运行，离合去来，虽有定势，以新故相涉，自然有毫末之差，连日累岁，积微成著。是以《虞书》著钦若之典，《周易》明治历之训，言当顺天以求合，非为合以验天也。
这里所谓的“顺天以求合”，就是要求根据天象制定历法并使历法符合天象；《尚书·尧典》中帝尧命令羲氏、和氏通过观测日月星辰的运行制定历法以及《周易》中所说“《易》与天地准，故能弥纶天地之道。仰以观于天文，俯以察于地理，是故知幽明之故”，就是“顺天以求合”。何承天认为，制定历法应当以儒家经典《尚书》中的《虞书》以及《周易》为依据，应当“顺天以求合”，而不是为了让天象符合于历法，不是“为合以验天”。
其二，李申先生引邢云路的《古今律历考》对一行大衍历的评论。邢云路的《古今律历考》的第一卷为《周易考》，讨论《周易》和历法的关系。其开宗明义便是：《象》曰：“泽中有火，革，君子以治历明时”，主张改历。接着，便是“律历配六十四卦”，讲64卦与12律24节气相配。又说：“大衍为天地之枢，如环之无端，盖律历之大纪也。”该篇最后说：
夫是易也，显道佑神，何物不有，历固在其中矣……至于气朔之分秒，升降，消长、一而不一，则在人随时测验，以更正之。正其数即神乎《易》也（这几个加点的字，李申先生没引述——笔者注），汉史不知，遂以大衍之数，牵强凑合，以步气朔，而谓历数诸率皆出于此，则非矣。
李申先生认为，“邢云路的话反映了他那个时代的某种精神：理学已经严密地控制了人的思想，作为六经之首的《周易》，更加不容亵渎。易“显道佑神”，给人们指示大道，赞美和拥护神灵，所以历“固在其中”，因为《周易》已经包含了一切；不仅历，而且医、律，可能还有许多别的什么，都“固在其中”。邢云路还没有胆量说不在其中，或者是没必要说那些结论性的，授人以柄的话，还是就事论事吧。”我以为，李申先生的解释有臆测之嫌。我认为，邢云路想要说明的是，牵强凑合地去附会《周易》象数并不是《周易》之神妙之处，只有“随时测验，以更正之”才是《周易》的根本。这与以上杜预、何承天所言是一致的。
所以，我认为，古代历法中的争论，大都依据于《周易》，谁也没有贬低《周易》对于古代历法的作用。但是，在对《周易》的理解上略有不同。
三论《周易》和天文学——向李申先生讨教
李申先生在《〈周易〉和天文学》中认为，古代历法家用《周易》解释历法是牵强附会、“大约有些苦衷”，或者说是，可有可无，不得已而为之。笔者不敢苟同。我认为，古代历法家用《周易》解释历法反映了三方面的积极意义：
其一，从科学发现与理论解释的关系来看，用《周易》解释历法是历法研究的进一步深入。在历法研究中，获得正确的历法数据是非常重要的。虽然我们可以知道古代历法家大都精通《周易》，并且用《周易》解释历法的基本数据，但他们如何算出这些数据，《周易》在他们计算数据时实际上起了怎样的作用，无论是积极的，还是负面的，这涉及历法家的思维和心理过程，我们不得而知。我们可以讨论的是，古代历法家用《周易》解释历法的基本数据，这对于古代历法的发展来说，是积极的，还是负面的。我们首先必须承认，在科学研究中理论解释的必要性。古代历法家不满足于历法的基本数据，而试图对它做出解释，这是科学研究的进一步深入，是必要的，不是可有可无。至于为什么用《周易》来解释，这是由当时历法研究的“范式”来决定的，不能说是“有些苦衷”。
其二，从遵循“范式”与打破“范式”的关系看，用《周易》解释历法是古代历法研究的重要组成部分。《周易》象数是当时历法研究所遵循的“范式”。这个问题证明起来很复杂，但有一点可以肯定，古代历法家大都遵循这个“范式”，如果古代历法与《周易》相矛盾，肯定不会被认可，即使是用现代天文学的理论加以解释。如果承认《周易》象数是古代历法研究的“范式”，那么，《周易》象数对于古代历法研究的积极意义，那就是不言而喻的。当然，在科学研究中，既有遵循“范式”，还有打破“范式”，这在科学发展中是同样重要的，不可顾此失彼。
其三，从科学与文化的关系看，用《周易》解释历法是运用文化来促进科技发展。在中国古代，《周易》文化是一种强势。用《周易》解释历法可以使历法得到普及和延续，相反，如果历法与《周易》相矛盾，不仅无人会认同，而被抛弃，而且作为历法家，他们也不可能这样做。有人可能会以现代科学与文化的差异性来否认这种做法，但是，在中国古代，科技是文化的一部分，这一点在拙著《儒家文化与中国古代科技》已作论述。笔者甚至认为，即使在今天，把科学与文化对立起来也是有危害的，科学与文化之间应当保持一种和谐。在今天，科技成了强势，用文化解释科学，可能是可有可无，但是，用科学来解释文化，就非常必要；与此对应，在古代，《周易》是强势，用《周易》解释历法，当然也非常必要，也具有积极意义。
以上只是就中国古代用《周易》解释历法对于古代历法发展的积极意义做些阐述，至于今天是否还具有同样的意义，这只能另行再议。
天文学是自然科学六大基础学科之一，它推动了人类社会的进步和科技的发展。天文学对于提高民族素质、培养创新精神及科学的思维方法，建立正确的世界观、宇宙观方面有着不可替代的作用。普及天文知识，对破除迷信、反对伪科学也具有重要的科学意义。发达国家及一些发展中国家的大学、中学都普遍开设了天文学课程。
现在，我们学校也同样开设了天文学选修课，这为我们这些从小就对天文产生好奇、现在对天文依然抱有兴趣的人开了一扇圆梦的窗口。
现在社会中，多数青年男女都热衷于星座分析和配对等，根据星座来推断一个人的性格，甚至根据一个人的星座来判定这个人是不是适合做自己的另一半。我不知道这是不是有科学依据，我觉得根据星座来断定一个人太过武断。在天文学的课堂上，关于星座老师给我们做了详细的解析，它命名的由来和它们所处的位置，老师有他独特的讲课方式，内容丰富而不乏味，几个小小的亮点组成图形复杂的星组，人类的想法真是丰富到了极致。星座的说法来自西方，其命名是和西方神话有一定联系的。
九大行星，课堂上老师逐个做了解释，所谓太阳系“九大行星”是历史上流行的一种的说法，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。在2006年8月24日于布拉格举行的第26届国际天文联会中通过的第5号决议中，冥王星被划为矮行星，并命名为小行星134340号，从太阳系九大行星中被除名。所以现在太阳系只有八颗行星。
老师讲课的重点是宇宙大爆炸。“大爆炸宇宙论”认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1929年，美国天文学家哈勃提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。宇宙并非永恒存在而是从虚无创生的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。
这个理论也经历了很多演变，是现代人类通过一种假象加上研究和证据得出的理论。大约在50亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。
天文学对于人类的意义绝非一个“不简单”可以形容的。他的重要性也决不仅仅体现于我上面所说的几个方面。天文学这一学科就像天空一样广袤无边，人类要走的路还很长，要探索的旅程还很远。而人是一切发现的原动力，所以对于天文学爱好者及专门从事天文学的职业工作者来说，任重而道远！
摘要：天文学是自然科学六大基础学科之一，它推动了人类社会的进步和科技的发展。天文学对于提高民族素质、培养创新精神及科学的思维方法，建立正确的世界观、宇宙观方面有着不可替代的作用。普及天文知识，对破除迷信、反对伪科学也具有重要的科学意义。发达国家及一些发展中国家的大学、中学都普遍开设了天文学课程。
现在，我们学校也同样开设了天文学选修课，这为我们这些从小就对天文产生好奇、现在对天文依然抱有兴趣的人开了一扇圆梦的窗口。
现在社会中，多数青年男女都热衷于星座分析和配对等，根据星座来推断一个人的性格，甚至根据一个人的星座来判定这个人是不是适合做自己的另一半。我不知道这是不是有科学依据，我觉得根据星座来断定一个人太过武断。在天文学的课堂上，关于星座老师给我们做了详细的解析，它命名的由来和它们所处的位置，老师有他独特的讲课方式，内容丰富而不乏味，几个小小的亮点组成图形复杂的星组，人类的想法真是丰富到了极致。星座的说法来自西方，其命名是和西方神话有一定联系的。
九大行星，课堂上老师逐个做了解释，所谓太阳系“九大行星”是历史上流行的一种的说法，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。在2006年8月24日于布拉格举行的第26届国际天文联会中通过的第5号决议中，冥王星被划为矮行星，并命名为小行星134340号，从太阳系九大行星中被除名。所以现在太阳系只有八颗行星。
老师讲课的重点是宇宙大爆炸。“大爆炸宇宙论”认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1929年，美国天文学家哈勃提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。宇宙并非永恒存在而是从虚无创生的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。
这个理论也经历了很多演变，是现代人类通过一种假象加上研究和证据得出的理论。大约在50亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。
天文学对于人类的意义绝非一个“不简单”可以形容的。他的重要性也决不仅仅体现于我上面所说的几个方面。天文学这一学科就像天空一样广袤无边，人类要走的路还很长，要探索的旅程还很远。而人是一切发现的原动力，所以对于天文学爱好者及专门从事天文学的职业工作者来说，任重而道远！
1.导言
说到西方古典观测天文学，对此稍有了解的人会立即联想到著名的丹麦天文学家第谷·布拉赫（TychoBrahe）。他对星体位置的精确和详细的观测直接促成了其助手约翰内斯·开普勒（JohannesKepler）发现行星运动的三大定律，而这又进一步帮助艾萨克·牛顿（IssacNewton）奠定了经典力学的基础。如果说牛顿的名言“站在巨人们的肩膀上”的确具有正面含义的话，那么，第谷无疑是这些巨人中的一个（文献中对第谷·布拉赫的简称不统一，有称布拉赫，有称第谷，本文采用后者）。第谷在观测天文学领域的贡献是极其重大的，在他之后鲜有人能够达到类似的高度。然而在天文学史上，的确有一位堪与第谷相媲美的观测天文学家，他就是本文所要叙述的波兰天文学家约翰内斯·赫维留（JohannesHevelius）。
2.出身与早年生涯
赫维留1611年1月28日出生于格但斯克（Gdansk），该城市虽然位于现今波兰的北部，在历史上，却曾多次被德国占领，因此它还有个德语名，叫做但泽（Danzig）。格但斯克位于波罗的海沿岸，是个海港城市，赫维留诞生时，该城市正处在由波兰统治和管辖的黄金时期，它在当时不但属于汉撒同盟，在贸易上享有特权，而且在民族和宗教上也享有充分的自由，使其成为当时欧洲少有的笼罩在繁荣开放、和平富裕气氛下的城市。赫维留出生在格但斯克的一个啤酒酿造世家，从小被寄予传承家业的厚望。他的母语是德语，其家族是具有德国和捷克血统的路德教贵族。他6岁起在家乡格但斯克接受基础教育，12岁时，家人为使其通晓波兰语，将他送到格但斯克南边的一个通行波兰语的村镇上学，三年后回到格但斯克继续学习。
在格但斯克，有一位叫彼得·克***（PeterCrüger）的数学老师，对赫维留今后的人生与事业起了至关重要的作用。克***曾就读于德国维滕堡大学（第谷也曾就读于此），本身是一名优秀的天文学家和数学家。他不但教授赫维留数学与天文知识，还向他传授天文仪器制造技术和雕刻术。受老师影响，年轻的赫维留对天文产生了浓厚兴趣，尤其敬仰第谷卓越的观测技术及其在天文领域的成就。20岁时，赫维留被家人送往荷兰莱顿大学主修法律。尽管如此，他仍心系天文，在学业完成后，游历了英国和法国，在那里结识了一些著名学者，包括天文学家皮埃尔·伽桑狄（PierreGassendi）和伊斯马尔·布里奥（IsmaelBoulliau）。23岁的他回到家乡，开始接手家业并于次年和其隔壁酿酒商的女儿卡特琳（KatharinaRebeschke）结婚。1639年6月1日，格但斯克发生日食，赫维留对此进行了细心的观测。五天之后，克***告别人世，临终前他希望赫维留能够继续保持天文观测和研究。恩师的离世以及对天文的持之以恒的兴趣终于让赫维留下定决心，从此投身于天文事业。
3.天文成就
赫维留在天文领域的贡献主要有如下几个方面：月球观测、太阳和恒星观测、行星和彗星观测、仪器制造和星图绘制。这些将在下文中一一阐述。
3.1月球观测
从1642年开始，赫维留使用自己制造的望远镜对月球进行了历时5年的观测，终于在1647年正式出版了其生平第一部天文着作--《月面图》（Selenographia）。月面图，顾名思义，就是描绘月球表面的图谱，总共六十幅，其中包括三幅直径约29厘米的满月面大铜版画，以及诸多描绘不同月相表面的小铜版画。这些铜版画均由赫维留亲自制作，其精湛的绘画与雕刻技艺在此得以充分施展，而在这之前尚无人能够如此精确详细地绘制月球表面（图2）。在这本着作中，赫维留用地球上的地名来标注所观测到的月面地貌特征，虽然同时期的意大利学者吉奥瓦尼·瑞齐奥利（GiovanniRiccioli）也创立了人名法来命名月球地貌并被广泛采用，但地名法依旧在一定程度上保留并沿用至今。
赫维留的月面图集首创性、学术性和精致性于一身，堪称当时天文界之鸿篇，它的出版为赫维留赢得了当时欧洲天文界乃至科学界和社会界的崇高威望。1651年，他受聘为格但斯克市议员。1664年，被推选为伦敦皇家学会会员。另外还必须提及的是，在绘制月面图期间，赫维留发现了月球的经天平动。天平动是指从地球上观察，月球的可见部分会出现上下左右的浮动。上下浮动称为经天平动，左右浮动称为纬天平动。由于天平动，使得人们能够看到月球表面多于50%的区域（而不是正好50%）。今天，人们知道，天平动是由多种因素造成的，其中经天平动是月球绕地轨道为椭圆所致。
3.2太阳和恒星观测
赫维留在1642~1645年间对太阳黑子进行了观测。 他测量了太阳的直径，并推测其自转周期约为27天。他还多次对日食进行了观测记录（包括1639,1659和1661年）。
赫维留对著名的鲸鱼座o星进行过长期观测。鲸鱼座o星也叫米拉变星，中文名为蒭藁增二，由于其亮度不断变化，因此很早就被天文学家所注意。最早描述该星的是德国天文学家大卫·法布里奇乌斯（DavidFabricius），他在1596年搜寻水星时发现它。1638年荷兰天文学家约翰·霍华德（JohannHolwarda）确定其变光周期为11个月。从1659年开始，赫维留对这颗变星进行了长达25年的观测。他曾撰写了专论--《米拉星之历史》（HistoriolaMiraeStellae），第一次将该星命名为米拉，意思是不可思议、美妙无比。在此，他根据时间顺序，将前人的研究成果加以介绍，随后给出了自己的观测结果。他最终认为，米拉星的变光原因在于该星拥有很厚的云层，这些云层密度的变换导致了其亮度变化。今天我们知道，蒭藁增二是一颗脉动变星，其亮度变化起源于其自身的收缩与膨胀，变光周期为80~1000天。
经过对恒星坚持不懈的观测，赫维留成功编撰了新的星表--《赫维留星表》（CatalogusStellarumFixarum）。该星表有两个版本，手写版由赫维留亲自制作完成，现收藏在美国犹他州杨百翰大学的克拉克图书馆中，而印刷版则出自1690年的《天文导览》（ProdromusAstromiae）一书（该书内容虽在赫维留生前已完成，但在他死后才出版）。印刷版的星表共107页，大小为35.5×22.0厘米，共收录1564颗恒星，其中有600多颗是赫维留新发现的星，而在此之前的《鲁道夫星表》（TabulaeRudolphinae）共收录1005颗恒星（包括第谷的777颗和开普勒补充的228颗）。
3.3行星和彗星观测
赫维留对五大行星均有观测记录。1661年水星凌日，他对此作了详细观察，给出了水星大小、轨道倾斜角等数值，并发现《鲁道夫星表》在预测凌日发生的时间上存在较大误差。他把这些观测结果总结在其1662年出版的《水星凌日》（MercuriusInSoleVisusGedani）一书中。
他观测了水星、金星和火星的相位，观察到了木星表面上的暗斑和条纹，推测木星自转周期远长于一个月。还观察了木星的四颗伽利略卫星，给出了它们的直径。对于土星，赫维留认为，它是由一个球形和两个月状天体所组成，由此来解释在目视观测中土星所呈现的变化多端的形状，并将这一理论发表在1665年出版的《论土星的真实形状》（Dissertatio,DeNativaSaturniFacie）一书中。另外，他还对土星的卫星进行了观测，并给出了其与土星之间的距离。
赫维留对彗星颇有兴趣，对它们作了极其仔细的观测，并将其结果总结在《彗星导览》（ProdromusCometicus）、《彗星研究》（DescriptioCometae）和《彗星图》（Cometographia）三本着作中。其 图3展示的是该书的卷首插图。左边是亚里士多德，手里拿着的图表明他的观点，即彗星游走于月球和地球之间。右边是开普勒，认为彗星是沿着直线运动的。中间坐着的则是赫维留，他与前两者的观点都不一样，认为彗星以抛物线轨迹绕日运行。
3.4仪器制造
同第谷一样，赫维留也是一位出色的天文仪器制造家。他独立于荷兰物理学家和天文学家克里斯蒂安·惠更斯（ChristiaanHuygens），发明了精确到秒单位的摆钟。当时，望远镜刚刚兴起不久（伽利略于1609年第一次将望远镜用于天文观测），为了便于科学研究，赫维留亲自磨制镜片制造望远镜，由于当时镜片磨制技术有限，导致望远镜在实际观测中产生很大像差，不能得到满意结果。为减小观测误差，赫维留采用了通过加长物镜焦距来弥补镜片不足的方法，为此他甚至制造了焦距四十多米的超长望远镜。
赫维留的老师克***曾试图制造过半径1.5米的水平式四分仪，但没有完成，1644年，格但斯克市把此遗物托付予赫维留，后者将其完成。随后，他又制成了半径分别为1.8米和2.4米的木制六分仪。后来，他又改用黄铜作为材料制作了类似器具。四分仪和六分仪是赫维留最为常用的天文仪器，前者用来测量星体相对于地平线的高度，后者用来测量两个星体之间的角距离。
赫维留建有自己的天文台，并将其称为星堡（第谷也将自己的天文台称为星堡）。在那里，赫维留不但安置了各种天文仪器，而且还建造了工房、印刷所、图书馆等设施，其先进程度在当时的欧洲堪称第一，甚至连当时波兰和法国的国王也慕名前来参观。直到17世纪70年代巴黎和格林尼治天文台建立之前，赫维留天文台始终保持着欧洲领先地位。
1673年，赫维留出版了著名的《天文仪器上卷》（MachinaeCoelestisParsPrior），对其所使用的天文仪器（测量仪、钟、望远镜）和天文台进行了详细描述。他在书中宣称，肉眼观测比使用望远镜更加精确。事实上，赫维留一直对望远镜持保留态度，只将其限于对月球、太阳和行星的观测，而他的其他观测活动则主要靠肉眼（借助四分仪和六分仪）来完成。这引起了以罗伯特·胡克（RobertHooke）为首的一些学者的不满，因为胡克刚刚研发了具有瞄准功能的带十字叉丝的望远镜，贬低望远镜就是贬低他的发明功劳。胡克挑衅般地指责赫维留的观测方法既老掉牙也不准确。而当时英国皇家天文学家约翰·弗拉姆斯蒂德则表示，赫维留的肉眼观测精度不亚于那些使用望远镜得到的结果。一场学术论战随即爆发，双方各不相让。为平息这场论战，皇家学会于1679年5月特意派埃德蒙德·哈雷（EdmondHalley）前往格但斯克去探个究竟。哈雷花了数星期时间，将其用望远镜瞄准具观测到的数据与赫维留的肉眼观测数据作对比，最后得出结论，后者的精确程度的确不亚于前者。数月后，哈雷将这一调查结果发表在哲学学报上，这无疑是对赫维留精湛的观测技术的极大褒奖。
3.5星图绘制
赫维留对天文的另一重大贡献是绘制了《赫维留星图》（FirmamentumSobiescianum），它与《拜耳星图》（Uranometria）、《波德星图》（Uranographia）和《弗拉姆斯蒂德星图》（AtlasCoelestis）� 此星图同赫维留的星表一起出现在《天文导览》一书中，包括两幅南北半天球图以及54幅星座图，总共73个星座。其中，北半天球图直径为46.5厘米，上面的大部分星体位置由赫维留亲自测定。而南半天球图上的星体位置则是参考了哈雷的数据。其余的54幅图则精细地绘制了各个星座并标明了其所在天区的星体。在此，赫维留仍旧采用了黄道坐标系而非更为先进的赤道坐标系，且未给恒星标注字母，星体位置也是左右镜像的，这些都限制了该星图的实际应用。尽管如此，赫维留星图的精确性与细致性的特点影响了此后的诸多星图绘制者，在西方古典星图领域可谓影响深远。20世纪60年代和70年代，赫维留的星图曾被分别翻译成俄文和日文出版。
另外需要指出的是，赫维留在绘制星图过程中，创建了一些新的星座，其中有7个得以沿用至今，它们分别是六分仪座（为感谢该仪器对他的帮助）、盾牌座（为感谢支持他的波兰国王索比斯基，后者于1683年打败了围困维也纳的土耳其军队）、猎犬座、天猫座、小狮座、狐狸座和蝎虎座。
4.晚年的不幸和万幸
赫维留68岁时，即1679年，不幸的事情发生了。这年的9月26日，在赫维留外出之际，他的天文台发生了重大火灾（据说是因为他解雇了一名员工而遭到后者的纵火报复），诸多珍贵的仪器、着作和尚未发表的手稿因此被毁。这对赫维留来说无疑是一场巨大的灾难。好在他得到了各方朋友的同情与赞助，其中包括法国和波兰国王。他很快将天文台重新修好，再次投入到观测研究之中。在此，他的第二任妻子（第一任妻子在1662年去世）伊丽莎白（ElisabethaKoopman）对其在事业上给予了极大的支持（受赫维留影响，伊丽莎白对天文也有极大兴趣），同他一起观测记录，并将结果写在1685年出版的《危机之年》（AnnusClimactericus）一书中。1687年1月28日，正好在76岁生日之际，赫维留在格但斯克去世。他死后，多亏伊丽莎白将其尚未出版的手稿加以整理，并于1690年正式出版，这就是前文提到的《天文导览》，赫维留星表和星图均在其中。
5.结语
今天，赫维留依旧是格但斯克市的象征之一。在其老市政厅前，树立着一座赫维留手持六分仪观测星空的雕像（图4）。正对着他的是一面绘着赫维留星图的墙壁（图5）。在老市政厅里的墙上，挂着一块赫维留纪念像（图6）。
赫维留从一个爱好天文的少年到最� 赫维留不但详细观测了太阳、月球、行星、恒星、彗星等诸多天体，而且还自己发明和制作天文仪器，并绘制编撰星图和星表，不愧是继第谷之后在古典观测天文学领域最为杰出的集大成者。他给后人留下的那些不朽之作，将作为灿烂的里程碑永远矗立在人类探索自然和宇宙的宏伟历程中。寂静的夜晚，当我们再次抬头仰望那深邃浩渺的星空时，请不要忘记这位成就卓越的伟大学者。
中国是世界上最早进行天文观测和记录的国家之一。中国古代帝王自称为天子，并且在历代王朝中都设有专门的官员进行天文观测，由此可见古代天文学在我国政治和社会生活中的重要作用。在秦代，负责天文学研究的官员被称为太史令，以后历代多沿袭这一称呼并稍有变化，到明清时期，天文观测主要由钦天监这一专门机构负责。
天文学和数学、农学、医学被公认为中国古代最发达的四门自然科学。中国古代天文学的很多成就不仅在当时处在世界前列，即使在现代，许多观测数据仍然具有十分重要的研究意义，有些数据更是我国所独有。相比中国古代天文学，西方天文学在16世纪以前发展较缓慢，只是在近几百年随着其他自然科学的发展才取得突破性进展。
中国古代天文学早在新石器时代已经开始有所萌芽，在中国出土的彩陶中，有不少上面已经绘有太阳和月亮的图案，代表了古人原始的天文学观念。中国进入奴隶社会以后，在夏商周三代，天文学更是有了飞跃式的发展。在河南安阳殷墟出土的甲骨中，我们可以看到大量关于商代天文观测的记录。根据当地出土的甲骨，我们知道商代将一年分为十二个月，闰年十三个月。同时甲骨上已经有了关于日食、月食和星辰的记载，这可能是世界上最早的有文字可考的天文学资料了。商代的历法被称为阴阳历，是迄今为止已知的较为完整的一部最早的历法。同时，商代用干支记日，数字记月，每一个月又被分为三旬。由此可知，早在商代，我国已经建立起一套较为完善的天文历法系统。战国秦汉时期百家争鸣，也是我国天文学取得巨大进展的一个辉煌时期。战国时编著的《甘石星经》，是世界上最早的天文学著作。西汉时期，出现了许多新的天文观测的仪器，并在天文学理论方面提出了“浑天说”。隋唐时期，我国进行了世界上最早的子午线长度实测。宋元时期我国创制了《授时历》，并制作了简仪等新的天文观测仪器。明清时期我国天文学处于衰落阶段，西方天文学兴起，这一时期主要是翻译国外天文学著作。
在我国古代天文学研究中，星象观测一直是一项重要内容。中国古代的正史中有专门记载天文资料的部分叫做天文志，其中就包括星象观测的方法、观测的仪器和星象观测的记录。在星象观测中，天文仪器一直发挥着重要的作用。中国古代的天文仪器种类繁多，各个功用也不相同，主要有用来计时的工具、用来观测星象的工具、用来制定历法等几种，具有代表性的有圭表、浑仪和简仪等。
除此以外，古代中国人还设计了地平经纬仪，赤道经纬仪，黄道经纬仪等许多仪器进行天文观测。在我国天文学发展的历程中，天文仪器的不断革新，极大地推动了天文观测的发展，也为我国天文学历法的发展提供了可靠的依据。
我国古代天文历法起源得非常早，从最早的成文历法《四分历》开始，后又经多次历法改革，其不断得到完善和发展。据统计，我国从古至今使用过的历法有一百多种，不管有多少种历法，都可以分别归到阴历、阳历、阴阳合历三大系统当中。阳历是以地球绕太阳公转的周期为计算基础的；阴历则以月亮绕地球的公转周期为计算的基础；阴阳合历是调和太阳、地球、月亮的运转周期制定的历法。其中，《太初历》是中国有完整资料的第一部传世历法，与《四分历》相比，其进步之处主要表现在以正月为岁首，将我国独创的二十四节气分配于十二个月中，并以没有中气的月份为闰月，从而使月份与季节配合得更合理；同时行星的会合周期测得也较准确。到东汉末年，刘洪制定了《乾象历》，第一次将月球运行有快慢变化引入历法。在天文历法方面，有三位科学家做出过非常杰出的贡献，他们是祖冲之、僧一行、郭守敬，他们极大地推动了中国历法的改革和发展。
在祖冲之以前，人们使用的历法是天文学家何承天编制的《元嘉历》。祖冲之通过自己多年的观测，发现了《元嘉历》中存在的许多错误，并编制了新的《大明历》。在新历法中，他首次将岁差引进到历法中，区分出了回归年和恒星年，并且通过多年的观测，得出了木星每84年超辰一次的结论。僧一行修订的《大衍历》是一部具有创新精神的历法，它继承了中国古代天文学的优点和长处，对不足之处和缺点作了修正，因此，取得了巨大成就。它比较正确地掌握了太阳在黄道上运动的速度和变化规律。此外，僧一行还组织在全国13个点的天文测量，并在观测的数据中得到了北极高度相差一度，南北距离就相差351里80步（约合131.3千米）的结论，这个数据在当时世界上是非常领先的。郭守敬的主要贡献也是在历法编著方面，他编著了中国一部很精良的历法《授时历》，为了编撰这部历法，他分析研究了以前的几十部立法，并设计和建造了许多新的天文仪器。
在天文理论方面，我国古代人民也取得了辉煌的成就。特别是在两汉时期，人们对宇宙的认识不断深化，提出了“浑天说”，认为“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内”。进而又有人提出了“宣夜说”，认为天没有固定的边际，无边无际，模糊地提出了宇宙的无限性。著名的中国科技史学家李约瑟先生在其所著的《中国科学技术史》天文学卷中，曾为“宣夜说”专设一节，盛赞这种宇宙模型，认为这种宇宙观非常进步，与同时期的希腊任何学说相比都毫不逊色。虽然如此，但是我们必须承认“宣夜说”并不是一种正确的宇宙模型，而且对古代中国产生的作用也远没有“浑天说”大。在我国古籍《周髀算经》中，古代中国人还建立了“盖天说”的宇宙模型。这种模型提出了大地与天相距80,000里；大地中央有高大的柱形物；日月星辰在天上环绕北极作平面圆周运动等9个观点。特别值得一提的是，这种宇宙模型与古代印度的宇宙模型具有惊人的相似性。在中国古代，人们为了弄清楚人与宇宙的关系，还提出了各种假说，每种假说都不乏支持者。从公元前100年开始直到唐代，人们为了探究宇宙奥秘，围绕这些假说进行了持续的争论，其中有不少我们所熟悉的古代科学家为自己支持的观点著书立说。同时，人们还探讨了日食，月食，太阳和地球的距离等很多问题。如我们熟知的“两小儿辩日”的故事，其中就表达了古代人对太阳与地球关系的思考。由于“浑天说”不能很好地解释月食的现象，所以历代很多天文学家都去努力思考，试图解决这个问题，并提出了许多猜想，其中以张衡在《灵宪》和朱熹在《朱子全书》中的猜想最具代表性。
在中国古代，天文学与星象具有非常密切的关系，并以天人感应为哲学基础，形成了中国古代很具特色的占星学。占星学在古代的主要功能是昭示天命及其变化，为当权者的统治提供理论基础。天命如果有所改变，就会通过天象昭示天下。所以古代帝王非常重视天象的变化，尧帝“历象日月，敬授人时”（《尚书？尧典》），舜帝“在璇玑玉衡，以齐七政”（《尚书？舜典》）都被作为重大事件记录在册。
中国古代天文学不仅在当时取得了巨大的成就，而且为我们留下了许多宝贵的资料。如在20世纪四十年代初，金牛座蟹状星云被天体物理学家认出是公元1054年超新星爆发的痕迹，而在我国古籍中已经找到了关于这次爆发详细的记载。我国古代文献中保留了大量世界独有的天文记录，但是在20世纪以前，对我国古代天文学资料的研究并不充分。
对于中国古代天文资料的研究，早期主要由一批海外归来的学者进行，他们做了许多开创性的工作，创办了许多介绍中外天文学的期刊，使中国天文学资料的研究逐步专业化，并形成了天文史学这一新的研究学科。新中国成立后，中国天文史学的研究终于走上正轨，出现了一批国际知名的天文史学家，他们著书立说，考证许多中国古人杰出的天文学贡献，所以我们现在才可以看到我国古代如此辉煌的天文学成就。
中国古代的天文和历法，具有政治象征意义。颁布历法，标明正朔之所在，是政权正当性的表现。历法又与农时节气密不可分，是非常实用的知识。而要调整历法，就必须观察天文。中国古代是阴阳合历，既要考虑月相周期，又要考虑二十四节气和四季的变化，必须保持每隔一段时间修订历法。唐朝有天文学家、数学家僧一行借鉴印度历法编撰《大衍历》；元代有郭守敬吸收回回历法，制作《授时历》。
明崇祯二年 （1629 年 ），钦天监据大统历、回回历推算日食皆不验，曾向利玛窦学习历法天文的徐光启，以新法推算，预测“五月初一日，顺天府日食，二分有余，不及五刻”。结果获得验证。说明又到修订历法的当口了。
礼部乃奏请开局修历，礼部侍郎徐光启领衔，耶稣会士龙华民、邓玉函、罗雅谷、汤若望等，先后被聘入局。其实，早在利玛窦在北京时，朝廷已因大统历预报天象屡次失误而持续多年议论改历。加之弘治以来逐渐放开“私习天文”之禁，这就为西洋天文历法技术提供了立足机会。
利玛窦曾自荐修历，未被理会。但他并不灰心，而是强烈要求罗马派遣精通天文学的耶稣会士来中国，阳玛诺、熊三拔、邓玉函等都可能是因此来到中国的。来华耶稣会士成为一个天文学造诣很高的群体，令与他们接触的不少中国官员倾倒，以致多次主动上书，推荐耶稣会士参与修历。
1629 年这次钦天监官员用郭守敬的方法推算日食，再次失误，才出现中西学者联合修撰新历的局面，并于1634 年撰成《崇祯历书》。《崇祯历书》修成后，又经过8 次实测，以及与保守派的数次较量，崇祯确信西方天文学方法的优越，决定颁行。可惜，此时遭遇易代鼎革之变，竟未克进行。
清军进京后，“奉天承运”，迫切需要颁布新历，以明正朔。汤若望将《崇祯历书》作了删改、补充和修订后，自费刻印献上，改名为《西洋新法历书》，给顺治皇帝献上一份厚礼，于是清廷即刻颁行。康熙时去“西洋”二字，改题《新法历书》。
《崇祯历书》涉及到西方天文学理论，行星运行观测和计算的数据表格、必备的天文数学知识、天文仪器的制造与使用以及中西度量单位的换算。其理论部分《法原》总篇幅的 1/3,系统介绍西方古典天文学理论和方法，包括日、月、五星、恒星的运行规律，球面天文学原理，着重阐述托勒密、哥白尼、第谷 3 人的工作，大体未超出开普勒行星运动三定律之前的水平，但也有少数更先进的内容。
《崇祯历书》所参考的天文学著作，已明确考证出的以17 世纪初期的作品居多，而最晚近的是1622 年出版的作品。西方几种主要宇宙模式理论，明末都已传入中国，包括亚里士多德的“水晶球”体系、托勒密的行星系说、第谷宇宙模型、哥白尼的日心地动说。
关于哥白尼的日心地动说，在 1760 年耶稣会士蒋友仁向乾隆进献《坤舆全图》前，就已经引用和介绍到中国，但蒋友仁的《坤舆全图》明确宣称托勒密体系是错误的，第谷的理论不如哥白尼的正确。与此不同的是，《崇祯历书》虽然引用了哥白尼《天体运行论》中 27 项观测记录中的 17 项，对《天体运行论》中的有些章节甚至直接翻译，对其日心地动说的重要内容也有所披露，但对日心说却持否定态度，认为哥白尼用来论证地动的理由，不具说服力。
哥白尼1543 年发表《天体运行论》，其宇宙观从学理体系说虽属先进，但直到 17 世纪都还没有取得令人信服的优势。特别是哥白尼在仪器制造、观测技术和精度方面并不出众，他的日心说对历法制订影响不大。与观测精准的第谷学说相比，哥白尼学说对于修历缺乏实用性。这不仅说明了国人选择西学中的实用主义倾向，为蒋友仁润色文字的钱大昕和作序的阮元都对哥白尼学说持否定态度；而且也说明中国学者将科学修历的技术实践，转向探索自然奥秘的天文学理论兴趣，仍然存在一道鸿沟，后者必须有更多的社会制度条件加以配合。
天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位，下面为大家提供了关于天文学的论文，一起来看看吧！
【摘要】示范性中学拥有较好的教学资源和硬件条件，给校本课程开发创造了有利条件。文章以江苏省震泽中学为例，探讨了开设天文实践课的可行性。
【关键词】示范性中学；天文；实践课
示范性中学通常是所在地区教学力量比较雄厚，成绩相对突出的学校，还获得了较好的教学资源和硬件条件，很多学校配备了天文观测设备，个别学校甚至还有独立的天文台，这对于开展天文活动与相关教学提供了物质上的支持和保证。校本课程的开发和设置已� 地理是义务教育阶段学生认识地理环境、形成地理技能和可持续发展观念的一门必修课程，怎样在校本课程中发挥地理学科的优势和特色就成为教师必须考虑的问题。俗话说：“上知天文，下知地理。”天文和地理之间联系紧密，因而在中学开设天文实践类的地理校本课程具有可行性。本文将对这些问题进行讨论。
一、开设天文实践课的重要意义
《高中地理新课程标准》明确指出：地理学是研究地理环境以及人类活动与地理环境相互关系的科学。1.符合新课改要求地理课程要促使学生学习、观察、了解周围的客观世界，熟悉我们周围的地理环境。而环境从微观讲，有我们身边的环境，如学校环境、城市环境等，从宏观讲，有海洋环境、地球环境等，最宏观的环境就要算宇宙环境了，它也是地理环境的重要组成部分，当然也属于学生学习、观测的内容。但由于种种原因，在现阶段中学教育中，有关天文宇宙环境的学习几乎一片空白。因此，天文观测活动的开展，了解人类生活的宇宙环境就完全符合新课程改革的方向，属于新课改的内容。2.对学生的人格和思想产生重要影响“研究”二字指明了中学地理教育不仅担负着地理基础知识的传授，还要对学生进行智能训练和思想教育，形成正确的世界观、人生观和价值观，以及对待处理人地关系的态度和思维方式。在这些方面，天文无疑有着极大的优势，面对浩瀚无垠的宇宙，地球不过是一颗普通的行星，人类更是沧海一粟，微不足道，根本没有理由，也没有资格凌驾于万物之上。同时，天文学是一种严谨的自然科学，它有客观、科学的研究方法和思维模式，会对学生的人格和思想产生重要的影响。由此可知，天文实践课完全满足新课改的要求，还顺应了时代发展对中学地理教学的需求，这是时代发展的趋势。因此，教师要充分认识这种变化，主观上重视，积极应对时代的要求，把天文实践活动开展起来。
二、天文实践课的突出特点
1、较强的实践操作性天文观测是操作性很强的活动，首先要具备一定的基本条件，如观测用的器具，天文望远镜及各种辅助设施；其次，观测者要具备一定的天文理论知识，或有专职的人员指导，保证观测活动的安全；最后，对客观事物或现象发生过程的真实描叙、记录，这就要求观测者能熟练运用、操作工具仪器，准确对天体搜索、跟踪、观察。2.较强的科学体验性天文观测有较强的思想教育性，在观测过程中人们会自觉或不自觉地树立科学的人生观、价值观。一方面，人们对神秘未知的星空充满了敬畏幻想，如果缺少科学体验性教育，受教育者仍然不能为社会服务、做贡献，甚至会走向反动和愚昧，成为社会的对立面；另一方面，人们进行天文观测时会亲身地感受、体验到闪烁的星辰是由实在的物质构成的，就连耀眼的太阳、辽阔的地球也只不过是宇宙中极普通的天体，从而建立唯物主义科学观、人生观，再辅以其他学科最终确立起科学的世界观，这才是教育的根本目的和最终归宿。3.培养学生的科学思维高中生这个年龄段恰好处于思维的形式运算阶段，也是形象思维向抽象思维过渡的重要时期，科学思维方式的建立和培养显得尤为重要。一方面，天文研究对象的特殊性决定了它必须综合利用各学科，特别是物理、数学进行严密的逻辑思维分析；另一方面，在中学阶段，人们习惯将地理视为文科，那么学生就习惯用文科的思维方式进行学习，偏重于知识的记忆和背诵，不重视理解分析，但事实上地理文理兼跨，既有文科内容，也有理科知识。例如，高一上册宇宙环境和大气环境的学习需要学生运用空间想象力，并注重各个知识点之间的联系，推导出其中的逻辑因果关系，天文的逻辑思维方法恰好有助于地理学习和地理教学。
三、天文观测对地理教学的促进作用
地理是在中学教育阶段设置的国家课程，对完善、丰富学生的知识结构有着重要的意义。高效地进行地理教学，是教师必须解决的问题。笔者从以下方面来阐述天文对中学地理教学的作用。1.改变对地理的错误认识传统教育对地理的偏见，使地理明显受到冷落。学生普遍认为学与不学无所谓，认真与不认真也无所谓，学好与学差同样无所谓。通过学校开展的天文观测学习，学生都有较大的转变。其原因在于天文观测的实践活动较多，学习天文知识要求思维缜密，紧跟科学发展最前沿，这就不由自主地改变了对地理的偏见，实际上欧美国家都已经开设天文课。2.促进教学方式向操作化、实验化、科学化发展教育的目的不仅仅是传授知识，更重要的是让学生掌握科学知识的发现、研究过程，在实践中培养发现问题、解决问题的能力。天文观测恰好符合这样的要求，让学生自己动手利用各种天文仪器探索新知，进而推动整个学校教学更具实践性。3.培养学生学习地理的兴趣天文观测是一种实践活动，它改变了地理教学单一的课堂学习模式，学生能够在自由的空间里自主开展学习，摆脱了教室的限制，因而学生对天文观测的积极性非常高。从江苏省震泽中学天文小组的各项活动情况来看，都有半数以上的学生报名参加，并形成一大批活跃骨干分子。例如，去年11月18日晚上，学生为了观看狮子座流星雨，彻夜不眠，与地理教师共同在学校操场上记录了美丽、壮观的天文现象。自此，师生不仅结下了深厚情谊，而且学生在学习地理时更加认真、专注，学习兴趣和积极性有很大提高。4.培养学生的逻辑思维能力不同的学科存在较大的差异，不仅表现在研究对象、研究方法上，思维的差异也是重要方面。地理偏重于综合性思维，往往疏于推理性思维，而新时代要求人们平衡发展，各方面的素质均衡。因此，天文学的推理思维就成了地理教育不足的有益补充。5.提高教师的教学能力天文学涉及许多相关学科，如物理、数学、机械自动化等。这就要求教师努力钻研，扩大知识面。另外，天文的独特性也要求教师在教学内容安排、课程结构设计、教学方法的选择上下功夫。总的来讲，它会显著提高地理教师的教学能力。
四、开展天文教育的途径和要求
1、实践活动课程化在天文教学中，要安排足量的实践活动，并用课程的形式将之固定、数量化，这样才不流于形式和口号，扎扎实实地落到实处，真正发挥天文教学的重要作用。2.教学管理制度化天文教学要有学期计划和活动安排，做到时间、内容、活动方式、辅导教师、活动效果评估逐项落实，并做好教材、教学双保证。学校要把教学计划检查、教学工作的督导、教学成绩的总结和评估作为常规工作的重要环节。3.教学研究课题化适当开展研究性学习，并将其作为课题内容，由师生共同完成，形式可以多样化，如组建天文协会、兴趣小组等。为学生将来的发展奠定基础、指明方向，真正培养学生的能力，落实素质教育。随着经济水平的发展，在我国东部的大部分中学已具备开展天文教学的条件，这不光是经济发展的结果，更主要是时代的要求及天文本身的特点共同作用的需要。
摘 要：空间物理学日趋成熟，既丰富了人类对地球和行星空间的认识，也引申出更具挑战性的问题。一些涉及行星演化问题的解决倚赖与其他学科的交叉探索，要求研究者从行星地球的视角出发，把地球视为一个从地核到磁层的多圈层耦合系统。作为系统外层环节的空间环境，其中的问题可通过比较行星研究的思路找到突破口。基于学科交叉的比较行星空间物理研究将是未来空间物理学的一个重要发展方向。阐述比较行星空间物理研究的思路和必要性，梳理研究现状，并展望研究前景。
关 键 词：空间物理； 磁层； 电离层； 行星； 比较行星学
1 空间物理研究的挑战和机遇
空间物理学主要研究空间环境中的物理过程，其发展得益于人们对于空间中各种现象的好奇心所驱动的探索行为。纵观数千年来世界各地文明流传下来的史料，围绕极光、气辉、慧尾、黑子等具有视觉冲击力的空间现象，观测记录数量愈益丰富，认知思辨水平逐渐提高，衍生出多种具有地域特色的人与自然文化体系，并以神话、传说、礼仪、哲学等形式传承至今。尤其是封建时代的中华文明，长期推崇“天人合一”的理念，使得包括空间现象在内的各种“天象”成为影响文明进程的一个重要因素。例如，极光和慧尾等现象往往与民族兴衰、王朝更迭、邦交征伐等重大历史事件联系起来。[1].由于观测和记录行为具有政治严肃性，许多较为显着的现象被详细记录下� 例如，公元 1645-1715 年欧洲和亚洲的极光观测记录同时大幅减少，成为孟德尔极小期存在的重要佐证。[2].
空间物理学的形成与发展依赖观测技术的进步。尽管地面观测已持续数千年，人们始终无法知晓空间中物理过程的触发、发展和变化机理。直到最近 100 多年，磁强计、电离层测高仪等地面观测设备的持续运行，探空气球、火箭和大功率雷达技术的不断进步，使得人们终于告别裸眼观测的时代，本质上提高了认知空间的能力。20 世纪 50 年代末期，人造卫星及其搭载的场和粒子探测仪器实现了空间实地探测，促成了空间物理研究的飞跃，使其能够从地球物理、大气物理、天文等学科的交叉状态中发展起来，形成一门独立的学科[3].时至今日，空间物理研究者已经掌握了地球空间环境中各个区域的电磁场和粒子的平均特征及其最主要的变化规律，并在一定程度上理解了背后的主要物理过程； 对行星际空间的平静和扰动状态也有了全局性的了解，并具备了初步的预报能力； 对太阳系其他行星的空间环境有了基本认识，并能够归纳出其与地球空间环境的主要异同之处。如果把理论体系架构的基本完善作为学科成熟的标志，那么可
当前空间物理发展阶段具有与其他学科同阶段的类似特征。表面上看，经过数十年的观测数据和相关知识的积累，论文产出量加速增长，研究似乎变得越来越容易。实际上是研究难度持续增加，“瓶颈效应”越来越明显。可以从空间探测和研究行为两方面来理解这一特征。
从空间探测来看，主要体现在从基于单卫星计划的“普查”式研究过渡到基于多卫星计划的针对性研究。20 世纪 60 年代前后属于早期探索阶段，地球空间的广袤区域中充满了未知，单颗卫星在运行过程中通常可以产生多个重要发现，甚至包括意外发现。借助单颗卫星探测的方法基本实现了空间大尺度电磁场和等离子体状态的普查，确定了各区域的标志性特征，并勾勒出其基本变化规律。同时也了解到，空间中的场和粒子存在各种尺度的时间和空间变化，而单卫星探测并不能对其进行区分，于是不得不引入各种假设来简化问题。为了突破这一瓶颈，必须采用多卫星同时探测的方式。欧洲太空局在 2000 年发射了Cluster 卫星簇，4 颗卫星联合观测将以亚暴为代表的全球尺度问题和以磁场重联为代表的微小尺度问题的研究向前推进了一大步。中国在 2003-2004 年实施了“双星计划”,并与 Cluster 联合形成 6 星联测。美国航空航天局 2007 年发射包含 5 颗卫星的 THE-MIS 计划，针对亚暴问题进行研究； 2015 发射包含 4颗卫星的 MMS 计划对磁场重联问题进行研究。不难看出，这些多卫星探测计划通常设计用来解决较为具体的重要科学问题。
从研究行为来看，主要体现在对研究者的能力要求越来越高。研究能力受限于研究者的知识宽度、理论架构、逻辑思辨力、思维习惯、数据敏感度、工作经验等方面。早期探索时期的工作方式注重于在解读数据的基础上建立理论，其难点在于太阳风-磁层-电离层-中高层大气耦合链中单个因果关系的猜测与识别； 而现阶段科学发现的产出方式则更倾向于从理论出发，锁定证实或证伪的关键环节，然后有目的地寻找对应的观测数据，其难点不仅包括因果关系的猜测与识别，更在于对现有理论的深刻认识和对观测数据的精准理解。这些特征对研究者和研究者共同体的时间和精力构成挑战，其最优选择必然是根据自己的研究兴趣，清楚认识研究特长，选择最有可能在较短时间内取得重大进展的研究方向。
进一步讲，空间物理现阶段的本质特征可以概括为投入产出比的持续下降。就空间探测而言，卫星平台和载荷的造价越来越高昂，却旨在解决少数关键科学问题； 就研究行为而言，研究者的入门专业训练内容逐渐增加，研究思路和研究方法的创新难度加大，而做出重要科学发现的几率却不如以前。当然，这仅仅是从学科发展共性的角度来论述。从科学发展的角度来讲则很不同，关键科学问题的解决正是量变到质变的转折点，例如，磁场重联的解决不仅有助于理解整个太阳系乃至宇宙中磁化等离子体中的能量转化方式，还可能帮助缓解未来能源危机。持续增加对传统研究的投入始终是主流之策。
研究人员认为，当前一些重要的空间物理学前沿问题必须通过突破学科壁垒来取得进展。传统的空间物理研究着眼于空间环境中所发生的过程，但一些重要过程的驱动因素或控制因素来自于空间环境之外。例如，空间环境参数长期变化问题。众所周知，地磁场与太阳风相互作用形成磁层，同时地磁场也是控制磁层和电离层等离子体运动的基本物理场之一。现代地磁观测显示，自 1840 年以来地磁场偶极矩持续衰减了约 10%[4]; 对电离层近百年的观测数据分析发现，偶极矩的衰减引起了电离层的变化[5].而古地磁学研究进一步表明，地磁发电机至少已存在了 42 亿年[6],在此期间偶极矩存在各种时间尺度和各种幅度的涨落[7].尤为引人注目的是，地磁极性倒转期间，偶极矩强度可下降 1 个量级或更甚，且平均持续时间近万年。这种地磁场变化会对空间环境造成怎样的变化？ 空间环境的变化是否又影响了地球的演化？ 对于这些重大问题，依赖于观测数据的传统空间物理研究方法不再适用，因为空间环境的主要参数，如磁层的尺度、电离层 F2 层峰高等不会在岩石、树轮等常见介质中记录下来，且目前也未发现其他任何可以记录下这些信息的介质。这些属于空间物理学的问题实际上挑战了空间物理学自身，惟有打破学科壁垒，借助与其他学科的交叉研究才有可能找到答案。
空间物理学现阶段的难题给学科本身的发展形成挑战，同时也带来机遇。现代科学史反复证明，一个学科的日趋成熟能够对邻近学科产生促进作用，而被促进的学科亦可加速该学科的发展，学科间交叉融合，互相促进，形成了现代科学的发展脉络。如今学科分支繁杂程度达到历史顶峰，任何一个领域的研究者都必须通过自身的彻底专业化才能开展有效研究。因此，学科交叉和研究者跨领域合作，是科学发展的内在需求，也必然是未来的主要趋势。空间环境是地球多圈层系统的最外层，又是日地关系链的中间环节，其在地球科学中的重要性不言而喻。空间物理学的日渐成熟为理解地球系统的运行和演化规律提供了必要条件，其与地球科学其他分支学科的交叉融合也必然会推动自身和整个地球科学的发展。
2 “行星地球”视角下的空间物理学
“行星地球”视角在本质上是地球系统科学的思路，即将地球视为一个多圈层耦合的复杂系统，各圈层通过物理、化学和动力学过程实现物质和能量的交换、转化和循环，并作为一个整体系统，与外界保持物质和能量的交换和转化。这一看似自然的观点并非研究者头脑里固有，而是经过了长期的发展形成，且当前并没有得到研究者的普遍重视。正如早期地质学家出于研究方便考虑，倾向于在距离居住地较近的区域采样，早期空间物理学家也倾向于在工作地附近建立观测台站，研究当地的空间环境特征。这种选址方式显然在经费支持、能源供给、设备维护等方面具有优势，为长期持续观测创造了便利条件。由于 1600 年 Gilbert 就在《De Magnete》一书中指出地磁场是一个全球性现象，组织全球台站联测成为一些研究者的选择。例如，1882-1883 年和1932-1933 年2 次国际极地年，1957-1958 年国际地球物理年，都产生了丰硕成果。全球协作催生和强化了将地球空间作为一个整体来研究的观点。时至今日，研究者已普遍接受，空间物理中的许多现象，比如中低纬电离层等离子体分布特征和南大西洋异常区的内磁层结构，由于受到局地地磁场强度、倾角和偏角的控制，确实具有十分明显的地域特性。但是，长期的知识积累也让研究者认识到，整个空间环境是一个全球尺度的结构，其中等离子体的分布状态和运动规律也主要受地磁场全球位形的影响。“全球化”视角早已成为空间物理研究的一个基本出发点。简言之，对地球的认识和研究是一个从“局部到整体”的过程。
人们对行星的研究则是从“整体到局部”。当1609 年伽利略把 10 倍放大能力的望远镜对准天空时，行星才从一个亮点变成有表面细节的天体。20世纪下半叶，人造飞船对行星空间的实地探测和遥感探测使得行星空间环境最先被详细了解。截至目前，人造飞行器仅在月球、火星、金星、土卫六和彗星67P / C-G 5 个地外天体上进行过表面实地勘测，而地质学常用的人工采样只在月球上实现过。由于观测能力的限制，对行星的研究不得不从一开始就试图从整体上理解，特别是其与地球的异同之处。随着系外行星不断被发现，天文学研究者已经习惯于将系外行星与太阳系行星做对比，尤其是与地球对比来评估系外行星的宜居性。
“行星地球”视角是将地球内部和空间的各个圈层都视为一个耦合的整体系统。事实上，空间环境中的多圈层耦合思想在最近 20~30 年已深入人心。电离层-中高层大气耦合、磁层-电离层耦合、太阳风-磁层-电离层耦合等名词不 但是，磁层、电离层、中高层大气等诸多圈层的耦合发生在同一个背景物理场中，即地磁场。地磁场起源于液态地球外核中的地磁发电机过程，而发电机过程又受到其外侧的地幔和其内侧的内核状态的影响。换言之，地球的内部过程决定了地磁场的状态。地磁场不仅定义了地球空间环境的时空范围，调控绝大部分空间等离子体运动过程，决定太阳风能量输入效率以及磁层内能量的存储和释放，并且其本身也能通过磁场重联的方式实现磁能向粒子动能和热能的转化。在空间物理学发展历史中，研究者关注的物理过程的时间尺度通常较短，如磁重联过程的时间尺度为秒，亚暴过程的为小时，磁暴过程的为天，涉及到太阳活动水平的为年。在这种时间尺度下，地磁场被� 但在面对前述的空间环境参数长期变化问题时，即在百年或更长的时间尺度上，发电机过程必须被考虑进来。于是，地球内部和外部空间环境应当被视为一个耦合的整体系统，内部的发电机和太阳是决定空间过程的最主要的 2个因素。从空间环境中的多圈层耦合到整个地球系统的多圈层耦合，是地球科学发展的内在要求。
实际上，包含空间环境在内的地球多圈层耦合的思想已有比较长的历史。早在 1963 年，加拿大地球物理学家 Uffen[8]发表了一篇题为《Influence ofthe Earths core on the origin and evolution of life》的论文，指出地核发电机会通过空间物理过程对生命的起源与演化造成影响。他从 1959 年地球辐射带的发现得到启发，提出了大胆的猜想： 在地磁倒转时期，地球磁场减弱为零并持续几千年，于是被捕获在辐射带中的高能粒子被“倾倒”于地面，造成生物灭绝。文中他又进一步引申推测道： 在地核形成之前，地磁场不可能存在，太阳高能粒子对地面的轰击将第 1 期 魏 勇等： 比较行星空间物理17阻止生命形成。这一猜想引发了持续十多年的研究热潮，但随着小行星撞击说的提出而式微[9].同时期空间物理学处于探索发现期，研究者们大多被空间中各区域的新颖的观测数据所吸引，虽然也有少量探索性工作发表[9],但多圈层耦合的思想并未被广泛重视。当然，这并非是一件令人遗憾的事情，因为当时空间物理学需要解决的主要问题是探明空间各区域的磁场和等离子体状态以及建立基本理论体系，而非我们现在所遇到的空间环境参数长期变化等问题，且古地磁学等其他相关学科也远未成熟，尚不具备开展大规模交叉研究的必要条件。当前“行星地球”视角之所以显得重要和必要，也正是空间物理学现阶段特征和所面临的重大问题所决定的。
3 比较行星空间物理
比较行星空间物理是指基于“行星地球”视角的空间物理学的对比和交叉研究。把地球视为一颗行星，而非我们的“家园”; 把太阳系中所有行星及其卫星，甚至系外行星，视为同等重要的研究样本，是比较行星空间物理研究思路的基本出发点。比较行星空间物理主要关注以下 2 个方面：
3.1 行星空间环境多样性比较行星空间物理研究方法曾在行星空间探索中起到了极为重要的作用。地球空间物理研究起步较早，知识积累远多于行星空间，借助地球空间的知识来对比理解行星空间，是行星空间研究的重要方法。相比地球，行星探测计划的技术难度大、造价高，并且远距离数据传输效率低，造成观测数据少且质量较差。使用少量数据研究全球尺度结构比较困难，研究者通常希望通过与地球或其他行星空间物理的知识框架对比来增加可用信息量，并 例如，地球电离层的 Chapman理论比较成熟，金星和火星的电离层的观测特征大致符合这一理论，研究者对 Chapman理论加以调整，使之能更好地描述观测特征，形成了金星和火星电离层的理论框架[10]。这种研究思路也同样用于不同行星、行星卫星和彗星之间，尤其在20世纪80年代，极大促进了对彗星、金星和火星3种无磁星体的空间探索。事实上，这种比较研究的思路，暗含了一个假设，即被对比研究的对象存在明显共性。
经过数十年的探索，研究人员已经知道，太阳系各行星的空间环境的确存在许多共性。对于共性的认识不仅提升了行星空间物理本身的知识水平，更构成了理解深时和深空问题的重要基础。近年来，对于地球生命和宜居性的思考让研究者们对各行星的特性的研究兴趣快速升温。相应地，空间环境多样性 根据演绎逻辑所主张的思维规律，如果想要找出某种现象产生的原因，较为有效的方法是对比该特性出现和不出现2 种情况下与之同步变化的控制参量。因此，通过多行星对比研究，才有望探知各行星空间环境特性的成因及效应。
对于行星科学研究者而言，在掌握了共性的基础上，研究空间环境多样性不仅有助于研究人员把握太阳系各行星空间环境的形成和变化规律，还能帮助探索和理解系外行星。对于地球科学研究者而言，共性研究提供了理解地球空间环境演化的知识框架，而对多样性的准确把握则能进一步促进理解。如第 1 部分所述及，地磁场存在各种时间尺度的变化。初步研究表明，地磁场的变化能够引发空间环境变化。例如，自 1840 年人们开始对地磁场进行连续的常规观测以来，地磁偶极磁场强度平均每百年衰减6个点。理论研究发现地磁场的快速衰减直接导致向阳面磁层顶每百年收缩约 2 000 km[11].而发生在时间更为久远的地磁场大幅度变化，如地磁倒转、磁极漂移等情况，并没有空间观测资料记录下来，无从得知当时的空间环境，更无法推测其对地球演化的影响。对于这些困难问题，比较行星空间物理研究方法则提供了有效解决途径。例如，水星的内禀偶极磁场偶极距仅为地球的万分之五，“信使号”卫星对水星空间环境的探测表明弱磁层空间环境更容易受太阳风及行星际磁场的控制，辐射带和等离子层等区域明显消失，动力学特征及磁层结构显着区别于当前地球空间环境特征。水星空间环境的研究为理解弱地磁时期空间环境提供了坚实的理论基础和观测依据，而对大磁矩外行星，如土星和木星的空间环境观测研究又为理解历史上强地磁时期空间环境提供了另一个极端情况。再例如，在地磁倒转期间，对于非偶极位形时期的地球空间环境既无实际观测，又缺乏理论支持。而火星空间模型研究和实地观测为理解该时期地球空间环境提供了重要的依据。通过火星空间模型的研究应用到地球，发现在地磁倒转期间太阳风能够驱使更多的氧离子逃逸，较当前地球磁层氧离子逃逸率上升 3~4 个量级，因而有学者提出猜想认为这会导致地球空间环境的恶化并最终降至诱发生物大灭绝的阈值[12]
3.2 行星空间与内部的关联及协同演化过程今天所看到的行星空间环境的多样性，无疑是历经数十亿年演化而来的。磁层起源于内部的发电机，电离层是由高层大气电离而来，而大气又是行星去气过程的结果。随着发电机与去气过程的演化，行星空间环境必然随之改变。行星的表面水经由空间过程逃逸损失，可能造成行星整体水储量显着减少。而地球内部含水量减少则会对板块俯冲、岩浆活动、地幔对流、岩石圈地幔与克拉通演化、成矿作用、深源地震等一系列地球化学和地球动力学过程都产生重要影响[13].所以，行星空间与内部可视为一个整体，具有协同演化的特点。
行星空间受到内部过程的影响，通过对空间磁场、电离层和中高层大气的探测和研究有可能推测出行星内部的活动过程，甚至演化历史。这些研究一方面可围绕磁场展开。对太阳系内行星空间环境磁场的测量，发现存在内部发电机过程的天体有水星、地球、土星、木星、天王星、海王星、木卫三等。而火星虽不存在全球磁场，但其表面存在的剩余岩石磁场表明，其历史上很可能存在过发电机活动过程[14].也有学者类比地磁倒转，大胆假设火星当前正处于磁极倒转过程中[15].金星不存在全球磁场，表面剩余岩石磁场目前还没有确切的观测证据，至少表明金星当前并不存在发电机。另一方面可围绕空间物质成分展开。例如，通过对金星高层大气成分的探测，有学者发现金星目前仍然存在火山活动[16].由于水对行星内部动力学过程和演化具有至关重要的作用[17],行星总体水储量的增损为理解行星演化提供了关键线索。水分子在电离层离解并逃逸的过程具有明显的质量分馏效应，通过对金星、火星和地球大气中氢同位素比例( D/H) 的测定和对比，发现金星和火星大气中的 D/H 比例相比地球要高得多，这成为金星和火星曾经发生剧烈水逃逸过程的最有力证据[18].
行星内部动力学过程也存在被空间过程影响的可能。例如，在所有太阳系行星中，水星弱磁场受太阳风压缩效应最为明显。较为直接的结果是变化的太阳风动压会导致行星内核产生感应电流[19].当前的水星空间环境研究已提供了内核感应电流的间接观测证据，并且该感应电流产生的感应磁场明显增强了对水星的保护[20].而该感应作用则能从一定程度上反映出水星内部介质的电导率。因此，利用行星空间观测研究结果能够为理解行星内部的动力学活动研究提供新的手段和研究思路。但是，这一方面的研究并未受到足够重视，探索性研究才刚刚开始。
如果将行星内部与空间视为一个协同演化的系统，那么行星的多样性体现了各行星演化路径和演化阶段的差异。对比研究不同行星内部-空间耦合系统的目的在于理解过去和预测未来。如果地磁发电机停止，地球会不会变成今天的火星，如果会，又需要多长时间？ 类似的问题，只有通过多行星对比才有可能找到线索。
4 结 语
本文阐述了比较行星空间物理研究的发展背景、内容和意义。地球科学研究的重要目的是了解地球系统运行的规律。空间环境作为地球多圈层耦合系统的重要环节，目前尚未发现有介质能够记录其在地质时间尺度的变化。比较行星空间物理研究可以利用太阳系行星空间环境的多样性来解决这一问题，因而必然成为空间物理学的一个新的发展方向。
随着嫦娥系列计划的实施和首个火星探测计划的立项，我国行星科学研究将迎来新的发展契机。2016 年末中国地球物理学会行星物理专业委员会的成立标志着中国行星物理研究也进入了有组织和规模化的阶段。在此背景下，阐述对比较行星空间物理研究的思考和认识，期望能起到抛砖引玉之功效。
参考文献( References) :
[1] Huang Yinong. Ten Lectures on the History of Social Astronomy[M]. Shanghai: Fudan University Press,2004.[黄一农。社会天文学史十讲[M]. 上海： 复旦大学出版社，2004.]
[2] Eddy J A. The maunder minimum[J]. Science, 1976, 192( 4 245) : 1 189-1 202.
[3] Wang Shui. Review and prospect of space physics[J].Advances inEarth Science,2001,16( 5) : 664-670.[王水。 空间物理学的回顾和展望[J]. 地球科学进展，2001,16( 5) : 664-670.]
[4] Gubbins D,Jones A L,Finlay C C. Fall in Earths magnetic fieldis erratic[J].Science,2006,312( 5 775) : 900-902.
[5] Yue Xinan,Liu Libo,Wan Weixing,et the effects ofsecular variation of geomagnetic field orientation on the ionosphericlong term trend over the past century[J]. Journal of GeophysicalResearch,2008,113: A10301,doi: 10.1029 /2007JA012995.
[6] Tarduno J A,Cottrell R D,Davis W J,et al. A Hadean to Paleo-archean geodynamo recorded by single zircon crystals[J]. Science,2015,349( 6 247) : 521-524.
[7] Macouin M,Valet J P,Besse J. Long-term evolution of the geo-magnetic dipole moment[J].Physics of the Earth and Planetary In-teriors,2004,147( 2 /3) : 239-246.
[8] Uffen R. Influence of the Earths core on the origin and evolutionof life[J].Nature,1963,198: 143-144,doi: 10.1038 /19814360.
[9] Wei Yong,Wan Weixing. Fifty-year investigation of the causal re-lation between geomagnetic reversal and mass extinction[J]. Chi-nese Journal of Geophysics,2014,57( 11) : 3 841-3 850.[魏勇，万卫星。地磁倒转与生物灭绝因果关系研究五十年[J]. 地球物理学报，2014,57( 11) : 3 841-3 850.]
[10] Withers P. A review of observed variability in the dayside iono-sphere of Mars[J]. Advances in Space Research,2009,44( 3):
277-307.
[11] Zhong Jun,Wan Weixing,Wei Yong,et al. Increasing exposureof geosynchronous orbit in solar wind due to decay of Earths di-pole field[J].Journal of Geophysical Research,2014,119( 12) :9 816-9 822.
[12] Wei Yong,Pu Zuyin,Zong Qiugang,et al. Oxygen escape fromthe Earth during geomagnetic reversals: Implications to mass ex-tinction[J]. Earth and Planetary Science Letters,2014,394: 94-98.
[13] Zhang Zhigang,Zhang Chi,Geng Ming. Equations of state for a-queous solutions under mantle conditions[J]. Science in China( Series D) ,2016,59( 6) : 1 095-1 106.[张志刚，张驰，耿明。地幔条件下富水流体状态方程[J]. 中国科学： D 辑，2016,46( 5) : 569-581.]
[14] Acua M,Connerney J,Ness N,et al. Global distribution of crus-tal magnetization discovered by the mars global surveyor MAG / ERexperiment[J]. Science,1999,284( 5 415) : 790-793.
[15] Glassmeier K H,Musmann G,Vocks C,et al. Mars-A planetin magnetic transition? [J]. Planetary and Space Science,2000,48( 12 /14) : 1 153-1 159.
[16] Marcq E,Bertaux J L,Montmessin F,et al. Variations of sul-phur dioxide at the cloud top of Venuss dynamic atmosphere[J].Nature Geoscience,2013,6( 1) : 25-28.
[17] Zheng Yongfei,Chen Renxu,Xu Zheng,et al. The transport ofwater in subduction zones[J]. Science in China( Series D) ,2016,59( 4) : 651-681.[郑永飞，陈仁旭，徐峥，等。 俯冲带中的水迁移[J].中国科学： D 辑，2016,46( 3) : 253-286.]
[18] Lammer H,Kasting J F,Chassefiere E,et al. Atmospheric es-cape and evolution of terrestrial planets and satellites[J].SpaceScience Reviews,2008,139( 1 /4) : 399-436.
[19] Heyner D,Wicht J,Gomez-Perez N,et al. Evidence from nu-merical experiments for a feedback dynamo generating mercurysmagnetic field[J]. Science,2011,334( 6 063) : 1 690-1 693.
[20] Zhong Jun,Wan Weixing,Wei Yong,et al. Compressibility ofMercurys dayside magnetosphere[J]. Geophysical Research Let-ters,2015,42( 23) : 10 135-10 139
成吉思汗征战建立起横跨欧亚大陆的大帝国。在他身后，据有中国的元朝与欧、亚诸汗国先后并立，故各国间文化交流颇为活跃。关于这一时期中国天文学与伊斯兰天文学之间的接触，中外学者曾有所论述。总的来说给人们造成的印象是此种接触确实存在，但其中不少具体问题尚缺乏明确的线索和结论。本文大体按照年代顺序，对较为重要的六个问题略加考述，以求对这一时期华夏与伊斯兰天文学之间的交流接触有一更为全面和清晰的认识。
一耶律楚材与丘处机在中亚的天文活动
有关耶律楚材与丘处机这两位著名人物在中亚的天文学活动的记载，是颇为重要的背景材料。它们表明，元代中国与伊斯兰天文学的接触，在忽必烈时代的高潮到来之前，早巳非常活跃地进行着。
耶律楚材(1189---1243)本为契丹人，辽朝皇室的直系子孙，先仕于金，后应召至蒙古，于1219年作为成吉思汗的星占学和医学顾问，随大军远征西域。在西征途中，他与伊斯兰天文学家就月蚀问题发生争论，《元史·耶律楚材传》载其事云：“西域历人奏：五月望，夜月当蚀；楚材曰否，卒不蚀。明年十月，楚材言月当蚀；西域人曰不蚀，至期果蚀八分。”
此事发生于成吉思汗出发西征之第二年即1220年，这可由《元史·历志一》中“庚辰岁，太祖西征，五月望，月蚀不效……”的记载推断出来。〔1〕发生的地点为今乌兹别克共和国境内的撒马尔罕(Smarkand)〔2〕，这可由耶律楚材自撰的西行记录《西游录》（向达校注，中华书局1981年版）中的行踪推断出来。
耶律楚材在中国传统天文学方面造诣颇深。元初承用金代《大明历》，不久误差屡现，上述1220年五月“月蚀不效”即为一例。为此耶律楚材作《西征庚午元历》（载于《元史·历志》之五至六），其中首次处理了因地理经度之差造成的时间差，这或许可以看成西方天文学方法在中国传统天文体系中的影响之一例——因为地理经度差与时间差的问题在古希腊天文学中早已能够处理，在与古希腊天文学一脉相承的伊斯兰天文学中也是如此。
据另外的文献记载，耶律楚材本人也通晓伊斯兰历法。元陶宗仪《南村辍耕录》卷九“麻答把历”条云：“耶律文正工于星历、筮卜、杂算、内算、音律、儒释。异国之书，无不通究。尝言西域历五星密于中国，乃作《麻答把历》，盖回鹘历名也。”联系到耶律楚材在与“西域历人”两次争论比试中都占上风一事，可以推想他对中国传统的天文学方法和伊斯兰天文学方法都有了解，故能知己知彼，稳操胜算。
约略与耶律楚材随成吉思汗西征的同时，另一位著名的历史人物丘处机(1148—1227)也正在他的中亚之行途中。他是奉召前去为成吉思汗讲道的。丘处机于1221年岁末到达撒马尔罕，几乎可以说与耶律楚材接踵而至。丘处机在该城与当地天文学家讨论了这年五月发生的日偏食（公历5月23日），《长春真人西游记》卷上载其事云：
至邪米思干（按即撒马尔罕）……时有算历·者在旁，师（按指丘处机）因问五月朔日食事。其人云：此中辰时食至六分止。师曰：前在陆局河时，午刻见其食既；又西南至金山，人言巳时食至七分。
此三处所见各不同。……以今料之，盖当其下即见其食既，在旁者则千里渐殊耳。正如以扇翳灯，扇影所及，无复光明，其旁渐远，则灯光渐多矣。
丘处机此时已73岁高龄，在万里征途中仍不忘考察天文学问题，足见他在这方面兴趣之大。他对日食因地理位置不同而可见到不同食分的解释和比喻，也完全正确。
耶律楚材与丘处机都在撒马尔罕与当地天文学家接触和交流，这一事实看来并非偶然。150年之后，此地成为新兴的帖木儿王朝的首都，到乌鲁伯格(Ulugh Beg)即位时，此地建起了规模宏大的天文台(1420)，乌鲁伯格亲自主持其事，通过观测，编算出著名的《乌鲁伯格天文表》——其中包括西方天文学史上自托勒密(Ptolemy)之后千余年间第一份独立的恒星表。〔3〕故撒马尔罕当地，似乎长期存在着很强的天文学传统。
二马拉盖天文台上的中国学者是谁
公元13世纪中叶，成吉思汗之孙旭烈兀（Hulagu，或作Hulegu)大举西征，于1258年攻陷巴格达，阿拔斯朝的哈里发政权崩溃，伊儿汗王朝勃然兴起。在著名伊斯兰学者纳速拉丁·图思(Nasir al-Din al-Tusi)的襄助之下，旭烈兀于武功极盛后大兴文治。伊儿汗朝的首都马拉盖(Maragha，今伊朗西北部大不里士城南）建起了当时世界第一流的天文台(1259)，设备精良，规模宏大，号称藏书四十余万卷。马拉盖天文台一度成为伊斯兰世界的学术中心，吸引了世界各国的学者前去从事研究工作。
被誉为“科学史之父”的萨顿博士(C．Sarton)在他的《科学史导论》中提出，马拉盖天文台上曾有一位中国学者参加工作。〔4〕此后这一话题常被西方学者提起。但这位中国学者的姓名身世至今未能考证出来。
萨顿之说，实出于多桑(C．M．D’Ohsson)《蒙古史》，此书中说曾有中国天文学家随旭烈兀至波斯，对马拉盖天文台上的中国学者则仅记下其姓名音译(Fao-moun-dji)。〔5〕由于此人身世无法确知，其姓名究竟原是哪三个汉字也就只能依据译音推测，比如李约瑟著作中采用“傅孟吉”三字。〔6〕
再追溯上去，多桑之说又是根据一部波斯文的编年史《达人的花园》而来。此书成于1317年，共分九卷，其八为《中国史》。书中有如下一段记载：
直到旭烈兀时代，他们（中国）的学者和天文家才随同他一同来到此地（伊朗）。其中号称“先生”的屠密迟，学者纳速拉丁·图思奉旭烈兀命编《伊儿汗天文表》时曾从他学习中国的天文推步之术。又，当伊斯兰君主合赞汗(Ghazan Mahmad Khan)命令纂辑（被赞赏的合赞史》时，拉施德丁(Rashid al-Din）丞相招致中国学者名李大迟及倪克孙，他们两人都深通医学、天文及历史，而且从中国随身带来各种这类书籍，并讲述中国纪年，年数及甲子是不确定的。〔7〕
关于马拉盖天文台的中国学者，上面这段记载是现在所能找到的最早史料。“屠密迟”、“李大迟”、“倪克孙”都是根据波斯文音译悬拟的汉文姓名，具体为何人无法考知。“屠密迟”当即前文的“傅孟吉”——编成《伊儿汗天文表》正是纳速拉丁·图思在马拉盖天文台所完成的最重要业绩。由此还可知《伊儿汗天文表》（又称《伊儿汗历数书》，波斯文原名作Zij11-Khani）中有着中国天文学家的重要贡献在内。
最后还可知，由于异国文字的辗转拼写，人名发音严重失真。要确切考证出“屠密迟”或“傅孟吉”究竟是谁，恐怕只能依赖汉文新史料的发现。
三双语的天文学文献
李约瑟曾引用瓦格纳(Wagner)的记述，谈到昔日保存在俄国著名的普耳科沃天文台的两份手抄本天文学文献。两份抄本的内容是一样的，皆为从1204年开始的日、月、五大行星运行表，写就年代约在1261年。值得注意的是两份抄本一份为阿拉伯文（波斯文），一份则为汉文。1261年是忽必烈即位的第二年，李约瑟猜测这两份抄本可能是札马鲁丁（详下文）和郭守敬合作的遗物。但因普耳科沃天文台在第二次世界大战中曾遭焚毁，李氏只能“希望这些手抄本不致成为灰烬”〔8〕。
在此之前，萨顿曾报道了另一件这时期的双语天文学文献。这是由伊斯兰天文学家撒马尔罕第(Ata ibn Ahmad al-Samarqandi)于1362年为元朝一王子撰写的天文学著作，其中包括月球运动表。手稿原件现存巴黎，萨顿还发表了该件的部分书影，从中可见此件阿拉伯正文旁附有蒙文旁注，标题页则有汉文。〔9〕此元朝的蒙古王子据说是成吉思汗和忽必烈的直系后裔阿刺忒纳。〔10〕这件文献中的天文学内容则尚未见专题研究问世。
四札马鲁丁以及他送来的七件西域仪器
元世祖忽必烈登位后第七年(1267)，伊斯兰天文学家札马鲁丁进献西域天文仪器七件。七仪的原名音译、意译、形制用途等皆载于《元史·天文志》，曾引起中外学者极大的研究兴趣。由于七仪实物早已不存，故对于各仪的性质用途等，学者们的意见并不完全一致。兹简述七仪原名音译、意译（据《元史·天文志》）、哈特纳(W．Hartner)所定阿拉伯原文对音，并略述主要研究文献之结论，依次如下：
1．“咱秃哈刺吉(Dhatu al-halaq-i)，汉言混天仪也。”李约瑟认为是赤道式浑仪，中国学者认为应是黄道浑仪〔11〕，是古希腊天文学中的经典观测仪器。
2．“咱秃朔八台(Dhatu’sh-shu‘batai)，汉言测验周天星曜之器也。”中外学者都倾向 〔12〕
3．“鲁哈麻亦渺凹只(Rukhamah-i-mu‘—wajja)，汉言春秋分晷影堂。”用来测求春、秋分准确时刻的仪器，与一座密闭的屋子（仅在屋脊正东西方向开有一缝）连成整体。
4．“鲁哈麻亦木思塔余(Rukhamah-i-mustawiya)，汉言冬夏至晷影堂也。”测求冬、夏至准确时刻的仪器，与上仪相仿，也与一座屋子（屋脊正南北方向开缝）构成整体。
5．“苦来亦撒麻（Kura-i-sama’），汉言浑天图也。”中外学者皆无异议，即中国与西方古代都有的天球仪。
6．“苦来亦阿儿子(Kura-i-ard)，汉言地理志也。”即地球仪，学者也无异议。
7．“兀速都儿刺(al-Ustulab)，汉言定昼夜时刻之器也。”实即中世纪在阿拉伯世界与欧洲都十分流行的星盘(astrolabe)。
上述七仪中，第1、2、5、6皆为在古希腊天文学中即已成型并采用者，此后一直承传不绝，阿拉伯天文学家亦继承之；第3、4两种有着非常明显的阿拉伯特色；第7种星盘，古希腊已有之，但后� 如此渊源的七件仪器传人中土，意义当然非常重大。
札马鲁丁进献七仪之后四年，忽必烈下令在上都（今内蒙古多伦县东南境内）设立回回司天台(1271)，并令札马鲁丁领导司天台的工作。及至元亡，明军占领上都，将回回司天台主要人员征召至南京为明朝服务，但是该台上的西域仪器下落，却迄今未见记载。由于元大都太史院的仪器都曾运至南京，故有的学者推测上都回回司天台的西域仪器也可能曾有过类似经历。但据笔者的看法，两座晷影堂以及长尺之类，搬运迁徙的可能性恐怕非常之小。
这位札马鲁丁是何许人，学者们迄今所知甚少。国内学者基本上倾向于接受李约瑟的判断，认为札马鲁丁原是马拉盖天文台上的天文学家，奉旭烈兀汗或其继承人之派，来为元世祖忽必烈（系旭烈兀汗之兄）效力的。〔13〕最近有一项研究则提出：札马鲁丁其人就是拉施特（即本文前面提到的“拉施德丁丞相”）《史集》(Jami al-Tawatikh)中所说的Jamal al-Din（札马刺丁），此人于1249—1252年间来到中土，效力于蒙哥帐下，后来转而为忽必烈服务，忽必烈登大汗之位后，又将札马鲁丁派回伊儿汗国，去马拉盖天文台参观学习，至1267年方始带着马拉盖天文台上的新成果（七件西域仪器，还有《万年历》）回到忽必烈宫廷（事见 李迪撰《纳速拉丁与中国》，载《中国科技史料》11卷4期，1990）。
五回回司天台上的异域天文学书籍
上都的回回司天台，既与伊儿汗王朝的马拉盖天文台有亲缘关系，又由伊斯兰天文学家札马鲁丁领导，且专以进行伊斯兰天文学� 而它在历史上华夏天文学与伊斯兰天文学交流方面的重要地位，只要指出下面这件事就足以见其一斑：
至元十年(1273)闰六月十八日，太保传，奉圣旨：“回回、汉儿两个司天台，都交秘书监管者。”〔14〕
两个所持天文学体系完全不同的天文台，由同一个上级行政机关——秘书监来领导，这在世界天文学史上也是极为罕见（如果不是仅见的话）的有趣现象。
可惜的是，对于这样一座具有特殊地位和意义的天文台，我们今天所知的情况却非常有限。在这些有限的信息中，特别值得注意的是元代《秘书监志》中记载的一份藏书目录——这些书籍都曾收藏在回回司天台中，书目中天文数学部分共13种著作，兹录如下：1．兀忽列的《四擘算法段数》十五部。2．罕里速窟《允解算法段目》三部。3．撒唯那罕答昔牙《诸般算法段目并仪式》十七部。4．麦者思的《造司天仪式》十五部。5．阿堪《诀断诸般灾福》 部。6．蓝木立《占卜法度》 部。7.麻塔合立《灾福正义》 部。8．海牙剔《穷历法段数》七部。9．呵些必牙《诸般算法》八部。10．《积尺诸家历》四十八部。11．速瓦里可瓦乞必《星纂》四部。12．撒那的阿刺忒《造浑仪香漏》八部。13．撒非那《诸般法度纂要》十二部。〔15〕这里的“部”大体上就是“卷”。第5、6、7三种的部数数目空缺；由“本台见合用经书一百九十五部”减去其余10种的部数总和，可知此三种书共有58"部”。
这些书是用什么文字写成的，尚未见明确记载。虽然不能完全排除它们是中文书籍的可能性，但笔者认为它们更可能是波斯文或阿拉伯文的；它们很有可能就是札马鲁丁从马拉盖天文台带来的。
由于上述书目中音译的人名和意译的书名都很难确切还原成原文，因此这13种著作的证认工作尚无多大进展。方豪认为第1种就是著名的欧几里得(Euclides)《几何原本》，“十五部”也恰与《几何原本》的15卷吻合（方豪《中西交通史》，岳麓书社1987年版），这个判断可信。还有
六伊斯兰天文学对郭守敬及其仪器有无影响
在札马鲁丁进献七件西域仪器之后九年、上都回回司天台建成后五年、回回司天台和“汉儿司天台”奉旨同由秘书监领导之后三年，中国历史上最伟大的天文学家之一郭守敬，奉命为“汉儿司天台”设计和建造一批天文仪器，三年后完成(1276--1279)。这批仪器中颇多创新之意，如简仪、仰仪、正方案、门规 几等。〔17〕由于郭守敬造仪器在札马鲁丁献西域仪器之后，所造各仪又多前此中国所未见者，因此很自然地产生了“郭守敬仪器是否曾受到伊斯兰天文学影响”的问题。
对此问题，国内学者主要的意见是否定的，认为札马鲁丁所献仪器“都没有和中国传统的天文学结合起来”，原因有二：一是这些黄道体系的仪器与中国的赤道体系传统不合；二是使用西域仪器所需的数字知识等未能一起传人。〔18〕国外学者也有持否定态度的，如M．约翰逊(Johnson)明确指出年天文仪器的设计者们拒绝利用他们所熟知的穆斯林技术”。〔19〕李约瑟对此问题的态度不明确。例如关于简仪是否受到阿拉伯影响，他既表示证据不足，却又说“从一切旁证看来，确实如此（受过影响）”。〔20〕但是这些旁证为何，他却没有给出。
笔者以为，就直接的层面而言，郭守敬的仪器中确实看不出伊斯兰天文学的影响，相反倒能清楚见到它们与中国传统天文仪器之间的一脉相传。对此可以给出一个非常有力的解释。前述回、汉两司天台同归秘书监领导这一点至关重要，因为这一事实无疑已将郭守敬与札马鲁丁以及他们各自领导的汉、回天文学家置于同行竞争的状况中。郭守敬既奉命另造天文仪器，他当然要尽量“拒绝”对手的影响，方能显出他与对手各擅胜场，以便更求超越对手；倘若他接受了伊斯兰仪器的影响，就会被对手指为步趋仿效，技不如人，则“汉儿司天台”在此竞争中将何以自立？
但是在另一方面，笔者又以为，就间接的层面而言，郭守敬似乎又受到了阿拉伯天文学的一些影响。此处姑先举两个例子以说明之。其一是简仪。简仪之创新，即在其“简”——它不再追求环组重叠，一仪多效，而改为每一环组测量一对天球坐标（简仪实际上是置于同一基座上的两个分立仪器：赤道经纬仪和地平经纬仪）；这种一仪一效的风格，是欧洲天文仪器的传统风格，从札马鲁丁所献七仪到后来耶稣会士南怀仁(F．Verbiest)奉康熙帝之命所造六仪（今尚保存在北京古观象台），可看到这一风格。其二为高表。札马鲁丁七仪中有“冬夏至晷影堂”，其功能与中土古老的圭表一样，但精确度可以较高；郭守敬不屑学之，仍从传统的圭表上着手改进，他的办法是到河南登封去建造巨型的高表和量天尺（即巨型的圭表）。但是众所周知，“巨型化”正是阿拉伯天文仪器的特征风格之一。在上述两例中，一是由阿拉伯天文学所传递的欧洲风格，一是阿拉伯天文学本身所形成的风格，它们都可以视为伊斯兰天文学对郭守敬的间接影响——当然，在发现更为确实的证据前，笔者并不打算将上述看法许为定论。
以蒙古征服为契机，在欧亚大陆上所引发的东西方天文学交流，是一个远未获得充分研讨的课题。这场交流中的史实、遗迹、它的影响、意义等等，都是非常引人人胜的。我们迄今所知者，很可能仅是冰山之一角。
参考文献
〔1〕“太祖”原文误为“太宗”，但太宗在位之年并无庚辰之岁，故应从《历代天文律历等志汇编》（中华书局，1976）9册，3330页之校改。
〔2〕此城在汉文古籍中有多种音译，如“飒秣建”（《大唐西域记》）、“薛米思坚”（《元朝秘史》）、“邪米思干”（《长春真人西游记》）、“寻思干”（《西游录》）等，皆指同一城，即古之Semiscant之地也。
〔3〕托勒密的恒星表载于《至大论》中，此后西方的恒星表都只是在该表基础上作一些岁差改正之类的修订而得，故不是独立观测而得的。还有许多
〔4〕G．Sarton，Introduction to the History Of Science，W．&W.，Baltimore，V01．2(1931)，P，1005．
〔5〕D’Ohsson：《多桑蒙古史》，冯承钧译，下册，91页，中华书局，1962。
〔6〕李约瑟：《中国科学技术史》第一卷，226页，科学出版社一上海古籍出版社，1990。
〔7〕韩儒林编：《中国通史参考资料》古代部分第六册(元)，258页，中华书局，1981。引用时对译音所用汉字作了个别调整。
〔8〕〔10〕李约瑟：《中国科学技术史)第四卷（实为原书第三卷），475页，科学出版社，1975。
〔9〕同〔4〕，V01．3(1947)，P.1529．
〔11〕中国天文学史整理研究小组编：《中国天文学史》，200页，科学出版社，1981。
〔12〕参见Almagest，V，12；以及〔8〕，478页所提供的文献。
〔13〕同〔11〕，199页。
〔14〕王士点、商企翁编次：《秘书监志》，115页，浙江古籍出版社，1992。
〔15〕同〔14〕，129--130页。
〔16〕同〔11〕，214--215页。
〔17〕关于诸仪的简要记载见《元史·天文志》之一。又关于最引人注目的简仪、仰仪，可参见〔11〕，190--194页。
〔18〕同〔11〕，202页。
〔19〕M．Johnson：《艺术与科学思维》，傅尚逵等译，131页，工人出版社，1988。
〔20〕同〔8〕，481页。
摘要:《崇祯历书》是由徐光启等人历时五年编撰而成，是介绍欧洲天文学知识的文学著作。《崇祯历书》分为基本五目和节次六目两部分。基本五目主要介绍欧洲天文学中的天文仪器、天文数学和天文学相关理论，节次六目主要介绍历法方面的知识。本文将对《崇祯历书》中的数学和天文学知识基础进行探讨。
关键词:《崇祯历书》；数学基础；天文学基础
《崇祯历书》中采用了几何算法和天体系统，清晰地引入了地球与地理经纬度的概念，同时采用了西方的计量单位，对欧洲天文学的基本理论、天文学仪器和必要的数学知识进行了详细的阐述，是我国较为全面的介绍欧洲天文学的著作，对天文学在我国的传播具有重要的意义。其中《测量全义》作为《崇祯历书》的基础文献，记载了西方球面天文学和三角学的相关知识，是《崇祯历书》数学和天文学研究的基础。
一、《崇祯历书》的天文学基础
（一）崇祯改历与天文学知识
在十七世纪的中国天文学逐渐出现改革。在封建社会里，历法的作用不仅在于告知民众时间，更是王权得以确立的条件。在明朝末期，由于钦天监采用的元朝郭守敬等人编制的《大统历》进行的日食推测，屡次不能够得到验证，使明朝官员对《大统历》中的天文学知识产生质疑，因而上书请博访知历人员对天文学知识进行改革。徐光启通过崇祯二年发生的日食现象，将传教士预推的时间和食分与《大统历》预推的时间与食分进行比较，得到传教士预推的时间和食分比较精准，而钦天监使用的《大统历》预推结果则出现偏差。长期参与历法编纂工作的钦天监五官正戈如实将情况汇报给了崇祯帝，崇祯帝这才同意了改历的申请，并命令徐光启、李天经和李之藻等人以及入华的耶稣会天文学家进行西法改历的工作。在徐光启、李天经等人的支持下，从崇祯二年到崇祯七年，中西学者共同努力编译了长达137卷的长篇巨著《崇祯历书》，促使了明清之际的西学东渐渐趋高潮。
《崇祯历书》中五目指的是：法原，即天文学基本理论，包括球面天文学原理；法数，即天文数表，附有使用说明；法算，即天文计算必备的数学知识，包括平面和球面三角学几何学；法器，天文仪器知识；会通，指中国传统方法和西历度量单位的换算。六次指的是：日躔历、恒星历、月离历、日月交会历、五纬星历、五星交会历六种。包括日月五星运动，恒星方位，日月交食，节气，朔望等的中西换算。徐光启为了介绍一些基本的天文学理论，还特意在基本五目中设立了法原一目，在法原中着重介绍了哥白尼和第谷的天文学体系，还涉及到更早一些的托勒密体系的内容。这些传教士在中国采取了科学传教的策略，在传播天主教的同时，也将西方天文、历算等科学知识输入中国。在《崇祯历书》的天文学知识部分有大量与开普勒天文学相关的内容。在改历的过程中，欧洲传教士金妮阁曾奉命返回欧洲搜集与天文学相关的研究著作和寻找西方优秀的天文学家，最终其带回了七千多部著作回到中国，对《崇祯历书》的编撰工作产生了重大的影响。此外，开普勒在《崇祯历书》的编纂工作中与中国的传教士进行过大量的书信往来，详细回答了邓玉函在编纂工作中所出现的问题。
（二）《崇祯历书》中的天文学思想
《崇祯历书》中开普勒对天文学的主要贡献在于他对天体机械运动现象进行描述，并通过机械运动的知识来对天体运动现象进行解释，之后分析天体运动的原因，通过数学假设解释天体物理运动的本质。在《崇祯历书》中的观� 例如，书
《崇祯历书》系列历法采用的是第谷体系，这一点很多文献已经证明。《崇祯历书》系列历法中的日躔也是参考了第谷的理论。《崇祯历书》中强调了太阳在天体中的中心位置，认为太阳是万光之源，其他所有的天体都在或多或少地接受太阳的光源，太阳的地位就像君主在群臣中的地位一样。这样的观点与托勒密在《至大论》、哥白尼在《天体运行论》以及开普勒在《天文光学》中所阐述的观点是相一致的。然而，在具体的论述中托勒密、哥白尼与开普勒对太阳中心位置的具体论述是不尽相同的。托勒密在论述中采用midpart一词，强调太阳是在天体的中间部分，而哥白尼则是采用nearcenter一词，强调太阳是在中心位置附近，这两位天文学家都是在数学意义上强调太阳的中心位置，而开普勒不仅认识到了太阳在天体中数学上的中心位置，而且认识到太阳在天体中物理上的中心位置。他阐述，太阳是天体光与热的直接来源。
从物理力源的角度强调了太阳是天体运动的中心，认为太阳为天体的运动提供了动力来源，并提出天体的运动是由于太阳的旋转，太阳是一个巨大的磁体，吸引天体围绕其运动。《崇祯历书》融入了欧洲天文学的基本思想，尤其是开普勒的天文学物理思想，对《崇祯历书》的编撰工作产生了重要的影响。
（三）《崇祯历书》与天文仪器
16世纪末，欧洲传教士开始在中国开拓宗教事业。同时将欧洲科学和技术传入中国，导致某些中国科技领域一定程度上的欧洲化。其中，天文学和天文仪器的变化在社会上引起了很大反响。1629年起，邓玉函、汤若望、罗雅谷等传教士应徐光启的邀请供职皇家天文机构，在《崇祯历书》比较全面地介绍了17世纪初以前的欧洲天文学和天文仪器。这本书中既解说了发明不久的新仪器，又描述了若干已经或即将被淘汰的古典仪器，内容包括仪器的几何学理论、基本构造、安装和使用方法等。
传教士所造仪器与同时期的欧洲产品相比是落伍的，但在中国历史上是先进的。它们之中的大多数未能广泛传播，因为对于中国人来说属于新知识，有些技术仅停留在书本描绘阶段，有些仪器只是御用品，也没能在天象观测上得到较好地应用。
二、《崇祯历书》的数学基础
天文学的研究离不开数学基础的支持，《崇祯历书》采用了丹麦的天文学家第谷所创立的几何学计算方法，将几何学、三角学用于天文学预测与研究中。其中《测量全义》是《崇祯历书》中的基础，汇集了平面三角和球面三角的相关知识以及测绘仪器的制造等知识，其内容丰富，是当时先进的天文学数学知识的总结。《测量全义》详细讲述了平面几何、立体几何、圆锥曲线、球面三角以及球面天文等数学知识。
在平面几何相关知识中主要对直线三角形、面上、面下、线上和线下等公式和测量方法进行了总结。通过举例的方式对定理进行阐述和证明。具体方式都是通过文字论述。例如在论证圆面积计算公式中，通过先给出命题，之后以解曰为标志将抽象的命题以具体的题目的方式将其具体化，然后通过论曰、再论曰等词汇，对具体题目进行具体的论证。《测量全义》中公式与理论的论证体现了西方数学中所蕴含的严格的逻辑性和确定性，在论证的过程中使每个环节环环相扣，这与我国传统数学中寓理于注和注重算法的形式形成了鲜明的对比。
此外，在命题的证明过程中采用了反证法开拓了中国数学家的思维。立体几何主要论述了柱、台、球和锥的一些性质以及其计算公式。《测量全义》对例题几何的论述，其内容较为零碎、讨论也不尽充分，但其完善了我国数学家的几何体系，对我国数学的发展产生了深远的影响。在圆锥曲线、球面三角和球面天文部分对圆锥、球面以及球面与天文的知识进行了更加详细的介绍，丰富了我国数学和天文学研究的内容。
三、总结
徐光启以翻译求会通，以会通求超胜为目的编译了《崇祯历书》，这具有非常重要的意义。《崇祯历书》的编纂对我国数学和天文学的发展具有重要的影响，一方面，它刺激中国学者整理中国传统文献，另一方面，将中国数学与天文学知识与西方知识相融合，并进行一定的创新研究，推动了中国数学和天文学的发展。
参考文献：
[1][明]李天经、汤若望等，《浑天仪说》，徐光启。崇祯历书（附《西洋新法历书》增刊十种）[M]。潘鼐，汇编。上海:上海古籍出版社，2009.
[2]张伯春。明清测天仪器之欧化[M]。辽宁教育出版社，2000(12)。
[3]邓可卉。《测量全义》在中国[C]。//第四届数学史与数学教育国际研讨会论文集。2011:83-84.
[4]王国强，孙小淳。《崇祯历书》中的开普勒物理天文学思想[J]。中国科技史杂志，2008,29(1):42-53.
[5]胡开泰。《崇祯历书》的数学和天文学基础--以《测量全义》为中心[D]。内蒙古师范大学，2009.
[6]褚龙飞，石云里。《崇祯历书》系列历法中的太阳运动理论[J]。自然科学史研究，2012.4(31)。
宇宙中有第二个地球吗？宇宙是如何形成的？为什么地球能产生生命？太阳的运动对地球有什么影响？玛雅人为什么会消失？天文学中的十万个为什么总能勾起人们的求知欲望！
天文学是自然科学中的一门基础学科，它和人类历史同样悠久。天文学的研究内容和许多概念总是伴随着人类社会的文明和进步而不断发展的。
在望远镜发明以前，天文观测采用的是目视方法，直接观测天体在天空的视位置和视运动，另外也粗略的估计星星的亮度和颜色。17世纪以后相继有了望远镜、分光镜和光度计，不仅提高了天体位置观测的准确度，而且扩大了人们对宇宙的认识。到了20世纪，由于大口径望远镜的问世，使得人类探测宇宙的深度和广度与日俱增，不少模型、学说由观测得到证实，新天体、新发现大量涌现。20世纪30年代以后，人们越来越广泛的使用无线电方法研究天体和宇宙间的辐射，从而诞生了射电天文学。20世纪50年代人造地球卫星发射成功，人类把观测范围由地面扩展到地外空间，天文学家可以自由地探测天体的各种辐射。现代，天文空间探测已经有了长足的发展，人类不仅把望远镜送上天，而且借助太空飞行器踏上月球，或把仪器送到其他行星上进行直接观测或实验。
我一直都觉得天文学是一门很神秘的学科，尤其在观看课堂的视频后，真是不得不感叹天文学的魅力，以及现在科学的强大。
对于天文学，我最感兴趣的是以下几个方面：
一、宇宙大爆炸
宇宙大爆炸(Big Bang)是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。 大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。
比利时牧师、物理学家乔治·勒梅特首先提出了关于宇宙起源的`大爆炸理论，但他本人将其称作“原生原子的假说”。 这一模型的框架基于了爱因斯坦的广义相对论，并在场方程的求解上作出了一定的简化。描述这一模型的场方程由苏联物理学家亚历山大·弗里德曼于1922年将广义相对论应用在流体上给出。1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移，这一膨胀宇宙的观点也在1927年被勒梅特在理论上通过求解弗里德曼方程而提出，这个解后来被称作弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。哈勃的观测表明，所有遥远的星系和星团在视线速度上都在远离我们这一观
察点，并且距离越远退行视速度越大。如果当前星系和星团间彼此的距离在不断增大，则说明它们在过去的距离曾经很近。从这一观点物理学家进一步推测：在过去宇宙曾经处于一个极高密度且极高温度的状态，在类似条件下大型粒子加速器上所进行的实验结果则有力地支持了这一理论。
2003 年 2 月 12 日，美国宇航局公布了探测器拍到的宇宙“婴儿期照片”，为宇宙大爆炸理 论提供了新的依据。根据这张照片科学家还精确地测量出了宇宙的实际年龄是 137 亿年。图 片中的微波光线来自宇宙大爆炸后的38万年，大约是在130多亿年前。美国宇航局的科学家说， 这张照片中可以观测到的辐射是一种电磁波，它充满了整个宇宙。电磁波里包含的微观模型信息，显示了形成星系以及我们周围一切结构的萌芽的特征。这次公开的宇宙“婴儿期照片”清晰地显示了这个遗迹的存在，有力地支持了宇宙大爆炸理论。另外， 图片还显示宇宙中最早的恒星诞生于宇宙大爆炸发生的2亿年后，比许多科学家认为的要早 得多。宇宙起初是由不断相互影响的粒子和射线所构成的一团炽热且无定形的云状物组成的：大爆炸后又过了40万年，宇宙膨胀和冷却到一定程度时，电子和质子结合成中性原子，它们再 与周围的射线相互影响。
经过科学研究，目前被绝大多数人接受的结论是：宇宙诞生之前，没有时间，没有空间，也没有物质和能量。大约150亿年前，在这片四大皆空的“无”中，一个体积无限小的点爆炸了。时空从这一刻开始，物质和能量也由此产生，这就是宇宙创生的大爆炸。但，若真是四大皆空的状态，那么宇宙为何会爆炸？爆炸后的物质又是从哪里来的？不是说自然界的一切物质都是守恒的，那么这个宇宙大爆炸是如何无中生有的呢？
二、黑洞
黑洞（black hole ）是由一个只允许外部物质和辐射进入而不允许物质和辐射从中逃离的边界即视界所规定的时空区域。
根据第七节课影片的介绍，黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。2010年11月16日凌晨1点30分，美国宇航局宣称，科学家通过美国宇航局钱德拉X 射线望远镜在距地球5000万光年
处发现了仅诞生30年的黑洞。这是有史以来所发现的最年轻的黑洞。
据科学家揣测，银河系的中心是一个超巨型黑洞。超巨黑洞位于星系中心，据推测每个星系都有，质量一般约为星系总质量的0.5%。目前，关于超巨黑洞的形成主要有两种理论。一种观点认为，它可能是随着星系的诞生一次性产生的。但也有推测说，超巨黑洞是以质量更小的黑洞为基础形成的，后者就好比是一些“种子”，随着时间的推移进化成了巨型黑洞。
因为所有的能量都是守恒的，科学家们提出设想，既然宇宙中有黑洞，那么一定存“白洞”。黑洞可以用强大的吸力把任何物体都吸进去，而白洞可以把这些东西都吐出来。科学家们设想，黑洞与白洞是连在一起的，黑洞把物质吸进去，物质在里面会经过一个叫做“奇异点”的东西，然后物质就到达了白洞的“管辖范围”，会被白洞“吐”出来。然后物质就到达了另一个宇宙（第一平行宇宙到达第二平行宇宙）。但是，如果白洞存在，所有的物体将会以极快的速度离开。这会是我们这个宇宙形成的原因吗？我们是否就生活在被白洞所抛出的物质至上呢？
三、太阳活动与农业生产
太阳活动主要是指周期为11年左右的太阳黑系活动和太阳爆发活动，它们将对地球上的水文、气候、地震活动以及无线电通讯、卫星运行和人类健康有极大的影响。对太阳黑子的活动，我国早在2000多年前 （ 公元前4 3 年汉光帝永光元年） 《 汉书》中就有 “日中黑子，大如弹丸”的记载。1 8 4 4 年德国天文学家许瓦培首先提出太阳黑子活动具有周期性变化，其平均长度约为111年。后经国际规定，从资料比较可靠的1755年那次黑子数量最低年起作为第一个周期。从1755年到1976年，即第一周到2 1 周始，从1 9 8 6 年起太阳黑子活动使进入第22周，1990年太阳活动进人高峰期，黑子活动和太阳耀斑活动频繁。在太阳黑子活动的每个周期中，太阳黑子数通常从极小直径经 3～4年后达到黑子数的极大值，到极大值后黑子数下降较慢，大约要经7～8年后才降到黑子数的极小值，然后开始下一周期。峰年间隔最长1 7.1 年 （ 第4周） ，最短7.3 年 （ 第 7周） ，平均周期为11.1年。黑子极大年又称“太阳活动峰年”。
太阳活动周期的气候变化。 太阳辐射是地球上能量的主要源泉，也是支配地球气候的外因中重要的因素之一。反映在太阳黑子数的变化是，当太阳黑子数增多时，太阳活动增强，结果使地球气温升高； 当太阳黑子数出现特多时，有时太阳辐射反而减弱，使地球气温下降。气象学家从长期的气候变化规律中观测到，太阳黑子活动周期的单数周与双数周气候变化存在着明显的差异。在太阳黑子活动周期数的单数周， 气候一般都是由冷转暖；在双数周气候一般都是由暖变冷。 研究指出，在太阳发生耀斑大爆发后的一个月内，一些地方的
地面温度有明显的升高。黑子峰年和谷年或峰年、谷年附近， 会出现大范围气温偏低，春寒，夏韶之气候。我国著名气象学家竺可桢等人曾利用大量的历史资料，发现太阳活动频繁，我国往往是南涝北早， 1 9 8 0 年，1 9 9 1 年正是太阳活动峰年，长江中、下游出现了严重的洪涝灾，庄稼被淹，而北方却千旱，伏雨奇映。
太阳活动峰年与气候异常。根据统计分析资料表明，天气和气候异常与太阳黑子活动似乎有一定相关性。太阳活动峰年，大气径向 （ 南北向） 环流加强、发展，有利于南北冷暖空气交换，造成温带气旋活动次数增多，高空多大槽大脊活动，多暴风雪、大到暴雨、雷阵雨、冰雹等强对流性天气。同时。当冷空气频繁南下时，天气寒冷，暖空气北上时，回暖快，升温多。在冬春季节常有寒潮、降温，冷雨湿雪，春寒夏凉的天气。太阳活动与农业生产的关系极为密切，这种相关的科学依据，目前科技界还只能作一些粗浅的研究和分析。我们只有掌握和利用太阳活动规律，合理安排生产，方可夺取农业丰收。
四、玛雅预言
关于玛雅人预言的2012世界末日是我最感兴趣的一个部分。地球上有多处迹象表明玛雅人曾经生活在这个地球上过，可是他们为什么消失了？在过去的时间里，也曾有许多关于世界末日的说法，但当所被预言的那一刻真正到来时，所有的预言就不攻自破了。那么玛雅预言也是这样吗？随着2012的渐渐来临，关于玛雅预言的有关事迹、传闻、猜测越来越多。玛雅预言受到了前所未有的关注！
根据玛雅历法的预言传说，我们所生存的世界，共有五次毁灭和重生周期——每一周期即所谓的“太阳纪”。按照这一传说，现在我们正处在第四个“太阳纪”，而2012年左右将是“第5太阳纪”的开始；并且，当时的玛雅人认为，在每一纪结束时，都会在我们生存的家园上演一出惊心动魄的毁灭悲剧。
玛雅预言为何会受到如此多的关注呢？
玛雅 玛雅民族在天文学方面的成就是十分突出的。
玛雅古国有五大预言：
1：玛雅文明的终结。也就是他自己的末日，自己预测到了。却改变不了。
2：汽车，飞机，火箭的出现时期。
3：大魔头（希特勒）的出生和死亡的大致时期。
4：毁灭性战争的爆发时期（一二战）。
5：2012年12月21日太阳落下以后。将不会出现。
这五大预言中的前四个都已准确的实现，如今就差世界末日这一预言。它会像前四个预言一样准确的实现吗？
科学家对玛雅预言并不信以为然，他们首先利用玛雅历法来揭穿所谓的“世界末日”预言。玛雅历法并没有结束于2012年，因此玛雅人自己也没有把这一年当作是世界的末日。不过，2012年12月21日（冬至）肯定是玛雅人的一个重要日子。美国科尔盖特大学考古天文学家安东尼-阿维尼是一名玛雅文化研究专家。阿维尼表示，“在玛雅历法中，1872000天算是一个轮回，即5125.37年。”
玛雅人对于时间的计算比其他许多文化都要精细。阿维尼介绍说，玛雅人曾经发明了所谓的“长历法”，这种历法把最初的计算时间一直追溯到玛雅文化的起源时间，即公元前3114年8月11日。根据“长历法”，到2012年冬至时，就意味着当前时代的时间结束，即完成了5125.37年的一个轮回。长历法于是重新开始从“零天”计算，又开始一个新的轮回。阿维尼认为，“这仅仅是一个重新计时的思想，与我们每年元旦或周一早上重新开始一年或一周生活完全一样。”
也有一种这样的说法，地球环境正在遭受前所未有的破坏，2012世界末日说纯粹是为了提醒人类保护地球的重要性。最近世界总是不太平静，地震、暴雨不停侵袭着人类的家园，造成人类巨大的损失。无论2012是否真的存在，我们都应该珍惜每一天的美好生活！
五、外星文明
茫茫宇宙中，地球上的人类建立的文明是微不足道的。因为地球文明是如此短暂，人类开始创造文明才不过几万年，发展科学技术不过几百年，探索航天技术不过几十年，这和地球年龄的46亿年、银河系年龄100亿至150亿年相比，何异于沧海一粟。因此，我始终坚信外星人是真实存在的，他们就在我们的周围，在某一个星球上，只是我们的科学技术还不够发达，我们无法发现对方。
早在19世纪，人们就在想办法和外星文明联系上。在20世纪的四分之一的时间中，我们已在不停地用电波轰击太空，现在电波在所有方向上已经传播了70光年，覆盖了数千个恒星系统。我们可以设想，某个星球上的智慧生命，现在已经打开收音机，正在收听地球上的一些流行歌曲。
目前科学家一直不懈的努力着、假设着外星人的一切，外星人居住的环境或许与地球相似，但由于大气比例不同，他们生活的星球或许比地球高温，或许比地球潮湿，或许比地球压强大。或许那个存在生物的星球的环境真的会像视频中那样，有飞鲸、跟踪鸟、气球草。
天文学的一切以其未知性和不确定性不停的勾起人们的求知欲望。人们不停假设、不停研究，想要知道宇宙是如何形成的？黑洞究竟是怎么一回事？外星文明是否存在？外星人是什么模样？
天文学的研究对于我们的生活有很大的实际意义，对于人类的自然观有很大的影响。本学期我选修了《天体物理概观》这门课程，向老师绘声绘色的讲课、播放有趣的天文短片，都让我收获了很多关于天文学的知识，也有了不少感想，使我对天文学的定义、研究方向、研究领域、研究理论以及矮行星和中子星等重要的天体有了系统的了解，也丰富了我的知识体系，拓宽了我的知识面。我期待天文学取得更大的进展，也期待我国的科学事业的发展越来越好。
最后，祝老师身体健康，万事如意！
参考文献：
摘要：中国古代天文学有着上千年的悠久历史，自神话时期兴起，绵延千年不衰。但中外学者对于中国古代天文学的质疑也从未停止过。本文从科学哲学角度，叙述中国古代天文学的兴起与发展，详细分析其功能效用与历史影响，从而辨别中国古代天文学是否为真科学。
关键词：中国古代天文学；科学哲学；真科学
一、中国古代天文学的兴起
从众多资料来看，中国古代天文学的历史之悠久，可以追溯到上古时期。传说在少昊氏时，人人私下研习天文，都搞起了沟通上天的巫术，致使天下大乱。颛顼帝命令重、黎二人“绝地天通”，禁止了平民与上天沟通交流。之后与天交流的权利就专属于天子，也只有天子钦定的巫觋才有资格去沟通上天。从此天文学在古代中国就成了皇家的专属品，而天子也开始拥有了对“天命”的解读权。这也就是中国漫长天文学史的开端。
二、中国古代天文学的发展
我国天文学至于夏商周代时已经有了一定水准的历法。特别是到了周代，已经有人开始观测流星、行星等天象及星辰。相比于上古时代，这已经有了很大的进步。
传统的天文学体系是在春秋战国时期正式完成的。在这一时期，不仅二十八星宿体系确立，而且在历法方面有了重大的进步。我们古人开始通过观测日影长短的周年变化来确定冬至和夏至的日期。并且在这一时期流传了大量人们观测流星、彗星等天象的详细记录。这些都成了我国历史上的宝贵资料。
自从春秋战国时期传统天文学大框架建立之后，秦、汉、魏晋南北朝、隋、唐、宋时期，天文学进一步蓬勃发展。不仅历法得到统一，二十四节气，浑天仪等天文知识以及天文学仪器的进一步发明使得我国的天文学一路高歌猛进。到了元朝，由于铁木真缔造了一个横跨欧亚大陆的辉煌帝国，我国古代天文学甚至传到阿拉伯等国，可谓是盛极一时。明清时期，中国开放了千年来“严禁私习天文”的禁令，使得我国古代天文学有机会走向一个新的巅峰。
三、对中国古代天文学的质疑
也正是因为我国古代天文学在很长一段时间是服务于皇室，很多中西方学者就质疑中国古代天文学是否是真正的科学。甚至有些激进派的学者直接将中国古代天文学打入伪科学的深渊。在此，笔者持有不同看法。
马克思主义的科学观认为，科学是历史发展总过程的产物，它抽象地表现了这一历史发展总过程的精华，这个精华显然包括自然科学与社会科学。每一种不同的运动形式都构成每一门具体科学的研究对象，而整个物质世界和精神世界在总体上便构成总体科学的研究对象。因此，所谓科学就是对自然界和人类社会运动、变化规律的概括，都是人们在感觉经验基础之上用“理性方法”整理概括的结果。此外在科学的本质与功能上，马克思还突出强调了科学技术是生产力，科学是一种在人类历史上起推动作用的、革命力量的思想。
按照马克思的观念，我们反观中国古代天文学，这是一门有着上千年悠久历史的学科，毫无疑问它也是历史发展的产物。无数古代先贤们定历法、造仪器、编文献来研究这浩渺天空中天体运转的奥秘。这分明就是在研究自然界的运动变化规律。更为重要的是，我国古代天文学对社会发展变革起了很大的推动作用。
中国古代天文学最重要的应用领域之一便是航海。早在战国时期中国人就根据天文学中观测到的星辰位置，发明了具有指向性功能的“司南”。这在当时的世界上是独一无二的。这为日后开辟海上丝绸之路做出了不可磨灭的贡献。
如果大家觉得航海之术离我们日常生活过于遥远，不能说对社会变革起了决定性的作用。那么，中国作为一个传统的农业大国，农业该是我们的立身之本了吧。中国古代天文学对我国农业的发展也起到巨大的推动作用。在石器时代，人们保持着刀耕火种的农业经营方式，这种粗放的耕作模式导致了极端的低产。不过正是伴随着天文学的发展，历法的完善，节气的确立，使得传统农业高度关注农时后，精耕细作的优良方式才逐步趋于成熟，造福了无数黎民百姓。
如果说马克思的观点太过于阳春白雪，那当代科学哲学界的泰斗吴国盛教授在《什么是科学》一书中精辟分析了科学的两种基本用法，堪称下里巴人式的真知灼见。第一种是可以依靠它来振兴国家，第二种是某种积极意义上的价值判断。根据这种观点，中国古代天文学及推动了航海时代的发展，促进了国家的繁荣发展。同时，它又大力推动了农业的进步，在价值意义上来讲也是毋容置疑的“好东西”。那么我们为什么不能承认中国古代天文学是真正的科学呢？
参考文献：
[1]江晓原，钮卫星。中国天学史[M]。上海人民出版社，2005.
[2]遵妫。中国天文学史[M]。上海人民出版社，2007.
[3]张之沧。科学哲学导论[M]。人民出版社，2004.
[4]吴国盛。什么是科学[M]。民出版社，2016.
本学期我选修了天文学概论这门课程，通过这十周课程的学习，我收获了很多有关天文学方面的知识，也有了不少感想。
还未上学的时候，我就喜欢看各类的百科全书，其中对天文方面的书最感兴趣。1997年第一次来北京，我参观了天文馆和古观象台，现在仍然记得在古观象台通过望远镜观察太阳的景象，可以说，我与天文学自小就结下了不解之缘。上了中学以后，具备了一定的科学知识，从物理方面对天文学又有了更深入的了解，清楚了诸如背景辐射，红移蓝移等一些专业概念，也发掘出了天文知识中更神奇的一面，激发了我探索天文奥秘的兴趣。
这学期的天文学概论课程中，来自北京天文馆的老师们为我们系统的总结了天文学中最基本的一些知识，诸如星座，彗星，行星与恒星以及关于观察天文现象的一些常识，这些知识对于天文学走进我们的日常生活中起着关键作用。 宇宙中的天体，近到月球，远到银河系，都对地球产生着直接或间接的影响，进而影响着人类活动。其中，太阳� 因此，天文学与我们的生活息息相关。作为非物理系的学生，我们对天文的了解也许不会那么深入，所以本课程为我们提供了一个普及天文知识的平台，为我们了解基本的天文知识提供了一个绝佳的机会。
天文学知识中，星座知识是一个重要组成部分。古代的东西方都对星座有着不同方面较为深入的研究。尽管现代科学已经否认了诸如占星术这类的研究，但是星座对于我们了解宇宙依然有着重要的意义。星座可以为我们指明方向，便于野外活动的人们在晴朗的夜晚辨别位置，同时可以为人们更好的定位天体以及相关的天文现象，从而更好的研究天体。
对于人类来说，天文现象不仅受到科学家的关注，还有许许多多天文爱好者的喜爱。天文现象不仅指诸如日月食，流星雨这样可供天文爱好者观看的现象，也有诸如太阳风这类影响人类活动的现象。而作为可供观察的现象来说，基本的天文设备是必不可少的。望远镜作为观察天文现象最简单最直接的工具，受到了
天文爱好者们很大关注。因此如何选取望远镜以观察不同的天文现象，
通过学习本课程，我对天文知识有了一个更加系统的了解，同时学到了很多观察天象的经验及技术，激起了我更多的参与到有关天文学方面活动的兴趣。同时，各位老师生动的讲解也给我留下了深刻的印象，丰富的图片以及专业的讲解也让我受益匪浅。
作为新世纪的大学生，拥有丰富的知识储备是成为社会所要求的新型人才的关键。而天文学知识不仅丰富了我们的知识，更培养了一种爱好，让我们的人生更加丰富。同时，探索宇宙不仅对于整个人类的进步有着深远意义，对于个人，思考宇宙与人生更能让我们的胸襟开阔，思维活跃，成为更有深度的青年。
感谢天文学概论这门课程，感谢各位老师的辛苦准备与精彩讲解。也希望本课程能为我们提供一些参观北京天文馆或其他有关天文的博物馆或历史古迹的活动，让我们能够更全面的了解天文学知识，培养更多的天文兴趣。
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摘要：《崇祯历书》是由徐光启等人历时五年编撰而成，是介绍欧洲天文学知识的文学著作。《崇祯历书》分为基本五目和节次六目两部分。基本五目主要介绍欧洲天文学中的天文仪器、天文数学和天文学相关理论，节次六目主要介绍历法方面的知识。本文将对《崇祯历书》中的数学和天文学知识基础进行探讨。
关键词：《崇祯历书》；数学基础；天文学基础
《崇祯历书》中采用了几何算法和天体系统，清晰地引入了地球与地理经纬度的概念，同时采用了西方的计量单位，对欧洲天文学的基本理论、天文学仪器和必要的数学知识进行了详细的阐述，是我国较为全面的介绍欧洲天文学的著作，对天文学在我国的传播具有重要的意义。其中《测量全义》作为《崇祯历书》的基础文献，记载了西方球面天文学和三角学的相关知识，是《崇祯历书》数学和天文学研究的基础。
一、《崇祯历书》的天文学基础
（一）崇祯改历与天文学知识
在十七世纪的中国天文学逐渐出现改革。在封建社会里，历法的作用不仅在于告知民众时间，更是王权得以确立的条件。在明朝末期，由于钦天监采用的元朝郭守敬等人编制的《大统历》进行的日食推测，屡次不能够得到验证，使明朝官员对《大统历》中的天文学知识产生质疑，因而上书请博访知历人员对天文学知识进行改革。徐光启通过崇祯二年发生的日食现象，将传教士预推的时间和食分与《大统历》预推的时间与食分进行比较，得到传教士预推的时间和食分比较精准，而钦天监使用的《大统历》预推结果则出现偏差。长期参与历法编纂工作的钦天监五官正戈如实将情况汇报给了崇祯帝，崇祯帝这才同意了改历的申请，并命令徐光启、李天经和李之藻等人以及入华的耶稣会天文学家进行西法改历的工作。在徐光启、李天经等人的支持下，从崇祯二年到崇祯七年，中西学者共同努力编译了长达137卷的长篇巨著《崇祯历书》，促使了明清之际的西学东渐渐趋高潮。
《崇祯历书》中五目指的是：法原，即天文学基本理论，包括球面天文学原理；法数，即天文数表，附有使用说明；法算，即天文计算必备的数学知识，包括平面和球面三角学几何学；法器，天文仪器知识；会通，指中国传统方法和西历度量单位的换算。六次指的是：日躔历、恒星历、月离历、日月交会历、五纬星历、五星交会历六种。包括日月五星运动，恒星方位，日月交食，节气，朔望等的中西换算。徐光启为了介绍一些基本的天文学理论，还特意在基本五目中设立了法原一目，在法原中着重介绍了哥白尼和第谷的天文学体系，还涉及到更早一些的托勒密体系的内容。这些传教士在中国采取了科学传教的策略，在传播天主教的同时，也将西方天文、历算等科学知识输入中国。在《崇祯历书》的天文学知识部分有大量与开普勒天文学相关的内容。在改历的过程中，欧洲传教士金妮阁曾奉命返回欧洲搜集与天文学相关的研究著作和寻找西方优秀的天文学家，最终其带回了七千多部著作回到中国，对《崇祯历书》的编撰工作产生了重大的影响。此外，开普勒在《崇祯历书》的编纂工作中与中国的传教士进行过大量的书信往来，详细回答了邓玉函在编纂工作中所出现的问题。
（二）《崇祯历书》中的天文学思想
《崇祯历书》中开普勒对天文学的主要贡献在于他对天体机械运动现象进行描述，并通过机械运动的知识来对天体运动现象进行解释，之后分析天体运动的原因，通过数学假设解释天体物理运动的本质。在《崇祯历书》中的观� 例如，书
《崇祯历书》系列历法采用的是第谷体系，这一点很多文献已经证明。《崇祯历书》系列历法中的日躔也是参考了第谷的理论。《崇祯历书》中强调了太阳在天体中的中心位置，认为太阳是万光之源，其他所有的天体都在或多或少地接受太阳的光源，太阳的地位就像君主在群臣中的地位一样。这样的观点与托勒密在《至大论》、哥白尼在《天体运行论》以及开普勒在《天文光学》中所阐述的观点是相一致的。然而，在具体的论述中托勒密、哥白尼与开普勒对太阳中心位置的具体论述是不尽相同的。托勒密在论述中采用midpart一词，强调太阳是在天体的中间部分，而哥白尼则是采用nearcenter一词，强调太阳是在中心位置附近，这两位天文学家都是在数学意义上强调太阳的中心位置，而开普勒不仅认识到了太阳在天体中数学上的中心位置，而且认识到太阳在天体中物理上的中心位置。他阐述，太阳是天体光与热的直接来源。
从物理力源的角度强调了太阳是天体运动的中心，认为太阳为天体的运动提供了动力来源，并提出天体的运动是由于太阳的旋转，太阳是一个巨大的磁体，吸引天体围绕其运动。《崇祯历书》融入了欧洲天文学的基本思想，尤其是开普勒的天文学物理思想，对《崇祯历书》的编撰工作产生了重要的影响。
（三）《崇祯历书》与天文仪器
16世纪末，欧洲传教士开始在中国开拓宗教事业。同时将欧洲科学和技术传入中国，导致某些中国科技领域一定程度上的欧洲化。其中，天文学和天文仪器的变化在社会上引起了很大反响。1600年前后，耶酥会士利玛窦，在肇庆、南昌、南京等地传教期间，经常在他的住所展示天球仪、象限仪、罗盘、日晷、地球仪、星盘、等天文仪器，并以此作为礼物送给当地政府官员。1629年起，邓玉函、汤若望、罗雅谷等传教士应徐光启的邀请供职皇家天文机构，在《崇祯历书》比较全面地介绍了17世纪初以前的欧洲天文学和天文仪器。这本书中既解说了发明不久的新仪器，又描述了若干已经或即将被淘汰的古典仪器，内容包括仪器的几何学理论、基本构造、安装和使用方法等。
传教士所造仪器与同时期的欧洲产品相比是落伍的，但在中国历史上是先进的。它们之中的大多数未能广泛传播，因为对于中国人来说属于新知识，有些技术仅停留在书本描绘阶段，有些仪器只是御用品，也没能在天象观测上得到较好地应用。
二、《崇祯历书》的数学基础
天文学的研究离不开数学基础的支持，《崇祯历书》采用了丹麦的天文学家第谷所创立的几何学计算方法，将几何学、三角学用于天文学预测与研究中。其中《测量全义》是《崇祯历书》中的基础，汇集了平面三角和球面三角的相关知识以及测绘仪器的制造等知识，其内容丰富，是当时先进的天文学数学知识的总结。《测量全义》详细讲述了平面几何、立体几何、圆锥曲线、球面三角以及球面天文等数学知识。
在平面几何相关知识中主要对直线三角形、面上、面下、线上和线下等公式和测量方法进行了总结。通过举例的方式对定理进行阐述和证明。具体方式都是通过文字论述。例如在论证圆面积计算公式中，通过先给出命题，之后以解曰为标志将抽象的命题以具体的题目的方式将其具体化，然后通过论曰、再论曰等词汇，对具体题目进行具体的论证。《测量全义》中公式与理论的论证体现了西方数学中所蕴含的严格的逻辑性和确定性，在论证的过程中使每个环节环环相扣，这与我国传统数学中寓理于注和注重算法的形式形成了鲜明的对比。
此外，在命题的证明过程中采用了反证法开拓了中国数学家的思维。立体几何主要论述了柱、台、球和锥的一些性质以及其计算公式。《测量全义》对例题几何的论述，其内容较为零碎、讨论也不尽充分，但其完善了我国数学家的几何体系，对我国数学的发展产生了深远的影响。在圆锥曲线、球面三角和球面天文部分对圆锥、球面以及球面与天文的知识进行了更加详细的介绍，丰富了我国数学和天文学研究的内容。
三、总结
徐光启以翻译求会通，以会通求超胜为目的编译了《崇祯历书》，这具有非常重要的意义。《崇祯历书》的编纂对我国数学和天文学的发展具有重要的影响，一方面，它刺激中国学者整理中国传统文献，另一方面，将中国数学与天文学知识与西方知识相融合，并进行一定的创新研究，推动了中国数学和天文学的发展。
参考文献：
[1][明]李天经、汤若望等，《浑天仪说》，徐光启。崇祯历书（附《西洋新法历书》增刊十种）[M].潘鼐，汇编。上海：上海古籍出版社，2009.
[2]张伯春。明清测天仪器之欧化[M].辽宁教育出版社，2000（12）.
[3]邓可卉。《测量全义》在中国[C].//第四届数学史与数学教育国际研讨会论文集。2011:83-84.
[4]王国强，孙小淳。《崇祯历书》中的开普勒物理天文学思想[J].中国科技史杂志，2008,29(1):42-53.
[5]胡开泰。《崇祯历书》的数学和天文学基础——以《测量全义》为中心[D].内蒙古师范大学，2009.
[6]褚龙飞，石云里。《崇祯历书》系列历法中的太阳运动理论[J].自然科学史研究，2012.4（31）.
天文学它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。远古时候，人们为了根据生活的需要而对太阳、月亮和星星进行观察，确定它们的位置、找出它们变化的规律，并据此编制历法，因此说天文学是最古老的自然科学学科之一。
古代的天文学家因为没有可以凭借的工具，只能靠肉眼观察天空。我国自古以农耕为主，春种秋收，季节最为重要。中国古代天文学家用来观测星象最重要的工具是浑仪。在望远镜发明以前，浑仪是世界上最先进的天文观测工具。（现今存世最早的浑仪是明代正统七年（1442）制成的，陈列在南京紫金山天文台）
公元二世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说，这一学说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。十六世纪，波兰天文学家哥白尼提出新的宇宙体系的理论——日心说，天文学的发展进入了全新的阶段，使天文学摆脱宗教的束缚，并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，成为最早使用望远镜研究太空的人之一。人类第一次通过望远镜观察到了太阳黑子、月球和其他一些行星表面的状况。在同时代，牛顿创立牛顿力学，使天文学出现了一个新的分支学科----天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体，通过发射的航天探测器来了解某些太空信息。。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学产生很大影响。
宇宙中的物质开始是聚集在一个小的体积内，温度很高。而随着宇宙的膨胀温度逐步下降，大约3分钟后质子与中子开始结合形成轻元素氢和氦，即今天宇宙中主要的两种物质组成，其比重是氢占77%，氦占23%。根据宇宙大爆炸学的观点，在宇宙年龄约10年时星系开始形成，并逐渐演化为今天的样子。
在众多的恒星中，最后可能形成三种产物，即白矮星、中子星或黑洞。
在20xx年8月24日在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学大会中确认了矮行星的称谓与定义，关于矮行星的描述如下：
1、以轨道绕着太阳的天体；
2、有足够的质量以自身的重力克服固体应力，使其达到流体静力学平衡的形状（几乎是球形的）；
3、未能清除在近似轨道上的其它小天体；
4、不是行星的卫星，或是其它非恒星的天体。在行星的基本定义上，科学家们大致上认同这样的说法：直接围绕恒星运行的天体，由于自身重力作用具有球状外形，但是也不能大到足够让其内部发生核子融合。矮行星的家族成员有冥王星、卡戎星、齐娜星、谷神星。矮行的基本特点是外幔和表面由冰冻的水和气体元素组成的一些低熔点的化合物组成，有的其中混杂着的一些由重元素化合物组成的岩石质的矿物质，厚度占星体半径的比例相对较大，但所占星体相对质量却不大，内部可能有一个岩石质占主要物质组成部分的核心，占星体质量的绝大部分，星体体积和总质量不大，平均密度较小，一些大行星的卫星也具有这种类似冰矮星的结构。
中子星（neutronstar）又名波霎。它是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。简而言之，即质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于恒星和黑洞的星体，其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。中子星的表面温度约为一百一十万度，辐射χ射线、γ射线和和可见光。中子星有极强的磁场，它使中子星沿着磁极方向发射束状无线电波（射电波）。中子星自转非常快，能达到每秒几百转。中子星的磁极与两极通常不吻合，所以如果中子星的磁极恰好朝向地球，那么随着自转，中子星发出的射电波束就会像一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球，形成射电脉冲。人们又称这样的天体为“脉冲星”。
天文学家称由于恒星死亡形成的天体为恒星级黑洞。一般认为，宇宙中的大多数黑洞是由恒星坍缩形成的。此外，在许多恒星系的中心也有一个因引力坍缩而形成的超大质量黑洞，比如在类星体星系的中心。在宇宙诞生初期可能曾经形成过很多微型黑洞（太初黑洞），这些黑洞的体积很小，质量相当于一座大山，黑洞本身不可见，但可以用至少两种方法检测出它的存在。当一个黑洞吸引尘埃、气体或恒星时，它的强大引力会把这些物质撕碎成原子微粒，原子微粒会从黑洞的边缘沿螺旋线坠向中心，速度会越来越快，直至达到每秒九百多公里。当物体被黑洞吞没时， 在宇宙中，只有黑洞能使物体在密集的轨道上加速到如此高的速度；也只有黑洞才会以这种方式发射χ射线和γ射线。任何物质或辐射到达黑洞边缘，越过它的视界就永远消失了。在黑洞的奇点附近，现有的任何物理定律都是不适用的。黑洞的奇点和我们现已认识的宇宙中的所有物质状态截然不同。到目前为止，还没有任何科学方法能用来测量黑洞。
随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。天文学的研究范畴和天文的概念也在不断发展和更新。通过天文学基础知识的学习，我们对天文学的定义、研究方向、研究领域、研究理论以及矮行星和中子星等重要的天体有了系统的了解。它丰富了我们的天体知识体系，也拓宽了我门的知识面。我期待天文学取得更大的进展，也期待我国的天文学科学发展越来越好。