自然科学的发展对人类社会的促进 ——以天文学为例

曲阜师范大学课程论文

（2015----2016学年第一学期）

课程名称：自然科学概论

适用专业：思想政治教育

自然科学的发展对人类社会的促进

——以天文学为例

王院喜 2012414359

摘要：天文学发展的历史悠久，当人类文明产生以后，天文学也随着产生和发展起来。天文学正朝着更加精细的方向发展。本文主要介绍了天文学发展对我们人类社会的贡献及重大意义。我们一起期待着天文学的进一步发展为科学事业和人们的社会生活创造幸福。

关键词：天文学进程人类社会重大意义贡献

引言：天文学是研究宇宙中天体和天体系统的形成、结构、活动和演化的科学。探索天体演化是人类认识自然规律中的最根本的问题之一。天文学与我们的生存环境息息相关，它在提高全民族的文化素质、培养科技人才和树立正确的世界观等方而有着不可替代的作用。天文学与其他科学技术相互影响、相互促进，是当代推动高科技发展和社会进步的最活跃的因素之一，同时也是当代最活跃的前沿学科之一。

一、天文学的发展进程

天文学中发展最早的就是天体测量学。古代的天文学家在测量星星的基础上观测到恒星位置基本是没有变化的，据此就制出了星图，并对星座进行划分和编制出星表;再对太阳、月亮和行星的运动进行研究时，编制出了历法。在17世纪，不仅发明出了望远镜，微积分也被创立起来，还发现了万有引力定律，且还建立起巴黎天文台和格林尼治天文台。

当前，在天体测量学中用到的测量于段越来越多，山最初的可见光观测发展到现在的射电波段、红外、紫外、X射线Y射线波段等，而对天体进行观测的范围也在不断扩展，如星数多、星等暗的光学恒星、射电源及红外源等，并且对它们的观测精度也在不断的进行提高。在16世纪哥自尼提出日心体系后，17世纪的开普勒提出了行星运动三定律，后来伽利略又在力学上进行了研究，这些为创立天体力学作下铺垫。17世纪牛顿提出万有引力定律后，天体力学就产生了。

天体力学在天文学中也是发展较早的一个学科。它产生后，天文学家从对天体

的儿何关系简单的描述中进入到了对天体相互之间的作用进行研究的阶段。天体力学研究对象主要是太阳系中的天体。在微积分创立后，成为了天体力学的数学基础，而分析力学则是力学基础。天体力学的发展主要是在19世纪后期到20世纪的50年代，太阳系中人量的小天体也是其研究的对象。在20世纪50年代后，天体力学的发展进入了一个新的时期，人造天体和恒星系统也成了天体力学的研究对象。

二、天文学研究的特点

天文学研究除了与其它自然科学研究的相同点外，还有一些特点。

第一，由于研究对象是广袭的宇宙，除了少数太阳系天体可以直接采样外，几乎全部信息来自它们的电磁辐射(还有引力波、中微子和宇宙线)。我们不能主动去实验，只有被动地观测。这一基本事实说明了观测在天文学研究中的特殊重要性。因此，观测手段和技术方法的不断创新成为贯穿天文学发展过程的主要线索。

第二，天体的电磁辐射(及其它)是在天体上包含众多因素的复杂过程中产生的，天文学无法象其它自然科学那样把这些因素隔离开来进行实验研究，而只能被动地观测天体上进行的复杂过程的综合结果。因此，天文学研究的方法论有其独特之处。它要求对天体的全局的认识。整个天文学的研究应该是全波段的。在观测上便往往要求在整个电磁辐射谱多波段上多种手段(如强度、偏振、谱等)的配合，甚至是同时的联合观测;在理论上强烈依赖模型和假设，结果的不确定性较大而概念的交替迅速。

第三，天体的演化(诞生、成长和死亡)历史是如此漫长，相比之下，人类几千年的文明史、近代天文学几百年的历史不过是“一瞬”。从这“一瞬”来探讨天体百万年以至百亿年的演变，应该说是天文学研究的又一个特点。人类虽无法进行长达亿年的观测，却可以观测数以亿计的天体;而一个天体的物理特征，除了反映它的基本结构外，还反映它所处的演化阶段。由于光速的有限，所观测的众多天体(特别是河外天体)代表着时间上各不相同的各种“样本”，包含着上百亿年的演化线索。这意味着观测积累、统计分析和样本研究的重要性。

此外，还应提到天文学研究的二个其他特征。由于对象是天体，在某一地点只有一定时间才能观测一定范围的天区;局部气象条件又会影响观测;再加上独特的天文气象要求，这一切需要观测设备、天文台有一个合理的地理布局，甚至全球范围内的合理布局。

大型观测设备造价昂贵，但通用性强，配上各种附属设备，可以支持多个领域的许多研究课题。而由于天体层次多样、门类丰富、数目繁多，大、中、小型设备

又是互相补充的。空间观测设备固然威力巨大，但毕竟造价极高，为数不多，观测时间有限，而难于装备重型附属设备，因此，空间和地面观测设备也是互相补充的。

三、天文学的贡献

爱因斯坦说:“宇宙最不可被理解的事情是宇宙可以被理解。”这是人类的骄傲。天文学让我们更深切地热爱人类的家园--地球，也激励着人类不断求知。

关于天文学的历史地位，国际天文联合会在将2009年宣布为“国际天文年”时，曾高度概括地回答了这个问题:天文学是历史最悠久的科学，它几乎对历代所有文化都作出了重大贡献。

那么，我们如何理解天文学“对历代几乎所有文化都作出了重大贡献”这一结论性的阐释呢?

首先，天文学可以说是人类启蒙时期最重要的文化成果之一。最初，观察天象并不是一种科学活动，而是人类启蒙时期的一项文化活动。它出现在文学、艺术、宗教等领域，也渗透到建筑美学中。既表达了人类对宇宙的和谐与美的向往，也反映了人们对神灵的崇拜与敬畏。所以，天文学的发展史也是一门科学与文化相映成辉的交融史。

其次，天文学是推动人类宇宙观发展的科学。任何一次人类对宇宙认识的飞跃，都伴随着一场壮烈的思想革命。比如16世纪的地心说与日心说之争，它并不仅仅是不同学说之间的科学辩论，更是一场关于宇宙观的深刻的思想革命，也是一次反抗神权的严酷的政治斗争。日心说的胜利是关于人在宇宙中地位的第一次认识上的飞跃:人类所居住的地球并不是宇宙的中心。而随着天文学的发展，20世纪初人类又进一步认识到，太阳所在的银河系也并非宇宙的中心--20世纪中叶，宇宙微波背景辐射的发现，证明了宇宙是根本没有中心的平等世界，人在宇宙中没有优越的地位。这些发现不仅激发了人类去别的星球上寻找是否有生命存在的欲望，也为人类前往已经在太阳系外找到的300多个行星或行星系统上探寻地外生命及其生存智慧，迈出了坚实的第一步。伴随着人类宇宙观的进步，激烈的思想斗争从来没有停止过，最近一次是发生在20世纪中叶关于大爆炸宇宙学的争论。

天文学让我们更深切地热爱人类的家园--地球。它告诉我们，虽然宇宙处处平等，地球不是宇宙中心，但地球在宇宙这个大家庭里却拥有适合生命四季繁衍的一切元素，包括它的质量、密度、与太阳的距离、近似的圆轨道、倾斜的自转轴等等。在茫茫宇宙中，能拥有这么多适合生命繁衍的元素的星球，虽然预计不会仅有地球一个，但也一定极其罕有珍贵。这在某种程度上也启示我们，人类要迁移到别的星