中國(guó)近代天文學(xué)的發(fā)展史
本文關(guān)鍵詞:天文學(xué)進(jìn)展,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
1543年哥白尼《天體運(yùn)行論》一書(shū)的出版,標(biāo)志著近代天文學(xué)的開(kāi)端。清代刊行的《西洋新法歷書(shū)》以第谷天文學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ),同時(shí)也介紹了托勒密、哥白尼、開(kāi)普勒、伽利略及古西臘和中世紀(jì)的一些重要的天文學(xué)家。但是,當(dāng)時(shí)哥白尼的學(xué)說(shuō)是作為錯(cuò)誤的理論加以介紹的,直至18世紀(jì)中葉,傳教士蔣友仁才肯定哥白尼學(xué)說(shuō)?偟恼f(shuō)來(lái),明末和清代的中國(guó)學(xué)者學(xué)習(xí)、研究的西方天文學(xué)主要是第谷體系。
中國(guó)學(xué)者真正了解近代天文學(xué),是在1859年李善蘭與英人偉烈亞力合譯《談天》以后!墩勌臁吩短煳膶W(xué)綱要》,是英國(guó)天文學(xué)家J F赫歇耳的一本通俗名著,全書(shū)不僅對(duì)太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)有比較詳細(xì)的敘述,而且介紹了有關(guān)恒星系統(tǒng)的一些內(nèi)容。
但是,天文學(xué)的發(fā)展需要精密的儀器和昂貴的設(shè)備。這些基本的物質(zhì)條件,非一般學(xué)者個(gè)人所能置備。而作為皇家官僚機(jī)構(gòu)的欽天監(jiān),其目的是為皇家的統(tǒng)治服務(wù),并非科學(xué)研究。所以,當(dāng)天學(xué)在王權(quán)和政治運(yùn)作中變得無(wú)關(guān)緊要之后,一方面,它不再成為皇家禁臠,另一方面,官方也無(wú)意引進(jìn)新技術(shù)。望遠(yuǎn)鏡在明末已傳入中國(guó),但清代所制的眾多天文儀器,無(wú)一裝備望遠(yuǎn)鏡,因?yàn)檫@些儀器本質(zhì)上更像中國(guó)古代傳統(tǒng)的"禮器",而不是被作為科學(xué)儀器。
最早在中國(guó)建立近代天文機(jī)構(gòu)的是帝國(guó)主義列強(qiáng)。1873年,法國(guó)天主教會(huì)在上海建立徐家匯天文臺(tái),開(kāi)展天文、氣象和地球物理等綜合性觀測(cè)和研究工作,同時(shí)為各國(guó)海運(yùn)和中外商界提供氣象和時(shí)間等服務(wù)。1900年建立佘山天文臺(tái),配置了當(dāng)時(shí)亞洲最大的40厘米折射望遠(yuǎn)鏡,開(kāi)展星團(tuán)、星云、雙星、新星、太陽(yáng)和彗星等的觀測(cè)研究工作。1894年,日本侵占臺(tái)灣,在臺(tái)北建立測(cè)侯所。1900年德國(guó)在青島設(shè)立氣象天測(cè)所,1911年改名為青島觀象臺(tái)。第一次世界大戰(zhàn)時(shí)被日本占領(lǐng),1922年,隨著青島主權(quán)的回歸,被北洋政府接管。二戰(zhàn)時(shí)又被日本侵占,1945年為國(guó)民政府接管。青島觀象臺(tái)先后從事過(guò)實(shí)用天文、方位天文、編歷、太陽(yáng)、小行星、星團(tuán)、恒星、星云、宇宙構(gòu)造等觀測(cè)和研究工作。
1911年辛亥革命后,中國(guó)于1912年采用世界通用的公歷,但保持了傳統(tǒng)特色,以中華民國(guó)紀(jì)年。當(dāng)時(shí)的北洋政府將欽天監(jiān)更名為中央觀象臺(tái),其工作只是編日歷和《觀象歲書(shū)》(即天文年歷)。紫金山天文臺(tái)建成后,中央觀象臺(tái)改為天文陳列館。
1919年"五四運(yùn)動(dòng)"以后,隨著科學(xué)和民主思潮的發(fā)展,中國(guó)天文學(xué)界開(kāi)始活躍起來(lái)。1922年10月30日,中國(guó)天文學(xué)會(huì)在北京正式成立,隨后創(chuàng)立《中國(guó)天文學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)》。1924年中國(guó)政府接管了青島氣象天測(cè)所,改名為青島觀象臺(tái)。1926年廣州中山大學(xué)數(shù)學(xué)系擴(kuò)充為數(shù)學(xué)天文系,于1929年建立天文臺(tái),1947年成立天文系。
1927年4月蔣介石在南京另立"國(guó)民政府",成立"時(shí)政委員會(huì)"以編制、頒布國(guó)民歷。1927年7月,成立觀象臺(tái)籌備委員會(huì)。1928年成立天文研究所,首任所長(zhǎng)高魯選擇紫金山作為天文臺(tái)臺(tái)址。先后建成子午儀、赤道儀、變星儀等天文觀測(cè)儀器。1934年紫金山天文臺(tái)正式建成?谷諔(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)始后,于1938年遷往昆明,在鳳凰山建立觀測(cè)站。根據(jù)1936年天文研究所的章程規(guī)定,其工作主要有下列各項(xiàng):觀測(cè)天體方位,以從事理論天文學(xué)研究;觀測(cè)天體形態(tài)、光度、光譜,以從事天體物理學(xué)之研究;編歷授時(shí);測(cè)量經(jīng)緯度及子午線;編撰天文學(xué)圖書(shū);答復(fù)政府及社會(huì)對(duì)于天文問(wèn)題之咨詢(xún)。
上述天文機(jī)構(gòu)積極參與國(guó)際聯(lián)合觀測(cè),同時(shí)進(jìn)行資料交換。嚴(yán)格說(shuō)來(lái),青島觀象臺(tái)和徐家匯、佘山天文臺(tái)的工作都不能歸入中國(guó)天文學(xué)之列,只有紫金山天文臺(tái)是第一個(gè)真正由中國(guó)人獨(dú)立創(chuàng)建起來(lái)的天文臺(tái)。應(yīng)特別指出的是,中國(guó)近代天文學(xué)事業(yè)的發(fā)展,與留學(xué)歸國(guó)人員的努力是分不開(kāi)的。如高魯、秦汾、朱文鑫、余青松、王士魁、李珩、吳大猷、沈睿、周培源、張?jiān)啤堚曊、程茂蘭、潘璞、戴文賽、趙講義、趙卻民等。他們引進(jìn)西方現(xiàn)代天文學(xué),使天文徹底洗脫了在中國(guó)古代被賦予的官方性、政治性和神秘性,成為現(xiàn)代科學(xué)體系中的一門(mén)分支學(xué)科;建立起中國(guó)自己的天文研究機(jī)構(gòu),為中國(guó)現(xiàn)代天文事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ);在大學(xué)設(shè)立天文系等天文教育機(jī)構(gòu),開(kāi)展天文教育工作,使中國(guó)天文學(xué)事業(yè)后繼有人;創(chuàng)辦天文學(xué)學(xué)術(shù)刊物和普及性刊物,建立學(xué)術(shù)團(tuán)體,擴(kuò)大了中國(guó)天文學(xué)的群眾基礎(chǔ)和社會(huì)影響;在國(guó)內(nèi)、外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表研究論文,提高了中國(guó)天文學(xué)在國(guó)際上的地位。
中華人民共和國(guó)成立后,中國(guó)科學(xué)院接管了原有的各天文機(jī)構(gòu),進(jìn)行了調(diào)整和充實(shí):將佘山天文臺(tái)和徐家匯天文臺(tái)先劃歸紫金山天文臺(tái)領(lǐng)導(dǎo),后合并為獨(dú)立的上海天文臺(tái);將昆明鳳凰山觀測(cè)站劃歸紫金山天文臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)。1958年開(kāi)始,在北京建立了以天體物理研究為主的綜合性天文臺(tái)──北京天文臺(tái)。1966年起,建立了以時(shí)間頻率及其應(yīng)用研究為主的陜西天文臺(tái);1975年起,把昆明鳳凰山觀測(cè)站擴(kuò)建成大型綜合性的云南天文臺(tái)。1958年在南京建立了南京天文儀器廠。
在天文教育方面,1952年廣州中山大學(xué)的天文系和濟(jì)南齊魯大學(xué)天算系(成立于1880年)中的天文部分集中到南京,成為南京大學(xué)天文系。1960年北京師范大學(xué)設(shè)天文系。同年北京大學(xué)地球物理系設(shè)天體物理專(zhuān)業(yè)。
1957年1月,中國(guó)科學(xué)院成立中國(guó)自然科學(xué)史研究室(1973年擴(kuò)大為自然科學(xué)史研究所),內(nèi)設(shè)天文史組,專(zhuān)門(mén)研究中國(guó)天文學(xué)遺產(chǎn)。
1957年建成北京天文館,在普及天文知識(shí)方面起著重要作用。
為了繁榮和推進(jìn)天文科學(xué),中國(guó)天文學(xué)會(huì)于1953年開(kāi)始出版了《天文學(xué)報(bào)》。北京天文館于1958年創(chuàng)刊《天文愛(ài)好者》月刊,大力傳播天文科學(xué)知識(shí)。
至1978年,中國(guó)從無(wú)到有地建立了射電天文學(xué)、理論天體物理學(xué)和高能天體物理學(xué)以及空間天文學(xué)等學(xué)科,填補(bǔ)了天文年歷編算、天文儀器制造等空白,組織起自己的時(shí)間服務(wù)系統(tǒng)、緯度和極移服務(wù)系統(tǒng)(見(jiàn)國(guó)際時(shí)間局 、國(guó)際緯度服務(wù)、國(guó)際極移服務(wù)),在諸如世界時(shí)測(cè)定、光電等高儀制造、人造衛(wèi)星軌道計(jì)算、恒星和太陽(yáng)的觀測(cè)與理論、某些理論和高能天體物理學(xué)的課題以及天文學(xué)史的研究等方面取得不少重要的成果。
在改革開(kāi)放的新形勢(shì)下,中國(guó)天文學(xué)突飛猛進(jìn)。天文臺(tái)、站的建設(shè)與裝備,天文研究,天文教育,天文普及方面都出現(xiàn)了前所未有的嶄新的面貌。
我國(guó)的天文機(jī)構(gòu),在80年代初即已形成五臺(tái)(紫金山天文臺(tái)、上海天文臺(tái)、北京天文臺(tái)、云南天文臺(tái)、陜西天文臺(tái)),一廠(南京天文儀器廠),三系(南京大學(xué)天文系、北京師范大學(xué)天文系、北京大學(xué)地球物理系天文專(zhuān)業(yè)),三室(中國(guó)科技大學(xué)天體物理研究室、高能物理研究所高能天體物理研究室、自然科學(xué)史研究所數(shù)學(xué)天文學(xué)史研究室),四站(武昌時(shí)辰站、烏魯木齊天文站、長(zhǎng)春人造衛(wèi)星觀測(cè)站、廣州人造衛(wèi)星觀測(cè)站)和一館(北京天文館)。過(guò)去數(shù)十年來(lái),這些機(jī)構(gòu)的裝備上有飛速的發(fā)展。北京天文臺(tái)1984年建成了由28面9米天線組成的米波綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡,1986年建成了太陽(yáng)磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡,1988年建成了1.26米紅外望遠(yuǎn)鏡,1989年安裝了我國(guó)最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡──2.16米望遠(yuǎn)鏡;1987年上海天文臺(tái)建成了1.56米天體測(cè)量望遠(yuǎn)鏡和天線口徑為25米的甚長(zhǎng)基線干涉儀站;1990年紫金山天文臺(tái)在青海德令哈安裝了13.7米口徑的毫米波望遠(yuǎn)鏡。1994年烏魯木齊天文站建成天線口徑為25米的甚長(zhǎng)基線干涉儀站。這些望遠(yuǎn)鏡都裝備有先進(jìn)的輻射探測(cè)器和終端設(shè)備,自適應(yīng)光學(xué)、光干涉、光導(dǎo)纖維等新技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于天文觀測(cè)。這一系列觀測(cè)設(shè)備的建成使我國(guó)天文觀測(cè)能力發(fā)生了根本的變化。這些設(shè)備是我國(guó)自行研制的,它們的研制成功,也標(biāo)志著我國(guó)天文儀器研制能力的飛躍。其中,太陽(yáng)磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡已達(dá)到世界領(lǐng)先水平,2.16米望遠(yuǎn)鏡的建成使我國(guó)擁有了遠(yuǎn)東最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。此外國(guó)家重點(diǎn)工程──LAMOST,建成后, 使我國(guó)在多目標(biāo)光譜觀測(cè)方面擠身國(guó)際先進(jìn)行列。
這些重要設(shè)備分別劃入北京天文臺(tái)、上海天文臺(tái)、云南天文臺(tái)聯(lián)合組建的光學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和紫金山天文臺(tái)、上海天文臺(tái)、北京天文臺(tái)聯(lián)合組建的射電天文開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,對(duì)國(guó)內(nèi)外開(kāi)放。
在天文刊物出版方面,先后于1981和1983年創(chuàng)辦《天體物理學(xué)報(bào)》和《天文學(xué)進(jìn)展》。
我國(guó)的天文研究取得了許多重要成果。在天體測(cè)量研究方面,1986年陜西天文臺(tái)建成了高精度長(zhǎng)波授時(shí)臺(tái)。地球自轉(zhuǎn)參數(shù)測(cè)定實(shí)現(xiàn)了由經(jīng)典儀器向人衛(wèi)激光測(cè)距儀和甚長(zhǎng)基線干涉儀等現(xiàn)代化儀器的過(guò)度。星表研究成為我國(guó)天體測(cè)量的一項(xiàng)有特色的研究,既滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)大地測(cè)量的要求,又為FK5作出了貢獻(xiàn)。地球自轉(zhuǎn)研究同地球動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來(lái),發(fā)展成為天文地球動(dòng)力學(xué)。
在天體力學(xué)研究方面,突出發(fā)展了人造衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)和小行星運(yùn)動(dòng)研究。一方面組織人造衛(wèi)星觀測(cè)任務(wù),一方面發(fā)展精密定軌和軌道改進(jìn)技術(shù)和理論,,兩方面都取得了新進(jìn)展。發(fā)現(xiàn)并已獲永久編號(hào)的小行星100多顆。
在太陽(yáng)物理研究方面,在21周和22周太陽(yáng)活動(dòng)峰年期間組織了多次聯(lián)合觀測(cè),組織和參與了"日不落"連續(xù)太陽(yáng)磁場(chǎng)國(guó)際合作觀測(cè),取得了大批有價(jià)值的耀斑資料。發(fā)現(xiàn)了毫秒級(jí)射電爆發(fā)許多特征,增長(zhǎng)了對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí),成功地進(jìn)行了太陽(yáng)活動(dòng)預(yù)報(bào)。此外,還成功地組織了多次日食觀測(cè),取得了大量寶貴資料。
在恒星物理研究方面,發(fā)現(xiàn)了許多耀斑、共生星、行星狀星云、超新星和一些有趣的恒星活動(dòng)現(xiàn)象。在恒星對(duì)流和中子星類(lèi)別方面提出了有特色的理論,在激烈活動(dòng)天體的研究中,做了許多有意義的工作。在星系和宇宙學(xué)方面,發(fā)展了搜索類(lèi)星體候選天體的技術(shù),成功地發(fā)現(xiàn)了大量類(lèi)星體候選天體。在觀測(cè)宇宙學(xué)方面完成了許多有價(jià)值的工作。
進(jìn)一步密切與國(guó)際天文界的聯(lián)系,加強(qiáng)了國(guó)際合作。1982年來(lái),國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)(IAU)每屆大會(huì)中國(guó)天文學(xué)家都組團(tuán)參加,葉叔華院士當(dāng)選為20屆、21屆IAU執(zhí)委會(huì)副主席,20余人擔(dān)任各專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員,有三人擔(dān)任專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主席。在我國(guó)舉辦了一系列重要國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。各天文臺(tái)積極組織或參與了多次國(guó)際聯(lián)合觀測(cè),成為國(guó)際合作中不可或缺的伙伴。1989年,建立了世界數(shù)據(jù)中心中國(guó)中心天文學(xué)科中心。
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