中國近代天文學(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》一書的出版,標(biāo)志著近代天文學(xué)的開端。清代刊行的《西洋新法歷書》以第谷天文學(xué)說為基礎(chǔ),同時也介紹了托勒密、哥白尼、開普勒、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)時哥白尼的學(xué)說是作為錯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?偟恼f來,明末和清代的中國學(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》,是英國天文學(xué)家J F赫歇耳的一本通俗名著,全書不僅對太陽系的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動有比較詳細(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,官方也無意引進(jìn)新技術(shù)。望遠(yuǎn)鏡在明末已傳入中國,但清代所制的眾多天文儀器,無一裝備望遠(yuǎn)鏡,因?yàn)檫@些儀器本質(zhì)上更像中國古代傳統(tǒng)的"禮器",而不是被作為科學(xué)儀器。
最早在中國建立近代天文機(jī)構(gòu)的是帝國主義列強(qiáng)。1873年,法國天主教會在上海建立徐家匯天文臺,開展天文、氣象和地球物理等綜合性觀測和研究工作,同時為各國海運(yùn)和中外商界提供氣象和時間等服務(wù)。1900年建立佘山天文臺,配置了當(dāng)時亞洲最大的40厘米折射望遠(yuǎn)鏡,開展星團(tuán)、星云、雙星、新星、太陽和彗星等的觀測研究工作。1894年,日本侵占臺灣,在臺北建立測侯所。1900年德國在青島設(shè)立氣象天測所,1911年改名為青島觀象臺。第一次世界大戰(zhàn)時被日本占領(lǐng),1922年,隨著青島主權(quán)的回歸,被北洋政府接管。二戰(zhàn)時又被日本侵占,1945年為國民政府接管。青島觀象臺先后從事過實(shí)用天文、方位天文、編歷、太陽、小行星、星團(tuán)、恒星、星云、宇宙構(gòu)造等觀測和研究工作。
1911年辛亥革命后,中國于1912年采用世界通用的公歷,但保持了傳統(tǒng)特色,以中華民國紀(jì)年。當(dāng)時的北洋政府將欽天監(jiān)更名為中央觀象臺,其工作只是編日歷和《觀象歲書》(即天文年歷)。紫金山天文臺建成后,中央觀象臺改為天文陳列館。
1919年"五四運(yùn)動"以后,隨著科學(xué)和民主思潮的發(fā)展,中國天文學(xué)界開始活躍起來。1922年10月30日,中國天文學(xué)會在北京正式成立,隨后創(chuàng)立《中國天文學(xué)會會報(bào)》。1924年中國政府接管了青島氣象天測所,改名為青島觀象臺。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,1947年成立天文系。
1927年4月蔣介石在南京另立"國民政府",成立"時政委員會"以編制、頒布國民歷。1927年7月,成立觀象臺籌備委員會。1928年成立天文研究所,首任所長高魯選擇紫金山作為天文臺臺址。先后建成子午儀、赤道儀、變星儀等天文觀測儀器。1934年紫金山天文臺正式建成?谷諔(zhàn)爭開始后,于1938年遷往昆明,在鳳凰山建立觀測站。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):觀測天體方位,以從事理論天文學(xué)研究;觀測天體形態(tài)、光度、光譜,以從事天體物理學(xué)之研究;編歷授時;測量經(jīng)緯度及子午線;編撰天文學(xué)圖書;答復(fù)政府及社會對于天文問題之咨詢。
上述天文機(jī)構(gòu)積極參與國際聯(lián)合觀測,同時進(jìn)行資料交換。嚴(yán)格說來,青島觀象臺和徐家匯、佘山天文臺的工作都不能歸入中國天文學(xué)之列,只有紫金山天文臺是第一個真正由中國人獨(dú)立創(chuàng)建起來的天文臺。應(yīng)特別指出的是,中國近代天文學(xué)事業(yè)的發(fā)展,與留學(xué)歸國人員的努力是分不開的。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)、張鈺哲、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)體系中的一門分支學(xué)科;建立起中國自己的天文研究機(jī)構(gòu),為中國現(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),開展天文教育工作,使中國天文學(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)大了中國天文學(xué)的群眾基礎(chǔ)和社會影響;在國內(nèi)、外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表研究論文,提高了中國天文學(xué)在國際上的地位。
中華人民共和國成立后,中國科學(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):將佘山天文臺和徐家匯天文臺先劃歸紫金山天文臺領(lǐng)導(dǎo),后合并為獨(dú)立的上海天文臺;將昆明鳳凰山觀測站劃歸紫金山天文臺領(lǐng)導(dǎo)。1958年開始,在北京建立了以天體物理研究為主的綜合性天文臺──北京天文臺。1966年起,建立了以時間頻率及其應(yīng)用研究為主的陜西天文臺;1975年起,把昆明鳳凰山觀測站擴(kuò)建成大型綜合性的云南天文臺。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)天體物理專業(yè)。
1957年1月,中國科學(xué)院成立中國自然科學(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,專門研究中國天文學(xué)遺產(chǎn)。
1957年建成北京天文館,在普及天文知識方面起著重要作用。
為了繁榮和推進(jìn)天文科學(xué),中國天文學(xué)會于1953年開始出版了《天文學(xué)報(bào)》。北京天文館于1958年創(chuàng)刊《天文愛好者》月刊,大力傳播天文科學(xué)知識。
至1978年,中國從無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,組織起自己的時間服務(wù)系統(tǒng)、緯度和極移服務(wù)系統(tǒng)(見國際時間局 、國際緯度服務(wù)、國際極移服務(wù)),在諸如世界時測定、光電等高儀制造、人造衛(wèi)星軌道計(jì)算、恒星和太陽的觀測與理論、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。
在改革開放的新形勢下,中國天文學(xué)突飛猛進(jìn)。天文臺、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。
我國的天文機(jī)構(gòu),在80年代初即已形成五臺(紫金山天文臺、上海天文臺、北京天文臺、云南天文臺、陜西天文臺),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)地球物理系天文專業(yè)),三室(中國科技大學(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(武昌時辰站、烏魯木齊天文站、長春人造衛(wèi)星觀測站、廣州人造衛(wèi)星觀測站)和一館(北京天文館)。過去數(shù)十年來,這些機(jī)構(gòu)的裝備上有飛速的發(fā)展。北京天文臺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年建成了太陽磁場望遠(yuǎn)鏡,1988年建成了1.26米紅外望遠(yuǎn)鏡,1989年安裝了我國最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡──2.16米望遠(yuǎn)鏡;1987年上海天文臺建成了1.56米天體測量望遠(yuǎn)鏡和天線口徑為25米的甚長基線干涉儀站;1990年紫金山天文臺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米的甚長基線干涉儀站。這些望遠(yuǎn)鏡都裝備有先進(jìn)的輻射探測器和終端設(shè)備,自適應(yīng)光學(xué)、光干涉、光導(dǎo)纖維等新技術(shù)開始應(yīng)用于天文觀測。這一系列觀測設(shè)備的建成使我國天文觀測能力發(fā)生了根本的變化。這些設(shè)備是我國自行研制的,它們的研制成功,也標(biāo)志著我國天文儀器研制能力的飛躍。其中,太陽磁場望遠(yuǎn)鏡已達(dá)到世界領(lǐng)先水平,2.16米望遠(yuǎn)鏡的建成使我國擁有了遠(yuǎn)東最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。此外國家重點(diǎn)工程──LAMOST,建成后, 使我國在多目標(biāo)光譜觀測方面擠身國際先進(jìn)行列。
這些重要設(shè)備分別劃入北京天文臺、上海天文臺、云南天文臺聯(lián)合組建的光學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室和紫金山天文臺、上海天文臺、北京天文臺聯(lián)合組建的射電天文開放實(shí)驗(yàn)室,對國內(nèi)外開放。
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》。
我國的天文研究取得了許多重要成果。在天體測量研究方面,1986年陜西天文臺建成了高精度長波授時臺。地球自轉(zhuǎn)參數(shù)測定實(shí)現(xiàn)了由經(jīng)典儀器向人衛(wèi)激光測距儀和甚長基線干涉儀等現(xiàn)代化儀器的過度。星表研究成為我國天體測量的一項(xiàng)有特色的研究,既滿足了國內(nèi)大地測量的要求,又為FK5作出了貢獻(xiàn)。地球自轉(zhuǎn)研究同地球動力學(xué)結(jié)合起來,發(fā)展成為天文地球動力學(xué)。
在天體力學(xué)研究方面,突出發(fā)展了人造衛(wèi)星動力學(xué)和小行星運(yùn)動研究。一方面組織人造衛(wèi)星觀測任務(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)并已獲永久編號的小行星100多顆。
在太陽物理研究方面,在21周和22周太陽活動峰年期間組織了多次聯(lián)合觀測,組織和參與了"日不落"連續(xù)太陽磁場國際合作觀測,取得了大批有價值的耀斑資料。發(fā)現(xiàn)了毫秒級射電爆發(fā)許多特征,增長了對太陽活動規(guī)律的認(rèn)識,成功地進(jìn)行了太陽活動預(yù)報(bào)。此外,還成功地組織了多次日食觀測,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現(xiàn)象。在恒星對流和中子星類別方面提出了有特色的理論,在激烈活動天體的研究中,做了許多有意義的工作。在星系和宇宙學(xué)方面,發(fā)展了搜索類星體候選天體的技術(shù),,成功地發(fā)現(xiàn)了大量類星體候選天體。在觀測宇宙學(xué)方面完成了許多有價值的工作。
進(jìn)一步密切與國際天文界的聯(lián)系,加強(qiáng)了國際合作。1982年來,國際天文聯(lián)合會(IAU)每屆大會中國天文學(xué)家都組團(tuán)參加,葉叔華院士當(dāng)選為20屆、21屆IAU執(zhí)委會副主席,20余人擔(dān)任各專業(yè)委員會委員,有三人擔(dān)任專業(yè)委員會主席。在我國舉辦了一系列重要國際學(xué)術(shù)會議。各天文臺積極組織或參與了多次國際聯(lián)合觀測,成為國際合作中不可或缺的伙伴。1989年,建立了世界數(shù)據(jù)中心中國中心天文學(xué)科中心。
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