标签: 天文学

绘画中的宇宙观（三）——从牛顿到伽莫夫

lingyue826 2020-11-4 09:33

上一期，我们通过分析 伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（简称《对话》）卷首插画、里乔利《新天文学大成》卷首插画、塞拉里乌斯《和谐大宇宙》卷首插画， 探讨了宇宙体系从“地心说”转变成“日心说”的历程，以及“日心说”的后续发展，讲到开普勒椭圆轨道模型确立了太阳系的概念。与开普勒同时代的伽利略开创了近代科学，至此天文学的发展也走上了高速公路，人们在大致清楚行星轨迹后，就要以科学的方法弄清楚 行星为什么会这样运动、什么时候开始这样运动、宇宙怎么形成的 等问题。 （壁画“伽利略的斜面实验”，图片来自《科学的历程》） 本期将通过布莱克的《牛顿》、达利的《记忆的永恒》两幅画来分析行星为什么这样运动、宇宙是怎样诞生的等问题。 05 布莱克《牛顿》，1795年 （布莱克《牛顿》，图片来自网络） （威廉·布莱克，1757年-1827年，图片来自网络） 威廉·布莱克是英国浪漫主义诗人、画家，“天不生牛顿，万古如长夜”，他所处的年代正是牛顿力学盛行的年代。画中牛顿全身肌肉紧绷，像是赤诚的自然之子正全神贯注地盯着手中的圆规，思考着自己的数学问题；同时 又像神一样在制定宇宙规律 ，用圆规对宇宙进行精确构思，正是牛顿机械自然观的直观表现。 06 达利《记忆的永恒》，1931年 （达利《记忆的永恒》，图片来自网络） （萨尔瓦多·达利，1904年-1989年，图片来自网络） 萨尔瓦多·达利是西班牙超现实主义绘画大师，与爱因斯坦生活在同一年代。《记忆的永恒》画面中远景是海岸线和天空映照着山脉，近景是三个软绵绵的，或悬挂在光秃秃的树枝上，或瘫软在那个粉灰色怪物的表面的，或垂挂在立方体的边缘，是我们常见的钟表。达利把拥有着坚固外形的钟表画成了软绵绵的样子，暗示金属材质的钟表及其精细的内部机械构造也可能伸展、弯曲和融化，意在质疑和挑战我们对于物理世界的理性认知和常识， 钟表象征时间，仿佛时间变得弯曲。这与相对论的时空观有异曲同工之妙。 （“宇宙如钟表”，图片来自网络） （牛顿，1643年-1727年，图片来自网络） 一是牛顿的大机械宇宙观（机械自然观）。 从伽利略开创近代科学以来，一个世纪的物理学在牛顿这里完成了大综合，他是有史以来最伟大的天才：在数学上，发明了微积分；在天文学上，发现了万有引力定律；在力学上，提出牛顿三定律；在光学上，发现了太阳光谱、发明了发射式望远镜。 开普勒首次阐述了行星运动的椭圆轨道，而1684年牛顿第一个从数学上证明了在平方反比于距离的力作用下，行星必做椭圆运动 。1686年牛顿出版了科学史上最伟大的一部著作 《自然哲学的数学原理》 ，开辟了全新的宇宙体系，提出了牛顿三定律和万有引力定律。至此，在经典力学体系下，支配天体运动的动力问题已经解决，那就是万有引力，万有引力是超距作用（ 即时作用 ）的。 机械自然观随着牛顿力学的建立而确立 ，笛卡尔第一次系统表述了机械自然观的基本思想：人与自然相分离、自然界的数学设计、物理世界的还原论说明、自然界与机器的类比。在机械自然观看来，宇宙从初始状态开始，任意时刻都是确定的、被设计好的，空间是绝对平直的，仿佛钟表等机械一般。 （康德-拉普拉斯星云假说，图片来自网络） （拉普拉斯，1749年-1827年，图片来自网络） 二是康德-拉普拉斯星云假说。 牛顿的万有引力解释了行星运动的动力问题，却没有解释宇宙的初始状态，亦即宇宙从什么时候开始是这个样子的。刘慈欣的《三体》描述了三体星人的 “三体问题” ，其实牛顿的万有引力解决了“二体问题”，欧拉提出了天体力学中的摄动方法，即将三体问题转化为一个二体问题加一个摄动。但天体力学成就最大的是拉普拉斯，拉普拉斯是拿破仑时期的科学家，致力于解决太阳系内的多体力学问题。1799年起相继出版了 《天体力学》 的五卷，这部著作汇集了天体力学自牛顿以来的全部成就，被誉为那个时代的《至大论》，他也因此被称为 法国的牛顿 。拉普拉斯证明了太阳系的稳定性，并且与德国哲学家康德（1755年）独立提出了“星云假说”（1796年）。拉普拉斯注意到太阳系行星的 同向性 和 共面性 ，因此猜测太阳系起源于一团旋转的巨大星云，由于引力作用星云不断收缩，较外围的星云在离心力作用下保持在外轨道绕中心转动，并且在自身引力作用下收缩成行星，星云的核心则收缩成太阳。 （相对论中的太阳和地球，图片来自网络） （爱因斯坦，1879年-1955年，图片来自网络） 三是爱因斯坦的相对论时空观（有限无界静态宇宙模型）。 19世纪是天文学家运用牛顿力学和万有引力定律进行天文发现的世纪，恒星周年视差、海王星在19世纪发现。直到20世纪初的 1900年，开尔文勋爵在演讲中提出物理学大厦已经完工，只剩“ 两朵乌云 ”，其中一朵“迈克尔逊-莫雷干涉实验”催生了相对论。 1905年是物理学奇迹年 ，因为这一年爱因斯坦发表了3篇划时代的论文，一篇解释了光电效应，一篇研究了布朗运动，最伟大的一篇提出了狭义相对论。狭义相对论基于光速不变原理、狭义相对性原理，推导出高速运动下尺缩钟慢、质量增加， 时间和空间的绝对性被打破 。自此，已延续2000多年的由亚里士多德为解释天上物体的匀速圆周运动而创造的 “以太”，变得不再必要 。11年后的1916年，爱因斯坦运用黎曼几何完成了广义相对论的最终形式。广义相对论是描述物质间引力相互作用的理论，这一理论 首次把引力场解释成时空的弯曲 。广义相对论有三大预言：水星近日点的进动、引力红移、引力场使光纤偏转（ 爱丁顿1919年在日全食时观测验证 ），在之前和随后几年均被验证。 （牛顿VS爱因斯坦，图片来自网络） 相对论 否定了牛顿的绝对时空观 ，催生了相对论时空观。 相对论时空观中 时间和空间被联系在一起，它们互相联系又互相制约，物质的运动对时间和空间有一定的影响， 三维的空间与时间一起组成了四维时空。 爱因斯坦在得出引力场方程后，马上联想到将整个宇宙作为考虑对象，宇宙论落寞了几百年后（ 从开普勒后，宇宙论很少被研究 ）又开始复活。爱因斯坦像开普勒一样，相信宇宙是一个和谐的整体。 经过推算，爱因斯坦认为宇宙是封闭的球面模型，宇宙不仅是有限无界的，而且是静态的。 （“宇宙大爆炸”，图片来自网络） （哈勃定律，图片来自网络） 四是大爆炸宇宙论（ 宇宙学界的标准模型 ）。 运用爱因斯坦的广义相对论，几乎与爱因斯坦同时，荷兰天文学家德西特得出了膨胀的宇宙模型；1922年，苏联物理学家弗里德曼得出了均匀各向同性的膨胀或收缩模型；1927年比利时天文学家勒梅特也独立得出了弗里德曼的结论。后来弗里德曼发现基于相对论引力场方程，宇宙模型必定是动态的。 哈勃定律 （河外星系的视向退行速度与距离成正比） 公布后，人们惊喜发现它所展示的宇宙正是弗里德曼模型预言的那样。 （伽莫夫，1904年-1968年，图片来自网络） （宇宙背景辐射，图片来自网络） 既然宇宙是膨胀的 ，那么越往早去，宇宙体积就越小，在某一个时间前，宇宙就应该是一个 极小的点 。1940年，美国物理学家 伽莫夫 等人提出了大爆炸宇宙模型，他们认为宇宙起源于一次巨大的爆炸，之后不仅连续膨胀，而且温度也在由热到冷逐步降低。在宇宙早期，不仅密度很高，而且温度也很高，所有天体及化学元素都是在膨胀过程中逐步生成的，但原初辐射与物质元素脱离耦合后仍保持黑体谱（ 可以理解为大爆炸的“声音” ）， 黑体辐射的温度大约是5K 。1964年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊果然意外 观测到了这种宇宙微波背景辐射， 这次意外发现使得 大爆炸模型成为宇宙学界的标准模型。 大爆炸宇宙论目前已经成为“原理”，它使得天体物理学与粒子物理学相关联，使得天文学成为一个统一的整体。 关于四种宇宙观的解读 上述四种宇宙观，从1686年牛顿机械自然观的确立 ，到拉普拉斯1796年提出星云假说 ，再到爱因斯坦1916年提出相对论宇宙观 ，最后到1940年伽莫夫等提出大爆炸宇宙论，均发生在17世纪-20世纪的近代科学和现代科学时期。经历了大机械宇宙观和相对论宇宙观，最终确立了大爆炸宇宙论。 传承和思想基础 宇宙观发展到牛顿这里，似乎经历了一次大的转变，不再拘泥于开普勒以前的种种拘束，但是也保留了一些痕迹。 一是“以太”的使用继续延续 ，直到狭义相对论出现才得以摒弃。 二是对开普勒椭圆轨道模型的沿用和证明 ，牛顿第一个用数学方法证明了行星运动的椭圆轨道，其实也是对开普勒的延续。 发展和演进思路 关于动力问题。关于行星绕日运动，牛顿解释是说行星在太阳引力作用下围绕太阳运动，爱因斯坦解释是说太阳引力使其附近空间发生强烈弯曲和封闭，行星在弯曲空间中做直线运动。 从牛顿开始，人们开始思考支配天体运动的动力问题 （ 亚里士多德也分析过，不过他没有用到数学 ）， 宇宙观的主要争论点便进入了 天体力学阶段 ，而不再是（一）和（二）中的宇宙中心问题和行星轨道问题。 关于“宇宙”的概念。在牛顿之前，人们研究中的“宇宙”主要指太阳系六大行星，牛顿的万有引力使得人们将目光放宽到了六大行星之外，并且使得亚当斯和勒维烈计算出了海王星。随后，“宇宙”的概念也从太阳系推宽至整个宇宙。虽然从毕达哥拉斯开始，就有“ 恒星天球 ”（ 用来表示天空中不变的星星，即遥远的恒星 ），但是毕竟没有对他们进行实质性的研究。 关于宇宙的起源和演化。在牛顿之前，几千年的天文学， 人们更多的是研究 宇宙是什么样子的 ，很少有人去研究宇宙是怎么来的、又是怎么发展的。直到万有引力定律和相对论出现后，人们才有了科学工具去研究宇宙的起源问题。 写在最后 《绘画中的宇宙观》分三篇完成，分别是《绘画中的宇宙观（一）——从毕达哥拉斯到托勒密》《绘画中的宇宙观（二）——从哥白尼到开普勒》《绘画中的宇宙观（三）——从牛顿到伽莫夫》。全篇通过《大使们》、伽利略《对话》卷首插画、里乔利《新天文学大成》卷首插画、塞拉里乌斯《和谐大宇宙》卷首插画、《牛顿》、《记忆的永恒》，分析了毕达哥拉斯学派“地球—天球”两球宇宙观、欧多克斯同心球宇宙模型、亚里士多德“水晶球”宇宙模型、托勒密的本轮-均轮宇宙模型，哥白尼的“日心说”体系、第谷的“混合体系”、开普勒椭圆轨道体系，牛顿大机械宇宙观、康德-拉普拉斯星云说、爱因斯坦相对论宇宙观、大爆炸宇宙论，基本涵盖了从古希腊到20世纪的代表性宇宙观，同时对这些宇宙观的传承和思想基础、发展和演进思路进行了简短评述。 最后不得不再次强调，由于史料有限、时间有限，水平有限，《绘画中的宇宙观》三篇肯定在表述上、观点上呈现笔者个人色彩，请读者们以批判的姿态阅读系列文章，不当之处请留言指出，笔者定当认真考证。感谢。 主要参考文献 1.吴国盛.科学的历程 .湖南科技出版社，2013.8第三版. 2.刘啸霆.现代科学技术概论 .高等教育出版社，1999.7. 3.儿童艺术启蒙 · 世界名画赏析3 ︱萨尔瓦多·达利 《记忆的永恒》 .“博物馆儿童教育”公众号. 4.萨尔瓦多·达利 | 艺术史上的疯子，却创造了无数梦幻奇境 .“小霞微访谈”公众号. 5.书画雅苑.英国威廉.布莱克油画作品 .豆瓣网.

4642 次阅读|0 个评论

绘画中的宇宙观（二）——从哥白尼到开普勒

lingyue826 2020-11-4 09:31

上一期，我们通过分析 小汉斯·荷尔拜因 的油画 《大使们》 ，讨论了 毕达哥拉斯“中心火”宇宙模型、欧多克斯同心球宇宙模型、亚里士多德“水晶球”宇宙模型、托勒密本轮-均轮宇宙模型 。“地心说”宇宙模型发展到托勒密这里基本到达了巅峰，统治了 天文学1600多年，直到 哥白尼的《天球运行论》 出版和传播。 （波兰1000兹罗提纸币印有哥白尼及其“日心说”，图片来自网络） 本期将通过 伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（简称《对话》）卷首插画 、里乔利 《新天文学大成》卷首插画、塞拉里乌斯《和谐大宇宙》卷首插画 ， 分析宇宙体系从“地心说”转变成“日心说”的历程，以及“日心说”的后续发展。 02 伽利略《对话》卷首插画，1632年 （伽利略《对话》卷首插画，图片来自网络） （伽利略，1597年-1681年，图片来自《科学的历程》） 据说，1543年5月24日，生命垂危的哥白尼在病榻上见到了《天球运行论》样书（ 最初翻译成《天体运行论》，后由张卜天教授翻译成《天球运行论》，“天体”是现代人的称呼，还原到哥白尼那个年代，“天球”更为合适。 ），他只摸了摸书的封面，不久便辞世了。《天球运行论》的出版，正式创立了“ 日心说 ”，逐渐掀起了一场科学革命，引起了人类宇宙观的重大变革。然而最开始却遭受除职业天文学家外的各方面反对，90年后伽利略出版了《对话》，正式系统地讨论了托勒密体系和哥白尼体系。《对话》很快便被罗马教会查禁，伽利略也被判处终身监禁。画中描述的是 萨尔维阿蒂 （伽利略代言人）、 辛普里丘 （亚里士多德学派代言人 ，彼时亚里士多德学说已被宗教奉为教条 ）、 沙格列陀 （主持人）对话的场景，是“日心说”与“地心说”的对话，结果是“日心说”占据上风。 03 里乔利《新天文学大成》卷首插画，1651年 （里乔利《新天文学大成》卷首插画，图片来自豆瓣） 里乔利《新天文学大成》卷首插画，顾名思义是《新天文学大成》书中的第一幅插画。《新天文学大成》由意大利天文学家乔万尼·里乔利于1651年发表，一度成为 成为欧洲各地天文学家的标准技术参考书 ，如今月海和环形山的系统命名也由此而来，书名致敬托勒密的《天文学大成》。 （乔万尼·里乔利，1598年-1671年，图片来自豆瓣） 与《大使们》相比，插画的宇宙观主题更为鲜明。插画描述的是天文学缪斯女神对哥白尼的“日心说”与第谷的“地心说”进行审判的画面，她用一个天平称量两种宇宙体系， 很明显第谷体系更重 ，第谷取得了胜利而哥白尼输掉了；画面下方，老年的托勒密说了一句“我错了”。不过，里乔利似乎在他的 月面图 中隐秘地表示， 其实他支持哥白尼学说 。 （第谷主张“日心”“地心”混合体系、哥白尼主张“日心”体系、托勒密主张“地心）体系，后文详述。） 在伽利略去世后仅仅9年，这是里乔利唯一安全的表达。 04 塞拉里乌斯《和谐大宇宙》卷首插画，1708年 （塞拉里乌斯《和谐大宇宙》卷首插画，图片来自“中国国家天文”公众号） 安德烈亚斯·塞拉里乌斯是一位生于德国的荷兰地图学家，现代历史学家只能通过蛛丝马迹分析这位伟大 地图学家 的生平。他最有名的作品是1660年首次出版的星图《和谐大宇宙》，上面有大量的巴洛克风格装饰图案，也许是史上最华美的天象图。曾风靡一时，后又多次重印，上图为1708年版《和谐大宇宙》的卷首插画。 （卷首插画上部，图片来自网易） 绘画上方，书名条幅两旁，两个小天使举着黄道环，中央绘有太阳，一侧地球贴着黄道。另两个小天使手持直角量角器。小天使的上方是太阳、月亮、北斗七星等天体，以及天秤座等星座。 （卷首插画下部，图片来自网易） 绘画下方中央，坐着掌管天文的缪斯女神 乌拉尼娅 ，她手执一具浑仪，这是一种模拟计算器，天文学家和占星家用它来换算位置坐标。从左侧开始环绕她的人依次是：恒星的测量者 第谷 ，他手拿圆规； 托勒密 捧着书本，可能是他的伟大著作《天文学大成》；叙利亚拉卡城的 阿尔巴塔尼 ，数学家，阿拉伯科学黄金时期托勒密著作的摘编者；戴着王冠的是13世纪的西班牙国王智者 阿方索 ，一位坚持“日心说”太阳系模型的天文学赞助者；荷兰天文学家 约翰·兰斯伯格 ，哥白尼学说早期的一位重要支持者，他用一根很长的教鞭指着贴在黄道环上、围绕太阳运行的地球，这套装置取自兰斯伯格本人所著的《永恒天体运行表》。在这些显赫人物最前方的是身穿黑色长袍的 哥白尼 本人，他一边在第二具浑仪上做测量，一边书写， 身后的地上，可能是他的《天体运行论》 。哥白尼和第谷分别位于 缪斯女神左右侧，并且在 缪斯女神 的 前方 。 （哥白尼1473年-1543年、《天球运行论》，图片来自网络） 伽利略《对话》卷首插画、里乔利《新天文学大成》卷首插画、塞拉里乌斯《和谐大宇宙》卷首插画同为图书插画，均为图书内容提供直观价值判断。三幅画所展示的宇宙观大体是一致的，均是托勒密体系、哥白尼体系、第谷体系的较量，大致 涉及到 托勒密 、 哥白尼 、 伽利略 、 第谷、开普勒 等天文学家。 （哥白尼宇宙体系，图片来自上海交大） （“日心说”行星运动（左）和“地心说”行星运动（右），图片来自万物杂志） （“日心说”体系地球和金星相对运动画出“玫瑰”，图片来自万物杂志） 一是哥白尼“日心说”宇宙体系。 哥白尼最终构造的宇宙图景是：最外层是恒星天，静止不动；最远的行星是土星，运行周期是30年，以后依次是木星、火星、地球、金星、水星；月球是地球的卫星。 哥白尼提出了地球自转和公转的概念， 用太阳取代了地球位于宇宙中心。“日心说”比“地心说”更明显的优势在于简洁，即使哥白尼的反对者也承认。 哥白尼革命带来了一系列观念上的变革： 首先，地球不断运动，打破了亚里士多德物理学中天地绝然有别的界限；其次，破除了亚里士多德绝对运动概念，引入了相对运动观念；再次，转变了宇宙中心，并且暗示宇宙可能没有中心，与希腊古典的等级宇宙完全对立；最后，因地球运动、恒星不动，恒星则不用同处在统一球层中。 （第谷画像，1546年-1601年，图片来自“科学的历程”公众号） （第谷“新宇宙体系假说”示意图，图片来自“科学的历程”公众号） 二是第谷“混合体系”。 第谷出生于《天球运行论》出版后的第3年，是反对“日心说”中最著名的职业天文学家，他在丹麦国王腓特烈二世的资助下， 建立了历史上第一座真正意义的天文台 。第谷是一个天才的观测家，但在理论上因循守旧，他完全清楚“日心说”的优点，并且赞美它是“美丽的几何构造”，但他不同意地球运动概念，因为 他没有观测到恒星周年视差 。为调和哥白尼“日心说”和托勒密“地心说”，第谷创造了“新宇宙体系假说”（ “混合体系” ）。 “混合体系” 认为地球位于宇宙中心，但不同于托勒密体系，只有太阳、月亮、全部恒星才以地球为中心运转，水星、金星、火星、木星、土星则以太阳为中心绕太阳运转。 然而第谷虽然反对日心说，但他的天文观测结果却为哥白尼“日心说”的发展开辟了道路。 在数学上，第谷的“混合体系”与哥白尼体系是完全等价的。 第谷系统、精确的观测材料，为历法改革奠定了基础。第谷一生的贡献，除了天文观测资料，最大的就是发现并培养了开普勒。 （开普勒，1571年-1630年，图片来自《科学的历程》） （开普勒《宇宙的和谐》中关于几何和谐的片段，图片来自《科学的历程》） （开普勒第二定律，S1=S2，图片来自网络） 三是开普勒椭圆轨道体系。 第谷去世前，将所有天文观测资料传给了开普勒，开普勒没有辜负第谷的期望，运用这些资料提出了开普勒三定律， 被称为“天空立法者”。开普勒以火星为突破口（ 第谷观测火星资料最丰富的 ），算出了火星运动轨道是椭圆无疑（第一定律， 他是第一位抛弃行星正圆运动的天文学家 ），同时提出面积定律（第二定律）。1618年发表《哥白尼田文学概论》，将研究发现的火星运动定律推广到了太阳系所有行星，同时提出行星公转周期的平方与它同太阳距离的平方成正比（第三定律）。开普勒三定律将行星运动与太阳紧密联系，从此太阳系的概念被牢牢确立，托勒密和哥白尼所运用的一大堆“本轮-均轮”被彻底清除，开普勒因此被称为“ 天空立法者 ”。 关于三种宇宙观的解读 上述三种宇宙观，从1543年哥白尼首次提出的 “日心说”体系 ，到第谷1583年根据大量观测数据提出的日心说和地心说的 “混合体系” ，再到开普勒1618年根据第谷观测数据提出的 椭圆轨道体系 ，均发生在16世纪-17世纪的文艺复兴晚期。经历了宇宙中心从地球到太阳的转变，以及行星轨道从正圆到椭圆的转变。 传承和思想基础 哥白尼的“日心说”体系、第谷的“混合体系”，都运用了“本轮-均轮”系统，均信奉柏拉图主义，坚持行星正圆运动，可见古希腊先贤提出的“拯救现象”在文艺复兴晚期的延续，也同时说明“中世纪”天文学发展的停滞。 发展和演进思路 开普勒 椭圆轨道体系则彻底抛弃了 “本轮-均轮”系统 和正圆运动，奠定了现在太阳系的图景，可以说宇宙模型发展到开普勒这里 才真正脱离了柏拉图主义 ，给希腊古典天文学画上了句号，正是因为开普勒将第谷临终前的告诫“一定要尊重观测事实”践行到底。八大行星的运动有 同向性 、 共面性 和 近圆性 ，虽然是椭圆轨道，但椭圆近似正圆，可见坚持近2000年的行星正圆运动有一定的缘由，同时说明开普勒提出行星椭圆运动的不易之处。 开普勒作为“天空立法者”描述了行星运动，然而为什么行星会这样运动？后续宇宙观又是怎样演进的？我们将在 下一期《科史钩沉 l 绘画中的宇宙观（三）》为大家揭晓。 主要参考文献 1.吴国盛.科学的历程 .湖南科技出版社，2013.8第三版. 2.托马斯·库恩著，吴国盛等译.哥白尼革命——西方思想发展中的行星天文学 .北京大学出版社，2003.1. 3.石云里.第谷对日心说和地心说的调和 .“科学的历程”公众号. 4.Nick Kanas.天文插画的黄金时代 .“博科园”公众号. 5.泊风.乔万尼·里乔利：为月球陨石坑命名的神学家 .豆瓣网. 6.胡翌霖.宇宙论的两球模型 .“科学的历程”公众号. 7.中国国家天文.文艺复兴时期如何通过天文插画延续希腊文化？ ..“科学公园”公众号. 本文原载于“湖北省科学技术馆”官方微信公众号

5831 次阅读|0 个评论

生活中的物理学——潮汐锁定

热度 2 liuyong1982 2020-4-8 20:47

刚刚过去的 4 月 7 日，月球再次运动到其绕地轨道的近地点，这是 2020 年中距离地球最近的近地点。因此，这个满月看起来要更大更亮。在月盈的日子里，你有没有留意到你所看到的月亮上的阴影总是同一幅图景？想象链球运动员在扔出链球前的高速旋转，链球的一面总是正对着运动员。链球围绕运动员转一圈，它绕着其轴线也正好旋转一周。月球就是处于这样一种状态，它绕地球公转一周的同时正好自转一周。这种现象叫作潮汐锁定，又称引力锁定。 潮汐锁定和潮汐现象的物理机制是相同的，都是万有引力引起的。两个物体之间的引力强度与其距离平方成反比，与它们的质量成正比。月球在产生之初就不是一个完美的球体，再加上经年累月的潮汐力作用后，其形状是蛋形。当其处于潮汐锁定状态时，其对称轴指向地球。设想一下，如果月球的自转角速度大于或者小于公转角速度，其对称轴将偏离地月连线。由于月球近端受到的地球引力大于远端的引力，结果是地球的引力将其重新拉回对称轴指向地球的平衡态。正是这样的机制，自 45 亿年前产生以来，月球的转速越来越慢，直至现在的状态。现在的状态并不是终点，地球和月球组成的系统还在继续演进。 （示意图。形状、大小及距离皆不成比例。） 在链球运动员和链球组成的体系中，链球运动员也具有和链球一样的自转周期。链球运动员和链球都只有一面展示给对方。地球和月球组成的系统正在往这个方向演进，地球的自转周期以每百年 2.3 毫秒的速率减慢。由于引力的特点，不难想象，达到相互锁定的状态所需要的时间与这两颗星体的重量及距离有关。若行星和卫星之间的距离越近，它们的质量越大，它们相互锁定需要的时间就越短。五百亿年后，地球的自转周期、月球的自转和公转周期都将一样。那时，它们组成的系统将处于相互锁定的稳定状态。不过，它们也许等不到那一天。因为，现在的五十亿年后，太阳已经演化成一颗红巨星。那时的太阳将变得如此巨大，地球极有可能已经被太阳吞噬。 太阳系有 8 颗行星。除水星和金星外，其它行星少则有 1 颗卫星，多则有五十多颗卫星。目前已经确认的太阳系里的卫星总数有 158 颗。在太阳系里，除了月球被地球锁定外，还有很多卫星也都被它们的行星锁定。并且，冥王星和它的卫星卡戎已经处于相互锁定的状态。因为水星离太阳最近，它已成为太阳系里第一个被太阳锁定的行星。与月球的状态不同的是，水星的自转和公转周期的比例是 2 ： 3 。也就是说，当水星绕太阳公转 2 圈后，其正好自转了 3 圈。如何解释水星达到现在这样一种特殊的状态并不是想象得那么简单，需要对水星在孕育之初的状态以及水星的结构等都有合理的描述才有可能给出正确的解释。 2012年发表于 《自然·地球科学》的研究结果表明，对于特定的初始状态，水星有68%的概率会演化成自转和公转周期一样的同步旋转状态。在同步旋转状态下，如果水星受到大的撞击，它将极有可能演化成现在的状态。

个人分类: 科普|11080 次阅读|0 个评论

超光子研究提议

WENZHONGZHANG 2019-5-18 10:11

请参阅： The Super photon theory research proposal.pdf

1361 次阅读|0 个评论

读博记语（396)-这个问题值得思考

zjzhaokeqin 2018-9-29 22:30

读博记语（ 396)-这个问题值得思考 赵克勤 读科学网 罗逸飞 博文《 百万年后，人类将何去何从？ ——走近“引文桂冠奖”得主天文学家桑德拉·法伯尔 》 ， （ 链接地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-3399175-1137830.html  ） 记语与评论如下： “作为一个天文学家，法伯尔习惯了从宇宙学的时标来思考问题。毕竟对于星系演化来说，一亿年的尺度尚且不算很长，百十万年几乎更是弹指一挥间。然而，对于人类来说，我们从来没有从宇宙学的时间尺度上认真考虑过自己的未来。千百年来，一代又一代的人类在思考未来的时候最多从自己的子女考虑到孙辈甚至重孙辈，可是没有人对整个人类文明在宇宙学时标上的发展进行过严谨的科学研究。因此，法伯尔正在致力于推动加州大学圣克鲁兹分校下属的地球未来研究所和加州大学系统下属的起源与深度时间研究中心。在这两个机构中，来自包括但不限于天文学、地球科学、生物学、计算机科学、经济学、政治学等各个学科的精英学者们将从一百万年的时间尺度上思考地球和人类的未来。一百万年将经历四千代人类的繁衍，到那时，地球的未来将会如何？人类存在的终极目的将会是什么？地球和人类的存在又重要吗？人类这个物种从哲学意义上的价值观又会是怎样的？这些问题值得思考，也应该有人开始去认真地思考。作为加州大学起源与深度时间研究中心的负责人，法伯尔将激发无穷的想象力，带领人们开创这一关乎人类未来问题的讨论，她也真诚地邀请来自中国的学者能够参与到这一项目之中。” 评： “这些问题值得思考，也应该有人开始去认真地思考”。 注：图来自罗逸飞博文 http://blog.sciencenet.cn/blog-3399175-1137830.html 图 . 2018年9月19日法伯尔在北京为人类命运共同体的‘星’征程专题论坛作报告（图片来自来自新华社客户端 http://www.xinhuanet.com/tech/2018-09/19/c_1123456024.htm） \0 \0

个人分类: 读博记语|890 次阅读|0 个评论

从亚里士多德到开普勒--太阳系模型的演化过程

热度 2 Lunalin 2018-4-22 15:07

天文学是最古老的科学。古希腊，埃及，中国等几个文明社会都在不同时期观察到天上恒星，行星，太阳和月亮的有规律运行。从地球上通过肉眼，借助像圭表和日晷这样简单的工具，人们可以观察到： 1. 日夜交替，太阳每天东升西落，但太阳升起和降落的位置并不固定。春夏季太阳从东偏北升起，秋冬季太阳从东偏南升起。日夜长度也并不固定，夏天日长夜短，正午时太阳可以升的很高，而冬天日短夜长，正午时太阳升的很低。古巴比伦，希腊以及古代中国都曾用日晷，圭表来测量太阳的每日运行。日晷晷面平行于赤道面，晷针的上端正好指向北天极，影子每天同一时刻都指向同一方向，是很好的计时工具。圭表是直立于平地上测日影，圭表不但可以计时，也可以作为日历使用。 2. 夜间群星璀璨，整个星空像由一个巨大天球携带围绕北方一个固定点从东向西旋转，但除个别星星之外，星星间相对位置保持不变。于是人们可以把相邻行星用假想连线连接起来，构成一个一个星座，并用丰富的想象力将星座与神话故事联系起来。比如希腊神话中神后赫拉将卡里斯托变成大熊，后来宙斯把大熊提升到天界，即北天的大熊星座。中国古代也有七夕节牛郎织女的美好传说。托勒密在他的《天文学大成》中共列了 48 个星座。中国古代将星空划为三垣二十八宿，共 283 个星座， 通称 283 宫。 3. 太阳除了每天东升西落，也在背景星星中自西向东沿黄道穿行。这样每天在夜空观察到的星星不同。有些星星只能在夏天观察到，而有些星星则只能在冬天观察到。黄道相对于天赤道倾斜 23 1 / 2 度。太阳环绕黄道一周需要约 365 天，依次穿过黄道十二宫的白羊座，金牛座，双子座，巨蟹座，狮子座，室女座，天秤座，天蝎座，人马座，摩羯座，水瓶座和双鱼座。人们用圭表记录太阳的运行，发现春夏秋冬四季时间长短不同，太阳在冬季运行稍快，夏季稍慢。 4. 月有阴晴圆缺，从新月到满月再到下一个新月需要约 29 天半。月亮像太阳一样除了每天环绕北天极由东向西运行以外，也自西向东在黄道附近穿行，但月亮运行路径白道与太阳运行路径黄道有 5 0 9 ’的夹角，而且黄道与白道的交点不固定。中国东汉时期伟大的文学家张衡已经知道“月光生于日之所照”。古希腊阿那克萨哥拉也断言：“太阳赋予月球光芒”。 5. 晚上观察到的星星彼此间相对位置保持不变，但肉眼很容易观察到有五个“星星” 例外，它们环绕黄道十二宫自西向东穿行，与太阳和月亮几乎在同样的轨道上。古希腊人称之为行星，中国古代天文学家把这五个“星星”与五行学说联系在一起，分别命名为金星，木星，水星，火星和土星。水星和金星环绕黄道十二宫一周大约用一年时间；火星环绕一周大约用一年 322 天；木星大约用 11 年 315 天，土星大约用 29 年 166 天。这些是行星平均运行时间，因为它们不是匀速运行，甚至有时会发生反向自东向西运行。古代中国把行星自西向东运行称为“顺行”，把自东向西运行称为“逆行”，把顺行和逆行的转折点称为“留”。比如火星平均每隔约 780 天会发生一次逆行，每次逆行约 72 天左右时间。 古代几个文明社会都对天上太阳，月亮，行星和恒星进行过精确的观测，对它们的运行规律也都有基本掌握。但是把日月星辰的运行作为一个整体去认识，建立起数学模型用数学方面解释天体运行现象，预测天体运行位置则发生在古代希腊，由此导致了现代科学的诞生。把日月星辰的运行作为一个整体始于古希腊哲学家柏拉图，他认为所有天体都在围绕地球做匀速圆周运动 , 我们观察到的天体复杂运行只是一种表象，天体运行可以用匀速圆周运动的组合来解释。为此他给数学家和天文学家提出一个问题：如何组合太阳，月亮，行星和恒星的匀速同向圆周运动才可以得出与我们的实际观测一致的结果。数学家和天文学家经过二千多年的努力，先后建立了同心球模型，地心学说模型，哥白尼日心学说模型，半地心学说模型以及开普勒日心学说模型。 同心球模型 前面介绍过从地球上观测太阳存在两种运动方式，一种是每天的东升西落，另一种是每年沿黄道带由西向东运行一周。月亮也存在两种运动，一种与太阳一样，每天从东边升起，从西边落下，另一种是每月从西向东运行一周。恒星只有一种运动，即每天的东升西落。行星要复杂的多，不但有每天的东升西落，而且在背景恒星中有时顺行，有时逆行。古希腊最杰出的数学家，天文学家欧多克索斯 (Eudoxus of Cnidus) 最早对柏拉图 (Plato) 提出的问题进行了研究，他提出了第一个太阳系数学模型 -- 同心球模型。他的模型由 27 个透明天球组成： 一个携带恒星的天球，该天球以地球为中心每天由东向西旋转一周。 2. 三个匀速圆周运动的太阳天球。外太阳天球运行轴和运行速度与恒星天球一致，每天环绕地球由东向西运行一周。太阳位于内太阳天球赤道，内太阳天球轴相对外太阳天球轴倾斜 23 1 / 2 度，内太阳天球就像连接在外天球一样与外太阳天球同步运行的同时每年也围绕自身的轴由西向东运行一周。这样即可以解释太阳每天的视运行，也可以解释太阳每年在黄道带的视运行。欧多克索斯给太阳加的第三个天球可能是因为欧多克索斯错误地认为太阳存在在黄道上的缓慢变化。 3. 三个匀速圆周运动的月亮天球。外月亮天球和内月亮天球与太阳天球类似，不同之处在于内月亮天球每月从西向东运行一周，而不像内太阳天球每年运行一周。欧多克索斯给月亮加的第三个天球可能用来解释月球白道与黄道交点在黄道上的缓慢运动。 4. 五颗行星（金星，木星，水星，火星和土星）每颗行星四个天球，一共二十个行星天球。每个行星天球最外一个天球围绕地球每日由东向西运行一周，其旋转轴与恒星天球，太阳和月亮天球的外天球旋转轴一致。第二个天球类似于太阳和月亮的内天球，它们以不同速度环绕相对外天球轴倾斜 23 1 / 2 度的轴由西向东运行。这样解释了行星日和年的视运行。行星的逆行由两个内天球的运行产生。两个内天球以同速反向围绕两个近平行轴旋转，行星链接在最内天球。两个内天球的轴如果完全平行，它们相向运行会使行星保持在同一位置，但是因为它们的轴不完全平行，行星会发生上下和左右摇摆，它们在黄道带内的运行就叠加出一个 ∞ 字形 , 这样可以解释行星的顺行和逆行。 欧多克索斯的模型存在不少问题，比如不能解释季节长短和行星亮度的变化，他的模型是同心球 -- 球体都以地球为中心，太阳，月亮和行星与地球间的距离不变，这样不会有季节长短和行星的亮度的变化，而人们早已经观测到冬夏季长短不同，而且行星亮度变化很大，尤其在“留”时亮度最大。另外该模型虽然可以较理想地解释木星和土星的运行，但不能解释水星的运行，对金星和火星也不理想。亚里士多德 (Aristotle) 改进了欧多克索斯的模型，人们后来提到同心球模型更多的与亚里士多德联系起来。 无论同心球模型存在多少不足，这是人类建立的第一个天体运行数学模型，对现代科学的兴起具有深远意义。有人把欧多克索斯称为古希腊时代的牛顿，他当之无愧。由于同心球模型的不足，该模型很快被另一个更好的模型取代 — 托勒密地心模型。 地心模型 托勒密 (Claudius Ptolemy) 在《天文学大成》中系统介绍了托勒密地心模型。他的模型地球静止于宇宙中心，既不自转，也不公转。最外层的透明恒星天球携带所有其他天球每天从东向西运行一周。为了更好地描述季节的长短，行星的逆行，行星亮度的变化并且仍然满足柏拉图提出的天体匀速圆周运动的要求，托勒密地心模型引入了几个数学概念：本轮，均轮，偏心圆，以及匀速点。 1. 本轮：本轮是均轮上的小圆。行星和月亮不是直接围绕地球做匀速圆周运行，而是在本轮上围绕本轮中心匀速圆周运转。 2. 均轮。均轮携带本轮围绕地球匀速圆周运转。本轮的中心在均轮上运转。 3. 偏心圆：地球不在均轮的中心，而是与均轮中心有一定距离。 4. 匀速点：与地球位于均轮中心两侧，距离均轮中心距离相等。行星本轮中心不是围绕地球做匀角速运行，而是围绕匀速点做匀角速运行。 在 托勒密地心模型中太阳天球最为简单，太阳只有一个均轮，没有本轮，太阳在均轮上沿黄道由西向东做匀速圆周运转。地球不在太阳均轮中心，而是偏离太阳均轮中心距离约为太阳均轮半径的百分之三。太阳围绕均轮中心匀速圆周运转，相对于地球而言太阳在近地点时运行速度加快，远地点时运行速度减慢。这样可以很好地描述季节长短的不同。 托勒密月球天球包括一个本轮和一个均轮。均轮围绕地球由西向东做匀速圆周运转，而月球在本轮上围绕本轮中心做反向匀速圆周运转。后来托勒密为了解决月亮上下弦问题而又对月亮天球进行了复杂化处理，这样反而带来许多问题。托勒密模型预测月球在围绕地球运行过程中月亮与地球间的距离每月会发生很大变化，这意味着月亮视大小也应该有很大变化，这与观测不符。 托勒密地心模型对内行星水星和金星与对外行星火星，木星和土星的处理方式不同。托勒密模型中内行星水星每 88 天在其本轮上运行一周，金星每 225 天在在其本轮上运行一周。水星和金星的本轮中心在各自均轮上围绕地球运行一周正好一年，而且该中心一直位于地球和太阳的连线上。外行星火星，木星和土星在各自本轮上每年运行一周，火星本轮中心用 1.88 年在均轮上运行一周，木星本轮中心用 11.9 年在均轮上运行一周，土星本轮中心用 29.5 年在均轮上运行一周。每个外行星本轮中心与行星连线一直保持与地球和太阳连线平行。行星的本轮和均轮沿同向运行。 托勒密模型对行星逆行的解释比同心球模型要好理解的多。比如火星自身在其本轮上由西向东运转，本轮中心在均轮上由西向东运转，当火星在本轮上运行到最接近地球时它在本轮上的运行方向与本轮在均轮上的运行方向相反，看起来火星开始朝后运行。这时候火星离地球最近，所以也最亮，最红。 托勒密意识到只用本轮和均轮模型计算结果与对行星运行的观测不符，他给行星的均轮引入了偏心圆和匀速点。地球不在均轮的中心，而是有一定偏离。地球偏离火星均轮中心距离为火星均轮半径的百分之十，偏离金星中心百分之二，偏离土星中心百分之六，偏离木星中心百分之五。偏心圆理论让行星本轮中心以匀速围绕行星均轮中心运行，而不是地球。加入偏心圆并没有完全解决理论模型与观测结果间的偏差，于是托勒密又为每个行星引入了匀速点。匀速点与地球位于均轮中心两侧，距离均轮中心距离相等，行星本轮中心以匀角速围绕匀速点运行，而不是地球和均轮中心。 这样在托勒密模型中可调参数包括本轮和均轮半径，均轮中心与地球之间偏离距离，本轮中心在均轮上的运行周期，行星在本轮上的运行周期等参数。托勒密通过调整这些参数可以让他的模型接近观测结果。这已经是一种现代科学研究方法。但这种 “ 调参 ” 还是属于拼凑，托勒密时代人们还没有认识到行星的椭圆运行轨迹以及行星的非匀速运行，而且托勒密天文学的本轮，均轮，匀速点，偏心圆的设置过于繁杂，不利于实际应用。哥白尼日心模型大大简化了托勒密模型。 哥白尼日心模型 哥白尼 (Nicolaus Copernicus) 首先不喜欢托勒密模型中的匀速点设置，在他的《试论天体运行的假设》一文中他明确指出：“托勒密以及其他多数天文学家的行星理论虽然与观测数据相符，但也存在许多问题。这些理论需要引入匀速点，这样一来行星无论在自身均轮上还是相对本轮中心都不是匀速运行。” 哥白尼要建立一个满足于柏拉图匀速圆周运动要求的体系。在 《试论天体运行的假设》中他接着说：“意识到这些缺陷，我常想能否找到一个更加合理的圆周运动设计，在该体系中天体都围绕各自中心呈匀速运动，正如绝对运动所要求的那样。” 哥白尼在《试论天体运行的假设》中提出了他的天体运行设想，但没有介绍技术细节，这些细节在哥白尼 1543 年出版的巨著《天体运行论》做了完整介绍。哥白尼的日心模型是这样的： 地球每日携带地球上的所有物体（包括海水，空气等）围绕固定轴由西向东旋转一周。整个星空看起来像以巨大速度每日围绕地球运行，其实恒星天球没有运动，而是地球在自转。 我们观测到的太阳年视运行不是由于太阳的运行，而是由于地球绕太阳公转，地球围绕太阳匀速运行。太阳不在地球运行轨道的中心，太阳中心与地球运行轨道中心的距离是轨道半径的 1/25 。地球轨道半径与地球恒星间的距离相比可以忽略不计，所以看起来就像地球位于宇宙中心，而太阳围绕地球运行。 地球自转轴每年围绕垂直于地球公转轨道平面缓慢旋转一周。（这其实是哥白尼的误解） 不存在天体运行轨道的共同中心。地球中心不是宇宙中心，只是地面物体受重力吸引朝向的中心以及月球天球中心。所有天球都围绕太阳运行，太阳就像处于所有天球的中心，因而宇宙中心靠近太阳。 行星围绕太阳运行，土星 30 年完成一周运行，木星，火星，金星和水星分别用 12 年， 2 年 9 个月， 9 个月和 88 天完成一周运行。 天球的次序为：最高的是静止的恒星天球，恒星天球包含其他所有天球，而且其他天球的运行位置的确定也都是相对于静止的恒星天球。恒星天球下面是土星天球，接下来是木星天球，火星天球，地球天球，金星天球，最后是水星天球。月球天球围绕地球中心运行，而且也随地球一起围绕太阳运行，就像一个本轮一样。离太阳越远，天球运行速度越慢。 行星的视逆行和留不是它们自身的运动，而是由于地球的运行。地球的自转和公转可以足够用来解释天体的多种不规则视运行。比如当地球超越行星时，从地球上观测行星在背景恒星中会逆行，这时地球与行星距离最近。 月球除了每年与地球一起围绕太阳运行一周，而且围绕地球每月运行一周。地球围绕太阳运行的轨道就是月球的均轮，月球在自身本轮上围绕地球运行。哥白尼给月球设了三个本轮。 哥白尼 不喜欢托勒密的匀速点方法。为此他为行星引入了更多本轮：给水星引入六个，金星，火星，木星和土星各四个。这样加上每颗行星的均轮，哥白尼日心模型中共有 34 个正圆，包括水星的七个，金星的五个，地球的三个，月球的四个，以及火星，木星和土星各五个。 哥白尼模型将太阳放在中心，恒星不动，行星围绕太阳运行，地球也是一个行星，在围绕太阳运行的同时也在自转，这让解释所有天体的视运行变的非常简单，完全不再需要托勒密模型中设置的硬性条件。比如托勒密模型要求内行星水星和金星本轮中心一直位于地球和太阳的连线之上，外行星火星，木星和土星与它们各自本轮中心的连线一直平行于地球和太阳连线。哥白尼模型解释逆行也更加简单，逆行不过是地球和行星相对运行的结果，不是行星自身的运动。这样也不再需要托勒密模型中的大本轮（哥白尼模型中的本轮要小的多）。哥白尼模型中恒星天球也不再高速运转，正如哥白尼在《天体运行论》所述： “ 物体位置的改变可能是由于物体的运动或观测者的运动，或两者的运动不同（因为如果两者平行同速运行的话就看不到运动）。从地球上看天空像在转动，如果地球在转，那其他天体看起来就像在反向运行 …… 地球与整个天空相比只不过是一个小点，就像有限与无限相比 …… 难道我们不会奇怪如此浩瀚的宇宙 24 小时旋转一周，而不是小小的地球？ ” 哥白尼模型中所有天体一起构成完整的整体，正如哥白尼在《天体运行论》所描述： ” 如果把其他行星的运动与地球的轨道运行联系在一起，并按每颗行星的运转来计算，那么不仅可以对所有的行星和球体得出它们的观测现象，还可以使它们的顺序和大小以及苍穹本身全都联系在一起了，以至不能移动某一部分的任何东西而不在其他部分和整个宇宙中引起混乱。 ” 而托勒密模型每颗行星的视运行都取决与本轮与均轮的半径之比，本轮与均轮的大小无法确定。比如可以将水星的均轮定为比土星均轮大，只要相应调整水星本轮大小就可以。这样托勒密模型显然不是一个完整整体。 半地心模型 第谷 (Tycho Brahe) 是一位伟大的天文观测者，在天文望远镜发明之前他的观测精度无与伦比。第谷对恒星做了长期精心观测，他没有观测到恒星的周年视差。按照哥白尼理论，如果地球围绕太阳运行，就应该存在恒星的周年视差。于是第谷没有接受哥白尼的日心模型，而是建立了自己的半地心模型。第谷体系是这样的： 1. 地球静止于宇宙中心，既不自转，也不公转。 2. 天球，太阳，月亮和行星围绕地球每日从东到西运行一周 3. 月球和太阳围绕地球运行 4. 其他行星都围绕太阳运行 开普勒太阳系模型 托勒密和哥白尼面临的共同难题是行星的非规则运行。托勒密引入了偏心圆和匀速点来描述这种非规则运行，而哥白尼则采用了引入更多本轮的方法。开普勒 （ Johannes Kepler ）是第一位大胆摒弃柏拉图提出的匀速圆周运动要求的天文学家。依助于第谷无与伦比的观测精度（第谷观测天体位置的精度误差只有 1/15 o ），开普勒断定行星运行轨道不是正圆，而是椭圆；行星在椭圆轨道上不是匀速运行；行星运行速度与其与太阳距离有关。后来人们将之总结为开普勒三大定律： 开普勒第一定律：行星运行轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。 开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相同时段扫过的面积相同。 开普勒第三定律：行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。 开普勒第一定律表明行星运行轨道具有两个特性，一是偏心，即太阳不在轨道中心，二是椭圆，即轨道不是正圆。这里真正关键之处在于太阳不在轨道中心，而不是轨道的椭圆特性。因为焦点与椭圆中心间的距离正比于偏心率 e ，而椭圆短轴与长轴的比值与偏心率的平方有关。因为行星的偏心率 e 较小，偏心率 e 的平方可以忽略。以火星为例，火星偏心率 e 为 0.0934 ，太阳作为火星椭圆轨道的一个焦点到火星椭圆中心的距离是火星椭圆轨道平均距离的百分之 9.34 ，而火星椭圆轨道的短轴与长轴之间只有约百分之 0.5 的差别，这样完全可以用偏心圆替代椭圆。这就是为什么虽然哥白尼和托勒密都用了偏心圆，而没有采用椭圆，他们模型预测结果仍然可以与实际观测结果非常吻合的原因。哥白尼把太阳放在偏离偏心圆圆心的（ 3/2 ） e 处，而托勒密的太阳均轮把地球放到偏离均轮中心的 2e 之处。 开普勒第二定律表明行星围绕太阳做非均速运行，距离太阳近时运行较快，距离太阳远时运行较慢，在相同时间间隔内行星与太阳连线扫过的面积相同。托勒密引入的匀速点与开普勒第二定律有关。如果不考虑太阳与行星的连线，而是考虑行星椭圆轨道另一个空焦点与行星的连线，忽略椭圆偏心率的平方和高次方（行星的偏心率都很小，偏心率的平方和高次方可以忽略不计），开普勒第二定律也可以表述为行星围绕该空焦点做匀速运行。托勒密引入的匀速点实质上就是这个空焦点，这可以说是托勒密的最大贡献。托勒密能从对大量观测数据的处理中找到这个空焦点来满足行星匀速运行的要求，这相当了不起。而哥白尼完全否定托勒密的匀速点设置，哥白尼采用的是加小本轮的办法，他的预测结果并没有比托勒密模型更加精确，在此点上托勒密更加高明。其实托勒密的模型可以做的更好，如果他在他的太阳均轮中把地球偏离太阳均轮中心均轮半径的 0.0167 ，在太阳均轮中心相反方向设置与地球到均轮中心距离一致的匀速点，让太阳围绕匀速点做匀角速运行，那托勒密模型的预测误差将极小，在那时肉眼观测条件下几乎观测不到误差。托勒密没有这样做，他把地球放在太阳均轮半径的 0.0334 位置处，让太阳围绕均轮中心匀速运行。因为在托勒密模型中所有其他行星的运行都与太阳运行有关，比如内行星本轮中心一直位于太阳和地球的连线上，外行星本轮中心与行星连线一直保持与地球和太阳连线平行，这样造成了托勒密模型对所有行星运行预测的误差。 开普勒第三定律表明行星距离太阳越远其运行速度越慢，行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方的比值为一常数。比如地球的公转周期为一年，与太阳之间的距离为 1 个天文单位，地球公转周期的平方除以地日距离的立方为 1 。以天文单位为行星到太阳间距离的单位，其他行星的公转周期的平方除以距离的立方也非常接近 1 。哥白尼本来可以自己发现开普勒第三定律。他利用观测行星的距角来确定行星距离太阳的远近，他采用直角三角形方法计算了行星的轨道半径，其误差只有 1% （土星除外）。哥白尼正确确定了行星距离太阳的远近，最远为土星天球，接下来是木星天球，火星天球，地球天球，金星天球，最后是水星天球。哥白尼也从行星的会合周期（从地球上观察行星重新回到与太阳冲或合的位置所需要时间，受地球公转影响）正确计算了行星的恒星周期。（行星重新回到背景恒星的同一位置需要的时间）。托勒密模型无法确定行星与地球间的距离，该模型只受本轮和均轮半径比值影响。本轮和均轮都可以自由变化，只要保持本轮和均轮半径比值不变，计算结果是一样的。不过后来托勒密在《行星假说》一书中判断星体与地球的远近关系从近到远为月亮，水星，金星，太阳，火星，木星和土星。 伽利略 (Galileo Galilei) 利用自己制作的天文望远镜对金星和木星进行了详细观察，他的观察结果第一次向人们直接证实日心理论的正确性。伽利略观察到金星也有与月亮一样的相。虽然托勒密与哥白尼模型都容许金星相的存在，但两种理论的相不同。托勒密理论中金星一直位于太阳和地球之间，这样金星的相不会超过半圆。然而按照哥白尼理论，当金星位于远离地球的轨道另一边时会被完全照亮。另外伽利略用天文望远镜观察发现有四颗“小星星”沿黄道排列围绕木星运转，他断定木星轨道有四个卫星围绕木星运转，这证明地球并不是所有天体运行的中心。 1684 年 8 月，著名天文学家哈雷 (Edmond Halley) （哈雷彗星以他命名）问牛顿，如果太阳对行星的引力与行星和太阳间的距离平方成反比，那行星运行轨迹应该是什么形状？牛顿回答说是椭圆形。牛顿告诉他自己早就计算过，但现在不能给他自己的证明。几个月后，牛顿发给哈雷一篇九页纸的论文 -- “关于物体轨道运行” — 不但证明了行星的椭圆运行，而且一举证明了开普勒三大定律。 1687 年 7 月哈雷资助牛顿出版了划时代巨著《自然哲学的数学原理》。哈雷告诉英国皇家学会：“（这部专著）用数学方法证明了哥白尼模型。。。。只用朝向太阳中心的重力与距离平方成反比这一假设完全证明了天体运行的所有现象。” 《自然哲学的数学原理》提出的万有引力定律揭示了天体运行的本质，让人们对哥白尼模型和开普勒三大定律有了深层次认识，也终结了地心说和日心说之争。 参考文献： 1. Steven Weinberg: To Explain the World—The Discover of Modern Science 2. 陈方正：继承与叛逆 — 现代科学为何出现于西方 3. James Cleick: Issac Newton 4. James A.Connor: Kepler’s Witch 5. Nicolaus Copernicus: On the Revolutions of the Heavenly Spheres 6. Nicolaus Copernicus: A Commentary on the Hypothesis Concerning Celestial Motion 7. Max Planck: Copernicus Discovered Nothing 8. http://www.lcse.umn.edu/astronomy1001/spring-2010/Lect04-2-1-10-chapter-23-2pp.pdf 9. http://farside.ph.utexas.edu/Books/Syntaxis/Almagest/node3.html 10. http://astro.unl.edu/naap/ssm/animations/ptolemaic.swf

个人分类: 科普|15887 次阅读|2 个评论

3-1补充资料：陆玲与地球景观生态陨击成因相关的研究论文报告...

lulingkxw 2018-3-12 13:00

陆玲与 地球景观生态陨击成因 相关的研究论文报告目录 2006.6 17-T 胡中为 陆玲 类地天体上的陨击坑及陨击事件的影响 科学杂志（上海） 2006 年第 6 期 《科学》中国高级科普期刊 第二作者两人合作 《科学》杂志 国内统一刊号： CN31-1385/N 2007.10 18-41B 陆 玲 地球景观生态陨击成因推想 生态学报 中国生态学会主办 科技出版社 2007.10 p.4371-4372 《生态学报》国家中文核心期刊 独立完成 《生态学报》 国际标准号: ISSN1000-933 国内统一刊号CN11-2031/Q （刊物抽样） 2005.12 31-36 ．陆 玲 环形山地貌与城市生态景观建设的思考 全国城市景观生态学学术研讨会（深圳）论文摘要集 2005.12 p.30 独立完成 分会报告 国际景观生态协会中国分会；中国地理学会自然地理专业委员会等主办。 2005 12 32-37 ．陆 玲 发现了地球大规模陨击遗迹分布——关于地球大规模陨击遗迹分布的研究， 2005 12 26 完成初稿并呈报广东省生态学会等机构。 独立完成 专题学术 讨论会报告 广东省生态学会。 2006.3 33-38 ．陆 玲 中国陨击地质灾害遗迹辨析——兼述中国大规模陨击遗迹分布概况 全国第五次地质灾害防治学术大会（重庆）论文集 2006.3 p.49-50 独立完成 中国地质学会地质灾害研究分会；中国地质环境监测院；重庆市国土资源和房屋管理局。 2006 6 28 34-39 ．陆 玲 “恐龙”动物群系演替初探——试解“恐龙灭绝”之迷 广东省生态学会二十五周年纪念大会（交流论文）广州 中山大学 2006 6 28 独立完成 广东省生态学会。 2007 5 37-41 ．陆 玲 地球景观生态陨击成因推想 摘要 Luling Supposition to the Formation of the Earth Landscape(Synopsis) 第三届世界生态高峰会议 （北京）论文集 2007 5 （英文） p.206 独立完成 中国生态学会主办 ,Elsevier 出版集团、国际生态学会、美国生态学会等 23 个国内外单位共同组织。 2007 5 38-41 ．陆 玲 地球景观生态陨击成因推想 Luling Slide Salon: Supposition to the Formation of the Earth Landscape(Synopsis) 第三届世界生态高峰会议 （北京）论文集 2007 5 （英文） p.206 报告人 专题学术报告幻灯沙龙 同上。 2007.11.22 39-41C 陆 玲 地球景观生态陨击成因推想 广东省生态学会六届五次理事（扩大）会议（交流论文）广州 中国科学院华南植物园 2007.11.22 独立完成 广东省生态学会。 2008.10.11-12 40-42 ．陆 玲 陨击构造及其地质活动值——兼析中国地震空间分布 深部地质过程、地球排气与油气资源学术研讨会会议指南 2008.10 p.19-26 独立完成 大会报告 中国地球物理学会；中国石油学会；中国地震学会；中国矿物岩石地球化学学会。 2008.10.11-12 41-43 ．陆 玲 地壳构造与陨击机制——兼析“地三说”若干疑点 深部地质过程、地球排气与油气资源学术研讨会会议指南 2008.10p.27-31 独立完成 大会报告 同上。 2008.10.11-12 42-44 ．陆 玲。陨击机制与矿物分布。深部地质过程、地球排气与油气资源学术研讨会 2008.10 （交流论文） 独立完成 同上。 2008 12 5 41-41B ．陆 玲 地震与地质气脉系统生态平衡机制——兼析汶川地震形成机制广东省生态学会第七次全省会员代表大会 2008 12 5 （交流论文） 独立完成 同上。 2009 7 43-45 ．陆 玲 地球生命起源与陨击机制 中国生态学会第八届全国会员代表大会暨学术年会 论文摘要集 生态科学发展与生态文明 2009 7 （ 19-22 ） p. 173-174 独立完成 ( 分会报告 ) 中国生态学会。 2009 7 44-47 ．陆 玲 地震与地质气脉系统生态平衡机制——兼析汶川地震形成机制 中国生态学会第八届全国会员代表大会暨学术年会 论文摘要集 生态科学发展与生态文明 2009 p.175-177 独立完成 同上。 2009.6.23 45-42B 陆 玲 地球生命起源与陨击机制 纪念广东省生态学会成立二十八周年座谈会（交流论文） 2009.6.23 独立完成 广东省生态学会。 2009.6.23 46-46 ．陆 玲 物种起源多样性与陨击机制 纪念广东省生态学会成立二十八周年座谈会（交流论文） 2009.6.23 独立完成 同上。 2009.11.25 48-49 ．陆 玲 “珠三角”典形环形地质构造分布及地质功能浅析（提纲）珠江三角洲生态和环境一体化学术研讨会（深圳）论文汇编 2009 p.46-47 独立完成 大会报告 同上。 2010 12 19 50-53 ．陆 玲 类地天体陨击坑与放射坑 2010 年 广东天文学会年会暨粤港天文研讨会 广东 东莞科学馆 2010 12 19 大会报告 独立完成 大会报告 广东天文学会主办。 2010.1219 51-54 ．陆 玲 “地球巨娃”和“月球巨娃”形成机制 2010 粤港澳天文研讨会暨广东天文学会年会（广东 东莞） 2010.12 （ 18~19 ）（交流论文） 独立完成 同上。 2011.6.28 56-57 ．陆 玲 “铁器时代”与“青铜时代”序列考析 ——兼谈社会发展史的自然（社会）生态观 广东省生态学会成立 30 周年纪念会（交流论文）。 2011.6.28 独立完成 广东省生态学会等。 2011.12. 18 57-55 ．陆 玲 发现马岭盆地“陨击蘑菇根近似熟陨石” 2011 年广东天文学会年会暨粤港天文研讨会广州 省实验中学 2011.12 18 （交流论文） 独立完成 广东省天文学会等。 2011.12. 18 58-56 ．陆 玲 “海洋生物”与“外星人头”蘑菇云熟陨石 2011 年广东天文学会年会暨粤港天文研讨会 广州 省实验中学 2011.12 18 （交流论文） 独立完成 同上。 2012.12.3-7 60-60 ．陆 玲 城市活动性构造与地质痕迹辨析法 2012 城市地质环境与可持续发展论坛论文集（香港） 2012.12 p.143 （中国工程院土木、水利与建筑工程学部；中国地质调查局；教育部城市环境与可持续发展研究中心；香港大学土木工程系） 独立完成 中国工程院土木等和香港大学土木工程系 2012.12.22 61-61 ．陆 玲 城镇地质活动性构造辨析法——以台湾和广东为例 2012 广州 从化“北回归线生态文化与历法文明”论坛论文集 从化人民政府主办 2012.12 p.52-55 独立完成 大会报告 从化市人民政府；中国科学院国家天文台；五羊天象馆等单位联合举办。 2012.12.22 65-65 ．陆 玲“黄道”的虚拟性和真实性 2012 广州 从化北回归线生态文化与历法文明论坛论文集 从化人民政府主办 2012.12 p.153 独立完成 同上。 2013.6.20-12.23 69-68 ．猎星人的故事—— 2013 广州 . 从化陨石生态文化科普展览 地点：广州市从化博物馆；时间： 2013.6.20-2013.12.23 总编 负责展板 脚本撰稿 广州市科协为指导单位、从化市科协、宣传部、文化局、科讯局、旅游协会和五羊天象馆等单位联合举办。 2014 . 3 .2 1 70-T 中德陨石艺术科普分享会（广州） 2014 幻灯报告：陨石与地球生命的起源 地点：广州 天河区 猎德街家庭综合服务中心 发起和总协调。五报告人之一 广州从化博物馆、猎德街家庭综合服务中心、南国文化沙龙等。 2015.3.26~ 2016.3.28 广州气象地质灾害生态安全对策科普展览 编号： 201507020035 地点：广州市 策划、主持 2015 年科普专项项目广州市科技创新委员会网。 2015.12.5-6 生态文明建设与生态安全 ——兼述佛山市 10.4 龙卷风地质气象灾害生态对策 地点：广州市 独立完成 会议论文 （已发稿） 2015 年广东省社会科学学术年会生态专题交流大会 / 广东省社会科学界联合会等主办 备注 1 ．以上出版物未见正式出版标识。除了（交流论文）外，一般均有论文集等实物、可上网检索查核，现提供内容复印件。 2 ．“交流论文”通常是受到会议或会议组织方面鼓励在现场派发专家的交流论文。 相关研究论文： 参考：《生态学报》 2007 年 10 月 4371-4372 地球景观生态陨击成因推想（摘要） / 陆玲 编者按： ——地球景观生态系统由岩石圈、水圈、生物圈等逐步演化而来；当人类以其较高智能的优势从动物系统中分化出来后，人类与自然协调的经济圈也逐步形成。从此，地球处处呈现出生机勃勃的景象！ ——在太阳系中，水星、金星、火星和月球等天体和地球一样具有固体岩石圈。可是，为什么地球的固体岩层中及其表面还分布着水圈和生物圈？为什么地球除了无机沉积矿外还有有机沉积矿？为什么地表上处处交叠着巨大的环形构造？这些构造，若是地球内营力所致，为什么越接近地表岩层其成分越复杂？成岩时间越年轻？如果是地表营力影响，为什么地表岩层生成时间竟相差几万年、几十万、甚至几十亿年？岩层是地球形成后地质作用的产物，那是什么作用呢？显然，这里深藏着一个迷！” 这是今年 5 月在北京召开的第三届世界生态高峰会《地球景观生态陨击成因推想》幻灯沙龙的开场白。陆玲的疑问和有关地球景观生态陨击成因的推想，引起了与会者的浓厚兴趣和热烈讨论。陆玲还认为， 过去人们对地球内营力和地表营力的研究已取得丰富的成果，而关于地外陨击作用对地球景观生态系统影响的研究仍是一个有待进一步开拓的科学领域。 为促进学术讨论争鸣，鼓励科学综合创新，现把其报告内容综合摘要登载如下。 ——陨击事件与 地球环形地貌景观 通过卫星遥感地图可辨析，在地球水圈、植物圈和经济圈的覆盖下，和其他类地行星一样，地球表面广泛分布着大规模的环形地貌景观。 地球上 大多数的山是环形山， 直径 1000 公里以上的环形山等环形地质构造遍布全球达至饱和；目前，地球上能辨析的最大的环形地质构造中心区分布在太平洋东部，直径达到了 15000 公里；地球 海洋和陆地的地貌景观表现出广泛的对应性：环形山 / 环形海脊和环岛、环形裂带 / 环形海湾和海沟、盆地和湖泊 / 海盆、高原 / 海台…… 地球陨击遗迹是外天体陨落地球撞击地表岩层时与其相互作用形成的自然景观。它一般由外天体撞击地面靶点形成的中心区和由强力撞击引起的冲击波向外周辐射形成的环形地貌构成。特别重大的陨击事件其影响之广甚至可达到地球的对趾点。 把地球跟其他类地行星比较，结合对陨击冲击成坑（成矿）机制的理解，可初步推理，地球表面的大规模环形构造是历史上发生的陨击事件为主要成因的。 ——陨击与地质灾害 陨击事件所导致的地质灾害包括了地球上最严重的原发性和继发性地质灾害类型：如：岩层变质荒漠化；区域性生物灭绝；火山、地震、滑坡和泥石流、地裂和岩层的沉降、海啸；大气温度以及大气化学成分异常等等。它严重地影响和威胁着地球生物和人类社会生态系统的可持续发展。 如：在陨击中，来自陨击中心区的冲击波把开凿出来的表土、地表上盖物和生物等物质迅速地裹携着推向远处，裹携物除了被陨击辐射区的河流湖泊等凹地容留一部分外成为陨击环边区环形山的山体。这些山体的岩层经被长途推移由原来平置分布在陨击靶点外围的反序岩层变成了 0~180 度形态各异的斜岩，斜岩构成了滑坡和泥石流等地质灾害的地质基础；陨击过程的超高温、超高压还可导致相关区域生物的灭绝和岩层变质、荒漠化； 在冲击波和反冲击波抗衡能量较大、持续时间较长的地方，因为正负能量对撞产生的“大爆炸”可造成岩层断层， 形成环状岩层地裂带。陨击构造主要的地裂带一般分布在环边区的环形山中间，与山脉平行或重合。 地裂带是陆地岩层纵向断裂构造，其地貌往往表现为：深谷、海沟、海峡、山峡、悬崖、峭壁、地热带等。地裂带伴生的地质活动有：温泉、地震、岩拱、 岩喷 和火山等。 通过研究，掌握陨击事件发生、发展的规律是缓和有关地质灾害、防范新的陨击事件发生的前提。根据陨击生成的环形地貌，人们将可更有效地查找地裂带、斜岩、岩层元素和地磁异常分布区等，这将有助于城乡建设项目的选址、交通和航线规划设计的趋利避害。 ——陨击与矿产资源 陨击冲击成矿是外天体在与地面岩层发生撞击，以自身的物质和能量与地球岩层等物质和能量相互作用的过程中，其产生的超高温和超高压、超低温和超低压使被作用的植物、动物以及表土和岩层等物质发生相应的物理、化学、生物等变化的自然条件反射。这种反射的结果不仅形成新的环形地貌构造——陨击坑等，同时使岩层发生新的变质产生环形地质构造——环形矿带等。 根据陨击遗迹中岩层普遍发生规模相当的强烈变质而陨石踪影难寻的情况，推理陨击过程产生的温度可以迅速达到核裂变和核聚变所需要的数千万甚至亿度以上； 冲击波压力约 50 万巴时花岗岩可熔化，大于 60 万巴时可气化；在陨击过程中，一直拌随着超高温超高压的作用过程，使岩层变质生成新的化合物。生成以氢为基础的、与有关环境条件相应的新元素及化合物。 如： 变质岩和沉积矿，沉积矿包括了 铁矿和有色金属、非金属矿等等；部分藻类、植物和动物等生物连同有关岩层物质在超高温、超高压下变质、并被陨击冲击波推移到古湖泊、古河流等处变成有机沉积矿原生矿床：煤、石油、天然气等等。对于某区域的第二次撞击及更多次撞击来说，它们是在第一次或前面多次撞击的岩层（和有关矿带）的基础上产生新的成矿作用，这样便可产生更复杂和丰富的沉积矿，有的煤可能变成石墨、石墨变成钻石等。 高温高压强烈释放伴随骤然减温和降压的过程，为需要低温低压等条件的无机化合物创造了成矿的条件，如生成氢氧化合物冰矿等。在某种成矿条件下， 在陨击中心区则可能生成含放射性元素或磁性异常的矿体等。 陨击的高温高压使地下的空气强烈膨胀，它可使地下岩层发生各种结构性的改变，如地下岩层松动和错位，岩层中空气充盈可形成大量的空气洞室：山洞和地下溶洞等。这些巨大的岩层空室是诱发地震、地陷、地漏等主要地质基础。弥漫在地洞中的岩雾黏附在逐步冷却的洞壁上，有的可结晶；浅层的溶洞通到地面的井口为天坑，较深空气洞室如被水侵入形成地下河、地下湖等，被天然气或石油侵入可形成气田和油田等有机沉积矿次生矿床。 根据陨击成矿机制以及不同矿种的生成所需要的条件，采用以陨击地质环系为单位的综合勘探和采矿工作模式，将会大大提高矿产资源的勘探和开发效率。 ——陨击与地球生物的发展 生物化石是地球生物发展史的物证，根据化石出土的环境和有关人工结晶矿物生成的条件可初步推论化石的形成与陨击事件也是密切相关的。 陨击过程中的超高温和超高压不仅使岩层物质液化和气化，也可使空气迅速膨胀，形成局部的真空环境。大量的岩雾有的形成气泡包囊，有的在一瞬间附着在其他物体上，或侵蚀某些钙质等包裹体后逐步冷却结晶成矿，生成由不同化学矿物组成的石胆、宝石胆等结晶矿物和生物化石。假如生成化石的真空环境突然被大量空气侵入，高温高压骤然获得缓解便可引起空气强烈膨胀，并导致结晶矿物和生物化石包裹体膨胀、龟裂、碎化和爆炸等。据此及将古生物化石与现代生物个体规模的比较，初步认为，部分生物化石与原生物骨骼体积规模相比，其膨胀程度可能达数倍甚至十倍以上。 通过有关化石与陨击机制的研究，人们将能进一步了解地球生物包括人类进化过程中遭遇多次相关灾变的原因和发生规律，平衡有关“恐龙灭绝”和“生物大爆发”等科学假说的认识偏差。 —— 陨击时空分布规律与防范新的陨击事件 周期运动是宇宙物质运动规律之一，陨击事件发生的规律以太阳系等天体周期运动相互影响为基础。 初步研究认为，银河磁场和银河星云互相作用的扰动、太阳系小行星和彗星等小天体的摄动以及太阳系陨击事件爆发的周期是耦合的。这种耦合恰好揭示了银磁等天体物质活动周期与地球历史上陨击事件发生的连动关系及时间分布规律。因此，地球大陨击期与银磁耦合关系可参见下表： 银地（磁）耦合 C 型与大陨击期出现时间对照表（单位：亿年） C 型出现时间 34.5 22.5 9.2 7.5 6.1 4.5 3.2 0.02 磁极性 + + - + - + - + 大陨击期 ？ 22.88 9.5 7.77 6.10 4.40 2.88 0.02 两者时间差 ？ -0.38 -0.3 -0.27 0.00 +0,1 +0.32 0.00 根据陨击机制和地球表面有关地貌特征分布图分析，把所有的陨击地质特征综合在一起，便是整个地球生态景观的概貌。它表现出与太阳系类地行星表面岩石圈相类似的特征。 陨击遗迹的区域分布则与太阳系、包括小行星带在内的行星运行轨道平面对应地表较多向地球两极递减的规律 。它表现出 与地球赤道和小行星带的运行轨道比较接近一个平面使陨石撞击地球的赤道及靠近赤道区域几率较高有关。 由此 推想，地球历史上多个系列的大规模陨击事件的发生是原于太阳系小行星带和彗星群、因受银磁等外天体作用影响摄动而偏离原来轨道所引起的一系列条件反射。 认识和掌握地球陨击事件的时空生态位，对人类未来有效实施防范陨击事件的生态对策尤其意义重大。 ——陨击事件与自然生态观 陨击是太阳系普遍的地质过程，地球也不例外。陨击活动虽然是地球历史上最严重的生态灾难，可也许正是陨击事件编织了地球生命的摇篮，播撒了生命的种子，催开了生命之花！ 认识到地球历史上大规模的陨击遗迹的客观存在及其所导致的严重后果，可能会粉碎许多人对地球生态安全的美丽幻想。然而，幻想的破灭必将促使人们积极地面对现实，重新认识自己在自然界中的位置，建立新的自然观、发展观和更加广义的生态观。在共同的利益和可能发生的严峻的自然灾害面前，人们更加关注地球、地球生物和人类的共同命运。这将促使人类空前地团结起来，共同为建设一个更加安全、健康、和谐、可持续发展的文明社会而努力。 ——陨击研究与科学综合 地球陨击作用的实质是外天体陨落地球与地表有关因素一起产生的综合作用。陨击的发生和发展过程，伴随着地球内部和地表营力等对地球景观生态系统形成和发展的影响。陨击作用不是孤立的而是综合的作用。 地球景观生态陨击成因推想 是以广义生态科学的综合方法为基本思想方法，以地球学、天文学等传统科学理论为基础的、并与物理、化学、生物和社会学等密切相关的多个学科结合的自然新探索 。通过陨击科学综合研究将可有力地促进科学系统综合发展，促进人类思维系统资源的新整合。 —— 展望 以上地球景观陨击成因推想是有待未来科学发展和人类社会实践检验的科学新思维。这一检验将是人们更深刻地认识和理解地球景观生态成因的过程，是人们更有效地防范陨击地质灾害和开发利用地球沉积矿资源的过程；是促进人类社会与自然协调的过程……它也将是一个人类科学系统从分化走向新的综合的、与人类社会可持续发展发展目标关系密切、意义重大的前途光明的科学新领域。这么庞大而复杂的论证将有待于我国和世界其他各国科学工作者、以及全人类的携手合作、长期不懈的努力！ 【备 注 】 《地球景观生态陨击成因推想》及主要参考资料目录详见陆玲博客 science.mblogger.cn/luling2007 【作者简介】 陆玲 女 1958 年 7 月生。经济学硕士、中国生态学会科普委员、广东省生态学会理事、 中山大学出版社兼职编辑。科研兴趣：复杂性研究、广义生态学等。 作者 E-Mail :Tianluyey@yahoo.com.cn

个人分类: 地壳形成|2076 次阅读|0 个评论

打开天眼 洞察宇宙

热度 1 xiaomifengAmy 2018-1-28 20:23

小朋友们，各位家长们，你们好！欢迎一起收听 “听罗老师讲展品”科学小课堂，我会每周一期为大家介绍科技馆展品背后的小故事。 今天我们要一起聊聊射电望远镜，还记得我之前为大家介绍的伽利略望远镜么？虽然荷兰眼镜商人李波尔塞最先发明了望远镜，但我们还是要将 “望远镜第一人”的称号送给伽利略，因为他是第一个将望远镜运用于天文观测的科学家，也正是由于他的大胆尝试，才让我们探知了浩瀚的宇宙，了解了外太空的无穷奥秘，伽利略也许没有想到，他仅仅是将望远镜向上抬高了 45 °角，却让人类从另一个角度认识了地球以及地球和宇宙的关系，从此，人类探索的世界不再只是脚下的土地，还有头顶那片璀璨的星空。 经过 400 多年的发展，望远镜已经从伽利略时代的光学望远镜发展到更加庞大、更加复杂的设备，观测技术也得到了前所未有的提高，人类，可以看到更远的世界…… 今天我们要聊的射电望远镜便是当前观测技术最前沿的天文仪器，初次见到射电望远镜时，我想你们一定会觉得它的样子很奇怪，因为它和我们平时看到的望远镜一点也不像，既没有物镜和目镜，也没有镜筒，这样的望远镜要怎么观测星空呢？ 在这里，我们首先要了解射电望远镜的基本功能，射电望远镜主要用来观测和研究来自天体的射电波，它可以测量天体射电的强度、频谱和偏振。射电望远镜的主要结构包括收集射电波的定向天线、接收机以及处理和显示系统。定向天线相当于射电望远镜的目镜，它可以是一口大锅，也可以是金属网，还可以是一个或者几个金属杆等等不同的样子。它的作用主要就是用来接收天体的射电辐射。 其实射电望远镜的出现是一个非常巧合的过程。 1931 年，在美国位于新泽西的贝尔实验室，有一位叫做卡尔·央斯基的无线电工程师，他的主要工作是负责搜索和鉴别电话干扰信号。有一次他发现，有一种每隔 23 小时 56 分 04 秒就会出现最大值的无线电干扰，他经过仔细地分析之后，得出结论：这是来自银河系中的射电辐射，与我们现在看到的射电望远镜不同，央斯基当时使用的接受设备是长 30.5 米、高 3.66 米的旋转线阵。 自此之后，人类便开始了利用射电望远镜寻找宇宙天体射电辐射的历史。在 1937 年，美国人雷伯设计并制造出抛物面型射电望远镜，随后在 1939 年，这架射电望远镜接收到了来自银河系中心的无线电波，并根据观测结果绘制了当时世界上第一张射电天图，这标志着射电天文学的诞生，雷伯也因此被称为“抛物面型射电望远镜首创者”，从此在天文学的舞台上，射电望远镜也有了属于自己的一席之地。 我想很多小朋友可能会问。射电望远镜究竟有什么作用呢？事实上，射电望远镜出现后的 80 多年里，射电观测技术得到了突飞猛进的发展，脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子，都离不开射电望远镜。现在，射电望远镜也在向着更精密、频率覆盖范围更广的方向发展。在 2016 年 9 月，中国建成了目前世界上最大口径的射电望远镜，这个占地面积相当于 30 个足球场大的射电望远镜位于贵州平塘县，它不仅是贵州的骄傲，也是中国的骄傲，它寄托了全世界天文学家的希望，被誉为“天眼”。相信在不就得将来，这个 500 米 口径 的大射电望远镜一定可以为人类探索太空、寻找外来生命贡献出自己的力量。 好了，今天的 “听罗老师讲展品”就聊到这儿，咱们下周再见！

个人分类: 听罗老师讲展品|5917 次阅读|2 个评论

天文学研究3项新成果

zhpd55 2017-8-31 21:18

 天文学研究新成果（1） 美国爱荷华大学（University of Iowa）的研究人员提供了一种理论来解释宇宙是如何成为充满光亮的，他们的研究结果已经在《皇家天文学会月纪》（ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ）杂志网站发表—— P. Kaaret， M. Brorby， L. Casella， A. H. Prestwich. Resolving the X-ray emission from the Lyman-continuum emitting galaxy Tol 1247-232. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society， 2017， 471（4）： 4234–4238 . DOI: 10.1093/mnras/stx1945 .       Abstract Chandra observations of the nearby, Lyman-continuum (LyC) emitting galaxy Tol 1247-232 resolve the X-ray emission and show that it is dominated by a point-like source with a hard spectrum (Γ = 1.6 ± 0.5) and a high luminosity . Comparison with an earlier XMM–Newton observation shows flux variation of a factor of 2. Hence, the X-ray emission likely arises from an accreting X-ray source: a low-luminosity active galactic nucleus or one or a few X-ray binaries. The Chandra X-ray source is similar to the point-like, hard spectrum (Γ = 1.2 ± 0.2), high-luminosity (10 41  erg s − 1 ) source seen in Haro 11, which is the only other confirmed LyC-emitting galaxy that has been resolved in X-rays. We discuss the possibility that accreting X-ray sources contribute to LyC escape. 更多信息请注意浏览原文或者相关报道 ； Researchers propose how the universe became filled with light August 30, 2017 Credit: CC0 Public Domain Soon after the Big Bang, the universe went completely dark. The intense, seminal event that created the cosmos churned up so much hot, thick gas that light was completely trapped. Much later—perhaps as many as one billion years after the Big Bang—the universe expanded, became more transparent, and eventually filled up with galaxies, planets, stars, and other objects that give off visible light. That's the universe we know today. How it emerged from the cosmic dark ages to a clearer, light-filled state remains a mystery. In a new study, researchers at the University of Iowa offer a theory of how that happened. They think black holes that dwell in the center of galaxies fling out matter so violently that the ejected material pierces its cloudy surroundings, allowing light to escape. The researchers arrived at their theory after observing a nearby galaxy from which ultraviolet light is escaping. The observations show the presence of very bright X-ray sources that are likely accreting black holes, says Philip Kaaret, professor in the UI Department of Physics and Astronomy and corresponding author on the study. It's possible the black hole is creating winds that help the ionizing radiation from the stars escape. Thus, black holes may have helped make the universe transparent. Kaaret and his team focused on a galaxy called Tol 1247-232, located some 600 million light years from Earth, one of only three nearby galaxies from which ultraviolet light has been found to escape. In May 2016, using an Earth-orbiting telescope called Chandra, the researchers saw a single X-ray source whose brightness waxed and waned and was located within a vigorous star-forming region of Tol 1247-232. The team determined it was something other than a star. Stars don't have changes in brightness, Kaaret says. Our sun is a good example of that. To change in brightness, you have to be a small object, and that really narrows it down to a black hole, he says. But how would a black hole, whose intense gravitational pull sucks in everything around it, also eject matter? The quick answer is no one knows for sure. Black holes, after all, are hard to study, in part because their immense gravitational pull allows no light to escape and because they're embedded deep within galaxies. Recently, however, astronomers have offered an explanation: The jets of escaping matter are tapping into the accelerated rotational energy of the black hole itself. Imagine a figure skater twirling with outstretched arms. As the skater folds her arms closer to her body, she spins faster. Black holes operate much the same way: As gravity pulls matter inward toward a black hole, the black hole likewise spins faster. As the black hole's gravitational pull increases, the speed also creates energy. As matter falls into a black hole, it starts to spin and the rapid rotation pushes some fraction of the matter out, Kaaret says. They're producing these strong winds that could be opening an escape route for ultraviolet light. That could be what happened with the early galaxies. Kaaret plans to study Tol 1247-232 more closely and find other nearby galaxies that are leaking ultraviolet light, which would help corroborate his theory. Explore further: Image: Computer simulation of a supermassive black hole 天文学研究新成果（2） 遥远的星系发出15种高能无线电脉冲 Distant galaxy sends out 15 high-energy radio bursts August 30, 2017 by Robert Sanders A sequence of 14 of the 15 detected bursts illustrate their dispersed spectrum and extreme variability. The streaks across the colored energy plot are the bursts appearing at different times and different energies because of dispersion caused by 3 … more Breakthrough Listen, an initiative to find signs of intelligent life in the universe, has detected 15 brief but powerful radio pulses emanating from a mysterious and repeating source – FRB 121102 – far across the universe. Fast radio bursts are brief, bright pulses of radio emission from distant but largely unknown sources, and FRB 121102 is the only one known to repeat: more than 150 high-energy bursts have been observed coming from the object, which was identified last year as a dwarf galaxy about 3 billion light years from Earth. Possible explanations for the repeating bursts range from outbursts from rotating neutron stars with extremely strong magnetic fields – so-called magnetars – to a more speculative idea: They are directed energy sources, powerful laser bursts used by extraterrestrial civilizations to power spacecraft, akin to Breakthrough Starshot's plan to use powerful laser pulses to propel nano-spacecraft to Earth's nearest star, Proxima Centauri. Bursts from this source have never been seen at this high a frequency, said Andrew Siemion, director of the Berkeley SETI Research Center and of the Breakthrough Listen program. As astronomers around the globe try to understand the mechanism generating fast radio bursts, they have repeatedly turned their radio telescopes on FRB 121102. Siemion and his team alerted the astronomical community to the high-frequency activity via an Astronomer's Telegram on Monday evening, Aug. 28. As well as confirming that the source is in a newly active state, the high resolution of the data obtained by the Listen instrument will allow measurement of the properties of these mysterious bursts at a higher precision than ever possible before, said Breakthrough Listen postdoctoral researcher Vishal Gajjar, who discovered the increased activity. First detected with the Parkes Telescope in Australia, fast radio bursts have now been seen by several radio telescopes around the world. FRB 121102 was discovered on Nov. 2, 2012, (hence its name) and in 2015 it was the first fast radio burst seen to repeat, ruling out theories of bursts' origins that involved the catastrophic destruction of the progenitor, at least in this instance. Regardless of FRB 121102's ultimate source, when the recently detected pulses left their host galaxy, our solar system was less than 2 billion years old, noted Steve Croft, a Breakthrough Listen astronomer at UC Berkeley. Life on Earth consisted only of single-celled organisms; it would be another billion years before even the simplest multi-cellular life began to evolve. As part of Breakthrough Listen's program to observe nearby stars and galaxies for signatures of extraterrestrial technology, the project science team at UC Berkeley added FRB 121102 to its list of targets. In the early hours of Saturday, Aug. 26, Gajjar observed that area of the sky using the Breakthrough Listen backend instrument at the Green Bank Telescope in West Virginia. The instrument accumulated 400 terabytes (a million million bytes) of data over a five-hour period, observing across the entire 4 to 8 GHz frequency band. This large dataset was searched for signatures of short pulses from the source over a broad range of frequencies, with a characteristic dispersion, or delay as a function of frequency, caused by the presence of gas in space between Earth and the source. The distinctive shape that the dispersion imposes on the initial pulse is an indicator of the amount of material between us and the source, and hence an indicator of the distance to the host galaxy. Analysis by Gajjar and the Breakthrough Listen team revealed 15 new pulses from FRB 121102. The observations show for the first time that fast radio bursts emit at higher frequencies than previously observed, with the brightest emission occurring at around 7 GHz. The extraordinary capabilities of the backend receiver, which is able to record several gigahertz of bandwidth at a time, split into billions of individual channels, enable a new view of the frequency spectrum of FRBs, and should shed additional light on the processes giving rise to FRB emission. Gajjar said. Whether or not fast radio bursts turn out to be signatures of extraterrestrial technology, Breakthrough Listen is helping to push the frontiers of a new and rapidly growing area of our understanding of the universe around us, Siemion said. Explore further: Mysterious bursts of energy do come from outer space 天文学研究新成果（3） 天体物理学家将土星的卫星和土星环转变为音乐 Astrophysicists convert moons and rings of Saturn into music August 30, 2017 The orbital periods, scaled frequencies, and musical notes of Saturn's major moons. The frequencies have been increased by 27 octaves from their true values by astrophysicists at the University of Toronto so they can be heard by human ears. Credit: SYSTEM Sounds/NASA/JPL-Caltech/Elisabetta Bonora/Marco Faccin After centuries of looking with awe and wonder at the beauty of Saturn and its rings, we can now listen to them, thanks to the efforts of astrophysicists at the University of Toronto (U of T). To celebrate the Grand Finale of NASA's Cassini mission next month, we converted Saturn's moons and rings into two pieces of music, says astrophysicist Matt Russo, a postdoctoral researcher at the Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) in the Faculty of Arts Science at U of T. The conversion to music is made possible by orbital resonances, which occur when two objects execute different numbers of complete orbits in the same time, so that they keep returning to their initial configuration. The rhythmic gravitational tugs between them keep them locked in a tight repeating pattern which can also be converted directly into musical harmony. Wherever there is resonance there is music, and no other place in the solar system is more packed with resonances than Saturn, says Russo. The Cassini spacecraft has been collecting data while orbiting Saturn since its arrival in 2004 and is now in the throes of a final death spiral. It will plunge into the planet itself on September 15 to avoid contaminating any of its moons. The orbital periods of the six 1st order resonances of Janus that affect the ring system. The 1:1 resonance is with Janus' co-orbital moon Epimetheus. The corresponding frequencies of these resonances were scaled up by 23 octaves by astrophysicists at the University of Toronto, producing a musical scale. Credit: SYSTEM Sounds/NASA/JPL/Space Science Institute Russo was joined by astrophysicist Dan Tamayo, a postdoctoral researcher at CITA and the Centre for Planetary Sciences at U of T Scarborough, and together they were able to play music with an instrument measuring over a million kilometers long. The musical notes and rhythms both come from the orbital motion of Saturn's moons along with the orbits of the trillions of small particles that make up the ring system. Saturn's magnificent rings act like a sounding board that launches waves at locations that harmonize with the planet's many moons, and some pairs of moons are themselves locked in resonances, says Tamayo. Music of the moons and rings For the first piece which follows Cassini's final plunge, the researchers increased the natural orbital frequencies of Saturn's six large inner moons by 27 octaves to arrive at musical notes. What you hear are the actual frequencies of the moons, shifted into the human hearing range says Russo. The team then used a state of the art numerical simulation of the moon system developed by Tamayo to play the resulting notes every time a moon completes an orbit. The moon system has two orbital resonances which give rhythmic and harmonic structure to the otherwise unsteady lullaby-style melody. The first and third moons Mimas and Tethys are locked in a 2:1 resonance so that Mimas orbits twice for every orbit of Tethys. The same relationship links the orbits of the second and fourth moons Enceledus and Dione, and the combination of the two simple rhythms creates interesting musical patterns as they fall in and out of synchronicity. A wood carving of Saturn's main ring system designed for the visually impaired, commissioned by astrophysicists at the University of Toronto. One will be able to feel many complex structures within the rings while also listening to their audio form. Credit: SYSTEM Sounds Since doubling the frequency of a note produces the same note an octave higher, the four inner moons produce only two different notes close to a perfect fifth apart, says Russo, who is also a graduate of U of T's Jazz performance program. The fifth moon Rhea completes a major chord that is disturbed by the ominous entrance of Saturn's largest moon , Titan. Russo and Tamayo are joined in the project by Toronto musician, and Matt's long-time bandmate, Andrew Santaguida. Dan understands orbital resonances as deeply as anyone and Andrew is a music production wizard. My job is to connect these two worlds. Titan actually gives the Cassini probe the final push which sends it hurtling towards its death in the heart of Saturn. The music follows Cassini's final flight over the ring system by converting the constantly increasing orbital frequencies of the rings into a dramatic rising pitch; the volume of the tone increases and decreases along with the observed bright and dark bands of the rings. The death of Cassini as it crashes into Saturn is heard as a final crash of a final piano chord, which was inspired by The Beatles' A Day in the Life, in which a rich major chord follows a similarly tense crescendo. In addition to the soundtrack, Russo has had a large wood carving made of Saturn's rings so people can follow along with their fingertips while listening. The carving will be part of a tactile-audio astronomy exhibit at the Canadian National Institute for the Blind's Night Steps fundraising event for the visually impaired in Toronto on September 15, the same day the Cassini mission is scheduled to end. Resonances of Janus translated into music The second piece demonstrates the scales played by Janus and Epimetheus, two small irregular moons that share an orbit just outside Saturn's main ring system. Together they are an example of 1:1 resonance, the only one in the solar system. The pair orbit at slightly different distances from Saturn but with a difference that is so negligible they swap places every four years. The composition simulates the final few months of Cassini's mission, while Janus is inching closer to Epimetheus before stealing its place in 2018. Together, the two moons play a unison drone but with a constantly shifting rhythm that repeats every eight years. Russo played a C# note on his guitar once for every orbit while a cello sustains a note for each resonance within the rings. Each ring is like a circular string, being continuously bowed by Janus and Epimetheus as they chase each other around their shared orbit, says Russo. Cassini recently captured an image of one of the ripples this creates within the rings. To turn this into music, Russo and Santaguida used the brightness variations in this image to control the intensity of the cello. Saturn's dancing moons now have a soundtrack, says Russo. Russo, Tamayo and Santaguida are the same group who converted the recently discovered TRAPPIST-1 planetary system into music a few months ago. They've dubbed their astro-sonic side-project SYSTEM Sounds ) and hope to continue exploring the universe for other evidence of naturally occurring harmonic resonance. Explore further: Image: Saturn and rings, 7 June 2017

个人分类: 新观察|5153 次阅读|0 个评论

“十三五”天文学学科优先发展领域

热度 2 sciencepress 2017-4-19 08:56

前几期，我们为大家介绍了 ”十三五“数学学科建议优先发展的领域 、 “十三五”数学学科发展目标和可能取得突破的领域 。 本期，小编给大家准备了国家自然科学基金委员会数学物理科学部编，数理科学“十三五”规划战略研究报告中的 天文学学科优先发展领域 。 天文学研究宇宙中各种不同尺度的天体，包括太阳和太阳系内天体、恒星及其行星系统、星系和星系团，整个宇宙的起源、结构和演化。太阳和太阳活动对于地球环境和人类活动有决定性的影响。对其他行星的研究和地外生命的探索有助于理解生命的起源和演化，认知人类在宇宙中的地位。宇宙和生命的起源与演化是全人类共同关心的重大问题，不但具有重要的科学意义，而且对于人类的世界观也具有深刻的影响。因此天文学的成就是自然科学和人类文明的重要组成部分。先进的天文探测技术、天文仪器发展带来的技术进步以及天文学的研究成果，广泛应用于导航、定位、航天、深空探测等领域，因此天文学研究对于国家经济建设和国家安全都有重要的意义。 天文学是《国家中长期科学和技术发展规划》重点发展的六大基础学科之一，涉及作为八大科学前沿问题之一的“物质深层次结构和宇宙大尺度物理学规律”。宇宙中空间和时间尺度跨度达 60个量级，能量尺度超过 30个量级。宇宙中存在着地面实验室无法达到的超大尺度、超大质量、超高速、超高（低）密度、超高（低）温、超高压、超真空、超强引力和超强磁场等极端物理条件。对宇宙的研究必将极大地丰富和深化人类对自然规律的认识，推动人类认识论和世界观的发展。天文学研究中发展的高灵敏度、高分辨探测技术为高分辨率对地观测系统、载人航天与探月工程等重大专项的实施提供了技术支撑，是国家空天技术发展的组成部分。 天文学可以分为星系和宇宙学、恒星与银河系、太阳系与太阳系外行星系统、太阳物理、基本天文学 5个研究领域；作为支撑天文学发展的技术基础，天文技术方法是天文学研究的组成部分。本书将对这 6个领域的发展分别进行研究和讨论。在天文技术方法领域，由于探测技术与观测波段密切相关，这一领域又按射电天文、光学红外、空间天文学 3个方向分别进行讨论。国家自然科学基金针对不同尺度的各类天体的起源、结构和演化的科学研究进行资助。 未来 5年是中国天文学发展的一个关键时期。我们将第一次有自己的高能天体物理和暗物质探测卫星遨游太空，形成我国自己的空基天体物理观测能力；世界最大口径的射电望远镜（ FAST）将投入运行，与大天区面积多目标光纤光谱望远镜（ LAMOST）一起，形成强大的地基观测能力，确保我国天文学和天体物理学的战略地位。 天文学学科主要有以下优先领域： （一）暗物质与暗能量的本质以及宇宙早期的物理过程 （1）暗物质和暗能量的天文观测和理论研究。 （2）宇宙早期极端物理过程与原初扰动性质。 （3）在星系和宇宙学尺度上的广义相对论检验。 （二）星系和宇宙大尺度结构的形成与演化 （1）宇宙大尺度结构的观测、统计、模拟和理论。 （2）星系的物理性质与周围暗物质、星系、星系际介质的关系。 （3）高红移天体的探测以及星系的形成和演化。 （三）大质量黑洞和活动星系核的结构、形成与演化 （1）星系大质量黑洞的观测证据和活动星系核的多波段观测研究，尤其是利用 LAMOST、HXMT、FAST等国内外重大设备的研究。 （2）黑洞吸积与喷流以及活动星系核的结构与辐射的理论研究。 （3）大质量黑洞的形成和演化以及与星系的共同演化。 （四）恒星形成与演化 （1）星际物质循环、分子云的形成、性质及其演化。 （2）恒星的形成、内部结构与演化。 （3）双星、特殊恒星的演化、超新星及其前身星。 （4）恒星及星团的基本参数测量、恒星变源的时域观测和星震学。 （五）致密天体物理 （1）极端引力、密度、磁场等极端天体物理规律。 （2）致密天体的吸积与喷流 /外流以及高能粒子加速和非热辐射等高能过程。 （3）SVOM等未来空间和地面高能天文观测设备的科学和技术的预先研究。 （六）银河系的结构、组分及动力学 （1）银河系星族分布、动力学。 （2）测量银河系基本参数以及物质（包括暗物质）分布。 （3）银河系磁场、星际尘埃及星际消光。 （七）行星系统探测与动力学 （1）太阳系与太阳系外行星探测。 （2）行星系统形成动力学。 （3）行星内部结构与动力学。 （4）小行星物理化学特性。 （八）太阳大气的磁场结构、内禀性质和动力学 （1）太阳磁场的精细结构和基本磁元诊断。 （2）太阳活动区磁场的三维拓扑结构。 （3）太阳发电机理论与太阳活动周演化规律。 （九）太阳活动的多波段观测和爆发机制 （1）在物理相互作用尺度的太阳活动观测规律。 （2）基于日像仪的射电成像观测和日冕等离子体诊断。 （3）太阳爆发现象的三维辐射磁流体数值模拟。 （4）太阳活动预报的理论框架和物理基础。 （十）高精度天文参考架和时间频率 （1）微角秒天球参考架的建立和连接以及资料处理中的相对论模型。 （2）高精度地球参考系与天文地球动力学。 （3）精密时间产生与传递。 （十一）太阳系动力学与太阳系稳定性 （1）太阳系稳定性与轨道扩散。 （2）太阳系小天体观测以及起源动力学。 （3）多参考系的相对论多体问题。 （十二）快速移动天体的测量、精密轨道确定与动力学 （1）深空探测科学任务规划、轨道设计与测定轨。 （2）精密卫星导航定位。 （3）快速移动天体的监测、动力学及应用。 （十三）光学、红外天文 （1）地基极大口径光学 /红外望远镜关键技术。 （2）太阳系外行星探测技术。 （3）高精度光谱探测及恒星光干涉技术。 （4）极端环境下的天文望远镜关键技术。 （十四）射电天文 （1）大口径望远镜及小口径天线的大规模集成的低频大视场干涉成像技术。 （2）主动反射面及高精度测量技术与方法。 （3）（制冷）低噪声和多波束接收技术。 （4）宽带数字信号接收与处理的软件无线电技术与方法。 （5）高精度相位校准、实时 VLBI及相关处理的技术与方法。 （十五）空间天文 （1）X射线、紫外和极紫外以及红外空间望远镜技术。 （2）空间高能宇宙线、 X射线量能器、高性能红外以及紫外极紫外探测器技术。 （3）近日探测、太阳极轨探测和太阳磁场三维探测以及各个波段空间干涉技术。 本文摘编自 国家自然科学基金委员会数学物理科学部 编 《 国家自然科学基金数理科学“十三五”规划战略研究报告 》（ 责编：侯俊琳 朱萍萍 郭学雯）第三篇第二章，内容有删减。 国家自然科学基金数理科学“十三五”规划战略研究报告 国家自然科学基金委员会数学物理科学部 编 北京：科学出版社，2016.12 ISBN 978-7-03-051491-2 “十三五”时期是我国全面建成小康社会的关键时期和建设创新型国家的决定性阶段，为科学谋划科学基金的发展，国家自然科学基金委员会于 2014 年 5 月启动了“十三五”规划战略研究工作，这对繁荣基础研究，提升我国原始创新能力和服务创新驱动发展具有重要的战略意义。按照国家自然科学基金委员会战略研究工作方案的部署和要求，数学物理科学部进一步细化了数学物理科学“十三五”规划战略研究，开展了数学物理科学所含数学、力学、天文学和物理学四个学科的“十三五”规划战略研究工作。“十三五”规划战略研究内容包括：学科发展战略、学科优先发展领域、数理科学内部学科交叉优先领域、与其他科学交叉优先领域、实现“十三五”发展战略的政策措施等。 （本期编辑：安静） 一起阅读科学! 科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm 专业品质 学术价值 原创好读 科学品味 点击文中 书名、作者、封面 可购买本书。

个人分类: 科学书摘|5302 次阅读|3 个评论

他傲娇毒舌专治不服，为怼诺奖得主想出“暗物质”却被冷落了70年

热度 3 beckzl 2017-4-17 18:15

所谓“科技数码之物，可玩者甚蕃。美乔布斯独仰索。自小米来，世人甚爱性价比。” 自从小米把“性价比”炒起来后，不仅买东西要谈性价比，测手机要谈屏占比，似乎生活的方方面面都可以用一个比值来衡量。 如果科学家也有一个所谓的 “名气贡献比” ，并把所有科学家以比值从大到小排列。 排在第一为的是哪位我们不得而知，但是有一位科学家肯定可以垫底。 他发现了“暗物质”，发现了超新星，预言了中子星的存在，在宇宙学方面的成就，他只是稍稍落后于爱因斯坦。 他发现了122颗超新星，一直到2006年才被人超越，小行星和月球环形山都有以他名字命名的。 他提出的理论是当今物理学与天文学的热门课题。 然而，当他还在世的时候，他却像是“暗物质”一样，被人们所忽视。 这或许是由于他古怪的性格， 又傲娇又毒舌，甚至连引荐自己的伯乐也不放过。 弗里茨·兹威基 他就是 弗里茨·兹威基 （Fritz Zwicky），号称科学界的“赵日天”。 ··· 1898年，兹威基出身于保加利亚的瓦尔纳。 他的父亲是保加利亚著名的实业家，他家的房子就是父亲的公司建造的。 6岁那年，兹威基被送到了瑞士，送到了他祖父母住的地方学习商务。 他是家中最大的孩子，父亲希望他能继承家业。 可兹威基却没有走上父亲的那条路，当他在苏黎世联邦理工学院就读的时候，已经被数学和物理深深吸引。 他拒绝继续学习商务，转而修习了先进的数学知识和实验物理学。 1922年，兹威基从苏黎世联邦理工学院毕业，拿到了博士学位。 3年后，在洛克菲勒基金会的资助之下，他去到了美国，与加州理工学院的 罗伯特·密立根 一起工作。 洛克菲勒基金会 密立根是1923年诺贝尔物理学奖的得主，通过油滴实验，密立根测到了基本电荷量e。 那时候的密立根已经是一位知名的物理学家，能得到他的引荐，是很多人梦寐以求的事情。 当兹威基得到了密立根的邀请，很多人眼红得不行。 可去到加州理工学院后，兹威基却对密立根“出言不逊”。 罗伯特·安德鲁·密立根 兹威基在见到了自己的伯乐的时候，不仅没有感激密立根，反而对密立根说， “你从未提出过什么好的想法。” 密立根虽然气得不行，可仍然保持着微笑。 他对兹威基说， “先反省一下吧，你啊，还是太年轻！” 听到密立根的话，兹威基轻笑了一声， “我一点儿也不用担心，反正我每隔两年就会有个新点子。” 密立根这下子被激怒了， “好啊，那你去研究天文，我才不相信你两年就能有成果。” 兹威基接受了他的伯乐给他的考验，他投身到了天文学的怀抱，一做就是一辈子。 威尔逊山，是当时天文学的中心，许多天文学的重大发现都是源自威尔逊山。 那里有当时世界上最大的天文望远镜，口径100英寸。 埃德温·哈勃正是通过这台望远镜发现了星系的红移现象，进而提出了宇宙大爆炸学说。 威尔逊天文台 兹威基觉得，威尔逊山就像是“宇宙的中心”。 每当他站在加州理工学院的操场上，他总是能看到威尔逊山清晰的轮廓。 这让他想起了多山的瑞士老家，对威尔逊山也更亲近了几分。 事实证明，兹威基并不是个只会说大话的人，他确实是个天才，有足够的智慧。 1933年，在威尔逊山工作的第八年，他提出了一个现在的人们耳熟能详的概念—— 暗物质 。 “遥远的星系团里有一些物质很独特，它们既不发光，也不吸收光、反射光……” 这些物质看不到摸不着，可它们有质量，它们真实存在于宇宙之中。 兹威基第一次提出了暗物质的概念。 事实上，暗物质不止存在，甚至其质量是宇宙中可见物质的6倍，占宇宙物质成分的24%，另外72%为暗能量。 大自然在嘲笑人类，它把宇宙的绝大部分藏了起来，可兹威基还是找到了。 1933年，正值美国经济大萧条时期，很多人都失去了工作，没有了经济来源。 萧条之下，人们闲暇的时间倒是比以往都更多了，这给了兹威基更多的时间。 当时35岁的他，正沉迷星星无法自拔，将自己所有的注意力都放在了后发座星系团上。 后发座星系团是一个天文词汇，是已知最密集的星系团之一，其中包含了数千个星系在里面，后发座星系团是比较近的，但由它所发出的光，还是要经过数亿年的时间才会到达我们这里。 后发座星系团 后发座星系团在狮子座附近，由1000多个大星系和3000多个小星系组成。 兹威基想要测量出这个星系团的质量。 一般情况下，要测量星系团的质量有两种方法，通过“动力学质量”计算，或者通过“光度学质量”计算。 后发座 动力学质量需要的数据是各个星系之间的相对速度和平均速度，而光度学质量要求测量各星系的光度。 出于严谨的考虑，兹威基分别用两种方法计算了后发座星系团的质量。 正常情况下，当一个问题有多种解法的时候，答案应该是一致的。 可是出乎兹威基意料的是，两种测量方式得到的结果却截然不同。 星系团的动力学质量竟然是光度学质量的160倍！ 看着写满了数字和符号的草稿纸，兹威基默然无语，究竟是怎么回事呢？难道牛顿运动定律在计算动力学质量的时候不再适用？ 理智告诉他，这不可能，他没有算错。 那么，就只剩下一个答案了，那99%下落不明的质量是由不可见的星系贡献的。 于是，“暗物质“第一次被人们察觉。 也正因为宇宙大部分质量不可见，因此使用光度方法无法准确测量其质量。 可是对于当时的人们来说，要接受这个想法并不容易。 宇宙中明明有着那么多星星，那么璀璨夺目。 兹威基却告诉人们这些东西在宇宙的质量划分中不能占到多数，却要人们相信宇宙中超过90%的东西根本看不到。 别说普通人了，就算是天文学家，都要犯尴尬癌了。 兹威基的发现被彻底忽略了，“暗物质”的概念也被主流的研究人员扔进了垃圾桶。 比起兹威基的成果，他本人的恶名似乎传得更快一些。 兹威基有着卓越的才华和粗暴的性格，他总是咄咄逼人，气势汹汹。 当传道的牧师说“上帝说，要有光！便有了光”，他冷冷地补上一句，“而且，有了电磁场。” 在信奉基督教的地方，这样玩世不恭的态度自然不会获得多少好感。 他经常把自己的同事称作“球形的垃圾”，为什么是球形呢？ “因为那些人从哪个方向看过去都是垃圾”，他这样回答。 兹威基吓跑了很多同事，包括他的伯乐，密立根教授，也会尽量避开他，以免自己的成果被他说成是“一堆无用的垃圾”。 幸好，不是每个同事都像躲瘟神一样躲着兹威基。 沃尔特·巴德是一位德国的天文学家，1931年，巴德移民美国，进入了威尔逊天文台。 与兹威基的性格完全相反，在同事们眼里，巴德是个温和、谦逊、平易近人的人。 或许是因为互补的性格，自从巴德去到了威尔逊天文台，就和兹威基形影不离，惺惺相惜。 沃尔特·巴德 即便兹威基偶尔会因为巴德的德国血统戏谑地称呼其为纳粹，两个人的关系却越来越近。 彼时的兹威基因为暗物质的理论得不到承认，颇有些愤懑，巴德的出现，让他将注意力投到了另一个理论上。 1934年，兹威基和巴德在《国家科学院学报》上提出了 “超新星” 的概念。 超新星爆发，指的是在恒星演化的末期，突然爆发的一种现象。 普通新星在爆发的时候，光度会有几十万倍的增加，看上去仿佛宇宙中出现了新的星体。 而超新星，爆炸的时候增加的光度则可以增加千万倍，抛弃掉大部分质量的恒星失去了自身重量的压力，就会坍缩成一颗毫无生气的超致密残骸，也就是“中子星”。 比起看不见摸不着的暗物质，人们对于超新星的接受度高得多，毕竟那比太阳更高的亮度实在是让人无法忽略。 兹威基说服加州理工大学，在威尔逊山东南方的帕洛马天文台上建起了口径48英寸的施密特望远镜。 施密特望远镜掀开了蒙在人们眼前的布，它对准星空，仿佛一门白色的大炮。 兹威基一次次将眼睛对准目镜，记录超新星的本子里超新星的数量不断地增加。 1935年~1940年，兹威基发现了14颗超新星，占人们发现的超新星总数的一大半。 到1974年兹威基去世，他的记录本上出现了122颗超新星，这个记录直到10年前才有人打破。 除了暗物质和超新星、中子星，兹威基还提出了重力透镜的说法，制定了用来估计遥远深空距离的标准烛光，发表了六卷综合性的星系和星系团目录。 可以说对天文学的发展有着举足轻重的作用了，可比起同期的天文学家，兹威基几乎没有得到身为教授应得的尊重。 这当然和他狂傲的性格有关系，他不止是怼自己的同事，对自己的学生也不放过。 在他的字典里，“学生”这个词等同于“小垃圾”。 甚至有学生找到杂志社，要求通过媒体解法兹威基“对学生带有虐待性的苛刻要求”。 1974年2月8日，带着暗物质得不到承认的遗憾和122颗超新星发现者的荣誉，兹威基离开了人世。 直到2006年，在NASA的钱德勒X射线望远镜之下，“暗物质”终于现出了真身。 2007年，科学家们用电脑绘制出了暗物质的三维宇宙天图，人们才终于打消了对兹威基的怀疑。 现在的暗物质，已经成了天文学家们研究的热门课题，成为了科幻作品中必不可少的时髦元素。 而兹威基，那个酷炫狂拽的瑞士天文学家在73年后终于得到了人们的认可，还拥有了以自己名字命名的小行星和月球环形山。 说起来也许是一种宿命，“超新星”般亮眼的研究成果，却只博得“暗物质”般的名气。 兹威基恐怕也是最能体现“知行合一”的人物了吧。

4111 次阅读|3 个评论

歌曲红遍全球的传奇吉他手，竟还是天体物理学家和大学校长

热度 5 beckzl 2016-12-30 23:12

Fairy tales of yesterday will grow butnever die 昨日之辉将永盛不衰 … 有一位顶着启蒙运动时代发型的吉他手 他灯柱一般的高挑身材伴着略微张扬的英伦风情 演奏了一首无人不知的歌曲—— 《We Will Rock You》 We Will Rock You Queen - News Of The World 这首歌曲与他演奏的另一首歌曲 《We Are The Champions》 被各种体育、游戏，甚至是政治场合所使用，经久不衰 很多人也许没有听过他的名字，但几乎无人敢说不曾听过他的歌曲 布莱恩·哈罗德·梅 ，这首歌的词曲作者 他在2011年《滚石》杂志评选的 百名最伟大吉他大师榜单 中， 排名 第26 他的乐队 专辑 霸占了全英国销量榜单首位长达 1322周 但很少人知道，这样一个 摇滚巨星 居然是一位 天体物理学博士 ！ 他的 天文学论文发上《Nature》期刊， 还在 自家后院建起天文台 甚至还是 利物浦一所大学的校长 为NASA制作出了 第一张冥王星的立体照片 他的 牛顿发型 也许真的不仅仅是用来装饰的 没有哪个人能像他一样 如此 声名远扬 ，如此 家财万贯 ，如此 备受追捧 却还保持着自己求知的可贵本性 … Buddy, you're a boy make a big noise Playing in the streets gonna be a big mansomeday 兄弟，你还只是个闹腾的小男孩 在街头巷尾小打小闹，但总有一天你会成为大人物 6岁的梅，已经开始展现出对音乐的热爱 在那个流行音乐还没有完全被情歌占领的年代 梅成天黏在收音机旁，聆听着单纯的美好 父亲见他兴趣很高，就开始教他学班卓琴 梅的班卓琴 梅很快就学会了7个简单明快的和弦 爱上演奏的他希望下一个生日礼物是一把吉他 7岁的梅如愿收到了一把吉他却发现了不少问题 琴弦太高，对于一个孩子来说难以演奏 在和父亲讨论后，他们决定自己改造这把吉他 渐渐地，梅发现改造乐器的乐趣不亚于演奏 他学着刚刚流行起来的电吉他，给手里的这把破木吉他装上自制的简陋拾音器 然后将拾音器接上家里收音机的扬声器 竟也有模有样地做成了一把简陋的电吉他 梅对音乐的爱好甚至发展到了其他乐器上 到9岁的时候，他坚持考过了 钢琴四级 但很快他就受不了钢琴的各种条条框框，退出了 因为他已经开始写一些古怪的歌曲，吉他才是他真正的梦想 五十年代正是电吉他刚刚起步的时期 就像是刚刚开发的处女地，多少狂热的淘金者都愿为它奉献毕生的青春 梅与妈妈 那时候，梅疯狂涉猎各种风格的音乐 一边听一边临摹，渐渐地能够边弹边唱 吉他的技术也突飞猛进，而他只是一个11岁的小学生 中学时，梅有了更大的展示空间，也遇上了很多喜爱吉他的男孩 可无论如何，梅总是他们之中最独特的一个 他常常一个人在教室的角落悠悠地弹吉他 在中学的第二年，他就已经有了粉丝俱乐部 梅与Red Special的毛坯 渐渐地，学校里传来了一股组乐队的热潮 可是梅只有一把改装过的木吉他，根本拿不出手 家里又负担不起这么昂贵的乐器 梅计划着和爸爸一起从头开始制作一把电吉他 他们腾出了一间空卧室作为工作间 梅找来一块从壁炉上拆下来的废弃桃花心木 费劲全力才用刀切出了琴颈的形状 琴身的原料也都是他找来的一些废旧材料 用自行车座下的金属做成了摇把 从爸爸的摩托车上拔下来两个弹簧做了琴桥 甚至还找来了妈妈的粗缝衣针做固定 历时一年半，梅也从14岁长到了16岁 终于有了自己的第一把电吉他—— Red Special 梅与崭新的Red Special 这把只花了 17.45英镑 制成的电吉他不但不简陋 很多地方甚至超越了当时昂贵的大品牌吉他 为了保证琴颈的坚固，梅在里面加装了金属条 为了降低断弦的风险，他改进了琴桥的设计 梅亲自安装的拾音器和电路可以组合出24种音调 在Red Special的陪伴下，梅组建了第一支乐队 后来从乔治·奥威尔的反乌托邦小说中获得灵感 起名为1984，也开始了第一次收费演出 迈出了少女杀手的第一步 梅的发型也是在这个时候由短发发展为牛顿头 只不过那个年代一头蓬松的长发还是时尚的宠儿 1984乐队合照，最右为短发的梅 梅在校园音乐圈里声名鹊起，吉他技术炉火纯青 他遇上了牙医专业的医学生鼓手泰勒 建立起了自己第二支乐队Smile 后来学服装设计的主唱墨丘利也加入队伍 直到最后电子工程专业的迪肯的到来 这支乐队终于成型，名字也改为惹眼的Queen 皇后乐队合照，左至右：墨丘利、迪肯、泰勒、梅 乐队稳定后，逐渐有了名气，可依旧没有什么收入 因此梅和迪肯包办了所有设备相关的事宜 他们自制很多独一无二的效果器，打造出只属于自己的音色 渐渐地乐队找到了自己的风格，并且几乎无人能复制 七十年代，摇滚乐倍受主流社会的质疑 被认为是叛逆和玩物丧志的典型 多年以后摇滚乐坛依旧充斥着 毒品、酒精和糜烂 而皇后乐队简直就是乐坛的奇葩 他们个个拥有良好的教育，典雅而华丽 1975年，皇后乐队凭专辑《歌剧院之夜》走向巅峰 单曲《波西米亚狂想曲》甚至霸占了美国排行榜亚军数周之久 … 39 Queen - Queen Forever (Deluxe Edition) In the year of '39 Assembled here the Volunteers In the days when lands were few Here the ship sailed out 在某世纪的三九年 自愿者们麇集于此 在大陆渐渐湮灭的日子里 飞船从此地航向远方 7岁时，梅不仅拿到了人生中的第一把吉他 爱上音乐的同时也迷上了星辰宇宙 他迷上了摩尔爵士的天文科普节目 《夜晚的星空》 彻底拜倒于浩瀚的太空，渴望了解他的一切 他改装了木吉他的同时，也和爸爸自制了一架反射望远镜 摩尔爵士 牛顿当年凭借一架反射式望远镜进入皇家学会 梅靠着这台望远镜找到了一辈子的梦想 他熬夜看天文节目，凌晨起来观星望月 立志要成为一名有建树的天文学家 梅在中学时代对音乐的疯狂完全没有影响到学业 在中学毕业前，他还拿到了物理学科的公开奖学金 梅通过了十个普通科目、四个高级科目的考试 在18岁的夏天，拿到了 帝国理工学院 的入学通知 主修物理和数学的同时也没有放下音乐的爱好 早期Smile乐队合照 1970年他获得高等二级荣誉 理学学士学位 优秀的成绩让梅得以留校继续攻读 博士学位 一方面梅要坚持乐队练习，另一方面还要兼顾学业 同时，为了乐队的支出，他每个星期还要抽出两天半的时间做数学教师 可是学业却没有一点荒废，甚至还发表了两篇论文 其中一篇更是发表在权威期刊《自然》上 那是他离两个梦想最近的时刻，也是最痛苦的时刻 梅与父亲在毕业礼上 经过十分艰难的痛苦选择，在博士论文已经进入修订阶段的时候， 梅放弃了学业 他的父亲不敢相信儿子放弃了如此优秀的学业 梅曾经的导师金回忆到： “布莱恩是个又讨喜又友善的优秀学生。那时，至少在我心目中，他怎么都不会成为一个摇滚明星。对我来说，他永远是个聪明的物理学家。” 在那之后，梅和父亲有足足一年的时间没有说话 直到皇后乐队第一次在美国演出的时候 梅给父母买了机票请他们来看演出 演出后，梅对父母说：“点客房服务吧，我们有钱了” 父亲看着梅说：“好的，我知道了”，关系终于得以冰释 那一刻，梅才明白自己是有多希望得到父母的认可 演出后的梅与父母（前排左一二） 皇后乐队在大家的努力下走向成功 演唱会从蒙特利尔开到伦敦温布利体育场 1985年，一场举世瞩目的慈善演唱会Live Aid上 皇后乐队演奏了最多的6首歌曲，观众为之疯狂 那是摇滚乐最辉煌的年代， Live Aid创下了10.5亿的收视记录，筹集善款8000万美元 辉煌的台前，梅是最温文尔雅的吉他大师 而幕后，他也从未离开自己天文学家的梦想 不仅极度关心天文学的进展与新闻 还在自家的后院建起了一座小型天文台 儿时的梦想被梅小心地保存在最柔软之处 但天下无不散之宴席，皇后乐队迎来落幕的时刻 1991年，主唱墨丘利因艾滋而永远离去 彼时，梅受到父亲、伙伴去世的双重折磨 加上自己多年以来对家庭的疏忽，几近崩溃 梦想，是不是应该放弃了？ … The Show Must Go On Queen - Innuendo Behind the curtain in the pantomime Hold the line Does anybody want to take it anymore? The show must go on 华幕之后默剧静静上演 明哲保身 还有谁愿轰轰烈烈 精彩必将继续 二十一世纪初，梅去苏格兰观测一次日环食 遇见了儿时偶像摩尔爵士，他们畅谈许久 摩尔提出了一个大胆的想法，希望能和梅合著一本天文学科普书籍 梅心里的火焰被神奇地重新燃起，答应了请求 在准备撰写书籍的日子里，梅被触动了 他向帝国理工学院申请重新注册学籍 时隔32年，以59岁的高龄重回母校 摩尔爵士已于2012年逝世 他重新拾起了曾经的课题，忙碌地投入到观测中 仅仅一年时间，梅就提交了博士学位论文 将 天体物理学博士 学位作为60岁的礼物送给自己 随后，他出任帝国理工学院客座研究院 登上了莫尔爵士的第700集《夜晚的星空》 获得了 “有史以来最像牛顿的科学家” 称号 更是被利物浦John Moores大学选为名誉校长 2015年，梅参与到新视野号飞过冥王星的活动当中 他以NASA发布的图像 制作出了第一张冥王星立体照片 除此之外，梅还积极参与动物保护活动 为狐狸与獾发起了“Save Me”（同时也是皇后乐队的歌曲）活动 在2012年伦敦奥运会闭幕式上的演出 梅所穿着的服装在左右手臂上都绣有狐狸和獾的徽章 在音乐上，梅与昔日的队友泰勒重新组合复出 带着他那把用了 40多年 的Red Special再次给人们带来经久不衰的音乐 皇后乐队早就得到了世界的认可 Lady Ga Ga的艺名就来自皇后的歌曲 不仅如此，皇后乐队还得到了真正的皇后的认可 梅被加冕为 大英帝国CBE勋爵 ，离牛顿又近了一步 人都会有梦想，也都会有舍弃 在人生的岔路口有太多选择 忍痛抉择后即使驶向了高速公路 也不妨回到最初的乡间小道 感受蜿蜒起伏的驾驶乐趣 Empty spaces ， what are we waiting for Abandoned places ，I guess we know the score 空落之地，我们不知为何而活 无主废土，我猜你我终于心中有数 文章首发于微信公众号：SME 欢迎关注

10491 次阅读|5 个评论

致敬甘做“二传手”的科学家

热度 6 kexueren07 2016-12-20 04:45

　　卞毓麟 33 岁那年，到海拔 5000 米的高山上去执行任务，年轻战士们渴望了解科学的神情给他留下了深刻印象。同年，他发表了第一篇科普文章。之后的 40 年里，身兼天文学家和科普作家两种身份的卞毓麟共创作和翻译了 30 多部科普图书，主编和参编科普图书 100 多种，发表科普文章 700 多篇。其中，《月亮 —— 地球的妻子？姐妹？还是女儿？》《数字杂说》二文入选中小学语文课本，图书《追星——关于天文、历史、艺术和宗教的传奇》获得国家科技进步奖二等奖。此外，他还做过无数场科普讲座，受其深入浅出学识影响的，不仅有校园里的学生，公园里的老人、孩子，社会上的白领，也包括像我国月球探测工程首席科学家欧阳自远那样的科坛名家。 　　 在上周六由上海市科协、中国科普作家协会、中国科普研究所主办，上海市科普作家协会承办的“加强评论，繁荣原创——卞毓麟科普作品研讨会”上，从全国各地赶来的数百“卞粉”汇聚于上海科学会堂卢浮厅，场面之火热使工作人员不得不从场外搬来椅子给会场加座。整个会场一天未散。像这样纯粹凭借个人感召力带来的与会盛况不要说是在科普作家中，即使是许多大科学家、院士都不曾享有，很大程度上，也颠扑了“科普人员文化素质不高，公众不爱看科普”的流行说法。 　　 那么，究竟是什么成就了“卞毓麟现象”？这对当下中国的科普创作又意味着什么样的启发？倾听卞先生和他的同道、朋友、学生们的感言，也许可以窥斑见豹。 　　 一名优秀星空向导的自我修养 　　 在卞毓麟自己看来，高级科普讲究的是科学性和可读性兼容，科学普及在有了一线科学家这些“发球员”之后，还需要有出色的“二传手”把接来的“球”到位地传递给社会的方方面面。因此，科学与人文的结合显得格外重要。他曾在 2005 年 11 月 25 日给《科学》编辑部原主任潘友星的一张纸条上就《科学》的“软”“硬”问题写了一句话——“内容无须软，形式不能硬。”他也曾在好几个场合表达过自己心目中最好的科普“应该让人感觉不到科学在哪里终了，人文从哪里开始”。 　　 借用阿西莫夫在其自传《人生舞台》中用“镶嵌玻璃”和“平板玻璃”对两种写作风格所作的比喻，卞毓麟传达了自己对科普创作风格的选择：镶嵌玻璃花妙，但是看不透里面是什么东西；平板玻璃则直白，仿佛不存在一样，背后的一切却都能让人看得清清楚楚。卞毓麟始终以质朴无华的态度让自己的作品明白易懂，强调“科普决不是在炫耀个人的舞台上演出，而是在为公众奉献的田野中耕耘。”与会的年轻一代科普工作者在发言中数次提到卞老的这句话，上海天文馆展示设计师、同济大学天文协会创始人朱达一特别称之为“一名优秀星空向导最重要的一条自我修养”，从中可见卞毓麟科普理念影响力之深广。 　　 但科普，还不仅仅是只要有态度就能做好的事，“卞氏科普”的成功，更与卞毓麟本人跨学科的深厚学养基础紧密相关。用上海科技馆天文馆建设指挥部展示部部长林清的话说：“他在 1998 年加盟上海科技教育出版社之前，曾经在北京天文台的星系研究组工作了 30 多年。长期的科研实践使他充分理解科学工作和科学思维的特点，更使他拥有足够扎实的现代天文学专业基础。这样的专业背景，再加上他发自内心对科学写作的喜爱，以及在写作生涯中博览群书、勤于思考，才成就了他在科普创作上的高度。”也许正是出于自身的这种经验感受， 1993 年，卞毓麟在《科学》杂志上发表文章《科学普及太重要了，不能单由科普作家来担当》，以此呼吁科学界对科普问题的关注。 　　 “ 科学 + 人文”底色上的科普创作 　　 而卞毓麟的科普，又不仅仅是典型“科学家”式的。今年 48 岁的中国科普作家协会常务副秘书长、《科技日报》主任编辑尹传红 37 年前与卞毓麟因对阿西莫夫的共同兴趣而相识相知。他在谈卞毓麟的著作《追星：关于天文、历史、艺术与宗教的传奇》时认为，《追星》一直在做一个尝试，就是“回到”过去，尽力去展现一个丰富多彩的发现过程，包括失误和挫折；作者在创作中也力图对科学发展的历程作一些人文思考，而不是简单地将一个个知识硬块抛给读者。比如《追星》第三章《近代天文学的曙光》在谈到开普勒与第谷之间那种奇怪的“合作”关系时，有两段十分精辟、传神的叙述与评论： 　　 “开普勒对第谷颇寄厚望。可是，他在第谷那里的所见所闻，却与始料相距甚远。第谷对开普勒颇有戒心，生怕自己请来的助手最后成了一场重大科学竞赛的对手。他不甘心痛痛快快地把毕生辛劳所得的精华奉送他人，所以只是零敲碎打地今天说出某个行星的远地点数据，明天又提到另一颗行星的交点坐标。 　　 两个人都预感到前面会有更丰硕的成果，但是他们都无法独自取得。因此，他们继续步履艰难地互相配合。意味深长的是，这种并不十分和谐的合作却成了体现近代科学精神——观测与理论的对证和交融——的最早范例。” 　　 尹传红表示：“品读《追星》，不时会有一种很强的画面感，此乃书中贯穿之历史和中西观照使然。”这种画面感，本报记者也亲身体验到过。 　　 “请想想一万年前吧：太阳早已落山，大地一片寂静。这是一个无月的晴夜，远处，近处，没有一丝灯光……漆黑的天幕上群星璀璨；原始人惊讶地注视着它们：星星为什么如此明亮，为什么高悬天际，为什么不会熄灭，为什么不会落下……” 2011 年上海市科普开放日活动中，在葡萄架下的复兴公园草坪上，卞毓麟正是以这样以别开生面的讲述，开启他的“追星之旅”主题讲座。这一独特的现场氛围，也感染笔者很自然地为那篇报道起了一个诗意的题目——《葡萄架下聆“天语”》。 　　 对于卞毓麟科普创作的人文底色，朱达一也表达了由衷的赞赏。“我们看他聊霍金，绝对不会从黑洞着手。 18 世纪后期的湖畔诗人以及华兹华斯的树林就成了故事开始的地方。说哈勃，好莱坞获奖影片《一夜风流》的颁奖典礼则成了大背景……我们从人类文明的门口，被引入一座缀饰着璀璨群星的花园。人文、科学、历史、艺术，全如此园中的垒石成山，星河作沼，巨镜凌霄，而向导本人则对此园中的一花一景全然了然于心。” 　　 抓新闻热点，借媒体发声 　　 同行形容卞毓麟丰产，常喜欢引用一个数字——他的科普创作已超过 700 万字。但比起产量之“多”，卞毓麟自己更在乎质量之“好”。无论“多”还是“好”，都倾注了这位“星空向导”不懈的耕耘和奉献。 　　 上海市科普作家协会终身名誉理事长、复旦大学附属中山医院原院长杨秉辉说：“科普创作要‘繁荣’，就要抓紧时间；要‘原创’，就要博览精思。卞先生对于科普创作的态度便是：‘分秒必争，丝毫不苟；博览精思，厚积薄发’。这也很值得我们学习。” 　　 上海市科普作家协会常务副理事长兼秘书长江世亮称：“在上海、在天文学及其相关领域，卞毓麟就是我们许多媒体人的希望之星，‘只要找到他，就能解决问题’已是上海科技新闻界很多记者编辑的共同感受。”而卞毓麟本人也有强烈的“抓新闻热点，借媒发声”的意识。这除了反映在新闻事件发生后，他迅速的反应能力上之外，还体现在他主动约媒体沟通以澄清一些认识误区上。最典型的当数对 2012 年 12 月 21 日的所谓玛雅预言文明世界末日说的解析。当年 12 月初的一次公开讲演后，卞毓麟的手机短信、电话不断，几乎全都是媒体记者在追问玛雅历法和“世界末日”。“对此，其实卞老师早有准备。早在 2009 年好莱坞科幻大片《 2012 》热映时，他和一些天文学家就有预感：这个来自玛雅历法的‘末日预言’肯定需要澄清，而天文学家应当承担起这个责任。为此他在 2012 年 12 月之前就花了几个月的时间，精心准备了一个讲演，为的就是把所谓‘玛雅预言’的真相呈现给大众。他通过客观、真实地介绍玛雅历法，让陷入‘末日错觉’的公众从误区中走出来。” 江世亮至今清楚地记得当年 12 月 18 日起的几天里，卞毓麟被电台、电视台等各大媒体的记者“包围”，分身乏术，在此情况下，他仍专门抽出时间到《文汇报》科技部给记者、编辑解读玛雅历法。“他为此专门查阅了大量资料，制做了 PPT ，一边放一边解读，连一位在座的保洁员也说他听懂了世界末日是怎么回事。” 　　 科普名家贾祖璋曾经说，“一篇好的科普作品，好像一曲清泉，一江碧水，涓涓不绝，潺潺东流，科学术语不能是阻挡流水的岩石，也不是激起漩涡的暗礁，而是水面的涟漪，往来的帆影，是落花飘荡，鸥鸟沉浮，是大自然必须的点缀。”中国科学技术出版社社长助理、副总编杨虚杰表示：“卞先生的作品给予我们的正是如此的阅读感受。” 　　 “我们永远也无法知晓，究竟有多少第一线的科学家由于读了阿西莫夫的某一本书，某一篇文章，或某一个小故事而触发了灵感——也无法知晓有多少普通的公民因为同样的原因而对科学事业寄予同情……”在纪念享誉全球的科幻泰斗和科普大师文萨克·阿西莫夫逝世 10 周年的 2002 年，当卞毓麟特地译出这篇 1992 年 4 月 6 日卡尔·萨根深情写下的讣告全文时，这位阿西莫夫的研究者和作品翻译者大概不会想到，后来他被人们称为“中国的阿西莫夫”。

7083 次阅读|5 个评论

[转载]天文学，你要去向哪里？

smilemooncat 2016-12-9 13:56

转载自： http://www.astron.ac.cn/bencandy-3-11593-1.htm

个人分类: 科普文章|1 次阅读|0 个评论

气候变化和灾害频发急需普通大学开设气象学和天文学

热度 1 杨学祥 2016-10-17 13:56

气候变化和灾害频发急需普通大学开设气象学和天文学 杨学祥，杨冬红 博友李泳最近指出，为什么中学有地理课而没有天文课，几乎每个师范院校都有地理系（或其他名目）却少有天文系。更奇怪乃至以为荒唐的是，地理学在中学被划归文科，其谬种流传就是大学的“自然地理”也几乎走的文史路线，把“自然”腰斩了，而被腰斩的那一截，是可以用天文来补血的。 我们在 2016 年 1 月 9 日 指出，雾霾认识的误区：忽视气象条件和天文因素，气象学和天文学要补课。 中国公众尽管有大学文凭的人很多，但学过气象学和天文学的人却很少，普通大学的基础课没有气象学和天文学，师资缺乏是关键，相关部门忽视是根本。 气象学和天文学都是自然科学的基础，在人类历史发展中逐步形成并得到广泛的应用。事实上，气象学和天文学与人类的生产生活密切相关，雾霾高发的认识误区就是具体的范例。 气候变化和灾害频发急需普通大学开设气象学和天文学，填补当前相关人才的短缺。 希望相关部门认真研究。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-949189.html 相关报道 天文学的遗憾 精选 2016-10-1700:12 李泳 周末在温江开会（其实没进会场，连夜溜回来了），遇到西华师范大学的老师，说他们新成立了天文系。我既喜且憾，憾的是中国大学的天文系太少，手指头就数过了。我一直奇怪，为什么中学有地理课而没有天文课，几乎每个师范院校都有地理系（或其他名目）却少有天文系。更奇怪乃至以为荒唐的是，地理学在中学被划归文科，其谬种流传就是大学的“自然地理”也几乎走的文史路线，把“自然”腰斩了，而被腰斩的那一截，是可以用天文来补血的。 开普勒在 400 多年前（ 1609 ）写《新天文学》时感叹，时下写数学书难啊！（ Itisextremelyhardthesedaystowritemathematicalbooks,especiallyastronomicalones. ）同样的感觉，于斯为盛。尽管大学不论文理都有“高等数学”课，但很多同学的思想状态与牛顿之前的小伙伴没什么区别。天文学与地理学在古代是一家 , 地理学还是千百年前的风貌，天文学却完全“走样”了。天文学从天文 - 地理家族独立出来的历史，也许可以说是现代科学演化的缩影。今天的天文与地理似乎也可以代表两种科学文化：用数学思考的和不用数学思考的。天文学溶化了现代数理科学和先进技术的基本元素，即使不做天文学研究，也应该喝一碗天文学的汤；即使不立天文系，也应该设天文课。 顾炎武说“三代以上，人人皆知天文”，古人仰望星空充满着好奇、想象和敬畏，这些古老的东西现在都大大地缺失了。这种纯粹的与自然的交流，如今也难得了。 Hazlitt 在《绘画的乐趣》中说，绘画之乐在于只需与自然交朋友，不忮不求，无怨无欺。怀着儿童的天真，乐学自然的方式和品位。（ Thereisnojugglinghere,nosophistry,nointrigue,notamperingwiththeevidence,noattempttomakeblackwhite,orwhiteblack:butyouresignyourselfintothehandsofagreaterpower,thatofNature,withthesimplicityofachild,andthedevotionofanenthusiast--studywithjoyhermanner,andwithrapturetasteherstyle. ）这种境界也就是老庄所说的“解衣盘礴”——恽寿平解读，“作画须有解衣盘礴，旁若无人，然后化机在手，元气狼籍。”我们读书或做科学，已经感觉不到这样的境界了——也许能从天文学找回一点儿来。 http://blog.sciencenet.cn/blog-279992-1009151.html 发表评论 评论 (8 个评论 ) 杨学祥 2016-10-1713:30 中国公众尽管有大学文凭的人很多，但学过气象学和天文学的人却很少，普通大学的基础课没有气象学和天文学，师资缺乏是关键，相关部门忽视是根本。 事实上，气象学和天文学与人类的生产生活密切相关，雾霾高发的认识误区就是具体的范例。 气候变化和灾害频发急需普通大学开设气象学和天文学，填补当前相关人才的短缺。 希望相关部门认真研究。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-949189.html

个人分类: 科技点评|2723 次阅读|2 个评论

[转载][愛情] [爱情天文学(2016)][720p][意大利][主演：欧嘉库莉兰蔻]

lcj2212916 2016-7-30 13:17

天文学博士生艾美（欧嘉库莉兰蔻 饰）身兼动作戏替身演员，沉浸在危险挑战以澹化过往的创伤，直到她和成熟的天文学教授爱德（杰瑞米艾朗 饰）相遇，两人都难以抵挡彼此的吸引力，如谜般的炙热爱情，犹如他俩着迷的天文学般神祕。但某天爱德突然传出死讯，离奇的是，艾美仍然可以接收到爱德一如往常、各种形式的联系，就好像他根本没离开人世。不知所措的艾美决定探究这一连串诡异现象，解开心中的疑惑和爱德的死亡真相。 　　艾美不确定爱德是否真的已不在人世，也无法理解若爱德逝世，为何还能持续联络她，难道他的存在真像是他们俩总是谈论的天文学谜？宇宙的神祕现象？过重的情绪和复杂的谜团让艾美难以承担，要求爱德不要再联系，自此爱德再无捎来任何音讯，所有联系全都中止。再也无法联系爱德的艾美心急如焚，她得再想办法找到和爱德联系的方法，才能够揭开这所有的一切。 下载地址：（关注微信“时尚军事”，回复“爱情天文学”在线看） http://www.yimuhe.com/file-3108045.html

2639 次阅读|0 个评论

没有中国古代天文学 就没有中华文明 就没有中华民族！

热度 1 tongyao 2016-2-18 11:39

没有中国古代天文学就没有中华文明就没有中华民族 童调生 夸张吗？至今吃饭、农耕还得靠祖宗天文学推算的24节气。 有人拿宇宙构造学来说事，古、今、中、外、未来都不可能有终极的完善的宇宙构造学。盖天说、浑天说、宣夜说是什么？宣夜说最早宣布宇宙是无限的。还有 ，在很多中国古代哲学文学作品中蕴含着卓有远见的宇宙构造学。何况宇宙构造学并不等同于天文学。 古希腊最伟大的科学之一是几何原本，最理性，逻辑性最强。那些信奉古希腊文明者，对中国古代天文学是伪科学和中国古代没有科学，不知是怎样逻辑推理出来的？ 关于这些问题我还要发博文请教的。

个人分类: 评论|650 次阅读|1 个评论

引力波天文学学术专题 | LIGO负责人及多位成员参与撰写

热度 1 sciencepress 2016-2-17 15:51

2016年2月11日，美国国家科学基金会和欧洲引力天文台召开对外新闻发布会，正式宣布有史以来，科学家第一次直接观测到了来自遥远宇宙的剧变事件所产生的时空涟漪——引力波。所观测到的信号置信度大于5.1σ，符合自然科学界对于“发现”最严格的定义标准。 这一发现验证了100年前爱因斯坦广义相对论中的一个重要预言，是首次在强引力场条件下对广义相对论的直接验证。被探测到的引力波信号来自于13亿光年之外的双黑洞并合事件，是人类首次观测到双黑洞并合过程。该发现表明单黑洞质量大于25太阳质量的双黑洞系统在自然界存在，并且能在宇宙年龄时间内并合。除此之外，并合形成的黑洞符合克尔黑洞的性质，这是人类首次观测到黑洞的时空结构。这次发现为人类了解宇宙打开了一扇新的窗口，天文学进入新时代：由引力波参与的多信使天文学正式拉开序幕。 这次探测到引力波信号的仪器为LIGO第二代地面激光干涉引力波探测器。引力波和电磁波一样涵盖多个波段，多波段引力波的探测和引力波天文学发展是一项长期的科学战略目标，国际上已经进行了设计、构建下一代引力波探测器的探索。 为纪念广义相对论发表一百周年、探讨未来引力波探测及引力波天文学的发展趋势，2015年4月在中国科学院卡弗里理论物理研究所召开了为期一个月之久的大型国际引力波学术活动——“ The Next Detectors for Gravitational Wave Astronomy ”大会，会议由 David Blair 教授(西澳大利亚大学，LIGO科学合作组成员)、 朱宗宏 教授(北京师范大学)和 陈雁北 教授(加州理工学院，LIGO科学合作组成员)三位知名的引力波专家组织，来自全世界主要大型引力波探测项目和12个国家的专家学者、美国LIGO两任执行官都参加了该次学术研讨活动。 大会总结了包括LIGO地面探测器关心的高频引力波在内的多波段引力波源、探测仪器和方法、数据处理方法等内容以及引力波天文学的进展。此外，设计、构建下一代引力波探测器的挑战与相关技术探索，以及引力波在未来天文学、宇宙学等领域的应用是大会的主要讨论内容。 会后， SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy （《中国科学：物理学 力学 天文学》英文版）在2015年58卷第12期组织出版了“ the Next Detectors for Gravitational Wave Astronomy ”英文专题，由 David Blair 教授、 朱宗宏 教授和西澳大利亚大学 鞠莉 教授( LIGO科学合作组成员 )担任特邀编辑。专题共120多页，包括4篇邀请综述，40多位中外引力波专家参与撰写，全面系统地介绍了引力波探测及引力波天文学的研究进展。 在专题第二篇文章中，作者们明确指出双黑洞并合产生的引力波可能会最先被探测到：（研究详情请见原文▼） 专题具体内容如下： 1 1 编者按 1 Editorial BLAIR David, JU Li, ZHU ZongHong 2 引力波天文学的现状 Gravitational wave astronomy: the current status BLAIR David, JU Li, ZHAO ChunNong, WEN LinQing, CHU Qi, FANG Qi, CAI RongGen, GAO JiangRui, LIN XueChun, LIU Dong, WU Ling-An, ZHU ZongHong, REITZE David H., ARAI Koji, ZHANG Fan, FLAMINIO Raffaele, ZHU XingJiang, HOBBS George, MANCHESTER Richard N. 3 引力波天体物理，数据分析和多信使天文学 Gravitational wave astrophysics, data analysis and multimessenger astronomy LEE Hyung Mok, LE BIGOT Eric-Olivier, DU ZhiHui, LIN ZhangXi, GUO XiangYu, WEN LinQing, PHUKON Khun Sang, PANDEY Vihan, BOSE Sukanta, FAN Xi-Long, HENDRY Martin 4 下一代引力波探测器技术 Technology for the next gravitational wave detectors MITROFANOV Valery P., CHAO Shiuh, PAN Huang-Wei, KUO Ling-Chi, COLE Garrett, DEGALLAIX Jerome, WILLKE Benno 5 下一代引力波探测器 The next detectors for gravitational wave astronomy BLAIR David, JU Li, ZHAO ChunNong, WEN LinQing, MIAO HaiXing, CAI RongGen, GAO JiangRui, LIN XueChun, LIU Dong, WU Ling-An, ZHU ZongHong, HAMMOND Giles, PAIK Ho Jung, FAFONE Viviana, ROCCHI Alessio, BLAIR Carl, MA YiQiu, QIN JiaYi, PAGE Michael 专题联系作者之一、LIGO负责人、加州理工学院教授 David Reitze 担任了此次引力波新闻发布会的主讲人： 专题另一位联系作者、北京师范大学天文系副教授 张帆 接受CCTV新闻频道采访，向世界展示了该期刊物（ http://english.cntv.cn/2016/02/16/VIDEXAEtjogTKyeGAH9sv4F7160216.shtml ）： 欢迎到刊物网站免费阅读该专题 ： http://phys.scichina.com:8083/sciGe/EN/volumn/volumn_6537.shtml 《中国科学》杂志社微信公众号 关注请加： scichina1950 / 中国科学杂志社 或长按识别二维码：

个人分类: 《中国科学》论文|5866 次阅读|1 个评论

雾霾认识的误区：忽视气象条件和天文因素 气象学和天文学要补课

热度 3 杨学祥 2016-1-9 11:55

雾霾认识的误区：忽视气象条件和天文因素 气象学和天文学要补课 杨学祥，杨冬红 ShowAttitude 2016-1-9 10:19 怪谈！没有人类的活动对大气的污染，月亮和潮汐千组会万组会，也不会组合出霾！ 博主回复(2016-1-9 11:33)：雾霾形成有两大条件：污染排放和气候条件，后者受天文因素控制。污染排放天天有，并不是每天都有雾霾，气象条件就是预测的关键。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-949139.html 中国公众尽管有大学文凭的人很多，但学过气象学和天文学的人却很少，普通大学的基础课没有气象学和天文学，师资缺乏是关键，相关部门忽视是根本。 事实上，气象学和天文学与人类的生产生活密切相关，雾霾高发的认识误区就是具体的范例。 气候变化和灾害频发急需普通大学开设气象学和天文学，填补当前相关人才的短缺。 希望相关部门认真研究。

个人分类: 科技点评|2970 次阅读|8 个评论

[星际穿越中的天文学]V 黑洞

热度 1 smilemooncat 2015-12-30 15:58

插图：黑洞 - 想象图，插图来源于《星际穿越》电影 和虫洞一样，黑洞也是爱因斯坦爷爷所提出的方程的一种解的形式所预言存在的。和虫洞不同的，黑洞是目前天文学家已间接和直接证明存在的一类天体。比如，我们的家 —— 银河系中心有一颗超大质量的黑洞，质量大约是太阳质量的 430 万倍哦（天文学家通过经年的对多颗星体的监测，定位到星体所共同围绕的点，根据星体的运动信息（运动周期、半径等）推算出黑洞的质量，看视频）。 插入视频：黑洞 - 银河系，视频版权 :Keck/UCLA Galactic Center Group 。 黑洞具有怎样的性质呢？任何质量的物体，都对应有一个成为史瓦西半径的临界半径，物体如果被压缩成球体，其半径小于这个临界半径后就会发生重力坍缩。一旦形成黑洞，就会在周围形成一个界面，这个界面（称为视界面）将内部被高度扭曲的时空和外界时空隔离开，该界面以内的物质（包括光）都无法逃离，本身将继续收缩称为密度无限大的奇点。可以说光是我们了解信息的使者，如果连光都无法逃离该视界面，那就相当于没有使者告诉我们黑洞视界里面发生什么事情。 插图：黑洞 - 视界，插图来源于索恩所著的《 The Science of Interstellar 》。 所以，朋友们，如果你们问我黑洞里面有什么，我只能很遗憾地说：里面有奇点，其它的我也不知道了。 这些问题都还没有定论，科学家们也正在努力探索，期待解开更多的难题，让我们更能窥见大自然的奥秘。保持一颗好奇心，让其变成你求知、探索世界的动力，谁知道，哪一天你会有什么重大发现呢？ 还可以参考文文的这篇博文： 《 【黑洞】黑洞存在吗？——关于“是否存在黑洞”的一点思考 》

个人分类: 科普文章|3458 次阅读|0 个评论

[星际穿越中的天文学]VI 时间弯曲

smilemooncat 2015-12-30 15:58

还记得电影中描述时间变慢的那个场景吗？还记得由于时间变慢，当男主和女主从米勒星球归来时，看到自己同伴已经两鬓斑白，彼此相望时所流露的无奈和伤感吗？当男主角探索黑洞后回到他女人身边时，他的女儿早已是病床上的老太太。剧情的发展需要时间变慢，那时间变慢这种现象在现实物理世界真的会存在吗，还仅仅是物理学家理论所预测的呢？ 插图：电影中那么感人的场景。 时间变慢真实存在！接下来文文就要说一个日常生活中的例子。 到了一个陌生的地方，我们需要电子地图，如果要更精确地定位，还需要打开手机上的 GPS 。 GPS ，即全球定位系统，可以为地球表面绝大部分地区（ 98% ）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准 。它的定位精度达到 10 米。 GPS 的工作原理是什么呢？ GPS 依赖一组位于 20000 公里高空的 24-32 颗卫星所发出的无线电信号。我们在地球上大部分位置能接收至少 4 颗卫星的信号。每个可见的卫星会发送给手机的无线电信号包括：卫星的位置和信号发出的时间。再根据我们手机接收到信号的时间，计算出信号传播时间，便对应了卫星和手机的距离。当手机接收到多颗卫星的信号并计算出手机持有者与这些颗卫星之间的距离时，综合已知的这些卫星的具体位置信息，利用三点定位的方法便可以确定我们的位置。 插图： GPS 的卫星网络。图片来源：网络。 如果卫星发给我们的无线电信号中信号发出时间对应的是卫星真实的测量时间，那么这个方法便会失效的，定位精度甚至会达到上千米。为什么呢？因为距地 20000 公里处的高空与地面上的时间流逝率不一样，也就是，时间在地面上流逝得比在距地 20000 公里的高空中慢了约45 微秒（ 1 微秒 =0.000006 秒）；考虑狭义相对论相应，卫星上的时间流逝率比地面上又慢约7微秒。为了让 GPS 定位更精准，必须要 综合考虑广相和狭相效应 ，改正时间因引力变慢的效应38微秒。卫星在发出信号之前，会用自带的始终测量时间，然后让测量时间变慢一些，调整至与地面上的时间流逝率一致，然后再把信号发给手机。 时间变慢，也可以说成是时空弯曲的产物，那时空弯曲又是谁造成的呢？引力！还记得爱因斯坦爷爷的广义相对论告诉我们的：物质能弯曲时空，而时空的弯曲也能决定物质如何运动。 对这个问题一般感兴趣的朋友，看到这里就可以了；如果你觉得还想知道更多，就请继续关注这篇文章，标题是“时间为什么会变慢”，关键词是引力红移、广义相对论和时间变慢。 参考“全球定位系统”在维基百科中的解释。

个人分类: 科普文章|2643 次阅读|0 个评论

[星际穿越中的天文学]VII 空间弯曲

smilemooncat 2015-12-30 15:57

根据爱因斯坦的广义相对论，时间和空间并不是相互独立的，而是相互联系在一起的，而且物质会造成时空的弯曲，且时空的弯曲也会引起物质的运动。引力在某种程度上并不是一种力，而是具有质量的物体对于时空的扭曲程度，即曲率。物体质量越大，对于空间的扭曲程度就越大，是时间的扭曲程度也就越大。 你一定想说，空间被弯曲还是很难想象。文文从索恩的书中找到一个很好的例子，来展示真实存在的空间弯曲。请君往下看—— 插图：空间弯曲的实例证明之一。来源：《 The Science of Interstellar 》。 “ 1976 年至 1977 年，哈佛大学的罗伯特瑞森堡和欧文夏皮罗领导了一个项目，将射电信号发送到绕火星旋转的两个空间飞船，即 Viking 1 号和 Viking 2 号。这两个飞船放大信号，然后将信号发送会地面，从而信号的往返时间被测量出。因为地球和火星都在自己的轨道上围绕太阳旋转，信号走过的路径一直在变化。首先，信号传输的路径离太阳较远，然后离太阳更近，然后离得更远，如下面子图显示。 如果空间是平的，往返时间应该是逐渐和稳定变化的，但实际上并不是。当射电信号近距离经过太阳时，往返时间比预计时间长了几百微秒。多出的时间是宇宙飞船的位置的函数，如上面子图所示，先随着飞船的位置增加而增加随后减小。现在，爱因斯坦相对论定律之一提到，射电波和光的传播速度是恒定的常数。因此，当近距离经过太阳时，飞船离太阳的距离比预计的距离更长，长了几百微秒乘以光速的结果，即约 50 千米。如果空间是平坦如一张纸，将不可能解释这个更长的距离。它是有太阳周围的空间弯曲所造成的。” 大量的事实数据，包括水星的运动轨迹，都验证了广义相对论的正确性，都让人真实观测到了空间的弯曲，也即时间的弯曲。

个人分类: 科普文章|2119 次阅读|0 个评论

[星际穿越中的天文学]VIII 米勒星球上的巨浪形成记

smilemooncat 2015-12-30 15:57

大家还记得电影中米勒星球上的巨浪吧？ 插图：电影中展示的米勒星球上的巨浪 你也许会将其与地球上的潮起潮落进行类比，产生的原理一样吗？为什么电影中的浪那么高，比地球上见到的夸张许多？ 按照索恩所著书籍《 TheScience of Interstellar 》中的解释，巨浪的产生机制有两种可能：第一种类似于地球上的海潮产生的原因——潮汐引力；第二种类似于造成海啸的原因——同样也是潮汐引力。 再细讲这两种可能之前，文文还是以我们的地球潮起潮落为例，说说潮汐引力。假设由于地球的引力，地球表面分布着一层水，水会受到地球旁边的月球的引力作用。如左图，从常规视角看问题，按照牛顿的万有引力定律，引力的大小与两者之间的距离平方成反比，所以可以预知，靠近月球的地球那一端所受引力比远离月球的那一端所受引力大；地球上各个地方所受月球的引力的方向是指向月球。那么站在地球的角度看，地球上各处水所受的引力是怎样的呢？ 是不是将各处所受的力的平均效果呢？不是。地球上各处水所受的引力是，将左图上显示的力减去这些力的平均效果之后的引力，就像右图看到的。你会发现，靠近和远离地球的水被向远处拉伸，效果对应的便是我们看到的大潮；而另外两个方向的水被向中心挤压，效果对应的便是我们看到的小潮。月球每 24 小时围绕地球旋转一圈，所以你将会在每 24 小时内，在同一个地方看到两次大潮和两次小潮。明白了吗？ 对于电影中的米勒星球，它受到了来自于黑洞卡冈图亚的引力。同样由于米勒星球表面的不同位置所受的引力大小不同，产生了潮。你也许会问，黑洞的引力不会把米勒星球给撕碎吗？ 这是个很好的问题。还是用最简单的解释，由于电影设定的这颗黑洞——卡冈图亚很大，质量大约是 10 亿个太阳质量，黑洞的视界半径主要由其质量决定，巨大的黑洞质量表明了其视界半径很大。对于位于距离黑洞不远（肯定在视界半径之外）的米勒星球，它的尺寸大小相对于视界半径是微乎其微。而刚刚又提到，万有引力的大小与两者之间的距离平方成反比。试想，如果黑洞的视界半径是 R=10 亿千米，而米勒星球的半径大约是 r= 几千米，那么米勒星球靠近黑洞端所受引力大小是 GM （黑洞） *m( 米勒星球 )/(R-r)^2 ，远离黑洞端所受引力大小是 GM( 黑洞 ) * m( 米勒星球 )/(R r)^2 ，如果 R=10 亿千米比 r= 几千米大很多，那么 (R r) 和（ R-r ）几乎相同，那么引力大小几乎也没有差别，也就是潮汐引力比较弱，不足以撕碎米勒星球。 插图：月球对地球的潮汐引力。插图源于《 The Science of Interstellar 》 但另一方面，由于 M( 黑洞 ) 很大，所以在这个距离上，黑洞的潮汐力仍然强到会对星球产生“潮汐锁定”——潮汐力会把星球本身拉长成椭球，对星球的自转产生力矩：这个力矩会把星球的自转角动量转化成公转角动量，我们看到的结果就是星球会远离黑洞一小点，但自转会几乎停下来。 但自转并非完全停止，即使是月亮，虽然总是一面朝向地球，但依然会有一些摆动；类似的效应作用在我们的星球米勒上，带来的就是周期大约 1 小时（来自基普·索恩在书里的估算）滔天巨浪。 另外，即使是地球本身也会在月球潮汐力的作用下发生形变，我们称为固体潮，最大形变幅度可以达到几十厘米。 这点形变在米勒星球上会被放大很多倍：大规模的地壳运动意味着强烈的海底地震，随之而来的就是更加可怕的海啸。 在地球上都能达到 10 米级高度的海啸放到地壳运动更加剧烈、又有黑洞强大潮汐力协助的米勒星球上，“海水高山”也不再只是导演的想象了。

个人分类: 科普文章|6523 次阅读|0 个评论

[星际穿越中的天文学]IX 引力这把双刃剑

smilemooncat 2015-12-30 15:57

文文曾有幸与影评人胡寅一起参与过天之文沙龙，这期天之文沙龙就是文文之前提到过的对《星际穿越》的多方位解读沙龙。文文至今还记得胡寅说：在这部电影中，其实没有明显的反派人物。如果一定要找出一个反派，那就是引力。 因为引力似乎是那个阻止人类逃离地球去往另一个家园的罪魁祸首。文文觉得应该公平点说，引力是把双刃剑。 引力的存在，一个合适大小的引力环境对于今天我们的生存至关重要。你知道吗？在微引力环境下，宇航员每个月会失去 1.5% 的骨质，造成骨质疏松症和肌肉松弛等问题。与此对比的是，由于骨质疏松症，老人每年会失去 1.5% 的骨质。由此可见，引力的重要性。 另一个文文爱举的例子，是引力弹弓效应。引力可以帮忙调节运动的速度和方向。以 NASA 的卡西尼号飞船为例，它于 1997 年 10 月 15 日从地球发射，携带的燃料太少以至于不能到达它的目的地——土星。引力弹弓解决了燃料的缺少问题： 1998 年 4 月 26 日经过金星时；第二次引力弹弓是 199 年 7 月 24 日经过金星； 1999 年 8 月 18 日经过地球和 2000 年 12 月 30 日经过木星。于 2004 年 7 月 1 日，借助土星最近的卫星木卫 1 号的引力弹弓得以减速，到达土星。 插图：卡西尼号借助引力弹弓效应，不断趋于自己的目标。插图源于《 The Science of Interstellar 》。 通过弹弓效应，飞行器可以节约大量燃料，获得更高的速度，只不过想要利用好弹弓效应远没有想象中的那么简单，它需要对于星体运行轨迹、引力大小等等了如指掌，一点点微小的偏差就会导致飞行器脱离轨道甚至撞毁。

个人分类: 科普文章|2038 次阅读|0 个评论

[星际穿越中的天文学]X 结束语

smilemooncat 2015-12-30 15:57

基于《星际穿越》，文文就先说到这里。文文虽然博士期间研究的对象是类星体——正在活跃吞噬物质的黑洞，但比较偏重观测，而关于黑洞的理论研究（主要是指广义相对论方程的奇性解），文文也并非十分了解。但是因着一颗好奇心，因着广大朋友的期待，文文通过阅读参考不少广义相对论的书籍和网络资源，现学现卖，让更多人了解研究内容、方法和进展。 感谢上海天文台科学传播室的小伙伴们，还有感谢所有爱好天文、爱好知识的朋友们，文文才能借《星际穿越》，参与了不少有意思的科学传播活动，和更多人分享天文知识的魅力。也感谢国家天文台的苟利军研究员，让文文有机会参与到《 The Science of Interstellar 》的校对工作。大家再等待会，马上就可以看到这本书的中文版啦！ 星际穿越》是一颗导火索，引出了更多大众对天文的好奇和爱好，也引出了类似于文文这样的科学传播者分享天文美的热情。 个人的一生虽然有限，但是科学与探索的精神却是世代相传。当你置身宇宙，回望浩瀚宇宙中的“暗淡蓝点”，看不见纷争，所看到的只是那恬静的“蓝”，能不被这样的景象震撼和感动吗？我们注定要继续不断向宇宙深处探索，解开更多关于我们和关于宇宙的奥秘，发现和体会更多的感动和震撼。 让我们就让文文对《星际穿越》的这一系列解读，结束于此吧。未来还有更多的好故事等着你们。 附：在电影博物馆举办解读《星际穿越》中的天文学这次沙龙之后，不少观众给予了我们鼓励和支持。 插图：现场照片。 在复旦大学与天文爱好者分享之后，爱好者们如此做了总结。文文必须为他们的插图点赞。 在上海外国语大学与天文爱好者分享之后，爱好者们专门为没能来参加的同学了准备了报告记录。这种精神可圈可点，赞！和他们的交流，让文文很知足，毕竟这个报告是有意义的；也让文文意识到自己的报告内容量还需要根据观众对象作相应调整，毕竟不是所有人都希望一下子接受这么多信息量。 文文想说，“让我们都再加油吧！”

个人分类: 科普文章|2101 次阅读|0 个评论

汤若望——一位传授西方天文学的传教士

热度 9 武际可 2015-11-26 09:38

汤若望——一位传授西方天文学的传教士 在北京西直门外的二里沟，位于北京市委党校校园内，有一处西方传教士的墓葬群。其中汤若望的墓葬处于显要的地位。 中国与西方在学术方面，进而在力学方面进行交流，当从意大利传教士利玛窦（Matteo Ricci,1552-1610）于明朝万历10年（1582年）来华传教开始。 利玛窦来到中国后立即注意到中国天文学和历法的落后，他说：“他们把注意力全部集中于我们的科学家称之为占星学的那种天文学方面；他们相信我们地球上所发生的一切事情都取决于星象。” 1605年，利玛窦向罗马教廷写信报告：“如果能有一位天文学家来到中国，我们可以先把天文书籍译成中文，然后就可以进行历法改革这件大事。作了这件事，我们的名誉可以日益增大，我们可以更容易地进入内地传教，我们可以安稳地住在中国，我们可以享受更大的自由。”而后继者庞迪我在致罗马主教的信中，和利马窦一样，是这样来评价当时中国的科学水平的，他说：中国人“他们不知道也不学习任何科学、数学和哲学，除修辞学以外，他们没有任何真正的科学知识。他们学问的内容和他们作为‘学者’的身份根本不相符合。” 他们借传教之机讲解全球地图、天文知识以引起中国人的好奇，这就是所谓的采取学术传教的方针。1601年他与后来的传教士庞迪我一同来到北京，以贡献方物之名，向万历皇帝敬献自鸣钟、望远镜、三棱镜等物，得到皇帝的嘉许，在宣武门外建教堂。 这就是西方基督教的在华“科技传教”方针的确定。其后数百年的传教大致上就是按照这个方针展开的。 从明末一直到1661年清朝顺治皇帝去世，是西方科学在中国传播的大好时代。顺治皇帝去世，守旧派抬头。西方科学技术传播受阻。这充分表现在传教士汤若望的遭遇上。 就是在这种“科技传教”的方针指引下，汤若望（Johamn Adam Schall von Bell,1591-1666年）1618年应耶稣会的征募来华后，曾参加徐光启主持的修改历法的工作。1630年（崇祯3年）主持历局工作的徐光启，由于自己年老（68岁），又在这年他的两位得力助手李之藻、邓玉函相继去世，所以极力推荐汤若望并得到皇帝的批准协助推进历法修改工作。 1634 年汤若望与传教士罗雅谷向皇帝进呈了由欧洲带来的望远镜一架。并于1629年前后，著有《远镜说》一书。书中介绍了望远镜之原理、构造、与使用方法。这是系统介绍西方望远镜的第一本著作。值得注意的是汤若望在书的序言中强调了实际观察的重要性。他说：“人身五司耳目为贵，无疑也。耳与目又孰为贵乎？昔亚里斯多（即亚里斯多德）称‘耳司为百学之母’。谓凡授受以耳，学问所以弥精弥广也。若目司，则巴拉多（即柏拉图）称‘为理学之师’。何者？盖当其徒与物遇，见其然即索其所以然。由麤入细、由有形入无形，理学始终总目为牅矣。”这段话把从感性认识到理性认识中，观测的重要性说得简明透彻。 汤若望所做的另一项重要贡献，是帮助中国人制造西洋火炮并撰写了专著《火攻挈要》。此书又名《则克录》，大约成书于1643年，是由汤若望口授，焦勖笔录而成。它是在中国出版的介绍西方火炮技术的第一本著作，入清以后又被重印过若干次。 汤若望协助徐光启完成了《崇祯历书》137卷，其中有28卷是汤若望本人翻译的。不久，明亡，这部历书在明代没有实行，汤若望在两朝交替的兵荒马乱之际，保护了这部书的刻板未受损失。 清朝占领北京后，汤若望保存了传教士从欧洲带来的天文仪器，并且制做了望远镜、日晷，绘了地图连同修改了的历书进呈新皇帝。他还预先推算了1644年农历8月初1的日食，给出了日食初复时刻。届时，皇帝命人验证，结果按旧有大统历与回回历分别差2刻和4刻，而汤若望预言的分秒不差。这一事实使新历得到清廷的信任，并将汤若望进献的新历（即修改后的崇祯历）命名为《时宪历》，颁布执行。此历后来一直使用到民国初。汤若望本人也因此得到朝廷的信赖，封他为钦天监正，至顺治15年对他加一品封典。年幼的顺治帝对比他年长53岁的西洋官员亲切地称为“玛法”。（满语为可敬的爷爷） 《崇祯历法》在中国的胜利，可以说是在天文学的旗帜之下，西方一系列与科学技术有关的思想、观念和方法才得以在明清之际进入中国。而且其中有些确实被接受和采纳，并产生了相当深刻的影响。 汤若望进献给清朝的历法，经过修改后增加了不少内容。改名为《西洋新法历书》，它对原来的《崇祯历法》进行了删节与合并，还选择了不少新的著作加入，从原来的44种变成到顺治版本的28种，到康熙年间只剩27种。 增入的新作品，大都篇幅较小，多数为汤若望自撰者，亦有他人著作，如《几何要法》题“艾儒略（J. Aleni）口述，瞿式谷笔受”；以及昔日历局之旧著，如《浑天仪说》题“汤若望撰，罗雅谷订”。由于《西洋新法历书》的顺治本和康熙本皆非常见之书，这里特将其中较《崇祯历书》新增作品列出一览表如下∶ 著作名称 卷数 康熙本 顺治本 历疏 2 √ 治历缘起 8 √ √ 新历晓惑 1 √ 新法历引⒂ 1 √ √ 测食略 2 √ √ 学历小辨 1 √ √ 远镜说 1 √ √ 几何要法 4 √ √ 浑天仪说 5 √ √ 筹算 1 √ √ 黄赤正球 2 √ 历法西传 1 √ 新法表异 2 √ 哥白尼的巨著《天体运行论》是在1543年出版的。在修撰《崇祯历书》时，汤若望等人大量引用《天体运行论》中的材料，共计译用了原书的11章，引用了哥白尼所作27项观测记录中的17项。更重要的是，他们还介绍和述评了哥白尼在天文学史上的地位及《天体运行论》的内容。 在《西洋新法历书．新法历引》中说：“兹惟新法，悉本之西洋治历名家曰多禄某（即托勒密）、曰亚而封所（即Alfonso X）、曰歌白泥（即哥白尼）、曰第谷（即第谷）四人者。盖西国之于历学，师传曹习，人自为家，而是四家者，首为后学之所推重，著述既繁，测验益密，立法致用，俱臻至极。 ” 这里将哥白尼列为四大名家之一，给以很高的评价，而且指出他的学说已经成为欧洲最有影响的几家天文学说之一。这样的判断是实事求是、恰如其分的。所说「俱臻至极」，当然是指四家在各自的时代臻于至极，这也是符合实际情况的。 汤若望在《西洋新法历书．历法西传》中介绍哥白尼的《天体运行论》说：“有歌白泥验多禄某法虽全备，微欠晓明，乃别作新图，著书六卷。”接着依次简述了《天体运行论》六卷的大致内容。虽未谈到日心说，但是：一、指出了托勒密体系「微欠晓明」，有不及日心说之处。二、指出了哥白尼有一个新的宇宙体系，即「别作新图」（按照《西洋新法历书》体例，各宇宙体系皆谓之「图」）。三、指出了日心说所在的《天体运行论》，即“著书六卷”。在《西洋新法历书．五纬历指一》中则直接介绍了日心地动说中的重要内容说：“今在地面以上见诸星左行，亦非星之本行，盖星无昼夜一周之行，而地及气火通为一球自西徂东，日一周耳。如人行船，见岸树等，不觉己行而觉岸行；地以上人见诸星之西行，理亦如此。是则以地之一行免天上之多行，以地之小周免天上之大周也。”这段话几乎就是直接译自《天体运行论》第一卷第八章，用地球自转来说明天球的周日视运动，其实就是日心地动学说中的重要内容。 《西洋新法历书》是由汤若望定稿的，时间约在1645年，已在教廷1616年宣布《天体运行论》为禁书和1633年审判伽利略之后。作为一个耶稣会士， 限于信仰，汤若望、南怀仁等，虽然没有明确地宣称自己是支持哥白尼日心说的立场， 他们能够这样介绍和评述哥白尼以及《天体运行论》，已属难能可贵。汤若望和耶稣会士 庞迪我（Diego de Pantoja，1571-1618）、熊三拔（Sabatino de Ursis，1575-1620）阳玛诺（Manuel Dias，1574-1659）、龙华民（Niccolo Longobardo，1565-1655）等 在《崇祯历书》中介绍和大量译用《天体运行论》中的内容，也同样是值得称道的。他们所采的立场是介于日心说与地心说之间由第谷所提出的一种调和学说。 1650 年，顺治皇帝赐汤箬望在宣武门内原利马窦天主堂侧建天主堂。 天主堂建成后，顺治帝在《御制天主堂碑记》中表彰汤若望的功绩，说： “易序卦，革而受之以鼎。革之象曰：泽中有火革，君子以治历明时。鼎之象曰：木上有火鼎，君子以正位凝命。是以帝王膺承历数、协和万邦。所事者，皆敬天勤民之事。而其要莫先于治历，定四时以成岁功，抚五辰而熙庶绩。使雨旸时若，民物咸亨，道必由之。矧开创之初，昭式九围，贻谋奕叶，则治历明时，固正位凝命之先务也。粤稽在昔，伏羲制干支，神农分八节，黄帝综六术，颛顼命二正。自时厥后，尧钦历象，舜察玑衡。三统迭兴，代有损益。见于经传，彰矣。而其法皆不传。若夫汉之太初，唐之大衍，元之授时，俱号近天。元历尤为精微。然用既之久，亦多疏而不合。 盖积岁而为历，积月而为岁，积日而为月。凡物之数成于积者，不能无差。故语有之曰：‘铢铢而称之，至石必谬。寸寸而度之，至丈必差。’况天体之运行，日月星辰之升降迟疾，未始有穷，而度以一定之法，是以久则差，差则敝而不可用。凡历之立法虽精，而后不能无修改，亦理势之必然也。自汉以还，迄于元末。修改者七十余次，创法者十有三家。至于明代，虽改元授时历为大统之名，而积分之术，实仍其旧。洎乎晚季，分至渐乖。朝野之言，僉云宜改。而西洋学者，雅善推步。于时汤若望航海而来，理数兼畅。被荐召试，设局授餐。奈众议纷纭，终莫能用。岁在甲申，朕承天眷，诞受多方，适当正位凝命之时，首举治历明时之典。仲秋月朔，日有食之。特遣大臣，督率所司，登台测验其时刻分秒起复方位。独与若望预奏者悉相符合。及乙酉孟春之望，再验月蚀。亦纤毫无爽。岂非天生斯人，以待朕创制历法之用哉。朕特任以司天，造成新历，敕命时宪，颁行远迩。若望素习泰西之教，不婚不宦。祗承朕命，勉受卿秩，洊历三品，仍赐以通微教师之名。任事有年，益勤厥职。都城宣武门内向有祠宇，素祀其教中所奉之神。近复取锡赉所储，而更新之。联巡幸南苑，偶经斯地，见神之仪貌，如其国人；堂牖器饰，如其国制。问其几上之书，则曰：‘此天主教之说也。’夫朕所服膺者，尧舜周孔之道；所讲求者，精一执中之理。至于玄笈见之，所称道德楞严诸书，虽尝涉猎，而旨趣茫然。况西洋之书，天主之教，朕素未鉴阅。焉能知其说哉。但若望入中国，已数十年，而能守教奉神，肇新祠宇，敬慎蠲洁，始终不渝，孜孜之诚，良有可尚。人臣怀此心以事君，未有不敬其事者也，朕甚嘉之。因赐额名曰通微佳境，而为之记。铭曰。大圜在上，周回不已。七精之动，经纬有理。庶绩百工，于焉终始。有器有法，爰观爰纪。惟此远臣，西国之良。测天治历，克殚其长。敬业奉神，笃守弗忘。乃陈仪像，乃构堂皇。事神尽虔，事君尽职。凡尔畴人，永斯矜式。 顺治十有四年岁在丁酉二月朔日 顺治帝的这段话，将历法的重要性、西学在中国传播艰难以及汤若望贡献，按照他当时的认识说得非常清楚。 然而好景不长，1661年，顺治帝去世，年方8岁的康熙登基。清廷的守旧派抬头，辅政大臣螯拜怂恿杨光先诬告参劾汤若望。1664年，杨光先上书《请诛邪教疏》，罗织汤若望三大罪：潜谋造反、邪说惑众、历法荒谬。杨将各省的教众诬为潜谋造反，将汤若望写的许多书诬为妖言惑众。杨并且罗列“新法十谬”指斥新历法的种种“错误”，最厉害的是提出由于新历法使吉凶时倒置，造成严重后果：使顺治的幼子荣亲王3月而殇，使荣亲王的生母董鄂妃不久死亡，接着顺治帝也染天花而亡。 杨光先将汤若望上纲到“谋反”与使“皇族灭亡”，慢说当时汤若望已经年过古稀，由于中风而失去语言能力，即便是巧辩之士也是难于分说了。1665年4月13日，汤若望被判极刑――凌迟处死，同案犯多人下狱。4月16日，处死汤若望的公文到了皇太后之手，适逢北京发生大地震，连续5日，合都惶惧，这时辅政大臣们以为是“天象示警”即从狱中放出3人，其余原罪待死。这时，皇太后传谕：“汤若望向为先帝所信任，礼待极隆，尔等置之死地，毋乃太过。”汤若望才被无罪释放，而同案的5位基督徒仍被处斩。1666年8月15日汤若望病逝。杨光先在此案中得胜，被任命主持钦天监。尽管他不懂天文而心虚，数次上书推辞，最后也只好硬着头皮担任了。 1667 年14岁的康熙亲政，发现当时历法混乱，一年中竞有两个春分，不该置闰的置了闰月。于是在1668年12月26日，组织了一场御前辩论会，一方是杨光先及其助手吴明烜，另一方是原汤若望的助手南怀仁 （P.Ferdinandus Verbiest,1623－1688年） ，钦天监全体参加。南怀仁比汤若望年轻30多岁，汤若望受诬时，他来华不久，汉语还不流利，无法为汤辨诬。此时他以满腔对待科学的热情，指斥杨光先历法的错误，杨不认错。康熙问有何法可判别是非，南怀仁建议双方各以其法测日影移动，于是决定次日在观象台测日影。 次日，有关人员齐集观象台，测量结果，与南怀仁的计算丝毫不差，连续3天，南怀仁事先划定午时日影位置，到时验得“正午日影正合所划之界”。而杨光先则支吾其词，根本就不会推算日影的移动。这次实测的胜利为新历法重新出台扫清了道路。康熙接受了南怀仁的建议，下令取消了当年历书中的闰12月，1669年，为汤若望平反，并任命南怀仁为钦天监正。后来康熙从他那里学习了许多西方科学。而为鲁迅先生讽刺的那位主张“宁可使中夏无好历法，不可使中夏有西洋人”（《坟》，看镜有感）的杨光先也遭到了革职处分。 顺便介绍一下南怀仁， 南怀仁是比利时人，1659年来华。在数学、天文、兵器等方面都有贡献。著有《七政交食立成表》、《天文仪器图》、《坤舆图说》、《历法不得已辩》（是一本驳斥杨光先为汤若望辩诬的著作）《灵台仪象志》14卷（是一本关于天文观测仪器的著作。在其卷二论“新仪坚固之理”中说：“今先论纵径之力，以定横径所承之力。西士嘉理勒（即伽利略）之法曰：观于金、银、铜、铁等垂线，系起若干斤重，至本线不能当而断。”这里指的是金属的拉伸强度，而且提到了伽利略的名字，可见南怀仁是知道伽利略和他所著的《两门新科学的对话》这本力学巨著的。伽利略的这本书出版于1634年。）南怀仁后来一直对康熙皇帝侍讲，康熙出巡他也跟随，康熙皇帝从他那里学习了不少西方的科学知识，例如欧氏几何和天文学等。所以后人说他是康熙的老师。 不管怎样，这场斗争的胜利，为西方自然科学在中国的传播开辟了道路。在康熙皇帝在位期间，中国人还是从传教士那里学到了不少东西。 参考文献 江晓原，《天学外史》，第十章。 江晓原，《 耶稣会上与哥白尼学说在华的传播》，《二十一世纪》网络版，2002年10月号

个人分类: 科技史|8801 次阅读|9 个评论

恭喜清华北大两位学者做出世界级的突破性贡献

热度 3 qiaoqiao1980 2015-11-24 10:47

在整个物理学界都翘首以待引力波天文学引领未来二十年的时刻，生物学界也在酝酿一场脑革命。 最近的两篇学术文章，我相信会在脑革命中扮演着重要的作用，虽然现在谈到诺贝尔奖还为时尚早，但是其中所能酝酿的美好前景依然值得人们期待。 清华学者张生家和北大学者谢灿，在磁遗传学领域做出了开辟性的贡献，这是整个华人世界都会为之骄傲的事情，必将为中国的生物学领域的推动做出巨大的贡献。 地球周围存在磁场，而许多动物，尤其鸟类可以通过磁场的感应而长途迁徙。虽然这个问题一直存在，但是其中的原因却不明了。虽然两位学者的工作还不足以解决这个问题，但是在为这个问题的彻底解决奠定了美好的基础。我们已经看见，世界上许多的科学家正在擦拳磨掌，为这个新领域的探索走出新的步伐。 科学中的许多重大问题，很少是由中国本土学者开创的，两位科学家的工作让人敬佩。我们也看到清华北大的生物学领域的确在取得实质性的进步，开始有许多科学家在解决重大的问题中扮演越来越重大的作用。 虽然有了一点小摩擦，但是我认为这就是小事情，可能就是一个误解而已，会很快在两校的领导下解决掉。在大是大非面前，中国学者是懂得担当的。 恭喜清华北大两位学者在磁遗传学领域做出的突破性贡献，我们要相信中国科学家可以做出越来越重要的工作，可以引领科学进步的潮流。

个人分类: 随笔|5079 次阅读|6 个评论

与日冕物质抛射研究的相关的空间天文台

chromosphere 2015-10-20 22:10

图片引用自Howard, T.A., 2011b, Coronal Mass Ejections: An Introduction, Astrophysics and Space Science Library, Springer, New York.

551 次阅读|0 个评论

从……到天文学

热度 3 lvnaiji 2015-8-24 17:56

吕乃基 博主曾上载 18 世纪步履维艰的生物学 —— 社会意识形态干预科学的见证（一） http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=390479 实际上，除了几何学（为什么？）外，可以说科学中所有的分支都曾经历类似过程，本文再以天文学为例进一步说明。 近代前期，天文学的发展中矗立着几位巨人，他们是哥白尼、布鲁诺、第谷、开普勒 以及伽利略 。这些人物思想线索的前后相继，他们的成就，大致勾画出这一时期天文学的发展概况。 文艺复兴初期的哲学家库萨的尼古拉 （ 1401 ～ 1464 年 ） 认为宇宙无限，没有中心，所以就没有“上下”之分，“星球”也就没有“高贵与低贱”之分。 哥白尼体系的反宗教意义是显而易见的，也有大量观察的基础，在这一点上明显不同于古代亚里士 多德 的日心说。然而哥白尼也受到古代那种认为自然界简单和谐的观念的重大影响。哥白尼在谈到日心说时写道：“……这样，我们就发现在这样有秩序的安排下，宇宙里有一种奇妙的对称。轨道的大小和运动都有一定的谐和关系，这样的情形是用别的方法达不到的。” 巴 特菲尔特写道，“哥白尼在构造日心说时，心中燃起如同祈求般诗一样的感情” 。此外，在他的体系中还接受了古人关于恒星固定在外部天上和匀速圆周运动的见解。由此可见，古代关于自然的观念对哥白尼影响之深。 日心说的坚决拥护者布鲁诺是一位坚定的反宗教的斗士，然而他也受到古代自然观的影响，仍然不是一名近代意义的人物。他反对为经院哲学所吸取的亚里士多德关于“不动星域”的宇宙观，代之以古代原子论认为有无限多个宇宙的观点。因而太阳并非是中心，或者说宇宙根本没有中心。与其说布鲁诺在科学上比哥白尼进步，不如说是一种自然哲学代替另一种自然哲学。 布鲁诺本人并不是天文学家，实际上应称之为自然哲学家。就近代科学精神而言，他并未比哥白尼前进一步。不过他具有更彻底的反宗教思想，渴望精神的解放。在布鲁诺看来，宇宙是无限的，太阳也并非是中心。他要冲破有限宇宙的锁链，飞向那无限的空间。他以诗的语言写道：“从此我展开充满信心的双翼飞向霄汉；不再怕那水晶或玻璃的屏障阻拦（亚里士多德认为恒星镶嵌在水晶的九重天）；我掠过青天一重重，翱翔于无限。我从我们这个星球飞往其他星球万千，穿过那永恒之域永往直前……” 布鲁诺与当时大部分思想家一样，也认为宇宙是活生生的，他写道：“世界及其肢体都是富于生机的”，并处于不断循环演变之中。自然是以“蜷缩形态”包含在统一实体中的东西的“展现”。同亚里士多德一样，他对自然也作目的论的解释：自然中被做成的一切“不是没有考虑，没有理智”地做成，而是体现了世界灵魂的安排。 他用诗句写成的 《论无限、宇宙与众世界》与千年前伊辟鸠鲁的《物性论》雷同。 布鲁诺的思想总的来说体现了一种泛神论的自然哲学，也没有证据表明他有观察依据。 另一位文艺复兴运动中的著名人物康帕内拉 （ 1568 ～ 1639 年 ） 在其名著《太阳城》中认为，自然是神所流溢出来的。后来成为巴黎科学院秘书的人文主义 者，文学家丰特列尔（ 1657 ～ 1757 年 ）在 1686 年 写道：“当天空成为一个小的蓝色的穹形，嵌着许多星星，我觉得宇宙是太狭窄了，我几乎要闷得透不过气来。但是现在宇宙在高度和广度方面都扩大了，包含了成千的漩涡。我的呼吸开始舒畅起来，而且觉得宇宙比起以前要壮丽得多”。虽然这番话说于 17 世纪下半叶，但是 仍然可以生动地看到文艺复兴运动与科学的某种关系，看到诗人儿童般的想象，看到天人合一。 这一时期还流行大小宇宙联系的观念 ， 这一观念同样源于古代。在中世纪后期与文艺复兴运动中，这一观念也是在一个方面否定宗教神学，后者认为地上的事物与天界是不可比拟的，是截然区分的。这一时期则重新流行古代的观念，认为二者具有对应关系，天体的活动会影响地上诸事物及人的生活。帕拉塞尔苏斯进而认为人的每一器官都与天上的某个星球相关，而人体内发生的过程基本上也就是自然界所有的那些过程。在哈维那里，小宇宙中的循环——人体内的血液循环，正体现了大宇宙的循环。 如果说布鲁诺主要是一位思想家，那么同时代的第谷主要就是一位观测家。作为观测家，他注意到在提供的精度方面，哥白尼体系并不见得比托勒密体系优越。另一方面他也看到，“只需假设地球在运动，五个行星的运动便很容易加以解释。哥白尼把我们从过去数学家所陷入的矛盾中解放出来，而且他的理论更能满足天象”。他动摇于追求简单合理的理性和对传统的盲从之间，提出了一种地心说与日心说的折衷方案。第谷提供了大量的极为精确的观测数据，为开普勒的工作奠定了基础。他教导开普勒“一定要尊重观察事实”，自己也努力做到这一点。 1577 年，他观察到一个彗星的轨迹穿过旧的亚里士多德宇宙论的所谓晶莹的壳子。他写道：“我现在看得很清楚，坚硬的天层是没有的，而那些被作者们设计来装饰门面的天层只是在想象中存在。” 显然这完全不同于布鲁诺的想象，在一定程度上体现了近代科学精神。 第谷的贡献或许还在于他发现了开普勒。第谷为了从数学上构造他的折衷体系而找了精通数学的开普勒，而后者却利用第谷的资料提出了自己的体系，从而在天文学的发展中迈出了重要的一步。尤为重要的是，后期的开普勒更接近近代科学精神。实际上，开普勒也正是在克服了他自己早年的自然哲学思想后才获得突破的。在早年的工作中他受到新柏拉图主义和毕达哥拉斯主义的强烈影响，深信上帝是按照完善的数的原则创造世界的。对于日心说，他说，“我从灵魂的最深处证明它是真实的，我以难以相信的欢乐心情去欣赏它的美” 。而寻找这种美——数学的和谐，即是开普勒早年工作的动力与目标。他 25 岁那年（ 1596 ）出版了第一部著作，书名为《宇宙志》著作的先声。内容是：用五个合乎规则的几何学形体来说明下述宇宙志方面的 秘密：诸天界的惊人比例 关系，诸天界的数的原因，它们的大小、它们的周期性运动——普遍的和局部的运动 。他“不怕任何麻烦，不辞辛劳，日以继夜地进行计算”，终于凑出了五个行星轨道与五个正多面体的顺序，由此他感到“无法用语言来表达的极度喜悦” 。有趣的是，开普勒正是因这一著作引起第谷重视，后者认为开普勒是天才，欲请他去完成自己的体系。 在后期的研究中，开普勒日益受到近代科学精神的影响。逐步摆脱先入之见的神秘主义观念，注意从观测数据出发，而不是先验地构造什么体系。他终于提出行星运动三大定律，其中最重要的或许是椭圆轨道概念。这首先是由于他不迷信圆形轨道这—先验的概念，他写道：“一经认识这是我们使用的假说上的错误，便应竭尽全力去发现天体运动的真正规律”。其次，他本人也不再提出先验的体系。用他自己的话来说，椭圆轨道之提出，是当火星这个战神没有成为先验的“图表之俘虏”，没有陷入一种几何学上的“圈套”时，对火星运行轨道进行多达 70 次计算并作出何种假设的结果 。行星运动三定律的提出为开普勒赢得了“天上的立法者”的美称，也为牛顿的综合作了必要的准备。尤其重要的是，这标志近代科学精神在天文学领域开始成为主导的思想。 虽然如此，由于处于过渡时期，开普勒在一定程度上也还受到旧观念的影响。在一般的科学史著作中，丹皮尔尤为强调这一点，认为第二定律描述在相等时间间隔内，行星与太阳连线所扫过的面积相等，这样就把旧体系中匀速圆周运动下行星在单位时间走过的路程相等改成面积相等，从而“挽救了这一原则”。丹皮尔认为在第二定律中，开普勒仍然强调行星的距离与那些正多面体的关系，而后者是行星距离之所以如此的真正原因。他的第三定律发表于 1619 年的《声学世界》中，旨在确定天文学、数学和音乐之间的密切联系，同时也是要完成他 1596 年的宿愿：建立天体间的秩序。“在他的著作中，一部分是科学意义上的天文学，一部分旨在由音程说明他所谓的时间和谐，第三部分则 讨论行星对人的灵魂气息（ aura ）的 影响。” 和当时许多科学家一样，开普勒也将宗教和他的体系联系在一起：整个宇宙就是三位一体的形象和模式，圣父是中心，圣子是围绕中心的星球，圣灵则是宇宙间的复杂关系。他自豪地希望，由于他的工作，“星星将为上帝增添荣耀”。此外，他的书用拉丁文写成，而不是用民族语言，这也显示某种保守崇古倾向。开普勒还提出太阳和行星间的“磁引力”使后者在轨道上运行，同期多数科学家认为过于玄妙。清除其神秘色彩后即为万有引力铺平道路 。 伽利略在天文学中首先使用望远镜，所得到的一系列发现大大丰富了天文学知识。人们由太阳的黑子和月亮凹凸不平的表面感到天体与地上万物并无质的区别。木星的卫星则为日心说提供了一个感性的证明。他的《对话》更大大加速了日心说的传播。另一方面，在伽利略的思想中同样也打上了时代的烙印。虽然他与开普勒有交往，却依然认为行星轨道是圆的。 由哥白尼至开普勒再到伽利略，一方面看到近代科学精神如何萌芽，怎样在科学家中逐步深入人心，旧观念渐次消退；另一方面也看到明显的过渡特征，观念之转变绝非一蹴而就：即使是开普勒与伽利略这样的巨人，同样具有时代的局限。 在天文学转变的同时，人们还逐步抛弃了占星术。随着揭示了包括彗星在内的天体的运行规律，以及将地上发生的种种变化解释为机械力的因果链作用，占星术地位江河日下。伽利略对占星术是如此厌恶，以致他认为潮汐是由于月球的影响这一说法也属于占星术之列而拒不接受。（摘自《科学与文化的足迹》）

个人分类: 科技史|4318 次阅读|3 个评论

[星际穿越中的天文学]IV 虫洞啊虫洞

smilemooncat 2015-8-21 11:06

你们肯定希望虫洞真实地存在于宇宙中，因为如果有虫洞，你们就可以实现快速的太空旅行了。 插图：电影中展示的虫洞。 那虫洞真实存在吗？是谁先说起虫洞的故事呢？ 这就要提到一位著名的物理学家 —— 爱因斯坦爷爷。 1915 年，也就是 100 年前，爱因斯坦爷爷提出了以爱因斯坦方程为主导的广义相对论，告诉大家：物质能弯曲时空，而时空的弯曲也能决定物质如何运动。这个方程不像我们平常看到的 x 1 = 3 ，那么我们就知道 x=2 那么简单。它很难于求解，但还是有聪明的科学家们去解方程，其中就有一种解是描述虫洞性质的解。 接下来，我们就要说虫洞的性质是怎样的呢？虫洞这个名字，故名思议，是虫子挖的洞，例如虫子在苹果上挖了一个洞，连接了苹果的顶部和底部。想象下，苹果表皮上有一只蚂蚁，苹果顶部皮上有它的家，苹果底部皮上有它外婆的家，它要从自己的家独立来到外婆家。 插图：苹果上的“虫洞”，图片来源：《 The Science of Interstellar 》。 对于这只蚂蚁来说，它的家和宇宙就是苹果皮，而苹果里的肉不是它的世界，是另一个世界。本来从苹果顶到苹果底，蚂蚁只能辛辛苦苦沿着表皮爬过去，要花很长的时间；可是如果有一个虫洞，蚂蚁可以先从顶部的皮世界爬进去苹果顶部的肉世界，穿过肉世界，到达苹果底部的肉世界，再爬出来到达苹果底部的皮世界。如此，蚂蚁就用比较少的时间从它的家来到外婆家。所以说，虫洞就是可以快速连接时空时间中的一点和另一点。本来，蚂蚁从自己家来到外婆家，要花 1 年时间；有了虫洞，只需要几秒钟。 听起来，虫洞是件多么美好的事情。但是，要使得虫洞作为一个太空旅行的工具，必须保证虫洞这个洞保持开放足够长时间。如果在蚂蚁正努力穿越苹果里面的肉世界时，这个肉世界突然收缩挤压，那么这个蚂蚁还没有爬出来就被压得喘不过气来，甚至有生命的危险。 实际上，根据爱因斯坦爷爷的方程所解出来的结果，虫洞就是会快速形成，快速挤压塌缩了，不能作为太空旅行的工具。最开始，在图（ a ）中，我们的宇宙有两个奇点。随着时间的推移，奇点穿过超体找到彼此，产生了虫洞（ b ）。虫洞扩大成一个球面， (c) 和（ d ），然后缩小，最后夹断（ e ），最后就剩下了两个奇点 (f) 。诞生、长大、缩小和夹断发生得太快，以至于没有任何事物（包括光）能够有时间从一端穿过虫洞到达另一端。任何事物、任何人试图穿过虫洞，都会在夹断的过程中被毁灭。除非虫洞里面有什么特别的物质 —— 和我们平常所看到的物质性质不同的物质，能抵制住虫洞的塌缩，虫洞才有可能真正地作为太空旅行的工具。 插图：根据理论计算推测的，虫洞的形成以及消失的过程。图片来源：《 The Science of Interstellar 》。 这种特别的物质是什么，我们如何证明它存在，科学家们还在探索，目前还没有明确的答案。 最后，朋友们一定要记住：目前还不清楚的问题需要不断地用真实看到的和做实验来验证，如果不能验证，我们就不能完全确信它。 比如说虫洞，在目前的科学看来，以上所说的虫洞能让你实现快速太空旅行的愿望，都还只停留在纸上谈兵，真实宇宙中是否存在虫洞，我们不知道。因为理论没有告诉我们，如果虫洞存在，我们将能看到什么；而如果我们不知道它的预言是什么，我们便不能证明它是否存在；如果不能证明它真实存在，我们怎么能说它就存在呢？

个人分类: 科普文章|2941 次阅读|0 个评论

[星际穿越中的天文学]III 适合我们生存的家园

smilemooncat 2015-8-21 10:56

插图：描述我们的家园地球所处的太阳系的艺术图。插图来源：网络 看到这个标题，显然你会笑道：当然我们的地球是最适宜我们生存的家园。如果真得像《星际穿越》的剧情那样，有一天我们的地球生病了，不再适合我们人类居住，人类被迫去寻找其它的适宜我们生存的家园。 具有怎样特点的星球才是适合人类居住呢？主要以行星上存在液态水作为基本要求。为了满足这一基本要求，就必须： 1. 不能太热，不能太冷。太热，水都被蒸发了；太冷，水都凝固了。 2. 不能太大，不能太小。质量大约在 0.5 到 4-5 个地球质量。质量太大，会导致大气层太厚，温度升高等问题；质量太小，会导致大气层太薄，热量丧失太快，同样不适宜人类居住。 另外，这一行星还需要有合适大小的磁场。有了磁场的保护，大部分来自于宇宙空间和恒星风的高能粒子就被屏蔽在外面，生物也就免受这些高能粒子的致命辐射。 插图：太阳风下的地球磁场，可以看到地球磁场为我们撑起了一把“保护伞”。插图来源：网络 当然，需要满足的条件远比上述所说复杂。构建一个适合人类生存的环境是复杂的，找到一 个和地球类似的家园也是艰难的，所以我们更要关爱地球，关爱生命的家园。 即使真的找到了这样一个家园，从地球飞到那里，也是一个难题。要知道，离我们最近的恒星（除去太阳）是比邻星，距离地球 4.24 光年。光每秒钟行走 30 万千米，这段距离连光都要走 4.24 年，那么对于 1 小时飞 1000 千米的飞机而言，得走多少年呢？朋友们，你们算算看。 离我们最近的且具有一颗宜居行星的恒星是鲸鱼座 T 星，距离地球 11.9 光年。比 4.24 光年更远。 在星际穿越中，永恒号用了两年从地球到达木星，平均速度大约是每秒 20 千米。按照专家估计，在 21 世纪的火箭技术加上系统的引力弹弓效应，所能达到的最快速度应该能达到每秒 300 千米。 如果速度是每秒钟 300 千米，我们将需要 5000 年到达比邻星，需要 13000 年到达琼鱼座 T 星。这真是一个不怎么令人愉快的前景。怎么办呢？这就需要快速通道。电影中用了虫洞，虫洞靠谱吗，真实存在吗？

个人分类: 科普文章|2756 次阅读|0 个评论

[星际穿越中的天文学]II我们为什么要进行太空探索

smilemooncat 2015-8-21 10:50

太空行走中的宇航员，图片来源： http://image.photophoto.cn/nm-2/003/059/0030590051.jpg 电影中贯穿始终的一条明线是，退役的宇航员临危受命，带领大家进行太空旅行，穿越虫洞，去寻找人类自己的家园。人类一直对天上的星空充满好奇，好奇产生了求知欲，人类已不再满足于驻足地球眺望遥远的星空，不再满足于哲学上思考我们从哪来、往哪去这些问题，而是要飞出地球，进行太空探索。除了满足好奇心和求知欲，你们知道还有哪些原因是促使我们人类不断进行太空探索吗？ 文文想，尽管我们不愿意承认（因为我们喜欢用各种实际的原因来说明从事某件事情的动机），促使人类不断进行太空探索的最重要的动机就是人类对世界永远充满了好奇心和求知欲，也正是这些促使着人类社会不断往前发展。我们希望知道自己在宇宙中的位置——地球之上，地球是太阳系中八大行星之一，太阳是银河系中三千亿颗恒星中的一颗，银河系又是宇宙中几千亿个星系中的一个；我们希望知道自己的过去、现在和未来，对应的便是行星、恒星和星系乃至宇宙的过去、现在和未来。 从实际的角度考虑，太空探索也是为了人类更美好的生活。举几个例子： 保护人类不受灾难性的小行星碰撞。还记得恐龙是如何灭绝的吧？目前普遍认可， 6500 万年前的小行星碰撞地球，造成了恐龙的灭绝。你希望我们人类最终的命运也这么悲剧吗？当然不希望。如果不希望，我们就要早发现，早预防。怎样才可以呢？太空探索可以！ 引发更多的伟大发明。实现太空探索，必须要解决多项技术难题。每一个进步都会引发更多的伟大发明，例如：为宇航员在微引力环境的生命保障提供支持所需要的各种硬件设备和药物等。 提供太空资源，拓展宇宙空间等。 激励一代又一代人的科学探索的梦想。“如果没有好奇心和求知欲，就不可能产生对人类有价值的发明”。 对于小范围的人类来说：可以促进国家安全、促进国际间和平合作。因为太空探索的顺利施行需要国际合作。 参考资料： http://science.howstuffworks.com/10-reasons-space-exploration-matters.htm

个人分类: 科普文章|2732 次阅读|0 个评论

[星际穿越中的天文学I]序言

热度 1 smilemooncat 2015-8-21 10:45

图片：品一品其中的味与意，来源：网络 尽管硬科幻电影《星际穿越》的上映已是去年的旧事，但它所带来的天文热潮还在持续。大家一定对剧情已熟悉，这里就不再赘述。观众和媒体都对这部电影表示了极高的评价。抛开其艺术性和故事情节，让不少观众最念念难忘的当属黑洞、吸积盘、虫洞和多维空间等这些生涩的物理名词。 为了尽量保证影片的科学性，导演诺兰邀请了顶尖的黑洞物理学家基普·索恩来担当这部电影的科学顾问，而索恩也不负众望，为影片中描述黑洞和虫洞提供了严谨的科学论证。当然这并不是说，影片中的所有描述都是科学上已经认可的。例如是否存在虫洞、是否可以借由虫洞完成星际穿越等问题，还是处于理论上的猜测，科学家们不能否认，但也不能肯定，只能说还是待解决的问题。 实际上，在电影制作早期，索恩和导演诺兰就关于剧情阐述的科学标准制定了君子协定，协定内容主要是两条： 1. 任何内容都不能违背今天已经确定了的物理规律； 2. 任何大胆的推断思考必须源于科学，而不仅是来源于剧本作家的丰富想象。他们在整个电影剧情的设计当中，基本上遵循了君子协定。为了让更多人了解电影中的天文学，索恩还特别撰写了一本书——《 The Science of Interstellar 》，这本书的中文版也即将登场。翻译者是以国家天文台苟利军研究员为首的天文研究学者团队，文文也有幸成为后期校对者中的一员。他们充沛的热情、扎实的专业背景和精湛的翻译将为中国读者奉上一道大餐，大家也敬请期待吧。 在电影上映之后，文文和上海天文台科学传播室的小伙伴们、苹果核科幻协会、专业影评人一起专门做过一次分享活动。那一次在上海电影博物馆举办的天之文沙龙上，我们着重从科学、科幻和艺术三个角度来解读《星际穿越》。参加活动的朋友们说收获很大，深深感受到天文的魅力所在。 后来，文文还接收到复旦大学天文爱好者协会和上海外国语大学天文爱好者协会的邀请，专门走进校园，和以爱好者为主的朋友们分享了《星际穿越》中的天文学。不论时间怎样流逝，大家对黑洞、虫洞等物理名词的兴趣不减。 文文必须感谢《星际穿越》这部电影，让我们能找到一个切入口，与大家分享天文学中有意思的话题。 也许，黑洞、虫洞只是我们报告中极小的一部分，我们是想借此引出天文学中的最新进展，以及天文研究是如何开展的。文文一直以为，“方法和精神更重要，而知识其次重要。因为有了探索的精神，学习和研究的方法，知识的获得终会有。” 借接下来一系列的文字，文文想将报告中的主要内容分享给大家。这样即使你没有具体参加过我们组织的活动，你仍然可以在千里之外，了解这一切。这也是一种“穿越”吧。

个人分类: 科普文章|3248 次阅读|1 个评论

封底小字里的羞愧：翻看《天文观测完全手册》之时时

热度 15 freefloating 2015-4-1 16:49

我以前就没给人家写过推荐语，也没觉得自己有这个资格，尤其步几位大师大牛之后，虽然我认为平民也高贵，但其实还是很知道做人要有自知之明，要知道谦虚。所以这篇博文就是想为这篇： 铅字背后的惶恐：收到《天文观测完全手册》之后 做个解释。 虽然此举冒着把一个无人注意的黑点越描越黑越大的危险，但鉴于科学网人的牙尖嘴利，我还是决定赶紧做一下自嘲。（再有些人来嘲笑我时，我可以说我先前已经羞愧过了。） 轻舟兄弟是 2014 年新进科学网的青年才俊，他的文字见识思想我都很佩服。 借着《我是歌手》刚刚火热的当口，做个不太贴切的类比：当我在微信中表达出对李健的膜拜时，立刻有科学网众位好友对我的非理性热粉表示劝解，其实说实话李健的歌中非常打动我的并不很多，包括他的《传奇》、《贝加尔湖》，并不在我《单曲循环》之列，虽然我也觉得好听。他的才华是很纯净、很雅致、很内敛，是水满自溢的才华，但不像很多欧美流行经典那么丰富那么充满感染力，总还是显得单薄了，（单薄我以为是中国流行音乐的通病，无论民谣还是摇滚……），还缺少那种驾驭各种美好元素的能力。 文字也一样，我更偏爱丰厚的文字，轻舟的文字总是能引经据典如同己出，将各种美好的元素熔铸一起却不显造作，中西合璧，文理贯通……虽然多是长篇大论，需要正儿八经的时间来读，但一读之下必然多方面受益匪浅。 我于是曾经对儿子说，现在的书籍如此之多，所以只能有所选择。这样的文字是可以学着天文、物理辅助语文修辞，还顺带哲学思考、历史地理、美术摄影、排版印刷……所以是好的。 If you can see it, you can be it. 我总觉得小孩子们还是美学修养最重要，知道什么样的工作是漂亮的，知道去欣赏到更多的美：科学的美、文学的美、艺术的美。 可惜我提供那些美好能力不足，更多的家庭也是这样，而学校和社会在这方面也做得更是不够，所以我觉得中国的孩子们很可惜并不能浸润在足够丰富的美好中，所以也许我们创造奇迹也还需要时日。 好在好的作品总是越来越多起来了。 我向来不喜习练世故，却偏爱新潮，所以年龄积累，反倒更多了以年轻人为师的时候。对于轻舟的作品，我一直就是打算佩服佩服，学习学习，借鉴借鉴，参考参考……我是不敢在如今的年轻人面前指手画脚的，以前偶尔出于关爱对有些异才不走寻常路的年轻人进行些鼓励或建议，后来每每想来总是羞愧，觉得人家比你懂得多多了，还给你这么大的面子听你唠叨这许多。 后来交流得多了，也会在是称呼我阿姨还是老师……之类的问题上开下玩笑，但没想到有一天，轻舟兄弟忽然请我为他的新书写个推荐语。 我当然是很谦虚的坚辞不受，我说我可以很认真写个读后感，但写推荐语是不敢的。但可能轻舟觉得需要给我个面子，还是很热情的邀请…… 后来我忽然想起这个“女”字来。 我觉得也许我可以从女性和母亲的角度来说一下，我总以为虽然女性已经很有些伟大人物出现，但是社会对女性的教育引导还很不如人意，而女性作为主力的家庭教育也因此存在各种问题。而且作为母亲，我对社会的科普未来有更多的期望，也是可以写写。 前段时间辅导一个高二的女孩儿，同学的女儿。是个很漂亮有思想很爱科普也很能言善辩热爱艺术但自觉和看韩剧的同学没有共同语言的女孩。她倒是愿意听我的，所以学习热情比以前高涨了许多。跟她聊起看星星，她也是满眼憧憬，我开玩笑说那是要找个认识星星的男朋友才行。 我并不在意有多少热爱科学的女孩子能够成名成家，但我很在意科学的美好和精神能给她的一生和她的家庭后代带来更愉悦的体验。我总希望更多的男生爱上星空，并与他也爱着星空的女孩儿一起在夜空里指星谈天，就像木心和那个湖州的女孩谈论圣经的美好一样，比起世俗的送花送戒指我觉得要浪漫得多了。 我总觉得爱天空的男孩女孩要比爱钻戒的男孩女孩更在意我们世界的未来，因而更可靠些。 当爱的内涵和形式也可以更丰富美好起来的时候，也许我们就离诺贝尔奖不远了。 扯远了，扯回来，于是我就非常艰难的写了那么一段推荐语（我发现我的确脑子发散的太厉害，所以适合交流辩论，让我正儿八经写点东西总是自觉很艰难）： 充满了古老谜思和高新科技的天文学世界壁垒重重，路径稀缺，无人引领，难入其门，虽然人人心向往之，可几人有幸有夜观天象的爷爷？或通晓星学的男朋友呢？好在阅读是生活的起点。无论你是偏好哲思，还是喜爱人文，或者擅长技术，都能从这本书中找到兴趣的切入点，并由此出发，领略宇宙的无限可能。 虽然轻舟觉得“爷爷和男朋友那里很诡异啊。”但我觉得也许这样可以为那些喜欢天文学的女孩子勾画一幅美丽图景。如果她们没有懂天文的爷爷，她们还可以找一个懂星星的男朋友。《美丽心灵》中约翰·纳什为女友指着星空进行爱的模式识别的时候，我想这种情迷比起《色戒》里的一个大钻戒的迷失要有品位得多。我更希望看到中国有如前者的影视作品。 但后来又遇到问题，是关于我的简介的问题，我这个潍坊学院副教授太不响亮，也没啥社会兼职，开过的重要政治会议就是潍坊学院的无党派人士年会啥的，实在是没啥名头。我说我写读后感博文吧，非要我写啥推荐语，实在和别人不配套啊，也就是科学网知名博主响亮点。这确实是我说的，但我那不是开玩笑吗？我真不是那么自以为是自以为傲滴。话说我也不是没开过玩笑，怎么您这会儿就对玩笑没有了识别能力呢？ 反正等我看到的时候，已然不能再改了，于是我在一拨大牛大师科学网大大的知名博主后面，被冠以科学网知名博主亮相了。让我不但每每看到这本书的时候就羞愧啊羞愧，而且拿书送人的时候还要解释半天，那我也不能不送是吧？！ 我真的很羞愧。 不说了。 以后谁也不许说。o(╯□╰)o

个人分类: 把问科研|7290 次阅读|39 个评论

铅字背后的惶恐：收到《天文观测完全手册》之后

热度 16 lev 2015-3-14 18:40

铅字背后的惶恐：收到《天文观测完全手册》之后 申明 ：这篇博文既不是前言或自序，也不是后记或题跋，最有可能是一篇广告（ 内容简介和目录附于文末 ）...... 今天是“π日”，也是爱因斯坦的诞辰。天气阴，至少现在还是阴...... 甲午岁末，我与友人刘睿哲合作编著的科普书《天文观测完全手册》付梓刊行，到春节前夕，网络各电商平台已有销售。至昨日前往市科协科青联，终于领到了人民邮电出版社寄来的样书一本——多少有些意外，原以为会给主编和作者很多样书。转念一想，兴许是好事，屯在我等手上的书少一本，市场书店里的书就会多一本。再查合同，总共只寄送五本。 本书的缘起是2013年底，参加了市科协组织的《科普学》（由四川科普前辈周梦璞先生主编）再版研讨会。会后与科普作家、市科青联秘书长宫健老师交流，一拍即合，遂成此议。这本书原在四川省科普作协和人民邮电出版社合作的一项计划，由于种种原因，未能推进。机缘巧合，我也就应了这份“差遣”。 天文科普于我，是个既熟悉又疏离的领域。以我的理解，这正是以写作来表达的最好因由，熟悉可以支撑开口的勇气（比如因为无知素不敢谈生命科学的东西，与神学纠缠且有哲学意味的进化论除外），疏离则避免“审美疲劳”而丧失了开口的兴趣（比如对所谓相对论或量子力学的部分内容兴味日减，都是考试惹得祸），又可利用表达的机会梳理旧识，学习新知。 一周之内，我和合作者上交了介绍流星和流星雨观测的样章与拟定的目录，很快得到了出版社的认可。接下来就是不算太艰辛的“跋涉”，反反复复，直到夏秋之际交稿，然后是往复修改增删...... 自前年底动笔到最后定稿，不到一年，时间不算长，甚至有些仓促。有些写了，有些没写，写了的也许可以更好，没写的也许还可以增加......直到所有的表达转化成“铅字”（当然是激光排照的产物），我几乎察觉不到自己太多的兴奋，更多的是惶恐...... 惶恐之一：说什么，不说什么..... 按我个人肤浅的理解，“教育”、“科学传播”或“科普”本没有什么本质区别。就其基本意义而言，无非具体（机理解释、操作指南）或抽象知识（理论构建、历史发展、前沿思考）的传播，可以拔高的都是激发兴趣（进一步深造的动因）和精神气质（归根结底是理性精神与人文气质）的塑造，后者正是“教育”的“育”字应有之义。所不同者，组份和比例罢了。在这个意义上，教育好比系统化的科普，而科普则是碎片化或导游式的教育（好比不那么一本正经的Introduction）。 对以受众为主体的现代知识传播而言，教育因其制度（包括考试）保障了系统，而科普则不然。所以系统的知识传播不能靠科普，只能依靠教育或教学，除非先验地认为读者都是莫大图书馆里的齐奥科夫斯基。“罗马不是一天建成的”，再天资聪颖的读者也无法仅仅通过熟读《从一到无穷大》、《时间简史》或《果壳中的宇宙》之类的“大家神作”（至少是市场反应上的），掌握宇宙学或理论物理学这样的学科——否则横练功夫、走火入魔，要想真正进入这些系统知识门类，必须经由“普物”、“四大力学”乃至必要的数学之试炼。 一个科普作者应当知悉这一现实操作的局限，知悉局限才可开出自由天地：既然不能且不必系统，干脆以发掘趣味为纲目，学科知识为材料，纵横捭阖又点到即止，其余的留给老师的课堂吧。如果能为学科专业“忽悠”几个懵懂少年，善莫大焉。再不济，能为现实劳碌者供一时“抟扶摇而直上”之门径，也算功德。 正因如此，书名中的“完全”成了我惶恐的理由。“完全”之谓，正是科普不能也不必达到的。但由于计划早定，我只能把精力用于取舍“说什么，不说什么”了。 由于本书的定位是面向天文爱好者的观测指南。相对于其他天文科普书，我们舍弃或简化了更宏大尺度上的宇宙景观（远离爱好者观测实践）和需要一定数理基础的天文学或天体物理学概念，比如： 1.黑洞被略去，宇宙大爆炸、广义相对论宇宙模型等宇宙学相关知识被浓缩到正文间隙的小资料中。 2.赤经赤纬等坐标概念与望远镜、照相机原理尽量简化，星等中光度照度等物理概念作模糊化处理，避免引入数学公式（个别观测用半经验公式除外），尽量代替以实用的数值表。 3.简化传统星图的介绍，略去传统的全天星图（还有一个原因是真正好的星图不开源），代之提供更实用的电子星图（开源天文软件）的获取途径——我们希望这本书是“导游图”，而不是实际观测时的速查手册（纸质书再全面，也无法代替软件带来的便利）。 4.正文回避了“深空天体”这类资深爱好者的目标，而改将之列于附录。 ...... 虽然相比于常见的天文科普，我们对传统内容做了不少删减和简化，但仍然希望保留深入的门径，故增加了诸如有科普功能的天文场馆、资深的天文网站论坛、天文科普杂志的介绍，以备读者之需。 以前听杨福家院士的一个报告，提到王福山教授（海森堡的学生）的一个观点：老师讲课不能太清楚。一直以来，印象颇深，想来科普也是这个道理 。 我们也不希望这本书完全是一本观测技术操作手册，那和仪器说明书没多大差别——这总是让人联想起“办公室”里纳瓦希里采夫同志关于“干巴巴”的论断。所以我们把传统内容删减留下的空白交给了更广阔的天文文化（天文现象相关的古典诗词和东西方天文学史）。其中在与出版方的交流过程中，我力主保留了爱丁顿广义相对论日食检验的内容，我的依据是这个在科学意义上并不太严谨的观测对现代文化（不仅仅是物理或科学本身）的意义，另一方面这个观测是今天的爱好者在一定条件下力所能及的（具体的数据处理除外）。 当然我们的惶恐在于并不知道这样尝试的结果，一切有待读者的检验...... 惶恐之二：覆水难收 同样是写作与表达，出版一本书毕竟和写一篇博客不一样。博客逞的是江湖快意，凭的是主观任性，大节不亏，小处纰漏自由许多善意的读者来批评指正，照单全收，当即改之，则可——所以在我发的博客中，只有极少一两篇自认为是科普，其余都是“痴人说梦”罢了。 出书则不然，言说变成了铅字，如同泼出去的水，那些没有足够智慧配重的文字，很快就在人前灰飞烟灭了。 学识浅陋，仓促使然，那些作者已察觉到的、没察觉到的纰漏，已然板上钉钉，不管你发没发现，它就在那里......小到错别字、标点单位、图片序号，大到辞不达意、引喻失义，固然未必真能流毒深远（好比没有被盗版过的书，称不上畅销书），都免不了成了惶恐的理由。 惟愿读者不吝批评指正，也是我等通过写书梳理学习的机会...... 惶恐之三 ： 信任与支持 本书的开篇，我引用了NASA高能天体物理实验室Padi Boyd作词谱曲的国际天文年主题曲《巨人肩上》或《站在巨人之肩》（Shoulders of Giants）。2009天文年接触到这首歌，深以为歌词极好阐发了星空对我们启发。原本我希望自己动手译成中文收入书中，在搜寻背景资料时，偶然发现了科学网博主史晓雷老师发表于《科学与文化》（2009年第7期）的译作，读罢深感自己词穷。于是动了“拿来主义”的念头，在素昧平生的史老师博客下留言，希望能准许全文引用。即刻就收到史老师的回复，收获了支持与祝福。 向出版社交稿后，编辑来函安排封底推荐语事宜。我原以为出版物封底或腰封的推荐与匿名评审类似都是由出版社安排的，不想需我自己联系。仓促之间，我便自然想到了咱们科学网—— 在我的理解中，这里可以是 bloomsbury group， 也可以是 Vienna Circle， 到处都是智力资源 。 考虑到书的科普性，也为了避免过于唐突冒昧，我试着向对科普感兴趣且加了好友关系并有过多次互动的博主发短消息。我等并非学术中人，但亦知高校院所的老师工作繁忙。我原设想能有一两位老师拨冗，已是天大的荣幸——科学网之神奇很快就汇集了各方善意，令我一时受宠若惊： 姬扬老师与尤明庆老师发来了鼓励与建议。武夷山老师、邢志忠老师和王春艳老师在阅读了排版初稿后惠赐了推荐语。邢老人家和CY老师不以为忤，竟宽容了我的造次（事见邢老人家博文《人生其实只为了一种情怀》 http://blog.sciencenet.cn/blog-3779-851141.html 。与CY老师的交流，留待她自己博文详述，敬请诸君静候）。 宽容的李泳老师在我“厚脸皮的无礼催促下”，不仅帮我们审阅了书稿，提出不少修改建议和意见，甚至专门为这本书写了篇推介文章《望星空》。我现在还记得收到李泳老师时的惊喜，如果本书还有重印再版的可能（当然是我一厢情愿的美好愿望），希望这就是本书的序言。 令我完全没有想到的是，竟然收到了李小文老师回复应允，没多久便收到了小文老师的推荐语。其实在给小文老师发短消息前，我做了很久的思想斗争，固然之前在文史方面和小文老师有几次交流（有关于墨子、《雍正实录》、都江堰、诸侯割据、小学古诗、自流井......），但我“庸俗”的认为那根本算不上足以留下印象的交道，最终“更庸俗的动机”取得了胜利，我甚至为自己编了一套自我安慰的说辞：天文者，仰观宇宙之大。遥感者，俯察品类之盛。 在书进入排版印刷阶段之后，我私下盘算着什么时候带着书去拜访不时回成都的小文老师。然而这一次美好的愿望终止于甲午的隆冬......缓过来后，我为扉页拟了一句话，无奈书已下厂，若有重印再版可能，希望能添上。 关山难越，网络比邻。各位老师的信任与支持，未及当面道声谢谢，不胜惶恐，不胜惶恐...... 末了，既然是广告，还请诸君多多支持，尤其批评指正，万望有以教我。 拜谢 京东： http://item.jd.com/11644140.html 当当、亚马逊、天猫等亦有售 内容简介： 《天文观测完全手册》针对天文爱好者，以天文观测为主线，兼顾天文摄影，从我们最熟悉的太阳系讲起，详细介绍了天文观测相关的各种装备、知识、观测技巧和实际操作，既包括天文观测的历史，也包括流星雨、日食、月食、太阳黑子等现象的天文观测实践指南，还介绍了各类观星器材在实际拍摄时的注意事项和拍摄技巧，能满足天文爱好者从入门到精通的各种观测需求。 目录： 第一章 以镜观天四百年 一、引子：伽利略的望远镜 二、一切从观测出发 三、天文观测的发展 第二章 准备好了吗？ 一、肉眼观测与技巧 二、天文观测所需的装备 1．望远镜的分类 2．如何选择望远镜 3．配件目录 三、天文观测流程 四、公共天文台资源 1．北京天文馆 2．国家天文台兴隆基地 3．南京紫金山天文台 4．上海天文台佘山科普基地 第三章 四季星空观测指南 一、星图的用途和使用 1．星图与拜耳命名法 2．实用天文软件 3．星座辨识与天区定位 二、春季星空观测 三、夏季星空观测 四、秋季星空观测 五、冬季星空观测 第四章 带上你的相机，出发！——天文摄影入门 一、天文摄影的分类 1．天体照相仪的分类 2．天文摄影方法分类 二、天文摄影的装备 1．数码相机的选择 2． 望远镜与照相机的追踪摄影 3． 目镜后的天体摄影 4． 照相机镜头的选择 三、天文摄影流程 1．感光速度与光圈的选择 2．星轨的拍摄 四、让你的照片更漂亮——照片处理 五、分享你的照片 1．如何向《天文爱好者》与《中国国家天文》投稿？ 2．“牧夫天文”论坛、“天之文”论坛与“宇宙驿站” 3．国际小行星命名 第五章 天象观测指南 一、一起去看流星雨——流星与流星雨观测 二、从夸父到爱丁顿 1．日食的成因、分类和周期 2．“2009长江大日食” 3．爱丁顿实验 三、月有阴晴圆缺——月相与月食 1．月球概况 2．月相变化 3．月食观测 四、彗星观测 五、人造天体观测 六、凌日与太阳黑子的观测 1．凌日现象的概况及观测 2．太阳黑子的概况及观测 七、土星的“草帽”——土星光环观测 八、木星的“胎记”——木星自转与红斑 九、犹抱琵琶半遮面——掩星现象 十、黄道光与极光 附录 附录I 主要流星群表 附录II 周期彗星表 附录III 我国可见月食表（2015~2020） 附录IV 我国可见日食表（2015~2020） 附录V 深空天体与梅西耶星云星团表 附录VI 前50位恒星亮度表 附录VII 小行星表（1~100号） 附录VIII 太阳与八大行星数据简表 主要参考文献与推荐阅读

个人分类: 六经注我|6608 次阅读|60 个评论

A possible solution of Friedmann equations

zxafafa 2015-3-6 15:24

A possible solution of Friedmann equations Xin-an Zhang (Xi’an Polytechnic university, 710048,China) zxafafa@sohu.com Abstract : In this paper, from the analysisof the acoustic quantum energy characteristics, it was found that the acousticwaves show negative energy characteristics in the energy transfer process.Thereby, the result of negative pressure can be deduced. This result is justwhat the cosmic dark energy model needs. Combining the latest cosmic acousticdetection results, the author made a point, that it is the energy transfer ofthe acoustic wave producing the negative energy and the negative pressure.After analysis, the state equations obtaining from two modals inferred from thispoint of view can not only meet the requirements of the dark energy model butalso solve the problems of singularity.Theother conclusion of this paper is that the universe has the boundary. The twomodels established by the author can not only explain the dark energy and alsoprove that the energy density equals matter density. In addition, the Friedmann equations have found solutions accordingly. Keywords : sound wave, negative (dark)energy, state equation, universe boundary, singularity Main content Considering the Energy Density and Matter Density is equal and assuming the proportion of the dark energy be x, we have (1) Then, (2) where, P is the maximal pressure of sound, is the energy density as well as the matter density, c is sound speed. Taking Eq(2) into Firedmenn eqaution (1), we have (3) where, a is the sacled factor, , C 1 ,C 2 are constant of integration REFERENCE Xu,R.X., Introduction to astrophysics,Beijing:Beijinguniversity press,2006,239-241 See full paper in the link Friedmann equations-two models.doc

752 次阅读|0 个评论

你找不到工作，能怨爹妈没本事吗？

热度 34 lev 2014-7-24 18:26

你找不到工作，能怨爹妈没本事吗？ 唉，肤浅的我终于还是没有忍住...... 这几天大家讨论的都是通贯天人、会通中西的“大问题”，本来俺们是不想插嘴的。谁知一不留神没管住，到别人博客下评论的频率飙升了。 这个争论由来已久，今天又被翻出来，大家活动活动思维也是极好的嘛。讨论问题要鼓励，“帽子”横飞就不必了，一会儿“爱国复古”，一会儿“崇洋媚外”，一点都不好玩儿！ 要说写这篇博文不带点儿“情绪”，那是骗人的。“情绪”从哪里来呢？—— 注意，俺们对事不对人 ！！！ 现代科学崛起于西方，发轫于古希腊，这俺们都不否认——我一向为苏格拉底、柏拉图、亚里士多德诸公大唱赞歌（不信去查前面的博文）。我向来服膺薛定谔“老帅哥”在《自然与希腊》（ N a ture and the Greeks ）中的论断： There was need to explain(though I was myself not so thoroughly convinced of it)that in passing the time with narratives about ancient Greek thinkers and with comments on their views I was not just following a recently acquired hobby of mine; that it did not mean, from the professional point of view, a waste of time, which ought to be relegated to the hours of leisure; that it was justified by the hope of some gain in understanding modern science and thus inter alia also modern physics. 这有必要做出解释（尽管我自己还不太确认下面这些说法）：讲述古希腊哲人的故事并对其观点发表评论不仅仅是向大家展示我的个人兴趣；从专业的角度讲，我也不认为这是把本可用于休息的时间浪费了；它的真正意义在于我们有可能对现代科学尤其是现代物理有新的理解。 “言必称希腊”在我这儿也是历来作风。但是，我给苏格拉底、柏拉图、亚里士多德雕个像，并不妨碍我给“孔夫子”（实际上是我们的传统）上柱香啊！——美国立国不过两百多年，尚且重视自己的清教徒传统。怎么我们一谈论这个“大问题”，动不动就把孔孟朱王、老庄孙子一系拿出来“陪绑”呢？ 俺们家李中堂诗云“三百年来伤国步”，近世以来我们落后了，这没什么好争辩的。 在过去百年、现在以及将来可预见的未来，我们还要不断吸收学习掌握现代科学，建立科学文明，这也是极好的嘛 。但别人的东西好，我们的就真的一无是处了吗？——苏联人民建设“新世界”够暴风骤雨了吧，德国纳粹来了，斯大林同志不还得把东正教莫斯科大牧首抬出来，请神甫们上前线，鼓舞士气吗（作为宣传工具的苏联电影里都还得表现表现）？ 再说了， 这个万恶的“科学”不应该是大家的吗？如果数千年来，中国人都没有为科学事业“添过砖，加过瓦”，而这个文明还能延续到今天，那这个所谓的“科学”真的有所宣称的价值和普遍意义吗 ？—— 一个狭隘得只容得下一种传统“科学”还是科学吗？美国人搞的是“民主”，中国人搞的就不叫“民主”，这不是文化上的“霸权主义”吗？—— 我写下这句后，自己都觉得好难得 。 俺在朋友们的博文下的评论基本都是一件事情： 其他学科我不清楚，中国古代至少在算学和天文学上都有系统的理论体系（基本模型、演算法则、现象预测和数据积累），并且其中的演算法则和数据积累在今天某些领域（比如星表和历法编订与修正）还在发挥一定作用 ，比如《九章算术》（特别是刘徽的《九章算术注》）区别于欧式几何公理体系的“计算”体系（这个体系在宋元时代达到高峰），元代郭守敬主持的天文与大地测量（天文学最先发展起来的分支就是天体测量学）。 有朋友问，那古人的工作有没有现在还在使用的？ 我孤陋寡闻，暂时只想到这么几个： “杨辉三角”、秦九韶的“大衍总数术”（数论同余理论的“中国剩余定理”）、朱世杰的“招差术”（高次内插法）、“西风东渐”后李善兰根据沈括“垛积术”建立的组合数学“李善兰恒等式”..... 本来我还想说祖冲之、祖暅父子的祖氏原理，但想到那就是卡瓦列里早期积分学，怕诸位瞧不上，就不列在上面了。 有朋友又说：“杨辉三角”又不是牛顿二项式定理？ 那我就要问多一句嘴了： 你现在用的牛顿第二定律公式根本不是牛顿的，是欧拉修改的，而且这个修改放到狭义相对论中看还是画蛇添足的，把“牛哥”本来深邃的洞见给“庸俗”了；你现在用的麦克斯韦方程也不是麦克斯韦的，是赫兹大刀阔斧修改过的；现在用的热力学卡诺定理是卡诺根据“热质模型”推演出来的；如果没有牛顿定律和广义相对论的等效原理，“日心模型”和“地心模型”之争根本没有物理意义...... 那牛顿、麦克斯韦、卡诺.....那些东西又算什么？——“ 科学”本来就是有历史维度的 ，为什么要割裂历史孤立地讨论呢？——别人的历史是历史，我们的历史就不是历史了吗？ 那些把动辄把中国传统归结为“阴阳”、“太极”、“五行”的朋友，您真的查阅过张衡、祖冲之、郭守敬......在编算星表和历法的工作吗？—— 如果您能用“阴阳”、“太极”、“五行”（且不说它们自有价值）这些东西推算星表和历法，且能达到上述几位工作的精度，请您务必教教我 ！ 如果您要追问“中国传统”在今天的发展，就我知道的，建议诸位去查阅吴文俊先生、张景中先生在“计算数学”、“机械化证明”领域的工作。 好吧，好吧，就算祖宗们不如西方贤哲（注意，又是一个让步从句！），那： 你考不上大学，找不到工作，能怨你爸妈没本事吗？ 能怨你祖父母没本事吗？ 能怨你曾祖父母没本事吗？ ...... 能怨你十八代祖宗没本事吗？ 其实以前，俺也觉得我们的指南针只能拿来看风水（堪舆），火药只能拿来做炮仗......但现在，厚着脸皮打个比方：就像“戊戌”之前的梁启超变成了回归“清华”的梁启超，选择作一个“开明的保守主义者”——现代科学很重要，咱们科学网上这么多朋友还得靠他养活呢！祖宗的东西里面也有“传家宝”，你想丢都丢不掉。 林徽因先生（她当得起“先生”二字）说：你们今天拆了真古董，有一天就要造许多假古董！！！ 我国以世界之古国，居东亚之天府，本应绍汉唐之遗烈，作并世之先进。将来建国完成，必于世界历史，居独特之地位。盖并世列强，虽新而不古；希腊、罗马，有古而无今。惟我国家，亘古亘今，亦新亦旧，斯所谓“周虽旧邦，其命维新”者也…… ——冯友兰《国立西南联大纪念碑碑文》 PS:本周《以镜窥天——天文观测手册》（暂定名）就截稿了。临时起意，加班加点，见缝插针，向里面追加中国天文学史的内容！等俺有空了，好好考证考证孔孟朱王这一系在“格物穷理”上的洞见，现在我看好周敦颐的《太极图说》......

个人分类: 莫名其妙|12613 次阅读|137 个评论

论时间

wangjie5 2014-7-10 17:47

世界上最珍贵的是时间，最廉价的也是时间；最有用的是时间，最无用的也是时间。在有的人眼里，时间珍贵到要争分夺秒地爱惜；在有的人眼里，时间廉价到要想方设法地消磨。 时间之所以珍贵，是因为它那么地有限。人的一生不过百年，看似漫长，实则倏忽易过。更不必说和宇宙上百亿年的历史比起来，一百年恰似一瞬，短得可怜。前几天，看到一则新闻，说科学家推测银河系中心的超大质量黑洞可能是一个白洞，我就想什么时候能坐宇宙飞船去逛逛看看那儿到底是什么情景。不必去查相关的天文学数据，我立刻就感到短短的一生是多么地不够用了。就拿这一百年来说，这其中包括了年幼无知、老眼昏花、沉酣大睡、伤病疼痛等无法利用的时间，包括了毫无乐趣又不得不做的日常琐事的时间，还包括了应酬、陪笑、等待、客套的时间。真正能自由自在地做自己喜欢的事情的时间又有多少呢？在这极为有限的可以做自己喜欢的事情的时间里，想要做的事情又是何其地多呢？如果你喜欢哲学，哲学流派众多，自成体系的哲学大家就有好几十位，假若每位哲学大家的著作都要啃一啃，等你啃完了，几十年就过去了。如果你喜欢文学，古今中外经典的文学作品少说也有几百本，每周读一本，每年也才读了五十本，没个一二十年根本读不完。如果你热爱数学，大大小小的数学分支有三千多个，即使穷其一生的时间，也未必能对所有的分支有一个大概的了解。更不必说每年都有层出不穷的新的哲学著作、文学作品、数学理论涌现出来。由此看来，相比想要做的事情，时间是何等地不够用！因此，远远不够用的时间就变得无比珍贵了。 时间之所以廉价，是因为它那么地无限。每一天都是漫长的一天，每一年有三百六十多天，一辈子有好几十年。日子一天跟着一天，长长地望不到头。过了一天还有一天，似乎永远也没有尽头。每天除了吃饭、睡觉，剩下的时间可以用来干什么呢？大把大把的时间没有被填充，不得不费尽心机地消磨掉。各式各样的休闲恰到好处地消耗掉了这些需要从人生的空洞中挤掉的时间。因此，泛滥成灾的时间无怪乎那么廉价了。 不论时间是珍贵还是廉价，时间自己只管不知不觉地流逝，悄无声息地流逝。你的心思不在时间上的时候，你感觉不到它的流逝；当你感觉到它在流逝时，它已经走过好远了。 时间是最公平的。它在每个人身上平等地流逝，从来不会在一个人身上快一些，在另一个人身上慢一些。 时间又是最不公平的。每个人经历的时间都一样，最后却变成了全然不同的个体。 时间是世间最大的谜。科学家说，时间是墒增的方向。哲学家说，时间是同一只脚不可能两次踏入同一条河流。文学家说时间使爱人的容颜衰老，使思念越发强烈。但没有人能说清楚时间究竟是什么。 我们清清楚楚地知道时间正在流逝，但谁能告诉我看不见摸不着的时间究竟在哪儿？为什么它要流逝？ 每个人拥有的时间终会有结束的一天。在此之前，是漫长的困惑与徘徊。

个人分类: 随感|3151 次阅读|0 个评论

2013年世界科技发展综述 | 天文学

sciencepress 2014-4-30 10:23

   3 月，欧洲空间局 (ESA) 公布了根据 2009 年发射的普朗克卫星传回数据绘制的宇宙微波背景辐射 (CMB) 图。这幅迄今分辨率最高 (5 角分 ) 的全天 CMB 图，让科学家以更高的精度刷新了威尔金森微波各向异性探测器 (WMAP) 根据其 9 年观测结果获得的宇宙学参数：宇宙的年龄从 137.7 亿年更新为 138 亿年；普通物质的比例从 4.6% 提高到 4.9% ，暗物质从 24% 提高到 26.8% ，暗能量则由 71.4% 降低到 68.3% ；宇宙膨胀速率 ( 哈勃常数 ) 的值从每兆秒差距 69.3 千米 / 秒刷新为每兆秒差距 67.3 千米 / 秒。 国际空间站阿尔法磁谱仪实验 ( 空间中首个测量精度达到 1% 的实验 ) 初步结果正式发表：收集到约 40 万个正电子，其与电子的比例稳定随着能量增强而增加，没有观测到任何各向异性。这些结果与正电子源自于太空的暗物质湮灭相容，但尚待与如脉冲星等其他可能来源进一步甄别确认。 ‍ 恒星与星系形成与演化研究成果 天文学家借助夏威夷凯克 10 米望远镜上的近红外多目标摄谱仪，发现了迄今已知最远的星系 z8_GND_5296 ，其红移 z=7.51 ，距离地球约 130 亿光年，诞生于宇宙年龄 5% 的幼年时代。该星系每年诞生 330 个类似太阳的恒星，这比银河系高约 100 倍，意味着星系的恒星形成率在随时间下降。 哈勃空间望远镜在执行 CANDELS 项目时发现了爆发在 100 亿年前 ( 红移 z=1.914) 的超新星 UDS10Wil （昵称 “ 威尔逊超新星 ” ）。这个破超新星最远纪录的发现打开了早期宇宙的一扇窗口，观测证据支持其爆发起因于两颗恒星残骸 —— 白矮星的碰撞合并，而非传统的白矮星吸积。 一个国际团队借助钱德拉 X 射线天文台的观测数据，发现银河系中心附近的气体 99% 外流，只有 1% 进入黑洞视界，从而解决了大多数星系中心尽管存在大质量黑洞，同那些活动星系相比，却显得如此平静之谜。 在经过 20 年的搜寻之后，到 2013 年 10 月，人类已发现的太阳系外行星总数突破 1000 颗 ( 其中水星大小的 3 颗，火星大小的 7 颗，地球大小的 11 颗，超级地球 114 颗，海王星大小的 148 颗，木星大小的 727 颗 ) 。 2009 年升空、 2013 年夏季停止工作的开普勒探测器在其运行期间确认了 156 颗系外行星，另外还有超过 3500 颗正在等待进一步确认。根据开普勒探测器三年获得的资料估计，银河系内可能存在数以千亿计的行星，其中约一成可能是半径类似地球并且表面环境适合液态水存在的行星。 2013 年 1 月发现的 KOI172.02 已经被列为具有潜在生命可能性的首要候选行星。 10 月，欧洲天文学家宣布发现了首个与太阳系极为相似的系统：其中央恒星 KOI-351 距离地球 2500 光年，拥有 7 颗行星。 在我们地球所在的太阳系，赫歇尔空间天文台用高灵敏度红外探测器描绘出木星平流层水的垂直和水平分布，发现南半球的水比北半球多 2 ～ 3 倍，且大部分集中在 1994 年 7 月苏梅克 - 列维彗星和木星的剧烈撞击的撞击点附近，从而发现了彗星撞击是木星高层大气中水的主要来源的决定性证据。 2013 年 2 月 15 日，一颗小行星坠落俄罗斯车里雅宾斯克，释放出超过 20 颗广岛原子弹爆炸产生的能量，爆炸形成的火球最亮时的亮度比太阳还高 30 倍。在过去 20 年里，约有 60 个长达 20 米的陨石撞入地球，这比原来预计的要多得多，进一步提升了人们对可能威胁地球的小天体的关注。 本文摘选自中国科学院《2014科学发展报告》中《2013年世界科技发展综述》一文“ 天文学与物质科学”部分。 2013年，世界科技发展迅速，取得众多重大发现和成果。 《2013年世界科技发展综述》从天文学与物质科学、生命科学与生物技术、信息与通信技术、纳米科学技术、能源与环境及航天科技 6 个方面对其中的主要发现和成果加以综述。全文将于今日在科学出版社微信公众号分两期发布完毕，敬请关注： ‍ 一起 阅读 科学 ! 敬请关注 科学出版社 ，搜索 微信ID ： sciencepress-cspm 或 “ 科学出版社 ”公众号 ‍ ‍

个人分类: 科学书摘|3563 次阅读|1 个评论

《中国科学: 物理学 力学 天文学》英文版第6期在线发布

hxiuzhou 2014-4-29 12:54

《中国科学: 物理学 力学 天文学》英文版第6期在线发布 HIGHLIGHT Home | Current Issue | All Past Issues | Search SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy 2014 , Volume 57 , Issue 6 have been published online on 22 April , 2014 , in this issue, some articles maybe interest: Shell model calculations for the allowed Gamow-Teller β-decays of light nuclei PDF , is contributed by Prof. REN ZhongZ hou (Associate Editor) from Nanjing University. Herein they use shell model calculations to calculate the allowed Gamow-Teller β-decay information of Li, Be, B, C, and N isotopes which are of interest and compare to determined experimental results; Plasmonic-enhanced two-photon fluorescence with single gold nanoshell PDF , is contributed by Prof. GONG QiHuang (Associate Editor in-Chief) from Peking University, a paper proposed a configuration consisting of single plasmonic nanoshell and fluorescent emitters to efficiently achieve high two-photon fluorescence; A high-efficiency aerothermoelastic analysis method PDF , is contributed by Prof. YANG Chao from Beihang University, by using two-way coupling form and unified hypersonic lifting surface theory, a new aerothermoelastic analysis method with high efficiency and accuracy is established; Unmanned air vehicle flow separation control using dielectric barrier discharge plasma at high wind speed PDF , is contributed by Prof. ZHANG Xin from Northwestern Polytechnical University, has developed a novel plasma actuator to improve the plasma authority at high wind speed and explored the flow separation control of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) at the wind speed of 100 m/s; Competition of the multiple Grtler modes in hypersonic boundary layer flows PDF , is contributed by Prof. FU Song (Associate Editor in-Chief) from Tsinghua University, by using the linear stability theory (LST) and parabolized stability equation (PSE), this paper propose a competition mechanism of the multiple Grtler modes in hypersonic boundary layer flows, and the study is a guidance for future studies of the secondary instability of Grtler vortices and flow transition in hypersonic boundary flows; Double-peaked decay of transient photovoltage in nanoporous ZnO/n-Si photodetector PDF , is contributed by Prof. ZHAO Kun from China University of Petroleum, by using a nanoporous ZnO/n-Si heterojunction structure, a new type of photo-energy detector of infrared pulsed laser has been proposed. Anyway, we think all of the articles in this issue are equally important and worth reading, we hope these articles are benifit to your research work. We really appreciate your kindly citing for the papers from SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy w hen you submit your papers to other journals! Outside China please click http://link.springer.com/journal/11433 for the fulltext PDF. Best wishes, Editorial Office SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy 2014, Volume 57, Issue 6 Home | Current Issue | All Past Issues | Search Article 1005 Shell model calculations for the allowed Gamow-Teller β -decays of light nuclei PDF (777KB) Cite | LI HanTao, REN ZhongZhou. Shell model calculations for the allowed Gamow-Teller β -decays of light nuclei. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1005-1012. ​ ​ ​ Abstract: ​ The allowed Gamow-Teller β -decay information of Li, Be, B, C, and N isotopes under the frame work of nuclear shell model is calculated herein. Theoretical results of Q values, half-lives, excitation energies, log ft values, branching fractions, and β -delayed proton/neutron emission probabilities are tabulated and compared with experimental data. The deviations from the observations are also analyzed. The 11 Be nucleus is well known for its anomaly ground state J π =1/2 + . Thus, we compared the theoretical energy levels with the experimental data and the agreements for low excitation states are consistent. The quenching factor is also evaluated and discussed. ​ ​ ​ Articles 1013 The Brillouin zones and band gaps of a two-dimensional phononic crystal with parallelogram lattice structure PDF (1205KB) Cite | HU JiaGuang, XU Wen. The Brillouin zones and band gaps of a two-dimensional phononic crystal with parallelogram lattice structure. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1013-1019. ​ ​ ​ Abstract: ​ We present a detailed theoretical study on the acoustic band structure of two-dimensional (2D) phononic crystal. The 2D phononic crystal with parallelogram lattice structure is considered to be formed by rigid solid rods embedded in air. For the circular rods, some of the extrema of the acoustic bands appear in the usual high-symmetry points and, in contrast, we find that some of them are located in other specific lines. For the case of elliptic rods, our results indicate that it is necessary to study the whole first Brillouin zone to obtain rightly the band structure and corresponding band gaps. Furthermore, we evaluate the first and second band gaps using the plane wave expansion method and find that these gaps can be tuned by adjusting the side lengths ratio R , inclined angle θ and filling fraction F of the parallelogram lattice with circular rods. The results show that the largest value of the first band gap appears at θ =90° and F =0.7854. In contrast, the largest value of the second band gap is at θ =60° and F =0.9068. Our results indicate that the improvement of matching degree between scatterers and lattice pattern, rather than the reduction of structural symmetry, is mainly responsible for the enhancement of the band gaps in the 2D phononic crystal. ​ ​ ​ 1020 Velocity field of wave-induced local fluid flow in double-porosity media PDF (1790KB) Cite | BA Jing, ZHANG Lin, SUN WeiTao, HAO ZhaoBing. Velocity field of wave-induced local fluid flow in double-porosity media. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1020-1030. ​ ​ ​ Abstract: ​ Under the excitation of elastic waves, local fluid flow in a complex porous medium is a major cause for wave dispersion and attenuation. When the local fluid flow process is simulated with wave propagation equations in the double-porosity medium, two porous skeletons are usually assumed, namely, host and inclusions. Of them, the volume ratio of inclusion skeletons is low. All previous studies have ignored the consideration of local fluid flow velocity field in inclusions, and therefore they can not completely describe the physical process of local flow oscillation and should not be applied to the situation where the fluid kinetic energy in inclusions cannot be neglected. In this paper, we analyze the local fluid flow velocity fields inside and outside the inclusion, rewrite the kinetic energy function and dissipation function based on the double-porosity medium model containing spherical inclusions, and derive the reformulated Biot-Rayleigh (BR) equations of elastic wave propagation based on Hamilton's principle. We present simulation examples with different rock and fluid types. Comparisons between BR equations and reformulated BR equations show that there are significant differences in wave response characteristics. Finally, we compare the reformulated BR equations with the previous theories and experimental data, and the results show that the theoretical results of this paper are correct and effective. ​ ​ ​ 1031 Sound propagation from the shelfbreak to deep water PDF (1669KB) Cite | QIN JiXing, ZHANG RenHe, LUO WenYu, PENG ZhaoHui, LIU JianJun, WANG DeJun. Sound propagation from the shelfbreak to deep water. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1031-1037. ​ ​ ​ Abstract: ​ Motivated by a phenomenon in an experiment conducted in the Northwestern Pacific indicating that the energy of the received signal around the sound channel axis is much greater than that at shallower depths, we study sound propagation from the transitional area (shelfbreak) to deep water. Numerical simulations with different source depths are first performed, from which we reach the following conclusions. When the source is located near the sea surface, sound will be strongly attenuated by bottom losses in a range-independent oceanic environment, whereas it can propagate to a very long range because of the continental slope. When the source is mounted on the bottom in shallow water, acoustic energy will be trapped near the sound channel axis, and it converges more evidently than the case where the source is located near the sea surface. Then, numerical simulations with different source ranges are performed. By comparing the relative energy level in the vertical direction between the numerical simulations and the experimental data, the range of the air-gun source can be approximated. ​ ​ ​ 1038 Plasmonic-enhanced two-photon fluorescence with single gold nanoshell PDF (1179KB) Cite | ZHANG TianYue, LU GuoWei, SHEN HongMing, Perriat P, Martini M, Tillement O, GONG QiHuang. Plasmonic-enhanced two-photon fluorescence with single gold nanoshell. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1038-1045. ​ ​ ​ Abstract: ​ Single gold nanoshell with mutilpolar plasmon resonances is proposed to enhance two-photon fluorescence efficiently. The single emitter single nanoshell configuration is studied systematically by employing the finite-difference time-domain method. The emitter located inside or outside the nanoshell at various positions leads to a significantly different enhancement effect. The fluorescent emitter placed outside the nanoshell can achieve large fluorescence intensity given that both the position and orientation of the emission dipole are optimally controlled. In contrast, for the case of the emitter placed inside the nanoshell, it can experience substantial two-photon fluorescence enhancement without strict requirements upon the position and dipole orientations. Metallic nanoshell encapsulating many fluorescent emitters should be a promising nanocomposite configuration for bright two-photon fluorescence label. The results provide a comprehensive understanding about the plasmonic-enhanced two-photon fluorescence behaviors, and the nanocomposite configuration has great potential for optical detecting, imaging and sensing in biological applications. ​ ​ ​ 1046 Deformation study of bicrystalline and nano-polycrystalline structures using phase field crystal method PDF (21118KB) Cite | LONG Jian, ZHANG Shuai, ZHAO YuLong, LONG QingHua, YANG Tao, CHEN Zheng. Deformation study of bicrystalline and nano-polycrystalline structures using phase field crystal method. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1046-1056. ​ ​ ​ Abstract: ​ Deformation behaviors of bicrystalline and nano-polycrystalline structures of various tilt angles and inclination angles in two dimensions are investigated in detail using a two-mode phase field crystal model. The interaction between grain boundary (GB) and dislocation is also examined in bicrystals and nano-polycrystals that both contain asymmetric and symmetric tilt GBs, with energy analysis being carried out to analyze these processes. During deformation simulations, we assume the volume of each simulation cell at every time step is coincident with that of the initial state just before deformation. Our simulation results show that the behaviors of symmetric and asymmetric GBs in bicrystals and nano-polycrystals differ from each other depending on tilt angle and inclination angle. A new dislocation emission mechanism of interest is observed in bicrystals which contain low angle symmetric tilt GBs. Low angle GB has a higher mobility relative to high angle GB in both bicrystalline and nano-poly-crystalline structures, as does asymmetric GB to symmetric GB. The generation, motion, pileup and annihilation of dislocations, grain rotation and grain coalescence are observed, which is consistent with the simulation results obtained by molecular dynamics. These simulation results can provide strong guidelines for experimentation. ​ ​ ​ 1057 Spin filtering magnetic modulation and spin-polarization switching in hybrid ferromagnet/semiconductor structures PDF (725KB) Cite | XU HuaiZhe, WANG LiYing, YAN QiQi, ZHANG YaPing, ZHANG ShiChao. Spin filtering magnetic modulation and spin-polarization switching in hybrid ferromagnet/semiconductor structures. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1057-1062. ​ ​ ​ Abstract: ​ Electron spin-polarization modulation with a ferromagnetic strip of in-plane magnetization is analyzed in a hybrid ferromagnet/semiconductor filter device. The dependencies of electron spin-polarization on the strip's magnetization strength, width and position have been systematically investigated. A novel magnetic control spin-polarization switch is proposed by inserting a ferromagnetic metal (FM) strip eccentric in relation to off the center of the spin filter, which produces the first energy level spin-polarization reversal. It is believed to be of significant importance for the realization of semiconductor spintronics multiple-value logic devices. ​ ​ ​ 1063 Modulation of Fano resonances in symmetry-broken gold-SiO 2 -gold nanotube dimers PDF (758KB) Cite | WU DaJian, YU HaiQun, JIANG ShuMin, WU XueWei, LIU XiaoJun. Modulation of Fano resonances in symmetry-broken gold-SiO 2 -gold nanotube dimers. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1063-1067. ​ ​ ​ Abstract: ​ Fano resonances in the symmetry-broken gold-SiO 2 -gold (BGSG) nanotubes and the associated dimers have been investigated based on the finite element method. In the BGSG nanotube, the symmetry breaking induced the interactions of the inner gold core and outer gold nanoshell plasmons of all multipolar orders and hence the red-shifts of the plasmon resonance modes and the enhanced quadrupole mode peaks were observed. The interference of the quadrupole mode peak with the subradiant dipole mode caused a Fano-dip in the scattering spectrum. By increasing the core offset-value in the BGSG nanotube, the Fano dip with low energy showed a red-shift and became deeper. Unexpectedly the plasmon coupling between a GSG nanotube and a BGSG nanotube can lead to two strong Fano dips in the scattering spectra of the dimer. It was further noted that the thin side of the BGSG nanotube located at two sides of the dimer gap can lead to the strong near-field coupling between two BGSG nanotubes and hence a deeper and broader Fano dip. ​ ​ ​ 1068 Wave dispersion and attenuation in viscoelastic isotropic media containing multiphase flow and its application PDF (926KB) Cite | YANG Lei, YANG DingHui, NIE JianXin. Wave dispersion and attenuation in viscoelastic isotropic media containing multiphase flow and its application. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1068-1077. ​ ​ ​ Abstract: ​ In this paper, we introduce the complex modulus to express the viscoelasticity of a medium. According to the correspondence principle, the Biot-Squirt (BISQ) equations in the steady-state case are presented for the space-frequency domain described by solid displacements and fluid pressure in a homogeneous viscoelastic medium. The effective bulk modulus of a multiphase flow is computed by the Voigt formula, and the characteristic squirt-flow length is revised for the gas-included case. We then build a viscoelastic BISQ model containing a multiphase flow. Through using this model, wave dispersion and attenuation are studied in a medium with low porosity and low permeability. Furthermore, this model is applied to observed interwell seismic data. Analysis of these data reveals that the viscoelastic parameter tan d is not a constant. Thus, we present a linear frequency-dependent function in the interwell seismic frequency range to express tan d . This improves the fit between the observed data and theoretical results. ​ ​ ​ 1078 Elastic stress fields caused by a dislocation in Ge x Si 1- x /Si film-substrate system PDF (2619KB) Cite | WANG HuYi, YU Yong, YAN ShunPing. Elastic stress fields caused by a dislocation in Ge x Si 1- x /Si film-substrate system. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1078-1089. ​ ​ ​ Abstract: ​ The elastic stress fields caused by a dislocation in Ge x Si 1- x epitaxial layer on Si substrate are investigated in this work. Based on the previous results in an anisotropic bimaterial system, the image method is further developed to determine the stress field of a dislocation in the film-substrate system under coupled condition. The film-substrate system is firstly transformed into a bimaterial system by distributing image dislocation densities on the position of the free surface. Then, the unknown image dislocation densities are solved by using boundary conditions, i.e., traction free conditions on the free surface. Numerical simulation focuses on the Ge 0.1 Si 0.9 /Si film-substrate system. The effects of layer thickness, position of the dislocation and crystallographic orientation on the stress fields are discussed. Results reveal that both the stresses σ xx , σ xz at the free surface and the stress σ xy , σ yy , σ yz on the interface are influenced by the layer thickness, but the former is stronger. In contrast to the weak dependence of stress field on the crystallographic orientation the stress field was strongly affected by dislocation position. The stress fields both in the film-substrate system and bimaterial system are plotted. ​ ​ ​ 1090 Fuel-optimal trajectory design using solar electric propulsion under power constraints and performance degradation PDF (1417KB) Cite | ZHANG Peng, LI JunFeng, GONG ShengPing. Fuel-optimal trajectory design using solar electric propulsion under power constraints and performance degradation. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1090-1097. ​ ​ ​ Abstract: ​ The fuel-optimal transfer trajectories using solar electric propulsion are designed considering the power constraints and solar array performance degradation. Three different performance degradation models including linear, positive and negative ex-ponential degradations are used in the analysis of three typical rendezvous missions including Apophis, Venus and Ceres, respectively. The optimal control problem is formulated using the calculus of variations and Pontryagin's maximum principle, which leads to a bang-bang control that is solved by indirect method combined with a homotopic technique. In demonstrating the effects of the power constraints and solar array performance degradation on the power budget and fuel consumption, the time histories of the power profile and the fuel consumptions are compared for the three missions. This study indicates that it is necessary to consider the power constraints and solar array performance degradation for the SEP-based low-thrust trajectory design, espacially for long-duration outbound flights. ​ ​ ​ 1098 Multi-pulse homoclinic orbits and chaotic dynamics of a parametrically excited nonlinear nano-oscillator with coupled cubic nonlinearities PDF (3491KB) Cite | ZHANG Wei, HUANG YuTong, YAO MingHui. Multi-pulse homoclinic orbits and chaotic dynamics of a parametrically excited nonlinear nano-oscillator with coupled cubic nonlinearities. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1098-1110. ​ ​ ​ Abstract: ​ In this paper, the complicated dynamics and multi-pulse homoclinic orbits of a two-degree-of-freedom parametrically excited nonlinear nano-oscillator with coupled cubic nonlinearities are studied. The damping, parametrical excitation and the nonlinearities are regarded as weak. The averaged equation depicting the fast and slow dynamics is derived through the method of multiple scales. The dynamics near the resonance band is revealed by doing a singular perturbation analysis and combining the extended Melnikov method. We are able to determine the criterion for the existence of the multi-pulse homoclinic orbits which can form the Shilnikov orbits and give rise to chaos. At last, numerical results are also given to illustrate the nonlinear behaviors and chaotic motions in the nonlinear nano-oscillator. ​ ​ ​ 1111 A high-efficiency aerothermoelastic analysis method PDF (2262KB) Cite | WAN ZhiQiang, WANG YaoKun, LIU YunZhen, YANG Chao. A high-efficiency aerothermoelastic analysis method. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1111-1118. ​ ​ ​ Abstract: ​ In this paper, a high-efficiency aerothermoelastic analysis method based on unified hypersonic lifting surface theory is established. The method adopts a two-way coupling form that couples the structure, aerodynamic force, and aerodynamic thermo and heat conduction. The aerodynamic force is first calculated based on unified hypersonic lifting surface theory, and then the Eckert reference temperature method is used to solve the temperature field, where the transient heat conduction is solved using Fourier's law, and the modal method is used for the aeroelastic correction. Finally, flutter is analyzed based on the p-k method. The aerothermoelastic behavior of a typical hypersonic low-aspect ratio wing is then analyzed, and the results indicate the following: (1) the combined effects of the aerodynamic load and thermal load both deform the wing, which would increase if the flexibility, size, and flight time of the hypersonic aircraft increase; (2) the effect of heat accumulation should be noted, and therefore, the trajectory parameters should be considered in the design of hypersonic flight vehicles to avoid hazardous conditions, such as flutter. ​ ​ ​ 1119 Investigation of the unstable flow phenomenon in a pump turbine PDF (2024KB) Cite | YIN JunLian, WANG DeZhong, WALTERS D. Keith, WEI XianZhu. Investigation of the unstable flow phenomenon in a pump turbine. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1119-1127. ​ ​ ​ Abstract: ​ Instability of pump turbine with S-shaped curve is characterized by large fluctuations of rotational speed during the transient processes. For investigating this phenomenon, a numerical model based on the dynamic sliding mesh method (DSSM) is presented and used to numerically solve the 3D transient flow which is characterized by the variable rotation speed of runner. The method is validated by comparison with measured data for a load rejection process in a prototype pump turbine. The results show that the calculated rotation speed agrees well with the experimental data. Based on the validated model, simulations were performed for the runaway process using an artificially assumed operating condition under which the unstable rotation speed is expected to appear. The results confirm that the instability of runner rotational speed can be effectively captured with the proposed method. Presented results include the time history profiles of unit flow rate and unit rotating speed. The internal flow characteristics in a typical unstable period are discussed in detail and the mechanism of the unstable hydraulic phenomenon is explained. Overall, the results suggest that the method presented here can be a viable alternative to predict the dynamic characteristics of pump turbines during transient processes. ​ ​ ​ 1128 Large-eddy simulation of the generation and propagation of internal solitary waves PDF (3005KB) Cite | ZHU Hai, WANG LingLing, TANG HongWu. Large-eddy simulation of the generation and propagation of internal solitary waves. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1128-1136. ​ ​ ​ Abstract: ​ A modified large-eddy simulation model, the dynamic coherent eddy model (DCEM) is employed to simulate the generation and propagation of internal solitary waves (ISWs) of both depression and elevation type, with wave amplitudes ranging from small, medium to large scales. The simulation results agree well with the existing experimental data. The generation process of ISWs is successfully captured by the DCEM method. Shear instabilities and diapycnal mixing in the initial wave generation phase are observed. The dissipation rate is not equal at different locations of an ISW. ISW-induced velocity field is analyzed in the present study. The structure of the bottom boundary layer (BBL) of internal wave packets is found to be different from that of a single ISW. A reverse boundary jet instead of a separation bubble exists behind the leading internal wave while separation bubbles appear in other parts of the wave-induced velocity field. The boundary jet flow resulting from the adverse pressure gradients has distinctive dynamics compared with free shear jets. ​ ​ ​ 1137 Measuring the kinetic parameters of saltating sand grains using a high-speed digital camera PDF (1345KB) Cite | ZHANG Yang, WANG Yuan, JIA Pan. Measuring the kinetic parameters of saltating sand grains using a high-speed digital camera. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1137-1143. ​ ​ ​ Abstract: ​ A high-speed digital camera is used to record the saltation of three sand samples (diameter range: 300-500, 200-300 and 100-125 μm). This is followed by an overlapping particle tracking algorithm to reconstruct the saltating trajectory and the differential scheme to abstract the kinetic parameters of saltating grains. The velocity results confirm the propagating feature of saltation in maintaining near-face aeolian sand transport. Moreover, the acceleration of saltating sand grains was obtained directly from the reconstructed trajectory, and the results reveal that the climbing stage of the saltating trajectory represents an critical process of energy transfer while the sand grains travel through air. ​ ​ ​ 1144 Study on the dynamic characteristics of flow over building cluster at high Reynolds number by large eddy simulation PDF (7735KB) Cite | WANG BoBin, WANG ZhiShi, CUI GuiXiang, ZHANG ZhaoShun. Study on the dynamic characteristics of flow over building cluster at high Reynolds number by large eddy simulation. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1144-1159. ​ ​ ​ Abstract: ​ In this paper, the dynamic characteristics of building clusters are simulated by large eddy simulation at high Reynolds number for both homogeneous and heterogeneous building clusters. To save the computational cost a channel-like flow model is applied to the urban canopy with free slip condition at the upper boundary. The results show that the domain height is an important parameter for correct evaluation of the dynamic characteristics. The domain height must be greater than 8 h ( h is the average building height) in order to obtain correct roughness height while displacement height and roughness sublayer are less sensitive to the domain height. The Reynolds number effects on the dynamic characteristics and flow patterns are investigated. The turbulence intensity is stronger inside building cluster at high Reynolds number while turbulence intensity is almost unchanged with Reynolds number above the building cluster. Roughness height increases monotonously with Reynolds number by 20% from Re * =10 3 to Re * =10 5 but displacement height is almost unchanged. Within the canopy layer of heterogeneous building clusters, flow structures vary between buildings and turbulence is more active at high Reynolds number. ​ ​ ​ 1160 Unmanned air vehicle flow separation control using dielectric barrier discharge plasma at high wind speed PDF (2211KB) Cite | ZHANG Xin, HUANG Yong, WANG WanBo, WANG XunNian, LI HuaXing. Unmanned air vehicle flow separation control using dielectric barrier discharge plasma at high wind speed. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1160-1168. ​ ​ ​ Abstract: ​ The present paper described an experimental investigation of separation control of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) at high wind speeds. The plasma actuator was based on Dielectric Barrier Discharge (DBD) and operated in a steady manner. The flow over a wing of UAV was performed with smoke flow visualization in the Φ 0.75 m low speed wind tunnel to reveal the flow structure over the wing so that the locations of plasma actuators could be optimized. A full model of the UAV was experimentally investigated in the Φ 3.2 m low speed wind tunnel using a six-component internal strain gauge balance. The effects of the key parameters, including the locations of the plasma actuators, the applied voltage amplitude and the operating frequency, were obtained. The whole test model was made of aluminium and acted as a cathode of the actuator. The results showed that the plasma acting on the surface of UAV could obviously suppress the boundary layer separation and reduce the model vibration at the high wind speeds. It was found that the maximum lift coefficient of the UAV was increased by 2.5% and the lift/drag ratio was increased by about 80% at the wind speed of 100 m/s. The control mechanism of the plasma actuator at the test configuration was also analyzed. ​ ​ ​ 1169 Lagrangian coherent structures analysis of gas-liquid flow in a bubble column PDF (6183KB) Cite | WU Qin, WANG GuoYu, HUANG Biao, Bai ZeYu. Lagrangian coherent structures analysis of gas-liquid flow in a bubble column. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1169-1177. ​ ​ ​ Abstract: ​ The objective of this paper is to apply a new identifying method to investigating the gas-liquid two-phase flow behaviors in a bubble column with air injected into water. In the numerical simulations, the standard k - ε turbulence model is employed to describe the turbulence phenomenon occurring in the continuous fluid. The Finite-Time Lyapunov Exponent (FTLE) and Lagrangian Coherent Structures (LCS) are applied to analyze the vortex structures in multiphase flow. Reasonable agreements are obtained between the numerical and experimental data. The numerical results show that the evolution of gas-liquid in the column includes initial and periodical developing stages. During the initial stage, the bubble hose is forming and extending along the vertical direction with the vortex structures formed symmetrically. During the periodical developing stage, the bubble hose starts to oscillate periodically, and the vortexes move along the bubble hose to the bottom of column alternately. Compared to the Euler-system-based identification criterion of a vortex, the FTLE field presents the boundary of a vortex without any threshold defined and the LCS represents the divergence extent of infinite neighboring particles. During the initial stage, the interfaces between the forward and backward flows are highlighted by the LCS. As for the periodical developing stage, the LCS curls near the vortex centers, providing a method of analyzing a flow field from a dynamical system perspective. ​ ​ ​ 1178 Competition of the multiple Grtler modes in hypersonic boundary layer flows PDF (1167KB) Cite | REN Jie, FU Song. Competition of the multiple Grtler modes in hypersonic boundary layer flows. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1178-1193. ​ ​ ​ Abstract: ​ Competition of multiple Grtler modes in hypersonic boundary layer flows are investigated with the local and marching methods. The wall-layer mode (mode W) and the trapped-layer mode (mode T) both occur in the compressible boundary layer where there exists a temperature adjustment layer near the upper edge. The mode T has the largest growth rate at a lower Grtler number while the mode W dominates at larger Grtler numbers. These two modes are both responsible for the flow transition in the hypersonic flows especially when Grtler number is in the high value range in which the crossover of these two modes takes place. Such high Grtler numbers are virtually far beyond the neutral regime. The nonparallel base flows, therefore, cease to influence the stability behavior of the Grtler modes. The effects of the Mach number on the multiple Grtler modes are studied within a chosen Mach number of 0.95, 2, 4 and 6. When the flow Mach number is sufficiently large, e.g., Ma ≥q4, the growth rate crossover of the mode T and mode W occurs both in the conventional G - β map as well as on the route downstream for a fixed wavelength disturbance. Four particular regions (Region T, T-W, W-T and W) around the crossover point are highlighted with the marching analysis and the result matches that of the local analysis. The initial disturbance of a normal mode maintains the shape in its corresponding dominating region while a shape-transformation occurs outside this region. ​ ​ ​ 1194 On the non-synchronous rotation of binary systems PDF (596KB) Cite | LI ZhiXiong, HUANG RunQian, WANG ShuMin. On the non-synchronous rotation of binary systems. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1194-1200. ​ ​ ​ Abstract: ​ During the evolution of the binary system, many physical processes occur, which can influence the orbital angular velocity and the spin angular velocities of the two components, and influence the non-synchronous or synchronous rotation of the system. These processes include the transfer of masses and angular momentums between the component stars, the loss of mass and angular momentum via stellar winds, and the deformation of the structure of component stars. A study of these processes indicates that they are closely related to the combined effects of tide and rotation. This means, to study the synchronous or non-synchronous rotation of binary systems, one has to consider the contributions of different physical processes simultaneously, instead of the tidal effect alone. A way to know whether the rotation of a binary system is synchronous or non-synchronous is to calculate the orbital angular velocity and the spin angular velocities of the component stars. If all of these angular velocities are equal, the rotation of the system is synchronous. If not, the rotation of the system is non-synchronous. For this aim, a series of equations are developed to calculate the orbital and spin angular velocities. The evolutionary calculation of a binary system with masses of 10 M ⊙ +6 M ⊙ shows that the transfer of masses and angular momentums between the two components, and the deformation of the components structure in the semidetached or in the contact phase can change the rotation of the system from synchronous into non-synchronous rotation. ​ ​ ​ 1201 Investigating the abundance enrichment pattern of heavy elements in the only observed CEMP-r/s star J004441.04-732136.4 of the SMC PDF (108KB) Cite | CUI WenYuan, ZHANG Bo, ZHAO Gang. Investigating the abundance enrichment pattern of heavy elements in the only observed CEMP-r/s star J004441.04-732136.4 of the SMC. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1201-1205. ​ ​ ​ Abstract: ​ The post-AGB star J004441 is the first and the only one CEMP-r/s star found in SMC. Herein, we investigate the observed abundance pattern of the heavy elements using our parametric model. A consistent fitting results was obtained for the sample star. Based on the low r =0.08, the s-process nucleosynthesis occurred in the interior is supposed to belong to the single neutron-exposure event. The median value of τ 0 =0.44(T 9 /0.348) 1/2 mbarn -1 supports a higher efficiency of the s-process nucleosynthesis relative to J004441 than that of the solar system, however, the value is not sufficiently high to favor the formation of a lead star. Thus, J004441 does not belong to lead star group. The large C s value of J004441 supports the intrinsic characteristic of the s-enrichment. The C r value is similar with that found in halo CEMP-r/s stars, which indicates that the r-process contributions is critical during heavy element enrichment. This star has a metallicity of =-1.34, which is larger than that of Galaxy halo CEMP-r/s stars. The reason may be because of the different history of metallicity enrichment between the SMC and the Galaxy halo. ​ ​ ​ Letter 1206 Double-peaked decay of transient photovoltage in nanoporous ZnO/n-Si photodetector PDF (787KB) Cite | LIU Hao, FU Cheng, ZHAO Kun. Double-peaked decay of transient photovoltage in nanoporous ZnO/n-Si photodetector. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57 (6): 1206-1208. ​ ​ ​ Abstract: ​ In the present work, a nanoporous ZnO/n-Si structure has been proposed as a new type infrared photodetector. Triggered by one laser pulse with wavelength of 1064 nm, this structure exhibits a double-peak decay of transient photovoltage. Also, the time interval between these two peaks increases linearly with the increase of irradiated pulsed energy, indicating the promising application of this hetero-junction in photo-energy detection of infrared pulsed laser. A possible mechanism for this particular photoresponse has been discussed. ​ 　 订阅《中国科学: 物理学 力学 天文学》微信公众号，手机同步关注最新热点文章、新闻、科技资讯, 请添加微信号 SCPMA2014 或扫描下方图片关注.

4057 次阅读|0 个评论

[转载]《中国科学: 物理学 力学 天文学》出版“嫦娥”专题

SciG 2013-11-8 10:20

专题网址： http://phys.scichina.com:8083/sciG/CN/volumn/home.shtml 2013 年第 11 期的《中国科学 : 物理学 力学 天文学》新出版了“嫦娥”专题，该刊编委、中国地质大学（武汉）的肖龙教授组织了专题文章，并撰写了前言： 月球及深空探测一直是人类探索未知世界和获得重大科学发现的标志性科学工程 , 大量新的科学发现和工程技术成果的取得 , 激发了越来越多国家和组织的积极参与 . 自 20 世纪 90 年代以来 , 国际上开始了自阿波罗计划之后的新一轮月球探测热潮 , 美国、日本、中国、印度以及欧洲等航天大国和组织化都相继发起了月球探测任务 . 与 20 世纪冷战时期的探测思维不同 , 本轮探测都把重点放在了月球科学领域某些科学问题方面 , 尤其在月球水冰探测、地质和内部结构探测等方面取得了突出的科学成果 , 极大地丰富和深化了我们对月球 科学的认识 . 按照月球探测“绕、落、回”三部曲的发展战略 , 我国已经成功完成了“嫦娥一号”和“嫦娥二号”的环绕月球探测活动 . 利用“嫦娥一号”、“嫦娥二号”获取的月球探测数据 , 中国月球探测科学家通过广泛的国内国际合作 , 取得了突出的科学成果 . 本专辑中收录的 11 篇论文对“嫦娥一号”和“嫦娥二号”数据进行了更深入的挖掘和研究 , 并且综合运用多源数据进行了月球地质分析 , 取得了以下成果和进展： (1) 对多种探测数据和标定方法进行了深化 . 对于雷达探测原理和数据的分析 , 提出了一种基于沿距离向入射角的月表雷达圆极化比 (CPR) 影像校正模型 , 这一方法可以为较大区域 CPR 影像的无缝镶嵌以及更为准确地解译月表的地球物理性质提供帮助；高光谱数据中离散分布的坏点的存在影响着数据的后续分析和应用 , 研究了“嫦娥一号”干涉成像光谱仪 (IIM) 高光谱数据坏点在光谱维和空间维的特征 , 基于此提出了一种基于光谱角和欧式距离的坏点检测与修正算法 , 为后续研究与应用提供了更好的基础数据；对激光高度计 LAM 数据中存在的时标漂移、卫星轨道径向误差以及 LAM 晶体振荡器地面定标的系统整体偏差等进行了分析和修正 , 实现了对激光高度计数据的外部标定 , 在此基础上得到了新的 360 阶次的地形模型 CLTM-s03, 利用新得到的地形模型发现菲兹杰拉德 - 杰克逊盆地和南极区域的阿门德森 - 甘斯温特盆地是月面 II 型质量瘤区域；提出了一种基于特征空间的对撞击坑进行自动识别的算法 , 以及一种基于区域局部灰度和梯度分布特征与机器学习方法相结合的撞击坑检测方法 , 新算法对月球撞击坑有较高的识别能力；提出了直接依据 IIM 2A 级数据太阳相角 - 辐亮度二维直方图的划分方法 , 可以避免 FeO 含量划分月表光度单元中由于后期数据处理过程引入的误差 . (2) 月球地质研究获得了新认识 . 利用嫦娥探月数据及多源数据综合分析 , 对虹湾地区进行了详细的地质解译 , 发现该区域经历了 4 次岩浆活动 , 划分出了新的地质单元 , 发现不同期次岩浆活动充填的玄武岩成分差别较大 , 越晚形成的玄武岩钛含量越高；对虹湾地区橄榄石和辉石矿物成分的含量做了定量分析；对 Aristarchus 地区的元素、矿物与岩石类型分布特征的研究表明 , Aristarchus 地区的物质类型极为丰富 , 包括火成碎屑沉积物、月海玄武岩、高地斜长岩、 KREEP 岩以及演化程度较高的碱性斜长岩等特殊岩石类型；利用月球正面高分辨率地形和重力数据 , 结合附加表面和内部载荷的弹性薄壳均衡模型 , 对该火山区域的平均月壳密度 , 岩石圈弹性厚度和表面内部载荷比等参数进行定量约束 , 从深部对火山机构进行了制约 . 近年来嫦娥探月成果得到了不断丰富和提升 , 圆满的完成了嫦娥探月工程第一步“绕”的科学目标 , 为顺利开展嫦娥探月工程第二步“落”奠定了较为坚实的基础 . 为了加快我国嫦娥探月工程有更快、更好和更多的科学产出 , 中国科学院月球与深空探测总体部已经成立了由全国科研院所和高校科学家与载荷研制单位联合组成的“嫦娥三号”任务科学应用研究核心科研团队 , “嫦娥三号”及后续探月成果的产出值得期待 . 肖 龙 中国地质大学 ( 武汉 ) 2013 年 10 月

1704 次阅读|0 个评论

《中国科学: 物理学 力学 天文学》出版“嫦娥”专题

热度 3 sciencepress 2013-11-7 14:56

专题网址： http://phys.scichina.com:8083/sciG/CN/volumn/home.shtml 2013 年第 11 期的《中国科学 : 物理学 力学 天文学》新出版了“嫦娥”专题，该刊编委、中国地质大学（武汉）的肖龙教授组织了专题文章，并撰写了前言： 月球及深空探测一直是人类探索未知世界和获得重大科学发现的标志性科学工程 , 大量新的科学发现和工程技术成果的取得 , 激发了越来越多国家和组织的积极参与 . 自 20 世纪 90 年代以来 , 国际上开始了自阿波罗计划之后的新一轮月球探测热潮 , 美国、日本、中国、印度以及欧洲等航天大国和组织化都相继发起了月球探测任务 . 与 20 世纪冷战时期的探测思维不同 , 本轮探测都把重点放在了月球科学领域某些科学问题方面 , 尤其在月球水冰探测、地质和内部结构探测等方面取得了突出的科学成果 , 极大地丰富和深化了我们对月球 科学的认识 . 按照月球探测“绕、落、回”三部曲的发展战略 , 我国已经成功完成了“嫦娥一号”和“嫦娥二号”的环绕月球探测活动 . 利用“嫦娥一号”、“嫦娥二号”获取的月球探测数据 , 中国月球探测科学家通过广泛的国内国际合作 , 取得了突出的科学成果 . 本专辑中收录的 11 篇论文对“嫦娥一号”和“嫦娥二号”数据进行了更深入的挖掘和研究 , 并且综合运用多源数据进行了月球地质分析 , 取得了以下成果和进展： (1) 对多种探测数据和标定方法进行了深化 . 对于雷达探测原理和数据的分析 , 提出了一种基于沿距离向入射角的月表雷达圆极化比 (CPR) 影像校正模型 , 这一方法可以为较大区域 CPR 影像的无缝镶嵌以及更为准确地解译月表的地球物理性质提供帮助；高光谱数据中离散分布的坏点的存在影响着数据的后续分析和应用 , 研究了“嫦娥一号”干涉成像光谱仪 (IIM) 高光谱数据坏点在光谱维和空间维的特征 , 基于此提出了一种基于光谱角和欧式距离的坏点检测与修正算法 , 为后续研究与应用提供了更好的基础数据；对激光高度计 LAM 数据中存在的时标漂移、卫星轨道径向误差以及 LAM 晶体振荡器地面定标的系统整体偏差等进行了分析和修正 , 实现了对激光高度计数据的外部标定 , 在此基础上得到了新的 360 阶次的地形模型 CLTM-s03, 利用新得到的地形模型发现菲兹杰拉德 - 杰克逊盆地和南极区域的阿门德森 - 甘斯温特盆地是月面 II 型质量瘤区域；提出了一种基于特征空间的对撞击坑进行自动识别的算法 , 以及一种基于区域局部灰度和梯度分布特征与机器学习方法相结合的撞击坑检测方法 , 新算法对月球撞击坑有较高的识别能力；提出了直接依据 IIM 2A 级数据太阳相角 - 辐亮度二维直方图的划分方法 , 可以避免 FeO 含量划分月表光度单元中由于后期数据处理过程引入的误差 . (2) 月球地质研究获得了新认识 . 利用嫦娥探月数据及多源数据综合分析 , 对虹湾地区进行了详细的地质解译 , 发现该区域经历了 4 次岩浆活动 , 划分出了新的地质单元 , 发现不同期次岩浆活动充填的玄武岩成分差别较大 , 越晚形成的玄武岩钛含量越高；对虹湾地区橄榄石和辉石矿物成分的含量做了定量分析；对 Aristarchus 地区的元素、矿物与岩石类型分布特征的研究表明 , Aristarchus 地区的物质类型极为丰富 , 包括火成碎屑沉积物、月海玄武岩、高地斜长岩、 KREEP 岩以及演化程度较高的碱性斜长岩等特殊岩石类型；利用月球正面高分辨率地形和重力数据 , 结合附加表面和内部载荷的弹性薄壳均衡模型 , 对该火山区域的平均月壳密度 , 岩石圈弹性厚度和表面内部载荷比等参数进行定量约束 , 从深部对火山机构进行了制约 . 近年来嫦娥探月成果得到了不断丰富和提升 , 圆满的完成了嫦娥探月工程第一步“绕”的科学目标 , 为顺利开展嫦娥探月工程第二步“落”奠定了较为坚实的基础 . 为了加快我国嫦娥探月工程有更快、更好和更多的科学产出 , 中国科学院月球与深空探测总体部已经成立了由全国科研院所和高校科学家与载荷研制单位联合组成的“嫦娥三号”任务科学应用研究核心科研团队 , “嫦娥三号”及后续探月成果的产出值得期待 . 肖 龙 中国地质大学 ( 武汉 ) 2013 年 10 月 专 题 篇 目： 月球虹湾地区地质特征解译及岩浆活动历史研究 月表虹湾地区辉石及橄榄石含量反演 月球Marius Hills盾形火山密度和岩石圈弹性厚度 月球Aristarchus地区的物质成分与岩石类型分布 一种基于距离向入射角的月表雷达圆极化比影像校正模型 基于局部Haar和PHOG特征的月球撞击坑综合检测方法 一种基于特征空间的月球撞击坑自动识别算法 对“嫦娥”一号激光高度计数据的外部标定 嫦娥一号”干涉成像光谱(IIM)数据坏点检测与去除研究 地球反照对月表亮温的影响： 基于CE-1 MRM数据分析 月球表面光度行为的地域依赖性分析 敬 请 关 注 ！

个人分类: 《中国科学》论文|6514 次阅读|3 个评论

【译文】天文学为何重要？

热度 5 qianlivan 2013-11-6 22:50

编者按：最近流传着国际天文联合会网站上的一篇文章，讲述了天文学的重要性。编者觉有理有据，特翻译为中文。编者水平十分有限，错误必然很多，权当开个头。如能引起大家兴趣，则实乃幸事。原文见： http://www.iau.org/public/themes/why_is_astronomy_important/ 据原作者提供的消息，近期将对原文进行更新。所以可能会有新版的译文。本译文暂停更新。 目前本文的第二版（对新版文章的翻译）已经发表在《天文爱好者》2013年第12期。 我的导师吴学兵教授对我的翻译稿进行了修订。修订稿如下 ================================================ 天文学 为 何重要 ？（Why isAstronomy Important?） 原文网址： http://www.iau.org/public/themes/why_is_astronomy_important/ 作者 ： Marissa Rosenberg, Pedro Russo (EU-UNAWE,Leiden Observatory/Leiden University, The Netherlands), Georgia Bladon, Lars Lindberg Christensen (ESO, Germany) 中文翻译、编辑：钱磊（中国科学院国家天文台） 修订：吴学兵（北京大学天文学系） 1 、引言 2 、 技术转移 2.1 从天文学到工业 2.2 从天文学到航天部门 2.3 从天文学到能源部门 3 、天文学和医学 4 、日常生活中的天文学 5 、 天文学和国际合作 6 、天文学、人类和人类历史 参考文献 1、引言 长期以来，天文学家和其他科学家都相信，他们工作的重要性对于全社会而言是显而易见的。但是在目前经济紧缩的艰难时日里，即使是科学带给我们的这些最明显的益处也不得不接受仔细的考量。 消除贫困和饥饿是全世界的优先任务，而不能直接解决这些问题的活动可能就难以被证明是合理的并获得支持。但是，一些研究（见下文）已经告诉我们，科学教育、研究和技术中的投入有巨大的回报 —— 这 不仅仅是经济上的，而且还有文化上的以及间接对普通大众的。这些回报会帮助各国面对和克服存在的危机。一个国家或地区的科技发展与其人类发展指数密切相关，这个指数是对预期寿命、教育和收入进行度量的一个统计量 (Truman, 1949) 。 天文学和相关领域是科学和技术的前沿，回答着关于我们为何存在和关于我们居住的宇宙的基本问题，并驱动着创新。由于这个原因，国际天文学联合会（ IAU ）的 2010-2020 战略规划有三个主要重点领域：技术和技能；科学和研究；以及文化和社会。 尽管像天文学这样的 “ 纯基础研究 ” （ blue-skies research ）在短期内很少有直接的有形产出，但是进行这项研究需要最前沿的技术和方法，这些技术和方法在一段时间后便可通过其更广泛的应用而影响世界。 这方面有大量的例子 —— 不少列在下面 —— 展示了天文学研究中如何通过对不断超越现有能力的仪器、工艺流程和软件的追求而对技术、经济和社会所做出的贡献。 天文学中科学和技术发展的一些成果，尤其是在光学和电子学领域的成果已经成为我们日常生活中的必需品，例如个人电脑、通信卫星、移动电话、全球卫星定位系统(GPS)、太阳能电池板和核磁共振成像（ MRI ）扫描仪。 毫无疑问，古往今来天文学都在全球范围内人类思想的不断变革中扮演着重要的角色。在过去，天文学被用于测量时间、标定季节和在广阔的大洋上导航。作为最古老的科学之一，天文学存在于所有文化的历史和根源中。它带给我们关于宇宙的美丽图画让我们为之激动不已，并为诸如 “ 我们从何处来 ” 这样的问题提供了答案。它为我们探索浩淼而复杂的宇宙世界打开了一扇窗户，让我们了解地球，提升全球公民意识，并让我们为所在的地球家园引以为豪。 美国（国家研究委员会， 2010 ）和欧洲 (Bode et al., 2008) 的一些研究报告指出，天文学对社会的主要贡献不仅体现在技术上（ 技术转移 ，见下文）和医学上（也见下文），而且这些贡献也极大地拓展了我们的视野，并帮助我们发现了宇宙和身在其中的我们地球的壮丽。通过研究宇宙，也能使我们了解到我们人类能得以生存的基本原因。例如，太阳对地球气侯的影响。只有通过对太阳和其他恒星的研究才能帮助我们完整地理解这些过程。对细至最小天体的太阳系动力学研究允许我们仔细研究来自太空的对我们行星的潜在威胁。这些事件可能使我们的世界发生重大变化，正如 2013 年俄罗斯车里雅宾斯克陨石撞击所清楚展示的那样。 学校中的天文学习也有很大价值。业已证明，在小学和中学参加与天文学相关的教学活动的学生今后更有可能选择科学和技术方面的职业，并会一直关注科学上的发现（国家研究委员会， 1991 ）。这不仅对天文学领域有利，而且对其它科学领域也有好处。 天文学是能和普通大众直接互动的少数科学领域之一。它不仅超越国界，而且还能积极促进世界范围的合作。下面，我们仔细的通过一些具体实例的考查来探讨一下天文学对其它领域的贡献。 2、技 术 转 移 2.1 从天文学到工 业 天文学和工业之间技术转移最有用的一些例子包括成像和通讯中的进展。例如，一种叫 柯达 Technical Pan 的胶片曾被医学和工业光谱分析师、工业摄影家和艺术家们广泛使用，但它最初却是为观测太阳的天文学家记录太阳表面结构的变化而发明的。此外， Technical Pan 胶片在天文学家需求的一次次驱动下不断发展，并长达几十年地被用于探测生病的农作物和森林、用于牙医学和医学诊断、以及探测油画的各层以鉴别赝品（直到其停止使用）（国家研究委员会， 1991 ）。 2009 年 Willard S. Boyle 和 George E. Smith 被授予诺贝尔物理学奖以表彰其发展另外一种可在工业中广泛应用的器件。这种为天文图像发展的捕捉图像的传感器被称为电荷耦合元件（ CCD ）， 它们 在 1976 年首次在天文学领域开始使用。在很短的几年内它们不仅就替代了望远镜上的传统胶片，而且很快在很多人的个人照相机、网络摄像头和手机中得以使用。 CCD 的改进和流行要归功于美国宇航局（ NASA ），它曾作出 决定在哈勃太空望远镜上使用超灵敏的 CCD 技术（ Kiger English, 2011 ）。 在通信领域，射电天文学已经提供了大量有用的工具、器件和数据处理方法。很多成功的通信公司最初都是由射电天文学家成立的。电脑语言 FORTH 最初发明后被用于美国基特峰的 36 英寸望远镜，在此基础上继而发展成为一个高度盈利的公司（ Forth Inc. ）。现在它还被联邦快递FedEX用于全世界邮件的追踪服务。 下面是天文学和工业之间技术转移的其它一些例子（国家研究委员会，2010）： · 通用汽车公司使用天文编程语言中的交互数据语言（ IDL ）来分析从汽车碰撞中得到的数据。 · 探测大质量天体加速产生引力波的第一个技术专利被一家公司获得，以帮助他们确定油田的重力稳定性。 · 著名的通信公司 ATT 使用了天文学图像处理和分析软件（ IRAF ） —— 一种美国国立光学天文台编写的软件 —— 来 分析电脑系统和固体的物理图像。 2.2 从天文学到航天部 门 航天部门共享了天文学的大部分技术 —— 特别是望远镜和仪器硬件、成像和图像处理技术。 自发展太空望远镜以来，国防信息的获取从使用地基技术转变为使用空基技术。军事卫星是指向地球的重要望远镜，需要使用和天文卫星一样的技术和硬件。此外，处理卫星图像也需要使用和处理天文图像一样的软件和过程。 以下是天文学发展用于国防的一些具体例子（国家研究委员会， 2010 ）： · 对恒星的观测和对恒星大气建立的模型被用于区分火箭喷焰和宇宙天体。同样的方法正在被研究用于早期预警系统。 · 对恒星在天空中分布的研究 —— 用于望远镜指向和定标 —— 也被用于航天工程。 · 天文学家发展了太阳盲光光子计数器 —— 一个能在白天测量来自某个源的光子而不被来自太阳的粒子淹没的装置。它现在被用于探测来自导弹尾焰的紫外（ UV ）光子，这使得一个几乎没有假警报的紫外导弹预警系统成为可能。同样的技术也可以用于探测有毒气体。 · 全球定位系统（ GPS ）卫星依赖于天体，如类星体和遥远的星系，来确定精确的位置。 2.3 从天文学到能源部 门 天文学方法可以用于寻找新的化石能源，也能用于评估新的可再生能源的可能性（国家研究委员会， 2010 ）： · 两个石油公司， Texaco 和 BP ，使用 IDL 来 分析油田周围的岩心样本，以及一般的石油研究。 · 一个叫 Ingener o 的澳大利亚公司已经发明了太阳辐射收集器在地球上利用太阳能量。他们制造了直径达 16 米的收集器，这只有使用为轨道望远镜阵列所发展的石墨合成材料才有可能做到。 · 在 X 射线望远镜中对天体进行 X 射线成像的技术 —— 它不同于光学望远镜 —— 现在被用于监测等离子体聚变。如果聚变 —— 即 两个轻的原子核聚合形成一个更重的原子核 —— 变得有可能可控，它应该会为我们寻找安全、洁净的能源提供答案。 3 . 天文学和医学 天文学家一直在努力希望看见更暗更远的天体。医学届也在努力做类似的事情：即观察人体内被遮挡的东西。两个学科都要求高分辨率、准确、详细的图像。或许这两个领域间技术转移最有名的例子是综合孔径技术，它由射电天文学家以及诺贝尔奖得主 Martin Ryle 发展出来的 （瑞典皇家科学院 , 1974 ） 。这个技术现在被用于电脑断层术（也被称为 CT 或 CAT 扫描仪），核磁共振成像（ MRIs ）、正电子发射断层扫描（ PET ）和其他许多医学成像工具。 除了这些成像技术，天文学还发展了很多使图像处理变得简单很多的编程语言，特别是 IDL 和 IRAF 。这些语言都有广泛的医学应用（ Shasharina, 2005 ）。 天文学研究对医学产生贡献的另一个重要例子是建立洁净区域。建造太空望远镜要求极端洁净的环境以避免可能的灰尘或粒子遮蔽或阻碍望远镜上的镜面或仪器（例如， NASA 的STEREO卫星;Gruman, 2011 ）。为达到这一点所发展的洁净室协议、空气过滤器和兔子套装现在也用于医院和制药实验室（ Clark, 2012 ）。 以下是天文学工具在医学中的一些更直接的应用例子： · 一家药物公司和剑桥大学底片自动测量装置的合作使得白血病病人的血样可以更快地得到分析从而确保更精确的药物调整（国家研究委员会， 1991 ）。 · 射电天文学家发展的一种方法现在被用于以非介入性的方式探测肿瘤。将此方法与传统方法相结合，乳腺癌病人的真阳性探测率可达到 96% （ Barretet al., 1978) 。 · 最初为控制望远镜仪器温度而发展的小型热传感器现在被用于控制育婴箱 —— 一种 用于新生儿护理设备的加热装置（国家研究委员会， 1991 ）。 · NASA 开发的低能 X 射线扫描仪目前被用于门诊手术、运动损伤和第三世界的诊所。它也被美国食品和药物管理局（ FDA ）用于研究某些药片是否受到污染（国家研究委员会，1991）。 · 处理从空间拍摄的卫星图像的软件现在正在帮助医学研究者建立一种简单的方法对阿兹海默氏病实施宽幅扫描（ ESA ， 2013 ）。 4. 日常生活中的天文学 人们每天碰到的很多东西都是从天文学技术发展而来的。或许最常用的来自天文学的发明就是无限局域网（ WLAN ）。 1977 年， John O ’Sullivan 发明了一种用来锐化射电望远镜拍摄到的图像的方法。同样的方法被应用于普通的无线电信号，特别是那些专门用于加强电脑网络的信号，这现在成为所有无限局域网技术中不可或缺的一部分（ Hamaker et al., 1977 ）。 以下是其他一些最初为天文学所发明后来被用于日常生活的重要技术（国家研究委员会， 2010 ）： · X 射线天文台技术目前也用于机场的 X 射线行李传送带。 · 为一次火星任务设计的用于分离和分析化合物的气相色谱仪被用于机场包裹的药物和爆炸物巡检。 · 警察使用手持化学需氧量（ COD ）光度计 —— 一种 天文学家发展的用于测量光强的仪器 —— 来 检查车窗是否按有关法律要求的那样保持透明。 · 最初用于分析月球土壤的伽玛射线光谱仪现在被用来作为一种非介入的方法去探测历史建筑的结构是否弱化或查看易碎的马赛克的背面有无问题，这些建筑包括在威尼斯的圣马可大教堂。 比这些对技术的贡献更微妙的是天文学在我们对时间的看法上的贡献。第一本日历是基于月球运动的，甚至我们定义一秒的方法都是基于天文学。 1955 年发展的原子钟是用天文历书时间 —— 国际天文联合会 1952 年采用的一个以前的标准天文时标 —— 来校准的。这导致了国际上认可的对秒的重新定义（ Markowitz et al., 1958 ）。 这些都是天文学对我们的日常生活影响的活生生的例子，但天文学在我们的文化中也扮演了重要的角色。有很多关于天文学的书和杂志是为非天文学家所写的。 Stephen Hawking 的《时间简史》是一本畅销书，已销售超过一千万本（ Paris ， 2007 ）。 CarlSagan 的系列电视节目《宇宙：一个人的旅程》已经被超过 60 个国家的超过 5 亿人观看过（ NASA ， 2009 ）。 很多非天文学家也在 2009 年 国际天文年（ IYA2009 ）期间参与了与天文有关的活动，这是科学中最大的教育与公众推广事件。有超过 148 个国家的超过八亿人在国际天文年 里参加了 数千个与天文有关的活动（ IAU ， 2010 ）。 5. 天文学和国 际 合作 对任何国家而言，科学和技术上的成就都会提供巨大的竞争优势。拥有最有效的新技术以及在获得新的科学发现上领先的国家都会因此而自豪。但或许更重要的是科学能将让不同的国家联合起来，鼓励相互之间的合作，并创造一种持续流动的模式让研究人员在全球范围内旅行以便在国际设施上开展研究工作。 天文学特别适合于国际合作，这是因为需要利用世界上不同地方的望远镜才可以观测到整个天空。天文学中最早的国际合作至少可追溯到 1887 年 ， 当时来自世界各地的天文学家将他们用望远镜拍摄的图像汇总起来制作了第一幅全天天图。 1920 年国际天文学联合会也成为了国际上第一个科学方面的联合组织。 除了从地球上不同制高点观测天空的需求外，在地面和太空建造天文台是非常昂贵的。因此大多数现在和计划中的天文台都是由若干国家共同建设的。所有这些合作到目前为止都是和平的和成功的。其中一些最著名的合作包括： · 欧洲南方天文台（ESO），由 14 个欧洲国家和巴西共建，位于智利。 · 由日本火箭发射美国的一台天文空间光谱仪。 · 在主要天文台上的合作，如美国宇航局（ NASA ）/欧洲航天局（ESA）合作的 哈勃太空望远镜。 · ALMA 项目是欧洲、美国、加拿大、日本、台湾与智利全球合作的天文项目。 6. 天文学、人 类 和 历 史 甚至在书写历史开始之前，人类就对太空产生了兴趣。那时的人们靠观测天空来决定何时种植他们的农作物，帮助他们在广阔的海洋中导航，以及回答我们从何而来和我们如何达到这里的问题。 天文学研究开阔了我们的眼界，将我们引向这些问题的的答案，并让我们了解我们在宇宙中的位置。当哥白尼宣称地球不是宇宙的中心时触发了哥白尼革命，通过这次革命，宗教、科学和社会都不得不适应这种新的世界观。 天文学一直对我们的世界观都有重要影响。早期文化将天体认同为神并利用它们在天空中的运动来预言将要发生的事。我们现在把这称为占星术，在今天天文学确凿的事实和昂贵的仪器面前占星术已经消失很久了，但现代天文学中仍有这段历史的影子。以星座名称为例，仙女，希腊神话中被链子锁住的少女；或者英仙，救了这位少女的神。 天文学对我们世界观影响的一个最近的例子是发现我们自己是由与组成恒星相同的物质所组成的。我们在恒星及其周围的气体和尘埃中所发现的基本元素和组成我们身体的元素完全相同。这一我们和宇宙的联系牵动着我们的生活，它所激发的敬畏或许就是天文学为我们提供的美丽图像在今天的文化中如此受到欢迎的原因。 天文学中仍有很多没有被解答的问题。目前的研究正在试图理解类似 “ 我们有多老 ” 、 “ 宇宙的命运如何 ” 的问题，以及或许是最有趣的问题： “ 宇宙有多么独特，一个稍稍不同的宇宙是否能维持生命？ ” 但天文学每天也在打破新纪录，不断发现最远的距离、最重的天体、最高的温度和最剧烈的爆发。 美国天文学家 Carl Sagan 在他的关于人类未来的书《浅蓝色的小点》中为我们展示了天文学种最简单、也是天文学对社会最鼓舞人心的贡献之一： “ 有人说天文学是震撼人心和塑造品格的经历。或许没有什么能比这幅我们微小世界的遥远图像更好的展示出人类奇思异想的愚蠢。于我而言，它强调了我们的责任，要更加善待彼此，保护和珍惜这淡蓝色的小点，我们已知的唯一家园。 ” ================================================ 原稿 ================================================ 天文学为何重要？ 作者：Marissa Rosenberg, Pedro Russo (EU-UNAWE, Leiden Observatory/Leiden University, The Netherlands), Georgia Bladon, Lars Lindberg Christensen (ESO, Germany) 中文翻译、编辑：钱磊（国家天文台FAST工程） 引言 技术转移 从天文学到工业 从天文学到航天部门 从天文学到能源部门 天文学和医学 日常生活中的天文学 天文学和国际合作 天文学、人类和人类历史 参考文献 引言 长久以来，天文学家和其他科学家相信，他们工作的重要性对于社会而言是显而易见的。但是在经济紧缩的艰难时日里，即使是科学最明显的益处也必须仔细考量。 消除贫困和饥饿是全世界的优先任务，而不能直接解决这些问题的活动可能难以被证明合理并获得支持。但是，一些研究（见下文）已经告诉我们，科学教育、研究和技术中的投入有巨大回报——不仅是经济上的，而且还有文化上的以及一般性间接对于大众的。这些回报帮助各国面对和克服危机。一个国家或地区的科技发展与其人类发展指数密切相关，这个指数是对预期寿命、教育和收入进行度量的统计量(Truman, 1949)。 天文学和相关领域是科学和技术的前沿，回答着关于我们为何存在和关于我们居住的宇宙的基本问题，并驱动着创新。由于这个原因，国际天文联合会（IAU）的2010-2020战略规划有三个主要焦点领域：技术和技能；科学和研究；以及文化和社会。 尽管像天文学这样的“不接地气的研究”（“blue-skies research” ）在短期内少有直接的有形产出，但是进行这项研究需要最前沿的技术和方法，这些技术和方法在长期上可以通过其更广泛的应用而产生改变。 大量例子——不少列在下面——展示了天文学研究如何通过对现有能力之外的仪器、流程和软件的不断追求对技术、经济和社会做出贡献。 天文学中科学和技术发展的成果，尤其是光学和电子学领域的成果已经成为我们日常生活的必需品，例如个人电脑、通信卫星、移动电话、全球卫星定位系统、太阳能电池板和核磁共振成像（MRI）扫描仪。 不用说，在世界范围内天文在历史上不断革新我们的思考中扮演了重要角色。在过去，天文学被用于测量时间、标定季节和在广阔的大洋中导航。作为最古老的科学之一，天文学是所有文化的历史和根源的一部分。它以美丽的图画激励我们并为诸如“我们从何处来”这样的问题提供了答案。它如同巨大尺度和复杂空间的一扇窗户，透视地球并促进全球公民意识和对我们的行星家园的自豪。 美国（国家研究委员会，2010）和欧洲(Bode et al., 2008) 的一些研究报告指出，天文学对社会的主要贡献不仅是技术上的（ 技术转移 ，见下文）和医学中的（也见下文），而且这些贡献也为拓展我们的视野并帮助我们发现宇宙和在其中的我们的空间的壮丽提供了重要的视点。对于研究宇宙，也有对我们物种的生存更为基本的原因。例如，太阳对地球天气的影响。只有对太阳和其他恒星的研究能帮助我们完整地理解这些过程。对太阳系动力学细至最小的天体的研究允许我们仔细研究来自太空的对我们行星的潜在威胁。这些事件可能使我们的世界发生重大变化，正如2013年俄罗斯车里雅宾斯克陨石撞击所清楚展示的那样。 学校中的天文学习也有很大价值。业已证明，在小学和中学参加和天文学相关的教学活动的学生更有可能从事科学和技术的职业，并跟踪科学发现（国家研究委员会，1991）。这不仅对天文学领域有益，而且对其它科学领域也有好处。 天文学是少数和社会直接互动的科学领域之一。不仅超越国界，而且还积极促进世界范围的合作。这里，我们探讨天文学需要提供什么并更仔细地审视一些天文学对各领域的贡献的实实在在的例子。 技术转移 从天文学到工业 天文学和工业之间技术转移最有用的一些例子包括成像和通讯中的进展。例如，一种叫 柯达Technical Pan 的胶片被医学和工业影像学家、工业摄影家和艺术家广泛使用，它最初是为太阳物理学家能记录太阳表面结构变化而创造的。Technical Pan的发展，再次强调，受到天文学家需求的驱动，此外，数十年间（直到其停止使用） 它被用于探测生病的植株和森林、牙医学和医学诊断以及探测油画的各层以鉴别赝品（国家研究委员会， 1991）。 2009年Willard S. Boyle和George E. Smith被授予诺贝尔物理学奖以表彰其发展另外一种可在工业中广泛应用的器件。这种为天文图像发展的捕捉图像的传感器被称为电荷耦合元件（CCDs），在1976年首次用于天文学。在不长的几年内它们不仅替代了望远镜上的胶片，还替代了很多人的个人照相机、网络摄像头和移动电话中的胶片。CCD的改进和流行归功于NASA决心在哈勃太空望远镜上使用超灵敏CCD技术（Kiger English, 2011）。 在通信领域，射电天文学已经提供了大量有用的工具、器件和数据处理方法。很多成功的通信公司最初是由射电天文学家建立的。电脑语言FORTH最初被创造并用于基特峰36英寸望远镜，继而为一个高度盈利的公司（ Forth Inc. ）打下基础。它现在被联邦快运用于全世界的追踪服务。 天文学和工业之间技术转移的其他一些例子列在下面（国家研究委员会，2010）： 通用汽车公司使用天文编程语言交互数据语言（IDL）分析从汽车碰撞中得到的数据。 一个公司获得了探测大质量天体加速产生的引力波的技术的第一个专利，以帮助他们确定油田的重力稳定性。 远程通信公司 ATT 使用了图像处理和分析软件（IRAF）——一组国立光学天文台编写的软件——分析电脑系统和固体物理图像。 从天文学到航天部门 航天部门共享了天文学的大部分技术——特别是望远镜和仪器硬件、成像和图像处理技术。 自发展太空望远镜以来，国防信息获取从使用地基技术转变为使用空基技术。防御卫星是指向地球的重要望远镜，要求和用于天文卫星中同样的技术和硬件。此外，处理卫星图像使用和处理天文图像同样的软件和流程。 天文学发展用于国防的一些具体例子列举如下（国家研究委员会，2010）： 对恒星的观测和对恒星大气的建模被用于区分火箭喷焰和宇宙天体。正在研究同样的方法用于早期预警系统。 对恒星在天空中分布的研究——用于望远镜指向和定标——也被用于航天工程。 天文学家发展了太阳盲光光子计数器—— 一个能在白天测量来自一个源的光子而不被来自太阳的粒子淹没的装置。这现在用于探测来自导弹尾焰的紫外（UV）光子，使得一个几乎没有假警报的紫外导弹预警系统成为可能。同样的技术也可以用于探测有毒气体。 全球定位系统（GPS）卫星依靠天文学天体，比如类星体和遥远星系，确定准确的位置。 从天文学到能源部门 天文学方法可以用于寻找新的化石能源，也能评估新的可再生能源的可能性（国家研究委员会，2010）： 两个石油公司， Texaco 和BP，使用IDL分析油田周围的岩心样本以及一般的石油研究。 一个被称为 Ingener o 的澳大利亚公司已经创造了太阳辐射收集器在地球上利用太阳能量。他们创造了直径达16米的收集器，这只有使用为轨道望远镜阵所发展的石墨合成材料才有可能。 设计在X射线望远镜中对X射线成像的技术——设计必须不同于可见光望远镜——现在被用于监测等离子体聚变。如果聚变——两个轻的原子核聚合形成一个更重的原子核——变得可控，它可能是安全洁净能源的答案。 天文学和医学 天文学家一直努力看见更暗更远的天体。医学努力做类似的事：看见人体内被遮挡的东西。两个学科都要求高分辨率、准确、详细的图像。或许这两个领域间技术转移最有名的例子是孔径综合技术，由射电天文学家以及诺贝尔奖得主Martin Ryle （瑞典皇家科学院, 1974）发展。这个技术被用于电脑断层术（也被称为CT或CAT扫描仪），核磁共振成像（MRIs）、正电子发射断层扫描（PET）和许多其他医学成像工具。 除了这些成像技术，天文学还发展了很多使图像处理变得简单很多的编程语言，特别是IDL和IRAF。这些语言有广泛的医学应用（Shasharina, 2005）。 天文学研究如何对医学产生贡献的另一个重要的例子是建立洁净区域。建造太空望远镜要求极端洁净的环境以避免可能遮蔽或阻碍望远镜上的镜面或仪器灰尘或粒子（例如，NASA’s STEREO mission ; Gruman, 2011）。为达到这一点所发展的洁净室协议、空气过滤器和兔子套装现在也用于医院和制药实验室（Clark, 2012）。 天文学工具的一些在医学中更直接的应用列举如下： 一个药物公司和剑桥底片自动测量装置的合作使得白血病病人的血样可以更快地得到分析从而确保更精确的药物调整（国家研究委员会，1991）。 射电天文学家发展了一种方法，现在用作探测肿瘤的非介入性方法。将此方法与传统方法相结合，乳腺癌病人的真阳性探测率达到96%（Barret et al., 1978)。 最初为控制望远镜仪器温度发展的小型热传感器现在被用于控制育婴箱——用于新生儿护理的设备的加热（国家研究委员会，1991）。 NASA开发的低能X射线扫描仪目前被用于门诊手术、运动损伤和第三世界诊所。它也被美国食品和药物管理局（FDA）用于研究某些药片是否受到污染（国家研究委员会）。 处理从空间拍摄的卫星图像的软件现在正在帮助医学研究者建立一种简单的方法对阿兹海默氏病实施宽幅扫描（ESA，2013）。 日常生活中的天文学 有很多人们每天碰到的事情是从天文学技术发展而来。或许最常用的来源于天文的发明就是无限局域网络（WLAN）。1977年，John O’Sullivan发展了一种方法锐化来自射电望远镜的图像。同样的方法被应用于一般的无线电信号，特别是那些专门用于加强电脑网络的信号，这现在是所有WLAN设备不可分割的一部分（Hamaker et al., 1977）。 其他最初为天文学发展的对日常生活重要的技术列举如下（国家研究委员会，2010）： X射线天文台技术目前也用于机场的X射线行李传送带。 在机场， 为一次火星任务设计的 用于分离和分析化合物 的 气相色谱仪被用于包裹的药物和爆炸物巡检。 警察使用手持化学需氧量（COD）光度计——天文学家发展的用于测量光强的仪器——检查车窗是否透明，按法律所规定的。 最初用于分析月球土壤的伽马射线光谱仪现在被用作一种非介入的方法探测历史建筑的结构弱化或查看易碎的马赛克的后面，诸如威尼斯的圣马可大教堂。 比这些对技术的贡献更微妙的是天文学对我们对时间的看法的贡献。第一本日历是基于月球运动的，甚至我们定义一秒的方法都是基于天文学。1955年发展的原子钟是用天文历书时间——国际天文联合会1952年采用的一个过去的标准天文时标——来校准的。这导致了国际商定的对秒的重新定义（Markowitz et al., 1958）。 这些都是天文学对我们的日常生活影响的有形的例子，天文学在我们的文化中也扮演了重要角色。有很多为非天文学家写的关于天文学的书和杂志。Stephen Hawking的《时间简史》是一本畅销书，已销售超过一千万本（Paris， 2007）。Carl Sagan的系列电视节目《宇宙：一个人的旅程》已经被超过60个国家的超过五亿人观看（NASA， 2009）。 很多非天文学家也在2009国家天文年（IYA2009）间从事天文，这是科学中最大的教育与公众推广事件。IYA2009通过数千个活动涉及超过148个国家的超过八亿人（IAU，2010）。 天文学和国际合作 科学和技术成就提供巨大的竞争优势，对任何国家都如此。国家通过拥有最有效的新技术以及努力取得新的科学发现获得自豪感。但或许更重要的是科学能将国家集合起来，鼓励合作并创造研究者在国际旅行并在国际设施上工作的持续流动模式。 由于需要世界各地不同地方的望远镜以看到整个天空，天文学特别适合于国际合作。最早追溯到1887年天文学中已经有国际合作 ——当时来自世界各地的天文学家将他们的望远镜图像汇总起来制作了第一幅全天天图，1920年国际天文联合会成为了第一个国际科学联合会。 除了从地球上不同制高点看天空的需求，在地面和太空建造天文台是非常昂贵的。因此大多数现在和计划中的天文台由若干国家所有。所有这些合作到目前为止都是和平和成功的。一些最著名的包括： 欧洲南方天文台包含14个欧洲国家和巴西，位于智利。 由日本火箭发射美国光谱仪。 在主要天文台上的合作，例如NASA/ESA哈勃太空望远镜。 ALMA项目是欧洲、美国、加拿大、日本、台湾和智利全球合作的项目。 天文学、人类和历史 甚至在书写历史开始之前，人类就对太空产生了兴趣。他们看天空以决定何时种植他们的作物，帮助他们在广阔的海洋中导航以及回答我们从何而来和我们如何达到这里的问题。 天文学研究开阔了我们的眼界，将我们引向这些问题的的答案并为我们在宇宙中的位置提供参考。当哥白尼宣称地球不是宇宙的中心时触发了哥白尼革命，通过这次革命，宗教、科学和社会必须适应这个新的世界观。 天文学一直对我们的世界观都有重要影响。早期文化将天体认同为神并将它们在天空中的运动作为将要发生的事的预言。我们现在可以把这称为占星术，已经从今天天文学铁的事实和昂贵仪器中剔除，但现代天文学中仍有这段历史的影子。以星座名称为例，仙女，希腊神话中被链子锁住的少女，或者英仙，救了这位少女的神。 天文学对我们世界观影响的一个最近的例子是我们发现我们是由组成恒星相同的物质组成的。我们在恒星及其周围的气体和恒星中发现的基本元素是和组成我们身体相同的元素。我们和宇宙的联系牵动着我们的生活，它激发的敬畏或许是天文学为我们提供的美丽图像在今天的文化中如此受欢迎的原因。 天文学中仍有很多没有被解答的问题。目前的研究正在奋力理解类似“我们有多老”、“宇宙的命运如何”的问题以及或许是最有趣的的问题：“宇宙有多么独特，一个稍稍不同的宇宙是否能支持生命？”但天文学也在每天打破新纪录，确定最远的距离、最重的天体、最高的温度和最剧烈的爆发。 美国天文学家Carl Sagan在他的关于人类未来的书《暗淡蓝点》中为我们展示了天文学最简单和从天文学到社会最鼓舞人心的贡献之一： “有人说天文学是震撼人心和建立品格的经验。或许没有比这幅我们微小世界的遥远图像更好的对人类愚蠢的奇思异想的展示。于我而言，它强调了我们的责任，要更加善待彼此，保护和珍惜这淡蓝色的小点，我们已知的唯一家园。” 参考文献 Bode, Cruz Molster 2008, The ASTRONET Infrastructure Roadmap: A Strategic Plan for European Astronomy, http://www.eso.org/public/archives/books/pdfsm/astronet.pdf , August 2013 Clark, H. 2012, Modern-day cleanroom invented by Sandia physicist still used 50 years later, https://share.sandia.gov/news/resources/news_releases/cleanroom_50th , June 2013 ESA 2013, Identifying Alzheimer’s using space software, http://www.esa.int/Our_Activities/Technology/TTP2/Identifying_Alzheimer’s_using_space_software , July 2013 Gruman, J. B. 2011, Image Artifacts-Telescope and Camera Defects, http://stereo.gsfc.nasa.gov/artifacts/artifacts_camera.shtml , August 2013 Hamaker, J. P., O’Sullivan, J. D. Noordam J. D. 1977, Image sharpness, Fourier optics, and redundant-spacing interferometry, J. Opt. Soc. Am., 67(8), 1122–1123 International Astronomical Union 2010, International Year of Astronomy 2009 Reached Hundreds of Millions of People: Final Report Released, http://www.astronomy2009.org/news/pressreleases/detail/iya1006 , August 2013 International Astronomical Union 2012, IAU Astronomy for Development Strategic Plan 2010–2012. http://iau.org/static/education/strategicplan_2010-2020.pdf , June 2013 Kiger, P. English, M. 2011, Top 10 NASA Inventions, http://www.howstuffworks.com/innovation/inventions/top-5-nasa-inventions.htm , June 2013 Markowitz, W. et al. 1958, Frequency of cesium in terms of ephemeris time, Physical Review Letters 1, 105–107 National Research Council 1991, Working Papers: Astronomy and Astrophysics Panel Reports, Washington, DC: The National Academies Press National Research Council 2010, New Worlds, New Horizons in Astronomy and Astrophysics. Washington, DC: The National Academies Press Paris, N. 2007, Hawking to experience zero gravity, The Daily Telegraph, http://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/1549770/Hawking-to-experience-zero-gravity.html , August 2013 Shasharina, S. G. et al. 2005, GRIDL: high-performance and distributed interactive data language, High Performance Distributed Computing, HPDC-14. Proceedings. 14th IEEE International Symposium, 291–292 StarChild, StarChild: Dr. Carl Sagan, NASA, http://starchild.gsfc.nasa.gov/docs/StarChild/whos_who_level2/sagan.html October 2009 Truman, H. 1949, Inaugural Presidential Speech, http://www.trumanlibrary.org/whistlestop/50yr_archive/inagural20jan1949.htm , June 2013 Wikipedia contributors 2013, Technical Pan, http://en.wikipedia.org/wiki/Technical_Pan , April 2013.

个人分类: 思考|24489 次阅读|9 个评论

2013年SCI收录天文学与天体物理学期刊58种目录

wanyuehua 2013-11-4 09:09

2013 年 SCIE 收录天文学与天体物理学期刊 58 种，其中 SCI 收录 37 种。 2012 年 JCR 收录天文学与天体物理学期刊 56 种，其中影响因子 23 以上有 1 种、影响因子 16 以上有 1 种、影响因子 13 以上有 1 种、影响因子 8 以上有 2 种、影响因子 6 以上有 3 种、影响因子 5 以上有 3 种、影响因子 4 以上有 3 种、影响因子 3 以上有 5 种、影响因子 2 以上有 7 种， 2012 年天文学与天体物理学期刊影响因子前 5 名期刊如下： 1、 ANNUAL REVIEW OF ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS 《天文学与天体物理学年评》 Annual ISSN: 0066-4146 ， 2012 年影响因 23.333 、 5 年影响因子 34.261 2、 ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES 《天体物理学杂志增刊》 Monthly ISSN: 0067-0049 ， 2012 年影响因 16.238 、 5 年影响因子 14.437 3、 LIVING REVIEWS IN SOLAR PHYSICS 《太阳物理动态述评》 Irregular ISSN: 1614-4961 ， 2012 年影响因 13.833 、没有 5 年影响因子 4、 ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS REVIEW 《天文学与天体物理学评论》 Monthly ISSN: 0935-4956 ， 2012 年影响因 9.500 、 5 年影响因子 13.190 5、 ANNUAL REVIEW OF EARTH AND PLANETARY SCIENCES 《地球与行星科学年评》 Annual ISSN: 0084-6597 ， 2012 年影响因 8.833 、 5 年影响因子 9.816 2013 年 SCI 收录天文学与天体物理学期刊 58 种目录 SCIENCE CITATION INDEX EXPANDED ASTRONOMY ASTROPHYSICS - JOURNAL LIST Total journals: 58 1. ACTA ASTRONOMICA 《天文学报》 Quarterly ISSN: 0001-5237 COPERNICUS FOUNDATION POLISH ASTRONOMY, AL UJAZDOWSKIE 4, WARSAW, POLAND , 00-478 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 2. ADVANCES IN SPACE RESEARCH 《空间研究进展》 Semimonthly ISSN: 0273-1177 ELSEVIER SCI LTD, THE BOULEVARD, LANGFORD LANE, KIDLINGTON, OXFORD, ENGLAND , OXON, OX5 1GB 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 3. ANNALES GEOPHYSICAE 《地球物理学纪事；大气圈，水圈和空间科学》 Monthly ISSN: 0992-7689 COPERNICUS GESELLSCHAFT MBH, BAHNHOFSALLEE 1E, GOTTINGEN, GERMANY, 37081 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 4. ANNUAL REVIEW OF ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS 《天文学与天体物理学年评》 Annual ISSN: 0066-4146 ANNUAL REVIEWS, 4139 EL CAMINO WAY, PO BOX 10139, PALO ALTO, USA, CA, 94303-0897 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 5. ANNUAL REVIEW OF EARTH AND PLANETARY SCIENCES 《地球与行星科学年评》 Annual ISSN: 0084-6597 ANNUAL REVIEWS, 4139 EL CAMINO WAY, PO BOX 10139, PALO ALTO, USA, CA, 94303-0897 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 6. ASTROBIOLOGY 《天体生物学》 Monthly ISSN: 1531-1074 MARY ANN LIEBERT, INC, 140 HUGUENOT STREET, 3RD FL, NEW ROCHELLE, USA , NY, 10801 1. Science Citation Index Expanded 7. ASTRONOMICAL JOURNAL 《天文学杂志》 Monthly ISSN: 0004-6256 IOP PUBLISHING LTD, TEMPLE CIRCUS, TEMPLE WAY, BRISTOL, ENGLAND , BS1 6BE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 8. ASTRONOMISCHE NACHRICHTEN 《天文学通讯》 Monthly ISSN: 0004-6337 WILEY-V C H VERLAG GMBH, BOSCHSTRASSE 12, WEINHEIM, GERMANY, D-69469 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 9. ASTRONOMY ASTROPHYSICS 《天文学与天体物理学》 Weekly ISSN: 0004-6361 EDP SCIENCES S A, 17, AVE DU HOGGAR, PA COURTABOEUF, BP 112, LES ULIS CEDEX A, FRANCE, F-91944 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 10. ASTRONOMY GEOPHYSICS 《天文学与地球物理学》 Bimonthly ISSN: 1366-8781 OXFORD UNIV PRESS, GREAT CLARENDON ST, OXFORD, ENGLAND , OX2 6DP 1. Science Citation Index Expanded 11. ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS REVIEW 《天文学与天体物理学评论》 Monthly ISSN: 0935-4956 SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 12. ASTRONOMY LETTERS-A JOURNAL OF ASTRONOMY AND SPACE ASTROPHYSICS 《天文学通讯》 Monthly ISSN: 1063-7737 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013-1578 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 13. ASTRONOMY REPORTS 《天文学报告》 Monthly ISSN: 1063-7729 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013-1578 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 14. ASTROPARTICLE PHYSICS 《宇宙粒子物理》 Monthly ISSN: 0927-6505 ELSEVIER SCIENCE BV , PO BOX 211, AMSTERDAM, NETHERLANDS , 1000 AE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 15. ASTROPHYSICAL BULLETIN 《天体物理学通报》 Quarterly ISSN: 1990-3413 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013-1578 1. Science Citation Index Expanded 16. ASTROPHYSICAL JOURNAL 《天体物理学杂志》 Biweekly ISSN: 0004-637X IOP PUBLISHING LTD, TEMPLE CIRCUS, TEMPLE WAY, BRISTOL, ENGLAND , BS1 6BE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 17. ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS 《天体物理学杂志通信》 Biweekly ISSN: 2041-8205 IOP PUBLISHING LTD, TEMPLE CIRCUS, TEMPLE WAY, BRISTOL, ENGLAND , BS1 6BE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 18. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES 《天体物理学杂志增刊》 Monthly ISSN: 0067-0049 IOP PUBLISHING LTD, TEMPLE CIRCUS, TEMPLE WAY, BRISTOL, ENGLAND , BS1 6BE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 19. ASTROPHYSICS 《天体物理学》 Quarterly ISSN: 0571-7256 SPRINGER/PLENUM PUBLISHERS, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013 1. Science Citation Index Expanded 20. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE 《天体物理学与空间科学》 Monthly ISSN: 0004-640X SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS , 3311 GZ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 21. BALTIC ASTRONOMY 《波罗的海天文学》 Quarterly ISSN: 1392-0049 INST THEORETICAL PHYSICS ASTRONOMY, MOLETAI, LITHUANIA , LT-4150 1. Science Citation Index Expanded 22. BULLETIN OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF INDIA 《印度天文学会通报》 Quarterly ISSN: 0304-9523 INDIAN INST ASTROPHYSICS, G C ANUPAMA EDITOR, BANGALORE, INDIA , 560 034 1. Science Citation Index Expanded 23. CELESTIAL MECHANICS DYNAMICAL ASTRONOMY 《中国天文和天体物理学报》 Monthly ISSN: 0923-2958 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS , 3311 GZ 1. Science Citation Index Expanded 24. CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY 《经典引力和量子引力 Semimonthly ISSN: 0264-9381 IOP PUBLISHING LTD, TEMPLE CIRCUS, TEMPLE WAY, BRISTOL, ENGLAND , BS1 6BE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 25. COMPTES RENDUS PHYSIQU 《法国科学院报告：物理学》 E Monthly ISSN: 1631-0705 ELSEVIER FRANCE-EDITIONS SCIENTIFIQUES MEDICALES ELSEVIER, 23 RUE LINOIS, PARIS, FRANCE, 75724 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 26. CONTRIBUTIONS OF THE ASTRONOMICAL OBSERVATORY SKALNATE PLESO 《斯洛伐克天文台论文集》 Tri-annual ISSN: 1335-1842 SLOVAK ACADEMY SCIENCES ASTRONOMICAL INST, SLOVAK ACADEMY SCIENCES ASTRONOMICAL INST, TATRANSKA LOMINICA, SLOVAKIA , SK-059 60 1. Science Citation Index Expanded 27. COSMIC RESEARCH 《宇宙研究》 Bimonthly ISSN: 0010-9525 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013-1578 1. Science Citation Index Expanded 28. EARTH MOON AND PLANETS 《地球，月球与行星》 Monthly ISSN: 0167-9295 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS , 3311 GZ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 29. EXPERIMENTAL ASTRONOMY 《实验天文学》 Bimonthly ISSN: 0922-6435 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS , 3311 GZ 1. Science Citation Index Expanded 30. GENERAL RELATIVITY AND GRAVITATION 《广义相对论与万有引力》 Monthly ISSN: 0001-7701 SPRINGER/PLENUM PUBLISHERS, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 31. GEOPHYSICAL AND ASTROPHYSICAL FLUID DYNAMICS 《地球物理与天体物理流体动力学》 Bimonthly ISSN: 0309-1929 TAYLOR FRANCIS LTD, 4 PARK SQUARE, MILTON PARK, ABINGDON, ENGLAND, OXON, OX14 4RN 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 32. GRAVITATION COSMOLOGY 《引力和宇宙学》 Quarterly ISSN: 0202-2893 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013-1578 1. Science Citation Index Expanded 33. ICARUS 《伊卡洛斯：国际太阳系研究杂志》 Monthly ISSN: 0019-1035 ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE, 525 B ST, STE 1900, SAN DIEGO, USA , CA, 92101-4495 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 34. INTERNATIONAL JOURNAL OF ASTROBIOLOGY 《国际宇宙生物学》 Quarterly ISSN: 1473-5504 CAMBRIDGE UNIV PRESS, 32 AVENUE OF THE AMERICAS , NEW YORK, USA , NY, 10013-2473 1. Science Citation Index Expanded 35. INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS D 《国际现代物理学杂志， D: 万有引力，天体物理学与宇宙学》 Monthly ISSN: 0218-2718 WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD, 5 TOH TUCK LINK, SINGAPORE , SINGAPORE , 596224 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 36. JOURNAL OF ASTROPHYSICS AND ASTRONOMY 《天体物理学与天文学杂志》 Quarterly ISSN: 0250-6335 INDIAN ACAD SCIENCES, C V RAMAN AVENUE, SADASHIVANAGAR, P B #8005, BANGALORE, INDIA , 560 080 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 37. JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS 《宇宙论与天体粒子物理学学报》 Monthly ISSN: 1475-7516 IOP PUBLISHING LTD, TEMPLE CIRCUS, TEMPLE WAY, BRISTOL, ENGLAND , BS1 6BE 1. Science Citation Index Expanded 38. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS 《地球物理学研究杂志：空间物理学 Monthly ISSN: 2169-9380 AMER GEOPHYSICAL UNION, 2000 FLORIDA AVE NW, WASHINGTON, USA , DC, 20009 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 39. JOURNAL OF SPACE WEATHER AND SPACE CLIMATE Irregular ISSN: 2115-7251 EDP SCIENCES S A, 17, AVE DU HOGGAR, PA COURTABOEUF, BP 112, LES ULIS CEDEX A, FRANCE, F-91944 1. Science Citation Index Expanded 40. JOURNAL OF THE KOREAN ASTRONOMICAL SOCIETY 《韩国天文学会志》 Bimonthly ISSN: 1225-4614 KOREAN ASTRONOMICAL SOCIETY, 61-1 HWA-AM DONG, YUSUNG KU, TAEJON, SOUTH KOREA , 305-348 1. Science Citation Index Expanded 41. KINEMATICS AND PHYSICS OF CELESTIAL BODIES 《天体运动学与天体物理学》 Bimonthly ISSN: 0884-5913 ALLERTON PRESS INC, 18 WEST 27TH ST, NEW YORK, USA , NY, 10001 1. Science Citation Index Expanded 42. LIVING REVIEWS IN SOLAR PHYSICS 《太阳物理动态述评》 Irregular ISSN: 1614-4961 MAX PLANCK INST SONNENSYSTEMFORSCHUNG, MAX PLANCK STR 2, KATLENBURG LINDAU, GERMANY, 37191 1. Science Citation Index Expanded 43. MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY 《皇家天文学会月报》 Biweekly ISSN: 0035-8711 OXFORD UNIV PRESS, GREAT CLARENDON ST, OXFORD, ENGLAND , OX2 6DP 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 44. NEW ASTRONOMY 《新天文学 Bimonthly ISSN: 1384-1076 ELSEVIER SCIENCE BV , PO BOX 211, AMSTERDAM, NETHERLANDS , 1000 AE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 45. NEW ASTRONOMY REVIEWS 《新天文学评论》 Monthly ISSN: 1387-6473 ELSEVIER SCI LTD, THE BOULEVARD, LANGFORD LANE, KIDLINGTON, OXFORD, ENGLAND , OXON, OX5 1GB 1. Science Citation Index Expanded 46. OBSERVATORY 《天文台》 Bimonthly ISSN: 0029-7704 OBSERVATORY, RUTHERFORD APPLETON LAB, CHILTON DIDCOT,, OXFORD, ENGLAND , OX11 OQX 1. Science Citation Index Expanded 47. PHYSICAL REVIEW D 《物理学评论 D 辑：粒子、场、重力与宇宙学》 Semimonthly ISSN: 1550-7998 AMER PHYSICAL SOC, ONE PHYSICS ELLIPSE, COLLEGE PK, USA , MD, 20740-3844 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 48. PLANETARY AND SPACE SCIENCE 《行星与空间科学》 Monthly ISSN: 0032-0633 PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD, THE BOULEVARD, LANGFORD LANE, KIDLINGTON, OXFORD, ENGLAND , OX5 1GB 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 49. PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF AUSTRALIA 《澳大利亚天文学会出版物》 Annual ISSN: 1323-3580 CAMBRIDGE UNIV PRESS, 32 AVENUE OF THE AMERICAS , NEW YORK, USA , NY, 10013-2473 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 50. PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN 《日本天文学会欧文研究报告》 Bimonthly ISSN: 0004-6264 ASTRONOMICAL SOC JAPAN, C/O NATIONAL ASTRONOMICAL OBSERVATORY, 2-21-1 OSAWA, MITAKA-SHI, TOKYO, JAPAN, 181-8588 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 51. PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF THE PACIFIC 《太平洋天文学会汇刊》 Monthly ISSN: 0004-6280 UNIV CHICAGO PRESS, 1427 E 60TH ST, CHICAGO, USA , IL, 60637-2954 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 52. RADIO SCIENCE 《无线电科学》 Bimonthly ISSN: 0048-6604 AMER GEOPHYSICAL UNION, 2000 FLORIDA AVE NW, WASHINGTON, USA , DC, 20009 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 53. RESEARCH IN ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS 《天文和天体物理学研究》 Bimonthly ISSN: 1674-4527 NATL ASTRONOMICAL OBSERVATORIES, CHIN ACAD SCIENCES, 20A DATUN RD, CHAOYANG, BEIJING, PEOPLES R CHINA , 100012 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 54. REVISTA MEXICANA DE ASTRONOMIA Y ASTROFISICA 《墨西哥天文学与天体物理学杂志》 Semiannual ISSN: 0185-1101 UNIV NACIONAL AUTONOMA MEXICO, INST DE ASTRONOMIA, APDO POSTAL 70-264, MEXICO CITY, MEXICO, 04510 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 55. SOLAR PHYSICS 《太阳物理学》 Monthly ISSN: 0038-0938 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS , 3311 GZ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 56. SOLAR SYSTEM RESEARCH 《太阳系研究》 Bimonthly ISSN: 0038-0946 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA , NY, 10013-1578 1. Science Citation Index Expanded 57. SPACE SCIENCE REVIEWS 《空间科学评论》 Bimonthly ISSN: 0038-6308 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS , 3311 GZ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 58. SPACE WEATHER-THE INTERNATIONAL JOURNAL OF RESEARCH AND APPLICATIONS 《空间气象》 Quarterly ISSN: 1542-7390 AMER GEOPHYSICAL UNION, 2000 FLORIDA AVE NW, WASHINGTON, USA , DC, 20009 1. Science Citation Index Expanded 2013年SCI收录天文学与天体物理学期刊58种目录.doc

个人分类: SCI投稿|17913 次阅读|0 个评论

《中国科学：物理学 力学 天文学》召开第一次正副主编扩大会议

SciG 2013-10-31 10:30

《中国科学：物理学 力学 天文学》 新一届编委会第一次正副主编扩大会议于2013年9月25日在上海交通大学顺利召开。11位正副主编及来自于上海、杭州、南京的部分编委，杂志社彭斌董事长及编辑部部分编辑参加了会议。 会议现场 张杰主编首先对大家来到上海交大出席本次会议表示欢迎，对王鼎盛主编为提升中国学术期刊的档次所做的贡献表达深深的敬意。随后，季向东副主编从师资队伍、学科发展、科学研究等方面对上海交大物理与天文系近年来的发展变化做了详细介绍。 王鼎盛主编做了题为“中国英文物理期刊的形势与我们的任务”的报告。报告分三部分：1. 中国英文物理期刊的形势；2. 对中国办英文学术刊物的认识；3. 编委会与编辑部的任务、对优秀作者和单位的请求，以及向管理部门的建议。他指出：中国物理界产出高端论文不少，全部集中起来，可以办成一本论文数和影响力都与PRL相近的期刊，即使只用其15%也可以办成一本体量适中（每年300篇论文），影响力接近PRL的期刊。中国物理期刊现在应该从记录交流成果和培养研究人才（后备军）阶段提升，争取实现在国际物理界的话语权。为此，从出版人（编委会与编辑部），到作者尤其是优秀作者，到学术界领导，到有行政权力的各部门尤其是那些最有实力的研究部门的行政领导，都应拿出具体行动，尽到相应责任。 杂志社彭斌董事长对王鼎盛主编带领编委会为本刊发展做出的巨大贡献表示感谢，对张杰主编对本次会议以及期刊的其他支持表示感谢。中国科学杂志社作为出版单位，从期刊平台建设、编辑部建设、宣传活动等方面也为期刊的发展提供了充分的保障。相信今后在王主编和张主编的带领下，《中国科学：物理学力学 天文学》一定能迈上更高的台阶。 随后，编辑部主任黄延红作了工作汇报。在接下来的讨论中，各位主编和编委对本刊的工作提出了诸多建设性的意见和建议。 王主编最后再次对张杰主编对本次会议的支持表示感谢，希望《中国科学》能更上一层楼。 全体与会人员合影

2806 次阅读|0 个评论

从东西方天文学研究的发展历史看现代科学产生在西方的必然性

热度 4 cswen 2013-9-24 15:48

从东西方天文学发展历史看现代科学 产生在西方的必然性 ——读史偶记（ 43 ） 温景嵩 （ 2013 年 9 月 24 日写于南开园） 昨天， 2013 年 9 月 23 日拙作 《 隋唐两代著名的科学家和桥梁工程师以及中国的四大发明》一文在科学网我的博客上发表后，网友 zhuwanlihn 对这篇文章发表了一个评论，这评论对我国古代科学家们的研究方向提出了一个批评。由此引起我对东西方各自科学的研究，尤其是天文学研究的发展历史，进行了一些较为深入的探讨。结果竟得出了一个为何现代科学产生自西方的一些新理解。现在先把 zhuwanlihn 先生的那个评论引在下面。然后再谈我自已的研究新得。 在科学网我的博客上 Zhuwanlihn 先生的评论是： zhuwanlihn 2013-9-23 21:04 中国古代科技成就中以技术为主，科学成就少之又少。数学是以算法为主，同样也是数学中的一种技术。 隋唐时期对应的是中世纪。这个时期中国是领先，但在古典时期，古希腊文明成就最杰出。 博主回复 (2013-9-23 22:47) ： 你说得很对，我国古代的科学只重视实用性的科学，而基础性的科学问题却没人过问，看来，这也是造成后来科学落后的一个原因。 现在再谈一下我自己的研究新得 从前面的引文里我们已经知道，自汉到唐两代天文学家的研究兴趣都是集中在历法问题，这和西方的天文学家有着根本的不同。这是一个很有意思的问题， 很值得我们 做深入地探讨。为此，作为第一步我们先把汉唐以后的宋，元，明，清各代天文学家研究的大致情况搜集整理一下，以此为根据，然后再来进行一些更为深入的研究。以下就是宋，元，明，清各代天文学的研究情况。 宋代的天文学研究 宋朝的历法一共更改了十九次，是 中国历史 上历法改革非常频繁的时代。在神宗之前，使用的是楚衍所编制的崇天历。神宗到徽宗期间，改采以姚舜辅编制的纪元历。南宋的历法是以杨忠辅编制的统天历为主。它定一回归年的长度为 365.2425 日，比实际周期仅差廿六秒。与目前所用的西历格里历完全一致。但比格里历要早四百年。在天文仪器上，燕肃在天圣八年（ 1030 年）发明的莲花漏首次使用了漫流系统，记时的精准性因此获得了大幅度的提高。苏颂在元祐七年（ 1092 年）研制成功的 水运仪象台 实现了浑仪、浑象和报时的三位一体，并且具有了近世天文台的开启式圆顶等工具。景德三年（ 1006 年）对豺狼座超新星的观察记录和至和元年（ 1054 年）的天关客星观察记录是宝贵的天文资料。 元代的天文学研究 元朝时，回族 天文学家 将西域和阿拉伯天文学介绍到中国，为元朝中国天文历算的发展作出了重大贡献。 公元 1267 年，以杰出的回族 天文学家 扎马鲁丁为代表的中国 天文学家 在北京建立了观象台，他们从西域带回了大批的 “ 回回书籍 ” 和阿拉伯天文仪器加以研究，不断地吸取阿拉伯天文仪器，亲身实践，创造了许多新颖的中国天文仪器，制造了混天议、方位议、斜纬仪、平纬仪、天球仪、地球仪和观象仪等 7 种天文仪器，用来观测 天象 ，观测昼夜时刻，确定季节。 这些仪器大都设计新奇精良、观测精密准确，规模宏大，其科学研究的程度和仪器的技术都达到了当时世界先进水平，特别是扎马鲁丁制造的地球仪，填补了我国天文学方面的空白，使我国第一次有了自己制造的地球仪，为中国人否定 “ 天贺地方 ” 的传统观念，真正树立环球思想观念起到了启蒙作用，提供了坚实的科学依据。 1271 年元朝政府正式在内蒙古 正蓝旗 建立了回回司天台，任命扎马鲁丁为台长（ 提点 ），主要通过运用科学的天文仪器观测 天象 ，编制回回历。扎马鲁丁及其回族天文学家通过自己的科学研究，不但在中国第一次建立了中国研究天文学的中心，同时，他们在天文学方面的工作和成就对中国天文学的发展产生了深远的影响，受到了众多科学家和思想家的称赞。英国著名科学史家李约瑟博士对扎马鲁丁制造的地球仪评价说： “ 除公元前 2 世纪马洛斯的克拉特斯古地球仪（已失传）外，没有比马迁 . 贝海姆 1492 年的纪录更早的了。但是，扎马鲁丁的地球仪却诞生于 1267 年，比马迁 . 贝海姆的记录整整早了 225 年！ ” 中国著名气象科学家竺可桢明确指出： “ 元朝的时候，我们的天文学和 历法 ，从西域各国吸收了不少经验。 ” 而这些经验的吸收，正是在通过像扎马鲁丁这样的天文学家的努力下完成的。 在 历法 方面的成就 最早的回族历算可以追溯到唐朝，据《 新唐书 》记载： “ 《九执历》度法六十，周天三百六古度，无余分。 ” 这与 中国历法 中贮存器天三百六十五度有出入，根据明清两代天学文学家的考证，《九执历》就是回回 历法 。因此，可以说，《九执历》是唐朝来华的 穆斯林 对中国历算的首次贡献。 到了公元 961 年的宋朝时期，安徽回族马氏的先祖、天文学家马依泽应宋朝皇帝的邀请从西域来到中国，编修新历法，以纠正中国原有历法，并将阿拉伯 占星术 中 黄道十二宫 的方位及太阳入宫日期的推算方法引进中国天文学，经过两年多的时间，于 963 年四月修成《应天历》。《应天历》包括历经、算经、五更中星历成、昼夜日出入立成、晷影立成等六卷，这是第一次系统地将阿拉伯历法引进中国的尝试。元朝时期，曾一度使用金朝的《大明历》，但该历法与实际 天象 多有误差。扎马鲁丁在至元四年，参照阿拉伯历法与编制了《万年历》进献元政府， 元世祖 批准颁行，该历在中国社会通用了 14 年。 1313 年元仁宗皇庆二年，回族各国 穆斯林 通用的阿拉伯太阴历，即伊斯兰教历，在中国 穆斯林 中流传通用。在明代，马沙亦黑与马哈麻兄弟二人翻译阿拉伯天文学著作《回回历法》与《明译天方书》，这两部书使阿拉伯的许多天文要领首次传入中国，对中国天文学的发展产生了重要影响，后来成为中国天文名著。明朝上层统治者十分重视回回 天文历法 ，回回天文学和回回历法仍有重要地位。 明洪武元年即 1368 年，明政府正式设置回回司天监，将元时上都司天台的工作归轩司天监，回族天文学家黑的儿、马德鲁丁、马哈麻父子等人都到司天监工作。洪武三年，改司天监为 钦天监 ，下高天文笠、汛刻笠、大统历笠、回回历笠，马沙亦黑、马哈麻兄弟二人从事观测和研究，还制造过 浑天仪 ，他们多次出使西域，不仅为促进中阿文化的交流作出了贡献，还利用出访时机，考察积累了大量的天文资料，正是靠他们的勤奋观测、知识积累，为后来译著回回历法打下了坚实的基础。 明洪武十五年，明太祖召马沙亦黑、马哈麻等回族天文学家译回回历书，马哈麻于洪武十六年译出《天文书》，马沙亦黑于洪武十八年译出《回回历法》。《天文书》系波斯天文学著作，这部书的翻译，第一次将西方有关星的要领以及 20 个西方星座名称介绍到中国。〈回回历法〉根据阿拉伯天文学的计算方法，充分利用马沙亦黑等天文学家的观测结果以及元朝时搜集的资料加以综合编译而成。〈回回历法中〉中所运用的许多天文数字都有达到了当时世界先进水平，成为明朝天文学的一部重要著作。〈回回历法〉的参用达 270 余年，这是马沙亦黑等天文学家对 中国历法 的重大贡献。 回族在历法方面的成就直接影响了 中国历法 的发展，元朝科学家 郭守敬 编制〈 授时历 〉，就直接参照了回回历法，并参考了由回回人引入中国的〈积尺诸家历〉 48 部、〈速瓦里可乞必星纂〉 4 部、〈 海牙 剔穷历法段数〉 7 部等众多的 天文历法 资料。为此，后人曾评价说： “ 郭守敬 所凭的实测，大部分是回回的遗产，实集中回历之大成 ” ，正是由于吸收了回放天文学家引进和创造的历法成果，〈 授时历 〉能够实用 360 多年，这其中也包含着回族天文学家的心血。 明清两代的天文学研究 （以下文字为中国科学院自然科学史研究所编写） 西方天文学传入影响明清两朝历法 历法在古代中国占有重要的位置，上至王公贵族下至普通百姓都用历书来确定吉利和不吉利的日子，并据此安排社会生活和经济生活中的各种事情。另外，历法在国际关系中还具有特殊意义，如当一个国家承认了中国的历法，它同时也就承认了中国为宗主国。因此，历法准确与否对当时的统治者来说非常重要。 《崇祯历书》是新法改历之理论基础 明朝历法由于从无改进，至明末时因误差过大，预测天象往往不准。万历年间有关历法的争论不断，朱载堉、邢云路等人曾试图按照传统天文学的思路进行历法改革，但收效不大。此时，正值西方传教士来华传教屡受挫折之际，利玛窦注意到历法在中国社会中的特殊地位，建议教会派遣精习天算的传教士为中国修订历法，希望凭借天算之长间接传教。此策略得到教会认同，先后选派精通历算的熊三拔、邓玉函、汤若望等来华。 自 1610 年始，传教士涉足明朝历法改革，但并不顺利。最初，钦天监五官正周子愚推荐熊三拔等人，说他们携有的彼国历法多为明朝所未备，建议召集知历儒臣率同监官翻译这些典籍。礼部十分重视这一意见，曾上疏推荐徐光启、熊三拔等共同翻译西法，邢云路等参订。然而，万历帝并未采纳礼部意见，直至 1629 年才出现重大转机。当年在预测五月的一次日食中，西法预测精度再次高于传统历法。于是，礼部奏开局修历，乃以徐光启督修历法，是年 11 月 6 日成立历局，开始请传教士参与修历。历局的主要工作包括制器、测验、演算、翻译、制历等，最终编译完成《崇祯历书》，该书是之后新法改历的理论基础。 自修历以来，徐光启等创建的历局就陷入与保守派士人的纷争。尤其是李天经掌管历局后，历局与魏文魁执掌的东局（政府设立的民间历法机构）之间纷争尤为激烈。在中西历法之争中，望远镜曾作为“要器”观测交食，使得观测精度和公开性大大提升，确立了西法在交食预测方面的优越地位。 1638 年崇祯帝下诏，“如交食经纬、晦朔弦望，因年远有差者，旁求参考新法与回回科并存”。这可以说是西法争取合法地位过程中的重要突破。另一个重要进展发生在 1642 年，崇祯帝下旨“另立新法一科，专门教习，严加申斥，俟测验大定，徐商更改”，可见他已下定决心启用新法。最终在 1643 年，崇祯帝下诏，“改西法为大统历法，通行天下”。但不久国变，新法未在明末施行。尽管如此，新法的影响并未消减。清朝建立之初，在汤若望等人的努力下，新法迅速得以正统化。 清代岁次历书以定气注历 清初，汤若望将《崇祯历书》改编为《西洋新法历书》，自顺治二年（ 1645 ）起，清朝岁次时宪历依《西洋新法历书》推算。 1664 年，杨光先掀起“历狱”，从汤若望手中夺回钦天监控制权，岁次时宪历依大统历推算。但自 1668 年起，南怀仁等凭借康熙亲政政治局势丕变之机为历狱翻案。最终，西方传教士凭借赌测日影获胜，新法在清钦天监中长期居于主导地位。 与传统历书采用平气注历不同，清代岁次历书以定气注历。明代采用的平气法规定：节气长度固定，为回归年长度的 1/24 ，每积累 32 — 33 个阴历月出现一次无中气月，为使中气相对固定于某月，此月置闰。而清初颁行的新法则根据日行位置计算节气，以冬至点为起点将黄道均分为十二份，每一份为一宫，规定：太阳交宫时刻为中气，交宫中点为节气。节气时刻的计算大体分为三步：先求天正冬至时刻，然后求本年节气日率，进而以节气日率逐一加天正冬至日干支及时刻，求出每一个节气的干支及时刻。而天正冬至时刻和节气日率的计算均以入宫和入宫中点为依据。 相较平气注历，采用定气注历使得节气及闰月的推算变得复杂，容易导致一月有两中气之日、一岁有两可闰之月的情况。杨光先曾在 1660 年上疏抨击汤若望所制顺治十八年民历，称其十二月有节气而无中气，且在一岁中出现两闰月的异常安排。岁次历书的主要功能为敬授民时，改用定气注历其实并不必要。事实上，传教士天文学家改定气注历主要是出于传教的考虑。采用新法定气注历，计算难度无疑增加，因此需长期借助他们的力量编算历法，这在一定程度上将有利于传教工作。 清初历算家王锡阐、梅文鼎对定气注历也持反对态度，与杨光先相比，他们的讨论更具说服力。他们认为中国传统历法并非不知定气，只是出于置闰的考虑不以定气注历，认为强行采用定气会产生闰月安排混乱的结果。他们指出，传统平气注历符合历法为敬授民时的功用，而采用定气则会导致“置闰之理不明，民乃惑矣”的结果。尽管他们的论断得到后人的赞同，却并未影响当时清代岁次历书的编算。 清初历算家改进西方天文学理论 清初历算家对朝廷依新法推算的历书持有异议，对传入的西方天文学理论也进行了调整和改造。下面我们以五星运动模型为例讨论这一问题。 中西方天文学的传统不同，主要体现在对行星运动问题的处理上。古代西方天文学非常重视行星运动理论的建构，设计本轮—均轮模型解释行星视运动，并将此模型纳入到天球宇宙论中。而中国天文学家则主要用代数手段处理行星的视运动，其最终目的是准确计算行星位置。中国古代天文学一直没有自主地发展出一套行星运动的几何模型，以至于尽管其测算精度很高，但解释力远不如西方。明清之际中国天文学家意识到这一点，认为西法之长在于其能给出所以然。 当时欧洲正值天文学革命之际，涌现出许多行星运动模型，天文学界对此莫衷一是。另外，由于传教士译介西法时又过于讲求实效，致使译著中的行星运动模型和算法之间存在矛盾。这一特点尤其体现在《崇祯历书》中的“五纬历指”部分。此书首章介绍了两个七政次序图， 古图是亚里士多德的水晶同心球体系，新图即第谷的地心—日心体系。新图中，日、月以地心为圆心运动，而五星运动则以日为心。编者认为第谷体系更优，但在具体介绍五星推步时，只有火星行度按此模型推算，水、金、木、土推步模型中本天仍以地为心。 为解决以前行星理论中宇宙论与计算之间存在的矛盾，清初历算家王锡阐在《五星行度解》中构建了一个类似第谷体系的宇宙论模型。《五纬历指》所述的第谷模型中五星皆沿本天右旋。为解释外行星运行的“行高则疾，行卑则迟”的“反常”现象，王锡阐改上三星本天右旋为左旋。尽管王锡阐的宇宙论模型更自洽、统一，与计算方法之间的关系更加紧密，此理论中还是存在着一些矛盾：其一是内、外行星沿本天运动方向不统一；其二是五星本天以日为心运动与整个九重天宇宙模型相冲突。在王锡阐的基础上，梅文鼎提出“围日圆象”说，以为五星运行于以本天为心的岁轮之上，其轨迹遂成围日之圆象。但是，梅文鼎所论主要集中在行星运动模型、算法以及相应的观测等技术方面，对此模型的物理实在等问题却研究不深。 可见，清初历算家并非简单地接受传入的西方天文学理论，而是对这些理论进行调整，旨在使理论更为自洽和统一。由于西方传教士的最终目的是传教而非传播西方天文学知识，加上其天文学水平也有限，致使清初历算家对西方理论的接受与改造仍十分有限。 （以上文字作者单位是：中国科学院自然科学史研究所） 我们的进一步探讨 从上面我们搜索到的汉，唐，宋，元，明，清各代天文学的研究看，我国古代几千年来天文学的研究都集中在以下两个方向上： 一是关于历法研究问题， 二是关于天文观测仪器的研制。 这两者固然都很重要，而且也很复杂，它们都花费了我国几千年来历代天文学家们毕生的心血，是很值得我们珍惜和尊敬的。 然而和西方的天文学研究对比起来看，就可看出东西方两者之重大的不同，从而就可以进一步看出两者之间的研究方向上的差距。 的确，在西方他们的天文学家们对历法，对天文观测仪器的研究也很重视，也都花了很大力气来研究。但是，他们并不满足于此。除了这些实用性的研究以外，他们更花费了大量的精力来探讨天体运动的根本，即研究其运动的规律。 远自公元 2 世纪托勒密开创的地心说开始，一千多年来西方的科学家们就不断地沿此方向继续深入研究下去； 下一个就是哥白尼，他批判了托勒密的地心说，而建立起他正确的日心说； 再往后则是开普勒的行星运动三大定律的发现； 再到下面就是伽利略的重力学说； 最后则是伟大的牛顿的万有引力定律以及他的力学上三大定律的发现，现代科学遂终于在牛顿手里诞生了。 与此相对照的是在另一方面，我们却很遗憾地看到，我国的天文学家们几千年来虽然也花费了大量心血，也做出了极为大量的努力，可就没有一个人能够离开这具有很强实用性的历法研究方向，从而也能往这个更为长远更为根本的天体运行的基本规律问题上想一想。结果同样的花费了几千年的精力，我国的科学家们却坐失良机，没有能够夺取这个创造现代科学无比宝贵的桂冠，从而使我国在各方面都落后于西方达几百年。落后就要挨打，在近代我国就被世界列强欺凌侵略竟然长达一百多年之久，直到 1949 年中国人民在中国共产党的领导下建立了中华人民共和国，才结束了这段被列强羞辱的历史，开始了中华民族伟大的复兴。这是多么值得牢记在胸的一件事啊！ 回顾这段历史，我觉得这个重大的失利的历史教训，应该永远为我们的后代所记取，在科学研究问题上再不要只顾眼前，不顾长远；再不要只重实用，而不问根本了。 以上拙见不知朋友们以为如何？欢迎朋友们批评指正，欢迎朋友们不吝赐教，谢谢。

个人分类: 温景嵩文库|4435 次阅读|2 个评论

科学出版社和《中国科学》物理编辑参加厦大CPS 2013

sciencepress 2013-9-12 21:38

科学出版社数理分社、《中国科学：物理 力学 天文学》编辑已抵达厦门大学，参加2013年9月12日－15日在厦门大学召开的中国物理学会2013 年秋季学术会议（CPS 2013）：厦大科学艺术中心一层第25号展位，现场开展图书出版和论文发表交流、图书展卖、样刊赠送等活动，欢迎各位老师会间光临科学社展位。 9月13日下午14:30-16:30，科学出版社物理分社和《中国科学：物理 力学 天文学》编辑将在科学艺术中心一楼1号会议室将举办交流座谈会，敬请您光临交流！ 同时，配合此次学术会议“科学出版社物理类图书专题展” http://book.dangdang.com/20130726_pf2t 也在继续中，敬请光顾！

个人分类: 科学动态|3172 次阅读|0 个评论

质量是研究天文学的关键

热度 1 piruocao 2013-8-26 23:14

读了“银河系中心发现强磁脉冲星”报道，想到质量是研究天文学的关键。质量突破，其射线及磁场变强，观测信号强烈，适合射电望远镜捕捉。同时，质量达到一定程度，密度足够大，正是发展为黑洞的方向。所以，天文学经常是从大质量到黑洞。

2719 次阅读|1 个评论

[转载]《中国科学: 物理学 力学 天文学》第十届编委会第一次会议召开

热度 1 hxiuzhou 2013-3-28 10:53

2013 年 3 月 15 日 , 《中国科学 : 物理学 力学 天文学》编委会第十届编委会第一次全体会议在北京召开 , 会议由王鼎盛主编主持 . 共有 53 位正副主编和编委、及杂志社相关人员出席了本次会议 . 王鼎盛主编首先对出席本次会议的各位编委表示感谢，感谢大家对期刊工作的重视，期刊要办上去，很需要各位编委的共同努力。 《中国科学》杂志社王志欣总经理代表杂志社感谢各位编委对中国期刊发展所做的贡献，杂志社也会为期刊的建设提供充分保障，希望通过大家的努力，进一步提升本刊在学术界的影响力。 王主编做了题为“中国英文物理期刊的形势与我们的任务”的报告，分三部分内容呼吁大家重视国内期刊的发展。首先介绍了中国英文物理期刊的形势；其次是对中国办英文学术刊物的认识；第三部分是编委会与编辑部的任务、对优秀作者和单位的请求，以及向管理部门的建议。 张肇西副主编介绍了亲自撰写的“为提升我国科学成果和科学杂志国际影响力请尽快设立必要和可以检查的行政措施的建议”的意义和撰写过程，会后将邀请院士联名递送给上级部门领导，目的是提请领导设立行政措施，培养我国科学杂志的 “ 国际品牌 ” 、取得国际科学研究中的 “ 话语权 ” 。 编辑部黄延红主任作了工作汇报。简要回顾了《中国科学》系列期刊的发展历程，以及杂志社和编辑部的现状。着重介绍了上一届编委 5 年任期中本刊中英文版收稿情况、拒稿率、发稿规模、出版周期、学术影响力及与中国其他同类期刊的比较、本刊与《中国科学》系列其他期刊的比较，以及本刊所获得的成果。同时介绍了编委会各项会议制度、上一届编委会的工作成果、本届编委会的基本情况、本刊工作规范、快速发表的绿色通道制度。提出杂志社对英文版期刊影响因子要突破 2.0 的目标，扩大在国际学术界的影响力。要加强对中文版的重视，近几年影响力一再下降，只有更加努力，才能实现引领国内科学研究成果的办刊目标。要充分挖掘优秀稿源，控制零引次文章数量，对已经出版的论文做好宣传和推送工作，提高显示度。优化后端出版流程，消化英文版积压的 180 余篇稿件，加快出版速度，吸引优秀作者群。 在分组讨论中，各位编委对本刊的工作提出了诸多建设性的意见和建议。如，进一步明确期刊的定位，与其他同类期刊加以区分。编辑部应当制定处理积压稿件的规则。与同类期刊加强合作，加强点评工作，是提高引用的有效途径之一。增加热点问题报道专栏，刊登以生动图片为中心的短文。以优秀稿源为背景召开科普或者高端的研讨会，增加优秀论文在相关领域的显示度，等等。 王主编在总结发言中强调指出： 1. 中文刊要办好，要能引导中国科学研究的发展方向； 2. 英文刊要办好，要能够把中国科学研究的成果快速推向世界； 3. 中国作者每年发表的高端论文越来越多，争取将其中的 10% 以上吸引到中国期刊上来，办好中国自己的品牌期刊就不成问题！ 史永超副总经理代表杂志社对各位编委的出席表示衷心的感谢，杂志社将一如既往的在人才队伍建设、投审稿系统、期刊主页维护和对外宣传等方面做好支撑和后勤保障工作。

1905 次阅读|2 个评论

《中国科学: 物理学 力学 天文学》第十届编委会第一次会议召开

SciG 2013-3-27 16:34

《中国科学 : 物理学 力学 天文学》第十届编委会第一次全体会议在京召开 2013 年 3 月 15 日 , 《中国科学 : 物理学 力学 天文学》编委会第十届编委会第一次全体会议在北京召开 , 会议由王鼎盛主编主持 . 共有 53 位正副主编和编委、及杂志社相关人员出席了本次会议 . 王鼎盛主编首先对出席本次会议的各位编委表示感谢，感谢大家对期刊工作的重视，期刊要办上去，很需要各位编委的共同努力。 《中国科学》杂志社王志欣总经理代表杂志社感谢各位编委对中国期刊发展所做的贡献，杂志社也会为期刊的建设提供充分保障，希望通过大家的努力，进一步提升本刊在学术界的影响力。 王主编做了题为“中国英文物理期刊的形势与我们的任务”的报告，分三部分内容呼吁大家重视国内期刊的发展。首先介绍了中国英文物理期刊的形势；其次是对中国办英文学术刊物的认识；第三部分是编委会与编辑部的任务、对优秀作者和单位的请求，以及向管理部门的建议。 张肇西副主编介绍了亲自撰写的“为提升我国科学成果和科学杂志国际影响力请尽快设立必要和可以检查的行政措施的建议”的意义和撰写过程，会后将邀请院士联名递送给上级部门领导，目的是提请领导设立行政措施，培养我国科学杂志的 “ 国际品牌 ” 、取得国际科学研究中的 “ 话语权 ” 。 编辑部黄延红主任作了工作汇报。简要回顾了《中国科学》系列期刊的发展历程，以及杂志社和编辑部的现状。着重介绍了上一届编委 5 年任期中本刊中英文版收稿情况、拒稿率、发稿规模、出版周期、学术影响力及与中国其他同类期刊的比较、本刊与《中国科学》系列其他期刊的比较，以及本刊所获得的成果。同时介绍了编委会各项会议制度、上一届编委会的工作成果、本届编委会的基本情况、本刊工作规范、快速发表的绿色通道制度。提出杂志社对英文版期刊影响因子要突破 2.0 的目标，扩大在国际学术界的影响力。要加强对中文版的重视，近几年影响力一再下降，只有更加努力，才能实现引领国内科学研究成果的办刊目标。要充分挖掘优秀稿源，控制零引次文章数量，对已经出版的论文做好宣传和推送工作，提高显示度。优化后端出版流程，消化英文版积压的 180 余篇稿件，加快出版速度，吸引优秀作者群。 在分组讨论中，各位编委对本刊的工作提出了诸多建设性的意见和建议。如，进一步明确期刊的定位，与其他同类期刊加以区分。编辑部应当制定处理积压稿件的规则。与同类期刊加强合作，加强点评工作，是提高引用的有效途径之一。增加热点问题报道专栏，刊登以生动图片为中心的短文。以优秀稿源为背景召开科普或者高端的研讨会，增加优秀论文在相关领域的显示度，等等。 王主编在总结发言中强调指出： 1. 中文刊要办好，要能引导中国科学研究的发展方向； 2. 英文刊要办好，要能够把中国科学研究的成果快速推向世界； 3. 中国作者每年发表的高端论文越来越多，争取将其中的 10% 以上吸引到中国期刊上来，办好中国自己的品牌期刊就不成问题！ 史永超副总经理代表杂志社对各位编委的出席表示衷心的感谢，杂志社将一如既往的在人才队伍建设、投审稿系统、期刊主页维护和对外宣传等方面做好支撑和后勤保障工作。

3612 次阅读|0 个评论

物理学 & 量子学 之经典书籍

businessman 2013-3-22 10:28

1.1 物理学著作（待买） ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1.2 物理学著作（已买） -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

个人分类: 博文备份|150 次阅读|0 个评论

[转载]现代天文学与诺贝尔物理学奖_2012年11月《中国国家天文》

baolintan 2013-2-17 21:24

瑞典著名化学家阿尔弗雷德 · 贝恩哈德 · 诺贝尔（ Alfred Bernhard Nobel ， 1833 年 10 月 21 日～ 1896 年 12 月 10 日）在他的遗嘱中提出，将部分遗产（ 920 万美元）作为基金，以其利息分设物理、化学、生理或医学、文学及和平 5 种奖金，授予世界各国在这些领域对人类做出重大贡献的学者。 1968 年瑞典中央银行于建行 300 周年之际，提供资金增设诺贝尔经济学奖，并于 1969 年开始与其它 5 种奖同时颁发。诺贝尔奖还有一个规定，即只有先前的诺贝尔奖获得者、诺贝尔奖评委会委员、特别指定的大学教授、诺贝尔奖评委会特邀教授才有资格推荐获奖的候选人。由于没有设立诺贝尔天文学奖，在很多年里，天文学家既没有推荐权，也不会被人推荐。在这个世界公认的科学界最高奖面前，天文学和天文学家的处境不免有些尴尬。这导致了 20 世纪前 70 年天文学的成就与诺贝尔奖无缘。由于天体物理学的发展，特别是天文观测所发现的许多物理特性和物理过程是地面上的物理学实验所无法实现的，宇宙及各种天体已成为物理学的超级实验室。天体物理学的一些突出成果有力地推进了物理学的发展，这样，天文学成就获得 “ 诺贝尔物理学奖 ” 就成为很自然的事了。 天文学与物理学相互促进 天文学研究地球之外天体和宇宙整体的性质、结构、运动和演化，物理学研究物质世界的基本规律。研究不同的物质形态则形成了相应的物理学分支，其中包括研究天体形态和特性的天体物理学。很显然，天文学与物理学相互关联，密不可分。天文学成就纳入诺贝尔物理学奖的范围也在情理之中，但是要使这个道理得到公认很不容易，花费了几十年的时间。 20 世纪初，物理学家根据物理学规律提出了许多天文学预言：如广义相对论预言星光在太阳引力场中的弯曲、水星近日点的运动规律和引力场中的光谱红移现象；预言中子星、微波背景辐射、星际分子和黑洞的存在等。这些预言在证实的过程中曾走过艰难的历程甚至弯路，这些伟大的预言推动着天文学家和物理学家们为之奋斗，并且发展了一个个新的分支学科。 天文观测为物理学基本理论提供了认识地球上实验室无法得到的物理现象和物理过程的条件。开普勒发现了行星运动三定律以后，牛顿为解释这些经验规律才导出万有引力定律，而在地球上的物理实验室中是总结不出万有引力定律的。此后，从对太阳及恒星内部结构和能量来源的研究中获得了热核聚变反应的概念；对星云谱线的分析提供了原子禁线理论的线索；从恒星演化理论发展出了元素形成理论。天文学观测的新发现也给物理学以巨大的刺激和挑战：中子星的发现推动了致密态物理学的发展，而类星体、星系核、伽马射线暴等现象的能量来源迄今还很难从现有的物理学规律中找到答案。 随着物理学的发展，物理学家必然要把宇宙及各种天体作为物理学的实验室。物理学家涉足天文学领域的研究成为一种必然。而天文学家也会密切地注视着物理学的发展，以期用物理学原理来解释宇宙的过去、现在和将来。 一批天文学历史性成就无缘诺贝尔奖 在 1901 年开始颁发诺贝尔奖以后，天文学上有很多重大的发现，其科学价值足可与获得诺贝尔物理学奖的一些项目媲美： 1912 年，美国女天文学家勒维特（ Henrietta Swan Leavitt ）发现造父变星的周光关系，从而得出一种估计天体距离的方法，这直接导致了河外星系的发现； 1911 ～ 1913 年，丹麦天文学家赫茨普龙（ Hertzsprung Ejnar ）和美国天文学家罗素（ Henry Norris Russell ）各自独立地得到了恒星光度和光谱型的关系图，即赫罗图，赫罗图在恒星起源和演化的研究中起到了举足轻重的作用； 1918 年，美国天文学家沙普利（ Harlow Shapley ）发现银河系中心在人马座方向，纠正了太阳是银河系中心的错误看法； 1924 年，美国天文学家哈勃（ Edwin P.Hubble ）确认 “ 仙女座大星云 ” 是银河系之外的恒星系统，继而在 1929 年发现了著名的哈勃定律，证明宇宙在膨胀； 1926 年，英国天文学家爱丁顿（ Arthur Stanley Eddington ）出版专著《恒星内部结构》，这本书成为恒星结构理论的经典著作。 然而，这些成果无一例外地被诺贝尔物理学奖拒之门外。 就像 1927 年诺贝尔物理学奖得主威尔逊发明的云雾室成为研究微观粒子的重要仪器一样，望远镜的发展使我们能够观测到更遥远、更暗弱的天体及天体现象。但是没有一项光学望远镜的成就获奖。其中如美国天文学家海尔（ Alan Hale ）研制的口径 1.53 米、 2.54 米和 5.08 米三架大型反射望远镜， 1930 年施密特研制的折反射望远镜，以及 20 世纪 90 年代研制完成的 10 米口径凯克 I 号和 II 号望远镜等，都代表了天文学观测手段的历史性成就。 获诺贝尔物理学奖的与天文学相关课题 随着物理学的发展，物理学家必然要把宇宙及各种天体作为物理学的实验室。在宇宙中所发生的物理过程比地球上所能发生的多得多，条件往往更为典型或极端。在地球上做不到的物理实验，在宇宙中可以观测到。物理学家涉足天文学领域的研究成为必然。 1911 年～ 1912 年，奥地利物理学家赫斯（ Victor Francis Hess ）用气球把 “ 电离室 ” 送到距离地面 5000 多米的高空进行大气导电和电离的实验，发现了来自地球之外的宇宙线。 1936 年，赫斯因此获得诺贝尔物理学奖。实际上，宇宙线的发现既是一项物理学实验，更是天文学观测成果。 1938 年美国物理学家贝特（ Hans Bethe ）研究核反应理论的过程中，提出太阳和恒星的能量来源于核心的氢核聚变所释放出的巨大能量，他因此项研究成果获得1967年诺贝尔物理学奖。 美国物理学家汤斯（ Charles Townes ）利用氨分子受激发射的方式代替传统的电子线路放大，研制出了波长为 1.25 厘米的氨分子振荡器，简称为脉泽。他由地球上的 “ 脉泽 ” 联想到太空中的分子，预言星际分子的存在。并计算出羟基（ -OH ）、一氧化碳（ CO ）等 17 种星际分子谱线频率。 1963 年，年轻的博士后巴瑞特观测到了预言中的羟基分子谱线，成为轰动全球的 20 世纪 60 年代四大发现之一。由此汤斯成为分子谱线天文学的拓荒人和首创者。他因氨分子振荡器成功研制而获1964年诺贝尔物理学奖，而这项研究的副产品开创了一门新兴的天文学科，其科学意义不逊于氨分子振荡器的研制成功。 物理学家涉足天文学的研究所取得的成果能够登上诺贝尔奖的大雅之堂，那么天文学家的研究成果，自然也应该被诺贝尔物理学奖容纳。 天文学理论首先与诺贝尔奖结缘 天文学家们密切注视着物理学的发展，并在天文学的研究过程中发展了物理学。瑞典天文学家阿尔文首先于 1970 年用他的 “ 太阳磁流体力学 ” 的出色成果叩开了诺贝尔物理学奖的大门，接着又有钱德拉塞卡的 “ 恒星结构和演化 ” 和福勒等几人合作的 “ 恒星演化元素形成理论 ” 的获奖。这三项诺贝尔物理学奖的理论性很强，但都是建立在深入细致的天文观测基础上的。光学望远镜的长期观测提供了极其宝贵的资料，所获得的统计规律给理论研究指明了方向，提供了解决问题的线索。这三个项目也体现了物理学理论和天文学最完美的结合。 在太阳上发生的一切物理过程都与磁场和等离子体有关。磁流体力学成为太阳物理最重要的理论基础。瑞典科学家阿尔文（ Hannes Alfvén ）是磁流体力学的奠基人，他首先应用这个理论研究太阳，因此也称太阳磁流体力学。由于这一理论也适用于宇宙中其它天体和星际介质，也就成为宇宙磁流体力学。阿尔文因为对宇宙磁流体动力学的建立和发展所做出的卓越贡献而荣获 1970 年度诺贝尔物理学奖，这是历史上第一次以天文学研究成果获诺贝尔物理学奖。 在钱德拉塞卡（ Subrahmanyan Chandrasekhar ）还是剑桥大学研究生的时候，他就获得了 “ 白矮星质量上限 ” 这一研究成果。这一成果意味着超过白矮星质量极限的老年恒星的演化归宿将可能是密度比白矮星更大的中子星或者黑洞，其意义不同寻常。但由于受到权威学者错误的压制，这一成果未能得到进一步深入研究。在这之后，他几十年如一日地研究恒星结构和演化理论， 1983 年，在他 73 岁高龄时以特别丰硕的成就获得该年度的诺贝尔物理学奖。 宇宙中存在的各种元素是怎样来的？这是个天文学家应该回答、却很难回答的问题。但是由天文学家霍伊尔（ Fred Hoyle ）、伯比奇（ G.Geoffrey Burbidge ）夫妇和核物理学家福勒（ William Fowler ）合作完成的研究课题却揭示了这个自然之谜。人们按论文作者姓氏字母顺序称之为 B 2 FH 元素形成理论。这篇论文解决了在恒星中产生各种天然元素的难题，被视为经典科学论文。这是天文学家和核物理学家合作研究天文学重大课题的典型例子。 1983 年，上述论文的第三作者福勒获得了诺贝尔物理学奖，这个结果显得很不公平，备受质疑。福勒的贡献的确很大，但是另外三位天文学家的贡献也不是可有可无的，特别是霍伊尔作为这个研究课题的提出者和组织者，其前期的研究已经提出 “ 恒星内部聚变产生元素 ” 的创新思想，把他排除在诺奖之外很有些匪夷所思。 射电天文学成为诺贝尔奖的摇篮 射电天文学是 20 世纪 30 年代发展起来的天文学新分支，其特点是利用射电天文望远镜观测天体的无线电波段的辐射。和光学望远镜 400 多年的历史相比，它仅有几十年历史，但却很快就步入了鼎盛时期。 20 世纪 60 年代射电天文学的 “ 四大发现 ” ，即脉冲星、星际分子、微波背景辐射、类星体，成为 20 世纪中最耀眼的天文学成就。射电天文已成为重大天文发现的发祥地和诺贝尔物理学奖的摇篮。 物理学中因发明新器件而获诺贝尔物理学奖的事例屡见不鲜。然而在 20 世纪前几十年当中，光学天文望远镜的发展很快，导致了不少重要的天文发现，但却没有一项得奖。 1974 年，英国剑桥大学的赖尔（ Martin Ryle ）教授因发明综合孔径射电望远镜而获得了诺贝尔物理学奖，这是天文学家终于实现因研制天文观测设备而获诺奖的突破。射电望远镜开辟了观测的新波段，但是刚刚发展起来的射电天文显得十分幼稚，最大的问题是空间分辨率很低，且不能给出射电源的图像。 1952 年，赖尔提出综合孔径望远镜理论，这是一种化整为零的射电望远镜，用两面或多面小天线进行多次观测就可以达到大天线所具有的分辨率和灵敏度。而且，还能得到所观测的天区的射电图像。 1971 年，剑桥大学建成的等效直径为 5 千米的综合孔径望远镜，其分辨率已和大型光学望远镜相当，获得了一大批射电源的图像资料。 脉冲星的发现证实了中子星的存在。中子星具有和太阳相当的质量，但半径只有 10 千米。因此具有非常高的密度，是一种典型的致密星。中子星还具有超高压、超高温、超强磁场和超强辐射的物理特性，成为地球上不可能有的极端物理条件下的空间实验室。它不仅为天文学开辟了一个新的领域，而且对现代物理学发展也产生了重大影响，导致了致密物质物理学的诞生。英国剑桥大学的天文学教授休伊什（ Hewish Antony ）和他的研究生乔丝琳 · 贝尔（ Jocelyn Bell Burnell ）女士一起发现了脉冲星。休伊什因发现脉冲星并证认其为中子星而荣获 1974 年的诺贝尔物理奖是当之无愧的，但贝尔博士未能和休伊什一起获得诺贝尔奖却是一件憾事，目前天文学家公认她是发现脉冲星的第一人。 1963 年初，彭齐亚斯（ Arno Allan Penzias ）和威尔逊（ Robert Woodrow Wilson ）把一台卫星通讯接收设备改造为射电望远镜进行射电天文学研究。在进行观测过程中意外发现了多余的 3.5 开温度的辐射。这种辐射被确认是宇宙大爆炸时的辐射残余，成为宇宙大爆炸理论的重要观测证据。由此，他们获得了 1978 年度的诺贝尔物理学奖。彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙微波背景辐射，所获得的黑体谱并不精确，而且他们得到的微波背景辐射的空间分布是各向同性的，这与大爆炸宇宙学的理论有着明显的差别。 继 1974 年休伊什教授因发现脉冲星而获得诺贝尔物理学奖之后， 1993 年美国普林斯顿大学的赫尔斯（ Russell A.Hulse ）和泰勒（ Joseph H.Taylor ）两位教授又因发现射电脉冲双星而共同获得该年度诺贝尔物理学奖，引起了全世界的轰动。他们发现的脉冲双星系统之所以重要，不仅因为是第一个，还因为它是轨道椭率很大的双中子星系统，成为验证引力辐射存在的空间实验室。他们经过近 20 年坚持不懈的努力，上千次的观测，终于以无可争辩的观测事实，间接证实了引力波的存在，开辟了引力波天文学的新领域。 新世纪天文观测再续辉煌 观测是天文学研究的主要方法。观测手段越多、越好，所能得到的信息就越丰富。进入 21 世纪仅仅 10 余年，已有 4 个天文项目获得了诺贝尔物理学奖，分别属于 X 射线、中微子、射电和光学观测研究领域。 1901 年伦琴（ Wilhelm Conrad Rntgen ）因为发现 X 射线荣获诺贝尔物理学奖。时隔 102 年， X 射线天文学的创始人里卡尔多 · 贾科尼（ Riccardo Giacconi ）又获诺奖殊荣。由于地球大气对 X 射线和射线的强烈吸收，只能把探测器送到大气层外才能接收天体的 X 射线和射线辐射。 20 世纪 30 年代以后，特别是到了 90 年代，空间探测的发展使得 X 射线天文学得到了发展，实现了天文学观测研究的又一次飞跃。美国天文学家贾科尼由于对 X 射线天文学的突出贡献荣获 2002 年度诺贝尔物理学奖。贾科尼对 X 射线天文学的贡献是全面的，瑞典皇家科学院发表的新闻公报把他的贡献归纳为 “ 发明了一种可以放置在太空中的探测器，从而第一次探测到了太阳系以外的 X 射线源，第一次证实宇宙中存在着隐蔽的 X 射线背景辐射，发现了可能来自黑洞的 X 射线，他还主持建造了第一台 X 射线天文望远镜，为观察宇宙提供了新的手段，为 X 射线天文学奠定了基础。贾科尼被称为 “X 射线天文学之父 ” 当之无愧。 中微子是组成自然界的最基本的粒子之一，中微子不带电，质量非常小，几乎不与任何物质发生作用，因此极难探测。理论推测，在太阳核心发生的氢核聚变为氦的反应中，每形成一个氦原子核就会释放出 2 个中微子。太阳每秒钟消耗 5.6 亿吨氢，要释放 1.4×10 38 个中微子。太阳究竟会不会发射如此多的中微子？只能由观测来回答。美国物理学家戴维斯（ Raymond Davis ）是 20 世纪 50 年代唯一敢于探测太阳中微子的科学家。他领导研制的中微子氯探测器，放置在地下深 1500 米的一个废弃金矿里。在 30 年漫长的探测中，他们共发现了来自太阳的约 2000 个中微子，平均每个月才探测到几个中微子。而日本东京大学的小柴昌俊（ Masatoshi Koshiba ）教授创造了另一种中微子探测器。这两台探测器分别放在很深的矿井中，并分别于 1983 年和 1996 年开始探测，都探测到了来自太阳的中微子。 1987 年，在邻近星系大麦哲伦云中出现了一次超新星爆发，理论预测在超新星爆发过程中会产生数量惊人的中微子。令人兴奋不已的是，他们成功地探测到了 12 个中微子。戴维斯和小柴昌俊因为成功地探测到中微子而荣获 2002 年度的诺贝尔物理学奖。 美国宇航局戈达德空间飞行中心的马瑟（ John C.Mather ）和加利福尼亚大学伯克利研究中心的斯穆特（ George Fitzgerald Smoot III ），为了精确测定微波背景辐射的黑体谱和检测其各向异性的特性进行了专门空间观测。他们组织领导了 “ 宇宙背景探测者 ” 卫星（简称 COBE ）的研制，卫星携带了毫米波、亚毫米波和红外波段的观测设备，进行了 4 年的观测。最终确认，宇宙微波背景辐射谱与温度为 2.726 开的黑体谱惊人一致。还发现宇宙微波背景辐射各向异性现象的存在。 2006 年，马瑟和斯穆特共同获得了该年度的诺贝尔物理学奖。 2011 年的诺贝尔物理学奖授予了发现宇宙在加速膨胀的 3 位天文学家：美国的索尔 · 佩尔穆特（ Saul Perlmutter ）、美国 / 澳大利亚双重国籍的布赖恩 · 施密特（ Brian Paul Schmidt ）和美国的亚当 · 里斯（ Adam Guy Riess ）。这项成就源于对 Ia 型超新星的观测研究。 Ia 超新星爆发是由于处在双星系统中的白矮星吸积伴星物质，导致质量超过了白矮星的质量上限而发生塌缩和爆炸。由于这一类型的超新星爆炸时的质量几乎都相同，所以它们的最大光度几乎是一样的，可以作为 “ 标准烛光 ” ，成为一种估算遥远天体距离的重要方法。超新星的主要观测手段是光学观测。佩尔穆特等三人分属两个课题组，研究课题都是 “ 超新星宇宙学研究 ” ，都是要寻找遥远的 Ia 型超新星。他们发现远处的 Ia 型超新星的视亮度比预期要暗 25% ，也就是比预期的距离更为遥远，意味着宇宙膨胀的速度比预想的要快，宇宙处在加速膨胀之中。这一结果当即轰动世界。分析认为，是暗能量在推动宇宙加速膨胀。

4992 次阅读|0 个评论

俄罗斯陨石的风险评估：应用地质学和观赏天文学

热度 2 杨学祥 2013-2-17 11:20

俄罗斯陨石的风险评估：应用地质学和观赏天文学 杨学祥 每当天空出现特殊天象，天文学家一定出面提醒人们观赏天文奇景，同时告诫人们不要恐慌，天文奇观不会影响日常生活，这几乎成为天文台的神圣职责和义务。太阳活动、月亮圆缺、日食、月食、超级月亮真的与天气变化、地震火山活动无关？事实上，天文学在中国分成两大部分，一部分为观赏天文学，另一部分为应用天文学。观赏天文学总是在公众面前抛头露面，而应用天文学藏在科学深闺往往不为人们所知 。 莫斯科时间 2013 年 2 月 15 日早晨，俄罗斯车里雅宾斯克州发生陨石坠落，目前已造成 1200 人受伤。该“陨石雨”事件引发公众热议与担忧。 据古巴国家电视台 15 日报道，古巴中部一个小镇的居民称，当地 14 日晚间发生了一起陨石坠落，陨石爆炸产生的冲击波使部分建筑物发生晃动。 北京时间 16 日凌晨，小行星 2012DA14 近距离与地球“擦肩而过”。小行星 2012DA14 是一颗近地小行星，其直径约为 50 米，于 2012 年 2 月被一个西班牙天文台首次发现。天文专家介绍说，有可能作为太空“杀手”威胁地球和人类的不仅有近地小行星，还有近地彗星。在天文学中，常把近地小行星与近地彗星统称为近地小天体。 三天两颗陨石撞地球，一颗小行星“擦肩而过”，地球感觉“压力山大”！这一巧合激起全球对于靠近地球陨星及小行星的浓厚兴趣，同时引起人们对地球安全的忧虑。不过，国内外专家异口同声地表示，事件发生纯属巧合，公众对此无需过度紧张。 2013 年最令人期待的天象非“ ISON 彗星”莫属。天文专家表示，这颗近 80 年来最亮的彗星，亮度将于 11 月末达到极值，届时，如果天公作美，我国公众用肉眼就可目睹这颗比月亮还亮的、梦幻般彗星的绝世风采。中国天文学会会员、天津市天文学会理事史志成介绍说，彗星看似尾大，其密度极微，质量主要集中于彗头。正因为如此，它不会给人类带来灾难，也不向世界预示凶吉来临，只是供人们欣赏的一个自然奇观 。 事实远非如此。大量历史记录表明，灾害性地震与彗星和陨石密切相关，研究其形成机制和应用于地震预测实践已成为当前迫在眉睫的任务。早在 1983 年地震专家徐道一等人在《天文地质学概论》中就指出地震与彗星和陨石密切相关。 彗星与地震的关系 地震专家徐道一等人指出，我国古代常把彗星与灾变（包括地震、旱涝等）联系在一起，国外古代有名学者亚里士多德亦认为彗星的出现表示灾难和干旱。长期以来，把彗星与地震发生有关的看法斥为无稽之谈，但近来有些资料表明，彗星与大地震可能是有联系的。 日本学者在 1978 年系统地整理了 1800 年以来的彗星记录，并与世界上大地震进行比较，发现彗星与大地震之间存在着一定程度的联系。这种相关情况大体归为两类：一是彗星接近地球的时候，；二是以太阳为中心彗星位于地球的另一侧。 例如 1920 Ⅲ号彗星从 1920 年 9 月下旬开始接近地球，在 12 月 17 日距离地球最近， 12 月 16 日我国发生了 20 世纪以来最大地震之一——海原 8.5 级地震，死伤人数达 20 余万人。再如， 1976e 号彗星从 6 月开始接近地球，在 8 月 12 日距地球最近， 5 月底到 8 月下旬中国发生了 7 级以上地震 6 个，包括 7 月 28 日唐山地震。 8 月 16 日在菲律宾发生了 8.1 级地震。 20 世纪以来，我国大于或等于 7.8 级地震有 12 个震例，与彗星对应较好的有四个。从世界大地震来看，亦有许多 8 级以上大地震与彗星轨道有关，其中包括 1897 年印度阿萨姆 8.7 级地震和 1923 年日本关东 8.2 极大地震等。 彗星质量很小，从引力角度它对地球的影响是很微弱的。两者相关的机制现在还难以解释清楚。不过，有人企图从高能粒子和电磁作用的角度来解释彗星和地震的关系 。 陨石和地震的相关性 地震专家徐道一等人在《天文地质学概论》中指出，很早就有人观测到地震与陨石共同出现的一些现象，但它长期以来被人们认为是偶然巧合的。随着陨石资料的丰富，使人们又去注意这两者之间的可能联系。 据我国古书“竹书纪年”记载，距今 3700 年前的夏桀“十年，五星错行，夜中陨星如雨，地震，伊洛竭”。这可能是世界上有关陨星与地震关系的最早记录。 1976 年 3 月 8 日 下午在我国东北吉林市附近降落了一场世界上罕见的大规模陨石雨，分布面积约 480 平方公里，总重量月 3 吨。 1976 年又是我国地震活动的一个高潮时期，在 4 个月内发生 7 级以上地震 6 个。这与 1976 年吉林陨石事件似乎有对应关系。 吉林陨石雨是 1976 年 3 月 8 日下午发生在中国吉林市北郊的一次流星雨天文事件。一个大火球在白天从天而降，随即分裂成许多小火球，随后许多陨石落地。其中最大的一块陨石吉林 1 号陨石冲击地面造成蘑菇云状烟尘，并且砸穿冻土层，形成一个 6.5 米深，直径 2 米的坑。而这块陨石重达 1770 千克，属于 H 球粒陨石，是世界上已知最重的石陨石，现陈列于吉林市博物馆展出。在这次事件中，收集到的陨石总重量达 2 吨以上。 1976 年 3 月 8 日 15 时 1 分 50 秒左右，一颗重约 4 吨的陨石从地球公转轨道的后方以每秒 15 － 18 公里的相对速度追上地球，在吉林市郊区附近县镇，随着一阵震耳欲聋的轰鸣，一个大火球在白天从天而降，由于受到高温高压气流的冲击，吉林陨石不断发生破裂，在 19 公里的高空发生了一次主爆裂，大大小小的陨石碎块散落下来，形成了吉林陨石雨。吉林陨石雨降落在吉林市、永吉县及蛟河市近郊附近方圆 500 平方公里的范围内。这是世界上最大的石陨石雨。当时共收集到陨石标本 138 块，碎块 3000 余块，总重 2616 公斤。其中最大的一块陨石吉林 1 号陨石冲击地面造成蘑菇云状烟尘，并且砸穿冻土层，形成一个 6.5 米深，直径 2 米的坑。这块陨石重达 1770 千克，属于 H 球粒陨石，该陨石呈棕黑色，上有气印。 这也是世界最大最重的石陨石。一号陨石溅起的碎土块最远达 150 米，造成的震动相当于 1.7 级地震，这个震波被吉林和丰满地震台记录下来，使得吉林陨石雨的陨落有了准确的时间记录： 1976 年 3 月 8 日 15 时 2 分 36 秒。吉林陨石就其数量、重量、散落范围以及科技含量，在世界上都是罕见。经测定，吉林陨石雨的母体原是太阳系火星与木星之间小行星带中的一颗行星，年龄约为四十六亿年。大约 800 万年前，在一次剧烈的天体撞击事件中，吉林陨石从距母体表面约 20 公里深处被撞击出来，改变了运行轨道，形成了一个新的椭圆形轨道，近日点 1.4 亿公里，远日点 4.1 亿公里，同地球轨道有了交叉，使其同地球相撞成为必然。 2006 年 6 月 7 日 凌晨，一枚陨石拖着浓烟坠毁在挪威北部的一座山腰上，据专家称，这枚陨石可能是有历史记载以来撞中挪威的最大一颗陨石，它撞击所产生的能量就如同一颗原子弹发生了爆炸。据报道，当地时间七日凌晨 2.05 分，挪威特罗姆斯县北部地区的居民仰望夜空时，看到一个明亮的火球划过天空，几分钟后，他们就听到远处传来一声惊天动地的巨响，仿佛发生了大爆炸。位于挪威卡拉斯约克的地球物理学和地震研究站都监控到了强烈的地震波。 6500 万年前有一颗小行星撞到了墨西哥尤卡坦半岛上。美国最近的计算机模拟也表明了这一点。直到 12 年前，这个巨大的陨石坑才被发现。从 2001 年 12 月起，德国波茨坦地理研究中心开始了这方面的研究。这个天体可能以相当于 100 亿颗原子弹的冲击力在地球表面撞出了几公里深的裂缝。撞击的碎片纷纷散落，引起了强烈地震、海啸、大洪水和大火灾。这次碰撞产生的大量灰尘和气体混合到大气中，遮天蔽日，使气候出现反常。先是大火，再是冰川期，接下来又是难以忍受的炎热。这场生态灾难造成了植物群和动物群的灭绝，其中包括恐龙。 大块的陨石撞击可以直接引发地震，对于具备地震爆发条件的地震带，陨石撞击能激发大震的发生，陨石事件与大震的关系值得关注。 笔者认为，仅从撞击力而言，大块陨石对地球的撞击不仅可以直接引发地震，而且可以间接激发地震，无论在理论上还是在实践上都能自圆其说。 关注彗星和陨石对大地震的影响 地质学和天文学都是自然科学的基础，在人类历史发展中逐步形成并得到广泛的应用。但在中国，天文学仅仅是观赏科学，而地震学的应用作出了重大贡献。《天文地质学概论》综合了两大科学的优势，应该得到有关部门的支持和应用。 2013-2018 年是全球特大地震活跃期，俄罗斯车里亚宾斯克州 2013 年 2 月 15 日 降下陨石雨， 2013 年“ ISON 彗星”接近地球，这颗近 80 年来最亮的彗星，亮度将于 11 月末达到极值， 2013 年预测为太阳黑子峰值年，它们对特大地震的激发作用值得关注 。 参考文献 1. 杨学祥。观赏天文学与应用天文学：猛烈的潮汐可能引发地震。 2012-5-9 05:12 科学网。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-568731.html 2. 700 颗小天体可能撞地球 有关机构正拟订措施。国际时事北京晨报。 2013-02-17 01:47 北京晨报。 http://news.qq.com/a/20130217/000048.htm 3. 徐道一 , 杨正宗 , 张勤文等 . 天文地质学概论 . 北京 : 地质出版社 , 1983. 38, 181-195, 224. 4. 杨学祥。陨石与地震：陨石事件与地震关联的证据和机制。 2013-2-16 16:46 科学网。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-662309.html

个人分类: 科技点评|4189 次阅读|2 个评论

天文学有什么用——星舰文明时代的天文学

热度 1 qianlivan 2013-2-10 10:05

在说天文学之前，先说点别的。在从前，一个一生在小村子里种地的人要关心的就是时令、水、肥、耕作、收获，地理学对于他而言大致是没有太多用的——他不需要知道美国有些什么山，有哪几条河。当然，如果有人告诉他美国的地理，那也可以满足他的好奇心，为他构建一个想象的空间。随着时代发展，世界各地的交流越来越多，人们又更多的机会到世界各地去——比如去美国旅游，此时，美国的地理就不再只是满足好奇心的“无用的”知识了。 如今，人类只涉足过月球，人类的探测器刚刚到达太阳系边缘。对于大部分人来说，火星上的重力是多少、有什么样的风暴，太阳系外有多少恒星，于他们的生活没有实质性的影响。当然，这些知识可以满足人们的好奇心，对小孩子起到科学启蒙的作用——没有什么比行星科学和天文学更好了。另一方面，天文学家的梦想就是实际到那些远方的天体去看一看，它们的性质是不是如我们所推测的那样。 几年第二期《环球科学》上，科幻作家刘慈欣（大刘）写了一篇文章，将星舰文明时代的。所谓星舰文明，就是建造很多太空船（或者说太空小世界）在广袤的宇宙中漂浮。这些小世界是自持的，和外界关系不大，所以它们能在大部分星际空间中一直航行下去。最终，文明会遍及宇宙。一个文明要么最终毁灭，要么遍及宇宙。只有将文明备份，才能抵御风险。 如果是这样，那么可以想到，那个时候天文对人类的作用就正如当今地理对人类的作用一样——要航行，至少应该有“地图”。如今，天文学家已经详细研究了太阳附近的一些恒星，这大多是依靠地球上的望远镜和地球附近的太空望远镜完成的。这些研究可以为星舰文明时代最初的航行提供粗略的航行图。随着星舰慢慢离开太阳系航向远方，我们对我们的宇宙会有更多的认识。不同的星舰交换信息可以为我们带来前所未有的知识，我们会第一次从相当不同的角度观测一颗太阳系之外的恒星，我们也会实地测量系外行星的大气。相隔遥远的星舰之间如果有通讯联系，我们还可以进行基线很长的甚长基线（VLBI）观测，这将为我们绘制更为精确的航行图。天文学将成为星际航行的必要知识，星际航行也会让天文学有更大的发展。 曾经，天文学只是“无用”的科学，只能在小学和中学教育中起到科学启蒙的作用。如今，天文学中的观测技术成为了行星探测必不可少的方法。而在未来，天文学将是文明得以延续的基石。

个人分类: 思考|4742 次阅读|1 个评论

天文学学生的IDL语言编程菜鸟笔记（六）巧妙判断操作系统

deliangwang 2013-2-1 12:39

巧妙判断计算机的操作系统 有的时候某些IDL程序通过spawn调用的程序可能只能在某些特定的操作系统下运行，为了使程序更好运行，需要判断计算机的操作系统。 IDL的系统关键字!version.os与!version.os_family来判断。 !version.os可以给出具体的操作系统。 !version.os_family可以给出操作系统的类别。 举例如下： IDL print,!version.os Win32 IDL print,!version.os_family Windows

个人分类: 编程笔记|2312 次阅读|0 个评论

天文学学生的IDL语言编程菜鸟笔记（五）疯狂spawn

deliangwang 2013-1-27 22:33

疯狂spawn 天文学多数程序都是在Linux系统下运行，如果IDL运行过程中需要调用其它编程语言的程序，或者是其它编程语言的程序生成的可执行文件，最简单最有效的方法就是使用spawn。 spawn虽然在多数IDL编程图书中介绍简单，但在编程实践中发现其用途巨大！ 只要是在Linux命令行可以执行的都可以采用spawn进行调用。 唯一要注意的是.bashrc中的环境变量PATH的设置不会直接被IDL认可，需要先执行spawn，‘source .bashrc’才行。 有可能需要在.bashrc添加.bashrc的路径。

个人分类: 编程笔记|6487 次阅读|0 个评论

天文学学生的IDL语言编程菜鸟笔记（四）戏说借用

deliangwang 2013-1-27 01:05

戏说借用 话续前言，在笔记（二）中提到借用，其实也包含模仿的意思，再引用一次《Linux/Unix编程思想》中的说法，好的程序员编写好的代码；伟大的程序员借用好的代码。 说到借，自有源。 有必要介绍一下，对于初学者，天文学最常用的IDL程序包： （1）IDL内建程序库 特点：职业程序员所写，从计算机角度出发思考较多，优化性较好，对于初学者，会用是关键，暂时看不太懂代码，也问题不太大。 （2）The IDL Astronomy User's Library 特点：职业天文学家所写，涉及范围很广，种类丰富，对于初学者，是模仿用的好模板，我就是从模仿它开始的。 网址： http://idlastro.gsfc.nasa.gov/ （3）Markwardt IDL Library 特点:职业天文学家所写，涉及范围很广，种类丰富，尤其数值计算、曲线拟合等方面很强大，同样值得初学者模仿。 网址： http://cow.physics.wisc.edu/~craigm/idl/idl.html （4）Coyote IDL Library 特点：David Fanning作为IDL编程的元宿，提供的程序种类丰富，能否上网下载成功，要看运气。 网址： http://www.idlcoyote.com

个人分类: 编程笔记|2856 次阅读|0 个评论

天文学学生的IDL语言编程菜鸟笔记（三）编程精要

deliangwang 2013-1-27 00:25

IDL语言编程精要（打油体，哈哈）： 数组操作是核心， 先列后行要记清 物理常数用常量， 信息全面结构体 变量名称要注意， 大小写来都一样 类型判断用size， where分类效果佳 循环尽量要少用，中途检查就用stop 关键字多不可怕， 传递就用_extra 巧用系统关键字， 操作系统易识别 编程语言种类多， 巧妙调用spawn 工作首先要分解， 内建函数是首选 再选外挂程序包， 用前一定要检验 实无程序可以用， 自写程序来解决

个人分类: 编程笔记|2739 次阅读|0 个评论

天文学学生的IDL语言编程菜鸟笔记（二）编程原则

deliangwang 2013-1-27 00:16

编程原则 大道至简！ 编程语言就像江湖门派一样，各流各派，都有其优劣二面，有主张大而全的，有主张小而美的，众说纷纭，一如春秋。 我是一个菜鸟，我该怎么选择？ 想起古人之言，大道至简。 研究的基本思路是将复杂问题简单化，突出主要矛盾，方向判断清楚了，才可能细化。 我受了《Linux/Unix编程思想》的启发，列出了我所理解的编程基本原则： 一、简化， “小即是美”。 借用《Linux/Unix编程思想》中的说法， 小程序易于理解，易于维护，消耗的系统资源较少，容易与其它工具相结合，编程过程中容易查错。 二、系统化，让每一个程序做好一件事情。 项目管理中有个WBS（Work Break down structure）概念，讲的是任务分解，将复杂任务分解为次级任务，次级任务再进行分解，最终分解至最基本单元任务。程序亦是如此。 三、可移植，降低程序开发维护成本。 开发需要资金与时间，如果程序可以移植，就会大大减少工程量，从而提高效率。 四、借用，“它山之石，可以攻玉”。 借用《Linux/Unix编程思想》中的说法，好的程序员编写好的代码；伟大的程序员借用好的代码。 五、二八原则。 在时间与精力都不是很充足的情况下，如何最大程度最高效率完成任务很关键，先掌握那些使用频率最高的程序，为整体运行提供便利。 简单，一个无数人追寻的实现，原则也要简单，五条基本原则差不多了！

个人分类: 编程笔记|2961 次阅读|0 个评论

涌现和分形需要调和

yanghualei 2013-1-18 07:12

现代物理学的萌芽阶段，科学土壤更多早期数学和天文学，所以近代物理学发轫离不开数学和天文学这两个引擎，早期物理大多从数学和天文学中获得营养，这也是为什么物理学发展的初期，数学和天文学处在核心区域 ，而其他自然科学的发展，又或多或少的从物理学中吸取营养。当然近代经济向数学学习，使得其并没有遭受实验的检验。而后来的物理更多强调是实验，当然经济物理也应是，而非数学，从这个角度上说，经济物理学可能是替代主流范式的一备选范式。 今天看两种模拟，感觉挺有意思的。一个是 MonteCarlosimulations ，一个是 moleculardynamics 。两种都使用大量的粒子，前者让粒子按照 exp( −
Δ E/kBT) 的概率转移， T 是绝对温度， k 是波尔兹曼常数， Δ E 是能量该变量。后者用牛顿那一套，对粒子定义力，即质量和加速度。 还有其说，物理和物理外，可能存在一些不同，其举个例子，说无穷大对于物理学没有太大意义，但是无穷 可能 在物理外将有一大作为。 涌现的又一名字叫自组织，就是大量粒子展示的复杂行为，其明显不同于单个粒子的行为 ，我想，涌现是不是和分形是对立的？分形讲究的是微观和宏观的自相似形，就是世界是嵌套的，而涌现就强调的是不同，不相似性，不连通性 ，微观和宏观所现象和所遵从的法则是不一样的。从这个意义上，这两大自然界的普适性法则：分形和自组织是不是存在一个需要调和的矛盾。

个人分类: 交叉科学|3023 次阅读|0 个评论

天文学的节日

yuanyewei 2013-1-6 13:05

□瑶草 天文学图书视野宏大，图片美观，研究璀璨的茫茫星海，是科学普及和科学幻想的摇篮。但天文学从没有成为我国中小学的考试课程，只是作为地理课的一小部分讲授，在应试教育下普及缓慢。今年8月，被称为天文学奥运会的第28届国际天文学联合会大会（IAU）在中国召开，再加上神舟九号成功实现与天宫一号的交会对接等热点新闻，使得天文学一热再热。众多的出版社因利趁便出版了天文学方面的图书。 科学普及出版社与北京天文学会、北京天文馆三方一起主办了IAU大会的天文教育分会场论坛。参加论坛听课的，大多数是中小学的一线教师，培训后将会把天文学知识传授给学生。科学普及出版社出版的《迈向宇宙的天梯》丛书，包括介绍恒星的《星海波影》，做了荧光星图，夜里可以发光，供读者辨识星空；介绍行星的《天庭狐步》，设计了天文动画图，剪下来做成卡片，可以观察行星运行轨迹。这是将国外先进的图书表现形式引入到国内图书的编写。一些结合时事热点的图书发行较好，如《“嫦娥”巡天看中华》丛书，随着“嫦娥一号”卫星发射后，已经有一万册以上的销量。结合“十二五”规划，科学普及出版社还将策划《中国航天》丛书，近期推出。 有些进入研究领域的天文学图书，数据和公式繁多，如科学出版社的《经典宇宙和量子宇宙》，科学普及出版社的《宇宙大尺度结构的形成》《宇宙中的星系》等书，假定读者已经具备量子场论、张量分析和微分几何知识。但这并不代表没有经济销量，《宇宙中的星系》一书，从2010年出版以来一直常销，去年在北京的中关村图书大厦科技类中销量第一名，两次重印，至今销量已达四千多册。《宇宙大尺度结构的形成》一书，去年5月份王府井书店科技类排行前十名，两次重印，销售达6000册。 今年是霍金70岁寿辰，这位科学家以通俗的语言、串联如珠的文章形式，将现代天文学知识讲述得深入浅出。国内的电视台至少引进了三四种以“霍金的宇宙”为内容的科普片。湖南科学技术出版社借此机会推出了包括《时间简史（普及版）》和《大设计》在内的霍金作品集。普及版的《时间简史》重新编订了写作体例，更便于初学者理解。 天文学是一门实践的学问，在静谧的深夜，手持望远镜寻找星座，是亲近天文最好的形式。在这方面，湖南科技出版社的《天空的魔力：教你做自家后院的天文学家》和《诺顿星图手册》是最全面的两本入门读物。《诺顿星图手册》第一版出版于1910年，经过了几代人的验证，标出了人类肉眼可见的每一颗恒星。《天空的魔力》讲述的是关于天文望远镜的选择与使用，包括光学镜片的清理、望远镜的极轴校准。由于这些书都是最新引进的，星象都根据最新实测编辑过，细节也作了更新，比如对望远镜的去露珠方法介绍，就十分必要，因为现代工业文明下，露珠成为了酸雨滴，很容易腐蚀镜头。15975 http://a.xhsmb.com/html/2012-10/25/content_48417.htm

2734 次阅读|0 个评论

招生数量与天文学科的发展

热度 1 qianlivan 2012-11-27 22:45

相对而言，传统的天文学科是一个离应用较远的学科（当然现在也有应用性很强的人造卫星、导航的研究）。这样的学科要怎么发展是我一直思考的问题。 通常天文系毕业的学生应该从事和天文相关的研究工作（当然也有人认为天文系的学生可以从事其他方面，如计算机方面的工作，但如果是那样，为什么要接受天文教育呢？）。 这就存在一个问题，是不是毕业生都能找到一个研究职位？这似乎一直都是同学们关心的问题。在天文学科壮大的时期，这不是一个眼前的问题，因为大家会觉得人手不够，恨不得多招点学生来。但是天文学科的壮大不可能是无限的，总有一天，职位会达到饱和。那个时候应该达到一个稳态，每年招来的学生（排除中途退出的）数量应该和每年从研究职位退休的人数相当。这是在人员年龄分布均匀的前提下才能达到的状态。如果人员年龄分布不均，那么每年的招生数量将是不断波动的，这是不利的，其实是难以实现的。 在国家重视天文学科的时候（比如最近的一段时期），会有很大大项目需要人手，通常人手都是不足的，是不是应该尽快补齐呢？从每个项目来说都希望如此，但是如果这样大量的职位空缺不能持续三十年，那么之后就有可能出现一段时期只有少量人退休，而后又有大量人退休的情形，于是研究人员的数量有可能出现波动。这 样的情况当然也是可以避免的，如果招生量参考四到五年以后退休人数和新增职位空缺的话。但是这好像是难以实现的，所以天文学科规模的扩长应该保持稳步，而招生数量应该参考未来几年职位空缺而定。

个人分类: 思考|3324 次阅读|3 个评论

中国天文学发展的十大差距

热度 14 lyu1996 2012-11-11 23:02

在王绶琯90华诞庆祝席上，陈建生院士做了相当精彩的报告，其中将我国天文学与国际先进水平的差距总结在10个方面，值得我们一线人员高度重视： （1）没有国际一流天文台址； （2）没有大望远镜（10米级）； （3）没有观测时间相对专用的小望远镜（2－4米）； （4）缺乏高效率的附属设备； （5）没有空间望远镜； （6）缺原创重大科学思想； （7）缺理论大师； （8）天文队伍的量与质上有较大差距； （9）缺10年磨一剑的持续性、系统性； （10）没有融入国际天文。 对我来说，这真是警世恒言！

5164 次阅读|17 个评论

天文学科普，可以更有趣

ScienceNews 2012-10-15 15:25

9月12日，北京天文馆图片展厅，长达几米的火星地貌图吸引了不少目光。照片上，一望无垠的火红土地上散落着大大小小的岩石，荒凉而寂静。 一个三四岁的小男孩指着照片好奇地问：“火星上怎么没有长树呢？” 这幅图画是北京天文馆纪念人类探测太阳系50周年图片展的一部分。50多年前，人类几乎还不知道怎样发射探测器，而今天人类已经能探索太阳系内的每一颗行星，已经掌握飞越、环绕、着陆、巡视车、取样返回和载人登陆等多种探测方法。 从苏联得到的第一幅分辨率不高的月球照片，到NASA在火星上拍下的高清晰火星探测器“脚 印”；从戴着瑰丽光环的土星照片，到充满大胆艺术想象的行星登陆图画；从古代嫦娥奔月的美丽传说，到今天中国探测器获得的全月图，包括中国在内的世界各国 对于太阳系天体乃至更远宇宙的向往从未中断过。 负责图片展的北京天文馆展览设计部主任李冰介绍说，美国航空航天局把1962年水手2号掠过 金星当作人类探测太阳系的起点，故2012年为50周年。天文馆从NASA的网站上挑出50幅照片，加上中国嫦娥一号月球探测器获得的全月图一并展出， “重温人类探索太阳系的精彩瞬间”。 展览中有一个统计表格图片吸引了众多的游客，人类对太阳系天体的探测程度在其中得到了描述， 比如火星，人类既发射过绕火星上空飞行的卫星，又发射过火星陆地探测器，但还没有实现载人登火星。“有国外观众看到表格很激动，说还没有见过这么清晰、简 洁的总结形式。”李冰笑着表示。 展览背后 带给参观者知识和享受的展览背后却有点小曲折。展览的倡议者和顾问、天文学家、台湾中央大学 教授叶永烜告诉《科学新闻》：“NASA这两年在举办一个叫做‘Year of the Solar System’（太阳系年）的科普活动，在网页上放了很多图片和文字描述太空行星探测的重要结果，提供给国际各界免费作展览活动，并起到宣传作用。” 热心天文学科普的叶永烜认为这些图片和文字非常有趣而且极具教育意义，因此考虑通过澳门科学馆举行展览活动，“但因为一些手续问题，筹备工作进行得比较慢”。 一个偶然的机会，叶永烜联系上了北京天文馆馆长朱进，并主动询问北京天文馆是否有兴趣展出，“朱馆长二话不说，便叫我和李冰商谈。没想到李冰对这个计划的热心远远超过我的想象”。 叶永烜回忆说，记得在第一次与李冰讨论时，他特别提到这是针对全世界四分之一人口的天文科普教育工作，任重道远，李冰听了之后，会意地笑了，笑容里也透出自信和责任。 接下来李冰和四个同事一起为展览甄选素材、翻译文字，“NASA网站上的资料非常全面，而且针对不同的人群有不同的素材，比如说对媒体、小学生和其他公众都会量体裁衣，算得上是个性化的科普方式”。 面对精彩而繁多的照片，李冰他们花了整整三个月才完成挑选、翻译、打印、封装、排序到最后展出的整个过程，一张张微缩历史的照片背后凝聚了诸多的辛劳和汗水。 已近70的叶永烜在天文学研究领域建树颇高，曾于1982年和法国科学家Daniel Gautier、美国科学家Toby Owen向NASA与ESA提出探测土星系统的卡西尼—惠更斯计划，至2008年已经在《自然》与《科学》上发表论文42篇。 叶永烜对天文学科普也表现出极大的热情。提到这次探测太阳系展览，他说，我的看法和期待很简 单，第一点是希望民众觉得这种展览有趣，以致北京天文馆有意愿继续类似的活动；第二点便是要把这类科学知识推广到其他地方，尤其是一些教学资源和文化水平 不如北京、上海等大城市的偏远地方，由此激发广大人民对天文的好奇和空间科技的兴趣；第三点则是希望借这种渠道推动国际交流和合作。“从孩子们聚精会神地 看着这次展览一张张图片的表情，便不难窥见全球的未来有赖于他们的创作力和国际观，我们还有更好的方法达到这个目的吗？” 建言国内科普 从事天文普及工作20多年，李冰越来越体会到天文学具有的独特魅力。“天文学是一门不管成人 还是孩子都会有兴趣的话题，与生俱来的好奇心，不断驱使人类探索星空奥秘。天文学也不是一门孤立的学科，涉及到数学、物理学、化学、生物学、地质学甚至还 有历史等人文科学，天文学就像一个多棱镜，不同的人看到不同的一面。” “不过，从目前来看，我们的天文学科普还有待加强，公众大多认为天文学有些高深，令人望而却步。”李冰进一步说，“国内的天文学科普素材也不是很丰富，可及性不高。其实科学家是最有优势的科普人群和素材来源，但实际并非如此。” 在李冰看来，媒体对天文学科普可以起到纽带作用，“媒体可以通过与科学家交流，把天文学的前沿成果用通俗的方式向公众传播，其实也是很好的方式”。 “国内的科普以及和天文学有关的科学教育有着无穷的机会，” 叶永烜乐观地表示，“毕竟欧美国家对于天文学科普的注意和投资事实上也是过去十来年的事情。” 根据调查，美国绝大部分非理工科大学生在大学四年所接触的唯一理科课程便是普通天文学，因为 其包罗万象，除了物理、化学、数学，还有地球科学和生物学等新奇事物，所以非常重要。另外脑科学与认知神经学的研究表明，儿童对科学的好奇心和兴趣如果在 四五岁之前未能诱发，之后便可能变得越来越难教导，这一论点对以国家创新能量为最重要资源的欧美日各国刺激很大。 以美国为例，不管是多高深的科技研究计划，还是基金会或NASA，都会要求项目组把部分力量用于将研究工作用浅显的文字和图片介绍给社会大众，让纳税人知道政府做了什么重要的事情，并由此得到大家的兴趣和支持。 欧美和日本的天文学家都很流行撰写科普书，有些热门领域如宇宙论和系外行星，更是到了人手（写）一本的地步。在日本，任何书屋都可以看到满架由助理教授以至诺贝尔奖得主所著的科普作品，让人自叹弗如。 叶永烜的书架上也陈列着不少天文学和其他科普书籍，比如《赶往火星》、《宇宙的寂寞心灵》等等，“都是一些可以改变自身观念的好书”。 “习近平副主席最近出席国际天文学联合大会也是一件非常有意义的好事，”叶永烜相信，“中国的科学界迟早会领略到科普工作的重要以及对社会发展的深远贡献。”■ 《科学新闻》 (科学新闻2012年第10期 农业生物)

1717 次阅读|0 个评论

现代天文学知识支持创世纪的说法

热度 5 jiangjiping 2012-9-17 07:13

现代天文学知识支持创世纪的说法 蒋继平 随着现代科学技术的不断发展， 尤其是在天文学方面的快速发展， 人类开始对太空有所了解。 不过，人类目前对太空的了解，还是非常有限的。就目前的有限知识来看，对宇宙的了解才刚开始，对银河系的了解还是非常肤浅的，对太阳系的了解也是很有限的。 尽管这种有限的知识， 对我们更好地理解圣经创世纪的内容还是很有帮助的。 就目前我们对太阳系的了解来说， 我们对地球，火星，金星的了解最多。这是因为火星和金星是两颗离地球最近的行星。 从科学的角度来说，我们要很好地了解地球的历史， 我们必须首先知道宇宙的历史，银河系的历史，和太阳系的历史。 这是因为地球是它们中的一分子。 但是， 鉴于目前人类有限的知识， 人类的认知能力还远远达不到了解整个宇宙的水平，也不能很好地了解银河系的具体内容，对太阳系的了解也是局部的。而且令科学家最为头痛的是， 许多过去发生的事，随着时间的进程，我们无法确定，有的已经消失的无形无踪，我们如何能找到他们存在的证据呢？ 因而，目前许多科学 “ 结论 ” 和 “ 研究成果 ” ，大多数是根据人们的猜测和 “ 假设 ” 而来。 一般情况下，科学家们先提出一个假设，然后根据这个假设来寻找 “ 证据 ” 或者合理的解释。所以，许多科学的理论是建立在假设的基础上的。 根据这样的逻辑， 我现在假设我们现有的天文学知识是正确的。 因而，我就用现有的天文学知识来进一步解释圣经创世纪的科学性。 根据现有的天文知识， 我们已经知道， 火星，地球，和金星是太阳系中的三颗内地行星。火星比地球离太阳远，金星比地球离太阳近。 火星和地球的自转速率差不多，都在 24 小时左右。 换句话说，火星的一天与地球的一天几乎一样长。 火星对太阳的倾斜角幅度与地球也很相似，所以，火星也有和地球一样有一年四季。 火星有两颗小月亮，地球有一颗月亮。 现在，火星的表面温度比地球低得多。火星的大气层很稀薄。 金星的自转速率比地球慢得多，大气层覆盖着一道厚厚的黑色云层， 金星没有天然卫星（月亮），金星的地表温度比地球高得多。 这些数据告许我们什么呢？这些数据首先告许我们，人类目前掌握的宇宙自然法则是适用于我们观察到的这些数据的。为什么呢？因为火星比地球离太阳远，所以，它的 温度比地球低，金星比地球离太阳近，因而，它的温度比地球高。 我们已知的科学知识也告许我们，所有生物都必须生长在一定的温度条件下，也必须生活在有水的环境中。根据这些数据，再根据我们已经掌握的宇宙自然法则，我们可以推定，火星一定比地球先具有生物生存的环境条件。 这个推测的科学理据非常简单。火星，地球，和金星同属于太阳系的成员，它们的物质构造是一样的，它们现在的环境不一样是由于它们离太阳的距离不一样造成的。火星比地球离太阳远，它得到太阳的能量比地球少，因此，它比地球先冷却到一定的温度。还有， 在太阳系外围的几颗行星， 离太阳的距离越远，温度越低。根据这样的规律来推测， 火星在遥远的过去一定拥有地球现在的环境条件。 假如地球可以通过自然演变而形成今天的生命繁荣的环境，那么，为什么具有同样物质构成的火星不能比地球更早地具有这种环境呢？我们已知的宇宙法则告许我们火星应该比地球先具有孕育生命的条件。 现有的一些科学报道也证明火星比地球更早就具有大量的液体水的存在。 有报道说，火星在 40 多亿年前就有大量的液体水，而那时候的地球因为温度很高，还没有液体水的存在。 根据我本人对三个星球一些数据的分析，我认为地球现在的许多环境条件是根据火星的参数设计的。其中最为明显的是，一天时间的长短，一年四季的变化， 天然卫星的配置，还有是大气层的构成和地表水的形成。这些数据中，只有时间的长短，四季的变化，和天然卫星这三样属于天体的运行法则而没有大的变动外，其他的由于年代久远，加上火星上的各种自然和人为的活动，已经使火星失去了原来的面貌。 根据这样的推论，地球在几亿年后也会像现在的火星一样，变得冷而干旱。 更进一步来说，现在的金星正处于当时地球还没有被开发之前的情景。根据已知的天文知识，现在的金星被一层厚厚的黑色云层所包围，在金星的表面是看不到阳光的。 金星的表面温度很高，没有液体水。但是，在它的大气层中有大量的水蒸气存在。圣经创世纪上说地球在被开发之前也是这个样子。 要是地球今天的环境纯粹是自然演化的结果，那么，为什么同处于太阳系的金星，其物质组成与地球一样，还处于地球几十亿年前的环境呢？ 更为重要的是， 金星没有天然卫星。 这是一个十分重要的现象。 根据圣经创世纪的说法， 月亮是上帝给地球安排的 “ 小光源 ” 。 我认为月亮是上帝为开发地球而安排的天然空间站。它的主要功能是 “ 驿站 ” ，次要功能才是夜间照明， 还有一个功能是为人类提供视觉上的平衡。这是因为月亮看上去跟太阳差不多大小！ 我相信，在不远的将来，人类一定会联合起来开发金星的。也就是说，金星将是人类未来的另一个家园。 到时候的金星的许多环境条件将会按照地球现在的环境条件作为参数来设计。我估计， 今后的人类将会给金星安置一颗天然卫星， 通过这颗天然卫星来改造金星。

个人分类: 个人学术观点|5115 次阅读|13 个评论

第28届国际天文学联合会大会（6）习近平副主席的讲话

热度 2 陈学雷 2012-9-1 09:42

IAU 大会终于结束了，本来还想再多写点具体的内容，有几个题目我还专门去找报告者要来了 ppt, 但实在是没时间了，只好先放下吧。今天转载一下习副主席的讲话中文版，算作这个博文系列的总结吧。 携手探索浩瀚宇宙　共创人类美好未来 —— 在国际天文学联合会第 28 届大会开幕式上的致辞 中华人民共和国副主席　习近平 （ 2012 年 8 月 21 日，北京） 尊敬的主席先生，女士们、先生们、朋友们： 今天，来自世界各地的 2000 多名天文学家欢聚北京，参加国际天文学联合会第 28 届大会开幕式。这是 1935 年加入国际天文学联合会以来，中国首次 承办联合会大会。这次大会是国际天文学界的一件盛事。我谨代表胡锦涛主席和中国政府、中国人民，对本届大会的召开表示热烈的祝贺，向出席大会的各位来宾表 示崇高的敬意和诚挚的欢迎！ 天文学是人类认识宇宙的科学，是推动自然科学发展和高新技术发展、促进人类社会进步的最重要、最活跃的前沿学科之一，对其他门类的自然科学和技术进 步有着巨大推动作用。浩瀚无垠的宇宙空间，让生活在地球上的人类充满好奇、为之神往；博大精深的天文科学，以其独特魅力吸引着世世代代有识之士为之孜孜钻研、不懈探寻。天文学作为一门研究天体和其他宇宙物质的位置、分布、运动、形态、结构、化学组成、物理性质及其起源和演化的学科，在人类认识世界、改造世界的活动中始终占有重要位置。我们看到，天文观测的每一次重大发现，都不断深化着人类对宇宙奥秘的认识；天文科学的每一项重大成就，都极大丰富了人类知识 宝库；天文学与其他学科交叉融合实现的每一次重大突破，都对基础科学乃至人类文明进步带来现实的和长远的深刻影响。 中国作为世界文明古国之一，对于天文学的发展做出了重要贡献。我们的祖先很早就在日出而作、日落而息的劳作中，开始观察和探究宇宙的奥秘。早在 2300 多年前，中国伟大的诗人屈原就发出了 “ 遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？ ” 的著名 “ 天问 ” 。公元前十三世纪甚至更早，中华民族的先人就建 立了天文台，中国至今仍保存着世界上历时最长、最完整的天象记录。 90 多年前，中国现代天文学开始起步， 1922 年中国天文学会成立， 1928 年中国第一个现代天文研究所诞生， 1934 年中国紫金山天文台建成。中华人民共和国成立以来、特别是改革开放以来，中国科学院建成了完整的现代化天文台站运行体系， 继建成世界上光谱获取率最高的大视场光谱巡天望远镜之后，目前正在建设五百米口径射电望远镜，并在空间天文和南极天文等重要前沿研究领域取得重要进展。 天文学的发展，是全人类认识宇宙的智慧结晶。天文学的发展历程，给予我们不少宝贵而深刻的启示。 第一，科学技术发展是人类认识世界、改造世界的强大动力。科学技术是经济社会发展中最活跃、最具革命性的因素。人类文明每一次重大进步都与科学技术 的革命性突破密切相关。现代科学技术的发展正日益深刻地改变着人类的生产方式、生活方式和生存方式，成为经济社会发展的主要驱动力。实现经济社会可持续发 展和人的全面发展，最根本的是要依靠科技的持续进步和创新。 第二，科学技术发展需要不懈探索和长期积累。人类对宇宙奥秘的探求同对其他领域发展规律的探索一样，是永无止境的。科学技术作为人类认识世界、改造 世界的智慧结晶，是科学家们不懈探索、长期积累的创造性成果。只有心无旁骛地潜心研究，永不停息探索脚步，在巨人的肩膀上持续不懈前进，才能不断攀登世界 科学高峰，推动人类进步。 第三，科学技术发展需要持续重视和加强基础研究。天文学是一门观测科学，包括天文学在内的重要基础研究，要求我们尊重科研活动的内在规律和长远价 值，以战略眼光对此进行超前部署，加大投资力度和保障力度，为科学家们的前沿探求提供长期稳定的支持，使他们不断有所发现、有所发明、有所创造、有所前 进，取得更多对人类有重大贡献的科学成果。 第四，科学技术发展需要打牢坚实的群众基础。科学技术是一项既造福社会又依赖社会的事业，科学技术发展需要广泛的公众理解和积极的社会参与。应该把 科学普及放在与科技创新同等重要的位置，充分发挥教育在科学普及中的重要作用，在全社会、全人类进一步形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的浓厚氛围和良 好风尚，不断提高民众科学文化素质，不断激发人们创新创造的无穷动力和蓬勃活力。 第五，科学技术发展需要开展广泛务实的国际合作。科学无国界。广袤的宇宙空间，是人类的共同家园；不懈探索浩瀚宇宙，是人类的共同追求；蓬勃发展的 天文科学，是人类的共同财富。当今时代，科学技术问题越来越具有全球性，除了天文学等基础研究领域的国际交流合作以外，解决人类共同面临的能源资源、生态 环境、气候变化、自然灾害、粮食安全、人口健康等重大问题，也都需要开展多种形式的国际和地区科技交流合作，以共同推进人类科技创新、文明进步和可持续发展，造福于全人类。 当今世界是开放的世界，各国相互依存程度日益加深。改革开放 30 多年来，中国不但打开国门搞建设，也打开国门开展科技交流合作。特别是进入 21 世纪 以来，世界自然科学界和工程科学界相继在中国召开了包括国际数学家大会、世界工程师大会等在内的一系列重要国际学术交流盛会。这极大开阔了中国科技界的国 际视野，加深了国际科技界对中国的了解和认识，促进了中国和国际科技界的相互交流、借鉴与合作，也为中国科技界对世界科技发展做出贡献创造了有利条件。 我相信，国际天文学联合会第 28 届大会在中国的召开，必将对增进中国天文学家与各国天文学家的友谊、促进中国与国际天文学界的交流合作、推动中国天 文学及相关学科发展产生积极影响；同时必将激励包括中国在内的世界各国充满好奇和求知欲望的年轻人，把他们关注的目光投向灿烂星空，激发他们投身天文观察 和天文学研究的浓厚兴趣，投身当今世界科学技术的创新实践。 最后，我衷心祝愿本届大会取得圆满成功，衷心祝愿各国天文学家携手探索浩瀚宇宙、共创人类美好未来！ 谢谢大家！

个人分类: 所见所闻|2806 次阅读|2 个评论

[转载]习近平出席国际天文学联合会第28届大会开幕式并致辞

yshimp 2012-8-30 10:02

携手探索浩瀚宇宙共创人类美好未来 ——在国际天文学联合会第28届大会开幕式上的致辞 (2012年8月21日，北京) 中华人民共和国副主席习近平 尊敬的主席先生，女士们、先生们、朋友们： 今天，来自世界各地的2000多名天文学家欢聚北京，参加国际天文学联合会第28届大会开幕式。这是1935年加入国际天文学联合会以来，中国首次承办联合会大会。这次大会是国际天文学界的一件盛事。我谨代表胡锦涛主席和中国政府、中国人民，对本届大会的召开表示热烈的祝贺，向出席大会的各位来宾表示崇高的敬意和诚挚的欢迎！ 天文学是人类认识宇宙的科学，是推动自然科学发展和高新技术发展、促进人类社会进步的最重要、最活跃的前沿学科之一，对其他门类的自然科学和技术进步有着巨大推动作用。浩瀚无垠的宇宙空间，让生活在地球上的人类充满好奇、为之神往；博大精深的天文科学，以其独特魅力吸引着世世代代有识之士为之孜孜钻研、不懈探寻。天文学作为一门研究天体和其他宇宙物质的位置、分布、运动、形态、结构、化学组成、物理性质及其起源和演化的学科，在人类认识世界、改造世界的活动中始终占有重要位置。我们看到，天文观测的每一次重大发现，都不断深化着人类对宇宙奥秘的认识；天文科学的每一项重大成就，都极大丰富了人类知识宝库；天文学与其他学科交叉融合实现的每一次重大突破，都对基础科学乃至人类文明进步带来现实的和长远的深刻影响。 中国作为世界文明古国之一，对于天文学的发展作出了重要贡献。我们的祖先很早就在日出而作、日落而息的劳作中，开始观察和探究宇宙的奥秘。早在2300多年前，中国伟大的诗人屈原就发出了“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”的著名“天问”。公元前十三世纪甚至更早，中华民族的先人就建立了天文台，中国至今仍保存着世界上历时最长、最完整的天象记录。90多年前，中国现代天文学开始起步，1922年中国天文学会成立，1928年中国第一个现代天文研究所诞生，1934年中国紫金山天文台建成。中华人民共和国成立以来、特别是改革开放以来，中国科学院建成了完整的现代化天文台站运行体系，继建成世界上光谱获取率最高的大视场光谱巡天望远镜之后，目前正在建设五百米口径射电望远镜，并在空间天文和南极天文等重要前沿研究领域取得重要进展。 天文学的发展，是全人类认识宇宙的智慧结晶。天文学的发展历程，给予我们不少宝贵而深刻的启示。 第一，科学技术发展是人类认识世界、改造世界的强大动力。科学技术是经济社会发展中最活跃、最具革命性的因素。人类文明每一次重大进步都与科学技术的革命性突破密切相关。现代科学技术的发展正日益深刻地改变着人类的生产方式、生活方式和生存方式，成为经济社会发展的主要驱动力。实现经济社会可持续发展和人的全面发展，最根本的是要依靠科技的持续进步和创新。 第二，科学技术发展需要不懈探索和长期积累。人类对宇宙奥秘的探求同对其他领域发展规律的探索一样，是永无止境的。科学技术作为人类认识世界、改造世界的智慧结晶，是科学家们不懈探索、长期积累的创造性成果。只有心无旁骛地潜心研究，永不停息探索脚步，在巨人的肩膀上持续不懈前进，才能不断攀登世界科学高峰，推动人类进步。 第三，科学技术发展需要持续重视和加强基础研究。天文学是一门观测科学，包括天文学在内的重要基础研究，要求我们尊重科研活动的内在规律和长远价值，以战略眼光对此进行超前部署，加大投资力度和保障力度，为科学家们的前沿探求提供长期稳定的支持，使他们不断有所发现、有所发明、有所创造、有所前进，取得更多对人类有重大贡献的科学成果。 第四，科学技术发展需要打牢坚实的群众基础。科学技术是一项既造福社会又依赖社会的事业，科学技术发展需要广泛的公众理解和积极的社会参与。应该把科学普及放在与科技创新同等重要的位置，充分发挥教育在科学普及中的重要作用，在全社会、全人类进一步形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的浓厚氛围和良好风尚，不断提高民众科学文化素质，不断激发人们创新创造的无穷动力和蓬勃活力。 第五，科学技术发展需要开展广泛务实的国际合作。科学无国界。广袤的宇宙空间，是人类的共同家园；不懈探索浩瀚宇宙，是人类的共同追求；蓬勃发展的天文科学，是人类的共同财富。当今时代，科学技术问题越来越具有全球性，除了天文学等基础研究领域的国际交流合作以外，解决人类共同面临的能源资源、生态环境、气候变化、自然灾害、粮食安全、人口健康等重大问题，也都需要开展多种形式的国际和地区科技交流合作，以共同推进人类科技创新、文明进步和可持续发展，造福于全人类。 当今世界是开放的世界，各国相互依存程度日益加深。改革开放30多年来，中国不但打开国门搞建设，也打开国门开展科技交流合作。特别是进入21世纪以来，世界自然科学界和工程科学界相继在中国召开了包括国际数学家大会、世界工程师大会等在内的一系列重要国际学术交流盛会。这极大开阔了中国科技界的国际视野，加深了国际科技界对中国的了解和认识，促进了中国和国际科技界的相互交流、借鉴与合作，也为中国科技界对世界科技发展作出贡献创造了有利条件。 我相信，国际天文学联合会第28届大会在中国的召开，必将对增进中国天文学家与各国天文学家的友谊、促进中国与国际天文学界的交流合作、推动中国天文学及相关学科发展产生积极影响；同时必将激励包括中国在内的世界各国充满好奇和求知欲望的年轻人，把他们关注的目光投向灿烂星空，激发他们投身天文观察和天文学研究的浓厚兴趣，投身当今世界科学技术的创新实践。 最后，我衷心祝愿本届大会取得圆满成功，衷心祝愿各国天文学家携手探索浩瀚宇宙、共创人类美好未来！ 谢谢大家！ _________________________________________________________________________________ 中央台新闻联播 http://news.cntv.cn/program/xwlb/20120821/106790.shtml 2012年08月22日07:07来源： 人民网－人民日报 人民网北京８月２１日电（记者李伟红）国际天文学联合会第２８届大会开幕式２１日在北京国家会议中心开幕。国家副主席习近平出席开幕式，并发表热情洋溢的致辞。 习近平代表胡锦涛主席和中国政府、中国人民对本届大会召开表示热烈祝贺。他说，这是１９３５年加入国际天文学联合会以来，中国首次承办联合会大会，大会的召开是国际天文学界的一件盛事，他向与会的世界天文学家和友好人士表示诚挚欢迎。 习近平指出，天文学是人类认识宇宙的科学，是推动自然科学发展和高新技术发展、促进人类社会进步的最重要、最活跃的前沿学科之一，对其他门类的自然科学和技术进步有着巨大推动作用。天文观测的每一次重大发现，都不断深化着人类对宇宙奥秘的认识；天文科学的每一项重大成就，都极大丰富了人类知识宝库；天文学与其他学科交叉融合实现的每一次重大突破，都对基础科学乃至人类文明进步带来现实的和长远的深刻影响。 习近平指出，中国作为世界文明古国之一，对天文学的发展作出了重要贡献。早在公元前十三世纪甚至更早，中华民族的先人就建立了天文台，中国至今仍保存着世界上历时最长、最完整的天象记录。９０多年前，中国现代天文学开始起步。中华人民共和国成立以来、特别是改革开放以来，中国科学院建成了完整的现代化天文台站运行体系，继建成世界上光谱获取率最高的大视场光谱巡天望远镜之后，目前正在建设五百米口径射电望远镜，并在空间天文和南极天文等重要前沿研究领域取得重要进展。 习近平强调，天文学的发展，是全人类认识宇宙的智慧结晶。天文学的发展历程，给予我们不少宝贵而深刻的启示。这主要有：科学技术发展是人类认识世界、改造世界的强大动力，人类文明每一次重大进步都与科学技术的革命性突破密切相关，实现经济社会可持续发展和人的全面发展，最根本的是要依靠科技的持续进步和创新。科学技术发展需要不懈探索和长期积累，只有心无旁骛地潜心研究，永不停息探索脚步，在巨人的肩膀上持续不懈前进，才能不断攀登世界科学高峰，推动人类进步。科学技术发展需要持续重视和加强包括天文学在内的基础研究，以战略眼光对此进行超前部署，为科学家们的前沿探求提供长期稳定的支持，使他们不断有所发现、有所发明、有所创造、有所前进。科学技术发展需要打牢坚实的群众基础，在全社会、全人类进一步形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的浓厚氛围和良好风尚，不断提高民众科学文化素质，激发人们创新创造的无穷动力和蓬勃活力。科学技术发展需要开展广泛务实的国际合作，解决人类共同面临的能源资源、生态环境、气候变化、自然灾害、粮食安全、人口健康等重大问题，以造福于全人类。 习近平指出，改革开放３０多年来，中国不但打开国门搞建设，也打开国门开展科技交流合作。特别是进入２１世纪以来，世界自然科学界和工程科学界相继在中国召开了包括国际数学家大会、世界工程师大会等在内的一系列重要国际学术交流盛会。这极大开阔了中国科技界的国际视野，加深了国际科技界对中国的了解和认识，促进了中国和国际科技界的相互交流、借鉴与合作，也为中国科技界对世界科技发展作出贡献创造了有利条件。他表示相信，本届大会在中国的召开，必将对增进中国天文学家与各国天文学家的友谊、促进中国与国际天文学界的交流合作、推动中国天文学及相关学科发展产生积极影响；同时必将激励包括中国在内的世界各国充满好奇和求知欲望的年轻人，把他们关注的目光投向灿烂星空，激发他们投身天文观察和天文学研究的浓厚兴趣，投身当今世界科学技术的创新实践。 国际天文学联合会主席罗伯特·威廉姆斯在开幕式上致辞，祝贺国际天文学联合会第２８届大会成功召开，并对中方为本次大会所作的积极努力表示赞赏。 中国科学院院长白春礼、中国科协常务副主席陈希等出席开幕式。 开幕式上颁发了国际天文学联合会格鲁伯宇宙学奖。我国著名天文学家苏定强院士在开幕式上作学术报告，中国天文学会理事长崔向群院士在开幕式上致辞。 开幕式前，习近平还会见了威廉姆斯等与会佳宾。 国际天文学联合会大会每３年举办一次。本次会议期间，来自８８个国家和地区的２０００余名代表，将就天文学领域一系列重要议题展开交流和探讨。

1419 次阅读|0 个评论

[转载]中国天文学须“独辟蹊径”

热度 1 yshimp 2012-8-30 09:58

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/8/268559.shtm 作者：张巧玲 来源： 中国科学报 发布时间：2012-8-24 “中国天文学在迅速发展的过程中，出现了许多值得尊敬的科学家。不过，中国天文学要想取得更大成功，也需要进行合理的布局，例如大项目和小项目协调发展。”澳大利亚科学院院士、2011年诺贝尔物理学奖获得者布赖恩·施密特（Brian P.Schmidt）谈及中国天文学发展时表示。 8月23日，布赖恩·施密特与3位中国天文学家一同做客中国科学院国家天文台，参加由中国科协科普办举办的“科学家与媒体面对面”第18期活动。 国家天文台宇宙暗物质暗能量团组首席研究员陈学雷接受《中国科学报》记者采访时介绍，我国天文学研究一直紧跟国际前沿，作出了一些有影响的科研成果。无论从天文学发表的论文数量还是引用率来看都取得了较好成绩。不过，由于缺乏第一手数据来源，常常只能利用国外的观测数据、在国外研究发现的基础上作进一步研究或数据分析。 “因此，总体上与获得第一手发现仍有相当大差距。”陈学雷认为，中国天文学亟须走出自己的路、作出原创性的科研成果。 陈学雷介绍，我国天文学研究发展主要受制于没有大型的望远镜设备。不过，目前我国已经建成的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）、正在建设的500米口径球面射电望远镜（FAST）等项目，有望使中国的天文学研究取得更多引人关注的科学成果。 陈学雷正在主持一项暗能量设点探测关键技术研究（也称“天籁计划”）。该计划主要是想建成一个专用设点望远镜阵，以观测物质的大尺度结构分布，利用重子声学震荡作为标准尺度测量宇宙膨胀率的变换，以及测量暗能量的状态方程。 与此同时，中国科学家也在努力探索和发掘独特的天文研究领域。例如，目前被中国天文学家看好的南极天文台项目就正在积极开展中。中国南极天文中心主任王力帆向《中国科学报》记者介绍，南极天文台项目已取得中国天文学家的共识，计划约在2018年左右安装5米的射电望远镜和一个2.5米的光学红外望远镜。 其实，早在2007年，我国就已在南极冰穹A成功安装由4个小望远镜组成的小望远镜阵“中国之星”（CSTAR），又于2011年在冰穹A成功安装南极巡天望远镜（AST3）。 截至目前，CSTAR已获得大量天文观测数据，并从观测上验证了一些理论计算模型，AST3也获得了大量数据。 王力帆表示，南极天文科学主要开展暗物质、暗能量、黑洞等前沿科学研究，“在南极天文学研究方面，尤其在冰穹A天文学研究方面，中国目前处于领导地位”。 不过，陈学雷认为，除了大型设备外，与国际水平相比，中国天文学研究的积累仍有一定差距，中国天文学家今后不应仅只跟踪国际前沿，还要转换思路，提出独特的研究视角和研究思路。 布赖恩·施密特在谈到中国天文学未来发展时则指出，天文学需要很多人作为独立研究者进行专门课题的研究，同时需要一些大的团队进行合作，对很难的问题进行攻关，“中国既需要独立进行项目，也需要积极参与大的国际合作项目”。

1726 次阅读|1 个评论

[转载]苏定强院士：从当前大项目看中国天文学

yshimp 2012-8-30 09:56

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/8/268680.shtm 来源： 中国科学报 发布时间：2012-8-28 ■中国科学院院士 苏定强 国际天文学联合会（IAU）第28届大会正在北京召开。中国天文学界自当坚定信心，在开展国际合作的同时，坚持自主发展，再造中国天文学的辉煌。 中国近代的科学和技术是向西方学习来的，但是任何一个有自尊心的民族都不会满足于永远跟在先进国家的后面，我们希望有一天能赶上他们，甚至在一些方面超过他们。20世纪，由于日本的侵略、中国国内的战争以及各种政治运动，直到1976年中国大陆仍是贫穷和落后的。但现在情况已完全改变，以迅速崛起的国家经济实力为依托，中国科技正在开创一个新的时代。 下面仅以2006年以来中国大陆的情况为例，来看看中国天文学。 地面光学红外项目：一、大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）。这是一架创新的反射施密特望远镜，是世界上最大的大视场望远镜，配有4000根光纤。如此大规模的光谱巡天是空前的，当前世界上其他几个项目也在计划这样做。LAMOST已于2008年建成，通过LAMOST的研制，中国已基本具备研制30米级望远镜的能力。二、近地目标巡视望远镜（NEOST）。这是一架口径1米的施密特望远镜。三、新真空太阳望远镜（NVST）。这是一架口径1米的世界上最大的真空太阳望远镜。四、光学和近红外太阳爆发追踪器（ONSET）。它能同时获得三个波段的单色像。以上这些项目都已建成。 地面射电项目：一、21cm阵（21CMA）。探测中性氢的再电离很可能是观测宇宙学的最后一个前沿，21CMA就是用于此目的的一个射电阵，包括10287个天线，建于中国西部的天山。21CMA已于2007年建成，它是世界上首个开始搜索再电离时期信号的此类型设备。二、厘米和分米波段的像对于研究太阳耀斑和日冕物质抛射至关重要，中国射电日像仪（CSRH）是世界上首个此种类型的新一代仪器，它能同时获得高时间分辨率、高空间分辨率和高光谱分辨率的像，将于明年全部建成。三、上海65米全可动射电望远镜将于今年或明年建成，它将是我国通向建造更大的全可动望远镜的桥梁。四、500米口径球面射电望远镜（FAST）可视为Arecibo型望远镜的一个变种。FAST中主要的创新是反射面板的形状是不断变化的，使照明区域实时保持一个抛物面。FAST将于2016年建成，它将是世界上最大的单口径射电望远镜。 空间项目：一、硬X射线调制望远镜（HXMT）的工作能区是1～250keV，它将获得具有高空间分辨率和灵敏度的天图，并有独特的研究具有高光谱分辨率的短时标变源的能力。二、一位中国天文学家通过气球观测的国际合作，发现300~800GeV能段的宇宙射线电子有一个超额，这些电子可能来自暗物质粒子的湮灭，这一发现引起了国际上的广泛关注，中国决定研制一颗名为暗物质粒子探测者的卫星（DAMPE），以进一步探测高能电子和γ射线，预计的性能将优于其他类似的项目。三、深空太阳天文台（DSO）包括一架1米望远镜，主要用于研究太阳磁场。四、空间变源监视器（SVOM）是中国和法国合作的研究γ暴的项目。五、伽马暴偏振探测项目（POLAR）是由中国领头的一个国际合作项目。以上这些空间项目都将在2014年至2016年间发射。 Dome A是南极冰盖的最高处。2005年，中国科考队在人类历史上首次到达该处。南极洲有地面上最好的天文台址。一架口径50cm的第二代中国南极巡天望远镜AST3-1已于今年1月在Dome A安装，它是当前南极洲最大的光学望远镜。 面向未来，中国天文学界正励精图治，积极筹划或构思若干新的项目，包括：一、南极天文台，包括第三代中国南极2.5米光学红外望远镜和5米THz望远镜。二、20～30米光学红外望远镜。中国尚无大口径作精测的望远镜，研制这样一架望远镜对中国甚为重要。三、110米全可动射电望远镜。四、大型太阳望远镜。五、南天LAMOST。六、2米空间光学巡天望远镜。七、X射线时变和偏振卫星（XTP）等。 当前，中国在天文学方面还不是最先进的国家之一，但我们正向这个方向迈进。中国有灿烂的古代文明，有最多的人口，已在经济建设上取得了突出成就，中国应当对科学、对人类作出更大的贡献。 《中国科学报》 (2012-08-28 A1 要闻)

1804 次阅读|0 个评论

第28届国际天文学联合会大会（4）南极的宇宙微波背景辐射实验

热度 6 陈学雷 2012-8-28 15:17

说完了杂事，现在来谈点科学方面的东西。上周的会议，我主要听了关于南极天文的部分。南极由于其独特的地理优势，现在已经是天文观测的圣地了，尤其是美国人，经过几十年的经营，在南极点建立的基地相当庞大，按照澳大利亚人 John Storey 教授的说法，现在那里几乎每个月都有热点论文出来，影响力相当大。其中，我比较感兴趣的研究，一个是宇宙微波背景辐射（ CMB ）－－南极由于其大气干燥、低温，很适合 CMB 的观测，美国在那里进行了一系列的实验；另一个是中微子／宇宙线／暗物质探测，这是利用南极厚达两千米、高度纯净、透明的冰作为探测器。可惜的是，由于与媒体面对面活动时间安排冲突，我没有能听到后者的内容，这里说说前者。 全天的宇宙微波背景温度分布图（ WMAP) 宇宙微波背景辐射是现代宇宙学中很重要的观测对象。由于来源于宇宙大爆炸， CMB 本身非常均匀，但也有很小的扰动（约十万分之一量级），打个比方的话，这就象地球的海平面可以近似为半径六千四百公里的球形或者椭球形，但也有米级的波浪。这些不均匀性是随机的，数学上可以用角功率谱等统计量描述其性质，表征在 不同大小的角度上涨落幅度的大小 。CMB的角功率谱很有意思，它本身也有一些波纹，也就是说在有些尺度上涨落较大，而另一些尺度上涨落较小。我们还用海浪打比方：虽然各种波长的海浪都存在，但如果我们去海滨渡假时留意一下，就会发现比较大的浪往往都是波长几十米的——也就是说，在某些特定的尺度上其起伏更大一些。在 CMB 中，也有同样的现象。 这些功率谱中的峰是宇宙大爆炸时的声波振荡造成的：宇宙大爆炸持续的时间是有限的，而且结束的相当突然，因此当大爆炸结束时，有些波长的振荡正处在峰上，有些波长的振荡正处在谷上，在这些尺度上不均匀性就表现的特别强烈。 2000 年，美国回旋镖（Boomerang） 气球实验组根据他们1997年在南极 McMurdo 站放飞的气球载探测器得到 的观测数据，首次准确地探测到了功率谱第一峰的位置，从而以三角测量法证明了宇宙的空间是平直的。此后的一系列不同的CMB实验观测，又进一步提高了测量精度。在本次会议开幕式上颁发的 Gruber 宇宙学奖，就是给领导 WMAP 卫星小组进行精密CMB观测的 Charles Bennett 教授。 Charles Bennett 教授 当然，南极的观测条件再好也比不上直接在太空中观测。不过，在 WMAP 卫星已工作了十多年， Planck 卫星也已工作了两年的情况下，南极的 CMB实验 也还大有可为，并且看起来相当活跃。太空的观测条件虽好，但严酷的环境也使其运行成本高、研制周期长。相比之下，美国的南极基地现在后勤支持已很方便，长年有人驻守，因此有好几个 CMB 实验组，在那里不断改进技术进行系列实验。在这些实验所用的望远镜中，口径最大的是十米的 SPT 。望远镜的 角分辨率与天线大小有关，由于放在地面上， SPT 的天线可以做得比卫星上的大，因此角分辨率也更高一些，因此 这一实验可以用比 WMAP 和 Planck 更高的角分辨率观测宇宙微波背景辐射。 这个实验已经取得了许多成果。不过，在讲这些成果之前，先说一下其它几个实验。 极光下的南极 CMB 望远镜：位于照片右侧房顶上的天线是 BICEP ，左侧的天线是 SPT 在美国的南极站，除了 SPT 外还有一系列实验，例如 BICEP ／ BICEP2, POLAR,QuaD 等。由于WMAP，Planck 卫星等实验已经能相当精确地测量CMB的温度，而SPT又着重测量高角分辨率的不均匀性，因此这些实验现在的主要目标是测量 CMB 的极化（即偏振），特别是所谓B-型极化。 球面上的极化矢量场可以分解为旋量为 0 的部分和散度为 0 的部分，在电磁学中静电场 (E) 是无旋的，磁场（ B) 是无散的，因此作为类比，将前者称为 E- 型极化，后者称为 B- 型极化。为免读者误解，我想在这里强调一下，电磁波的极化都是由电场方向定义的，上面所说的 E- 型和 B- 型极化都是对应电场方向（不是对应磁场方向），只是它们的数学性质分别类似静电场和磁场。 1997 年，几位学者（其中也包括我的博士导师 Marc Kamionkowski) 指出，宇宙中一般的密度不均匀性只能引起CMB的 E- 型极化，而 B- 型极化则来自引力波，因此如果能探测到 B- 型极化，就意味着能探测到宇宙极早期暴胀时产生的引力波，从而在一定程度上证实或者证伪暴胀理论。不过， B- 型极化是比较弱的，因此要探测并不容易，更复杂的是，光子在传播中会受到非均匀分布的物质的引力透镜作用，导致部分 E- 型极化矢量转化为 B- 型。好在当尺度较大时，物质的引力透镜作用比较弱，因此还是有希望探测到这些原始的 B- 型极化的。目前，这些实验还没有探测到 B- 型极化，但实验家们正在不断改进实验，误差正在逐步减少，也许再过几年，这些测量将为我们提供更多关于宇宙起源的信息。 WMAP 和 SPT 测量的 CMB 角功率谱，可看到振荡峰和衰减段 （ Keisler et al. 2011) 现在回到 SPT做出 的发现上。我们刚才说过， CMB 有一定的不均匀性，而且在某些尺度（对应宇宙大爆炸时声波传播的距离）上这种不均匀性特别强。不过，在小一点的尺度上，在宇宙大爆炸期间，已经发生了几次振荡，而这种振荡是有耗散的，因此振荡会衰减，而 CMB 温度会变得均匀，因此角功率谱就会衰减下来。现在， SPT 已经漂亮地测出了这些衰减的曲线。遗憾的是，不知为什么， IAU 大会不把报告上网，这里贴一个 SPT 组去年发表的图，可以清晰地看到这些振荡峰和振荡衰减，与大爆炸理论的预言完全一致。 在更小的尺度上，温度不均匀性又会上升。这些其实已不是宇宙大爆炸时期的原初不均匀性，而是一些星系团中存在的热电子在 CMB 光子传播的途径中对它们散射产生的 Sunyaev-Zeldovich (SZ) 效应。利用这些不均匀性，还可以找到宇宙中远处的星系团。几天前，新闻中有报导美国研究者发现了迄今为止最大的星系团－凤凰座星系团 (Phoenix cluster) ，就是最初用 SPT 观测发现的。不过，后来又用 X- 射线对这一星系团进行了观测并得到了证实。 凤凰座星系团 宇宙微波背景辐射是大爆炸宇宙学的一个非常强有力的证据。我们知道，历史上，正是由于宇宙大爆炸理论预言的 CMB 被观测发现，大爆炸理论才被广泛接受。不仅如此，大爆炸理论还可以对 CMB 的不均匀性做出很精细的预言。上面提到的这些功率谱中的峰、谷、衰减、 SZ 效应等，早在 60 年代末、 70 年代初就已被当时的宇宙学家预言存在了，不过那时很难想象有一天实验的精度能如此之高而最终测出这些效应。到了 80 － 90 年代，随着实验技术的发展，人们开始看到一线曙光，理论研究者们也开始发展更精确迅速的计算方法。今天，这些理论模型的预言可以与观测进行细致的比较，从而非常精确地测量宇宙学模型的各种参数，而一旦某个参数偏离人们的预期，就会引起人们的关注。 在 SPT 的观测数据中，一个异常“迹象”是“有效相对论自由度”，有时也叫“有效中微子个数”。在粒子物理中，已知的中微子有三种，分别对应电子、 缪 子、tau 子。那么，自然界中是否还存在别的中微子或者比较轻的粒子？由于这样的粒子不带电，因此要在实验室中探测它们也并不容易。出人意外的是，天文观测数据可以告诉我们答案，因为如果有这样的粒子，它们在宇宙大爆炸时期以接近光速运动，就会影响宇宙膨胀的速度。早在 80 年代，宇宙学家们就根据观测到的宇宙中氦的丰度，推断自然界只有三种中微子：如果有更多的中微子，它们就会影响到氦的丰度。然而，现在根据宇宙微波背景辐射，又可以用一种新的方法测量这个量。如上所述，经典值是3，如果考虑某些修正，标准值是3.046. 但是有趣的是， SPT 测量的中微子数量是 N=3.85 ± 0.62 ， 这比 标准值 明显要高。当然，这可能是实验误差造成的，但也有可能是中微子或别的什么东西异常（比如早期暗能量）引起的，无论如何，这是一个很值得关注的动向。 http://blog.sciencenet.cn/blog-3061-604129.html 第 28 届国际天文学联合会大会（ 1 ） http://blog.sciencenet.cn/blog-3061-604700.html 第 28 届国际天文学联合会大会（ 2 ） http://blog.sciencenet.cn/blog-3061-605390.html 第 28 届国际天文学联合会大会（ 3 ）科学家与媒体面对面活动

个人分类: 所见所闻|9126 次阅读|16 个评论

我国天文学教育如何走出困境？

热度 5 baolintan 2012-8-25 10:46

刚从科学网上看了3篇帖子： 艾国祥院士：空间天文将迎来大发展（ http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/8/268596.shtm ） 被边缘化的自然科学：天文教育陷“招生”困境（ http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/8/268346.shtm ） 中国天文学须“独辟蹊径”（ http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/8/268559.shtm ） 我觉得， 如果说要与国际接轨的话，我国至少应该在 50 所以上的大学开设天文学系，否则谈什么科学发展呢？ 考虑我国实情，天文学系的设置应该在不同档次大学（如 985 ， 211 ，一本、二本）之间有个合理的配置，让高考中处于不同分数段的考生都有读天文学的机会（中等考分学生中有许多也是很有科学潜质的）。同时，考虑到天文学需要比较扎实的数理基础，反对在档次较低的高校（如三本）开天文学系。 建议在我国有比较好的数学物理教学科研基础、同时又靠近天文观测条件较好地区的大学，如 兰州大学 、 西北大学、四川大学、云南大学、贵州大学 等高校尽快开设天文学系。这些天文系可以招收一定数量的本科生和研究生，以科研带动教学，并为其他专业的大学生开设天文学公共课，推动天文科普的发展。中国科学院各天文台、南京大学天文系和北京大学天文系应该同那些新开天文系的大学进行沟通，鼓励本单位毕业的博士到那些天文系去工作，并协调解决他们的工作条件和生活条件等（这个是需要的，因为毕竟天文学是个不挣钱的专业，官方不去协调，那些校方就想不起来去关心），基金委也可以在基金支持方面给予一定的倾斜。 应该相信，天文学的发展，眼前不一定能看到收益，长远必然会对强国有难以估量的推动力的。

6572 次阅读|9 个评论

第28届国际天文学联合会大会（3）科学家与媒体面对面活动

热度 5 陈学雷 2012-8-24 09:24

严格地说，昨天（ 23 日）这个活动其实与 IAU 大会并没有直接的关系，而是科协组织的一次科学家与媒体的交流。不过，这次活动是有意选在 IAU 期间，选题也是围绕天文的（“探秘宇宙”），目的正是帮助媒体更好地理解相关的内容。参加这次活动的有去年获得诺贝尔物理学奖的澳大利亚天文学家 Brian P. Schmidt （施密特）教授，紫金山天文台中国南极天文中心主任王力帆研究员，北师大张同杰教授，活动由北京电视台的康咏先生主持，三十多家媒体记者参加了活动。 这个活动组织得有点惊险，我负责联系施密特教授，他的秘书同意在 23 日上午举行。但是，不知在哪个环节上出了问题，施密特教授手头的日程上并未列上这一活动，好在正好前一天晚上他做了一个大会报告，之后我去找他，他对此还有点印象，这样活动才成功举行了。 活动有网上直播，具体可看 http://www.cast.org.cn/n35081/n35473/n35518/14078976.html ， 这里就不多讲了，感兴趣的朋友可直接去看。现场拍了不少我们几人一起的照片，不过我现在手头还没有，先贴一张我和施密特教授的合影。 施密特教授的讲演相当精彩，我现场负责翻译他讲的话，同时把别人讲的中文译成英文告诉他，希望没有译错什么。力帆、同杰讲得也很好。现场我忙着翻译，精神高度紧张，在活动组织方面就没太顾上，感谢科协、北京天文馆等几位领导和工作人员在现场协调，康咏先生穿插衔接，天文台的同事也给予了很大帮助，谨此表示感谢。 又：刚看到科学网新闻栏目已有一篇有关的报导： http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/8/268559.shtm 中国天文学须“独辟蹊径”。 又及：刚接到通知，明天（周六）上午施密特教授将到中国科技馆进行科普讲座，我将担任翻译。相关信息见 http://www.cstm.org.cn/eapdomain/home/bulletin_detail.jsp?info_id=8711，欢迎参加

个人分类: 所见所闻|6128 次阅读|9 个评论

第28届国际天文学联合会大会（2）

热度 4 陈学雷 2012-8-22 10:27

昨天是 IAU 大会的第二天。上午去南极天文分会场听了听，这方面的具体内容，我明天再写，今天先说说昨天下午的开幕式和大会。 习近平副主席参加了开幕式，这体现了国家领导人对天文学的重视。他的讲话对科学发展的规律以及科学与社会的关系阐述得很全面，国外的学者们也都颇为肯定。接下来是 Gruber 宇宙学奖的发奖仪式， WMAP 卫星负责人 Charles Bennett 和 WMAP 小组获得了本届 Gruber 奖， WMAP 对宇宙微波背景辐射进行的高精度的观测，使我们能够精确地测量宇宙模型参数，从而使宇宙学进入了精确宇宙学时代。 因发现脉冲星而著名的女天文学家约瑟琳 · 贝尔 · 伯奈尔做了一个报告，题为《天文学：神奇的学科，神奇的宇宙》 (Astronomy: Amazing Subject, Amazing Universe) 。她对比了 100 年前的天文学与现在： 100 年前，人们不知道宇宙膨胀与大爆炸，宇宙的年龄和尺度，更不知道暴胀和暗能量，还有宇宙微波背景辐射，星系团，暗物质，活动星系核、黑洞与喷流，中性氢、巨型分子云，宇宙线、可见光以外的电磁辐射，恒星的组成、能源与演化，高能天体物理与伽玛暴，中子星，太阳系外行星，航天和对太阳系天体的探索，以及冥王星与海（王星）外天体。这是多么巨大的进步！（她没说，但我不禁想起，当年的某些学者曾认为天文学已经快要完成了）。那么，一百年之后，天文学又该是怎样的呢？约瑟琳的预言是：我们将要发现地球以外的生命（但不一定是智慧生命）；暗物质－将导致物理上的革命；暗能量－完全改变我们对宇宙的理解；当然，还将有许多我们现在完全无法预想的重大发现。 苏定强院士做了《从望远镜看中国天文学的发展》的报告，列举了国内已建成和正在筹划中的一些望远镜。苏老师做报告一如既往，豪情奔放，气势昂扬，所列举的雄心勃勃的计划令国外天文学家们瞩目和羡慕，也令我们自豪。但，老实说也有点担心：其实我们的人才、资金和技术都还有限，这些计划中的望远镜真的都能及时建成并取得成果吗？在这个大会上，我们亮出了自己的雄心，将来，我们中国天文学家还需以自己的实干证明自己。 开幕式上有表演已成为一个传统，上次巴西大会的音乐和舞曲轻松、活泼。我们的会后表演则紧凑、精彩，有中国鼓、飞天舞、古乐、西藏舞、杂技等，压轴戏是由天文台学生和职工表演的“天梦”。这个表演曾赢得中科院表演的一等奖，我闻名已久，但以前的几次表演，我不巧都错过了，这是第一次看到这一表演。开场，轻柔的音乐中一群白衣少女们入场，围绕着一位手举天文望远镜的红衣少女，演绎出嫦娥奔月的梦境；继而一群全身金黄的小伙子们在热烈的音乐中上场，展示了夸父逐日的豪情；最后，少女们拿着小伞再次上场，在舞蹈中用小伞拼出拼接镜面的光学望远镜，又将小伞倒过来，构成射电望远镜天线阵列的构型。这一表演科学与艺术完美衔接，真正赢得了天文学家们的心，全场爆发出经久不息的掌声。事后，一位来自捷克的天文学家对我谈起，还在感叹： 6 年前布拉格大会的开幕表演没法与你们这次相比。

个人分类: 所见所闻|3764 次阅读|3 个评论

第28届国际天文学联合会大会（1）

热度 1 陈学雷 2012-8-20 17:55

国际天文学联合会 (IAU) 是国际上的权威性天文组织，其大会 (IAU general assembly) 每三年召开一次，有几千名天文学家参加，有点类似体育上的奥运会或者学术界的国际数学家大会 (ICM) 。不过， IAU 似乎更多是种政治性的大会，就学术而言，我觉得 IAU 大会似乎并没有 ICM 的权威性。 2009 年，我曾参加了巴西里约的 27 届大会（见我的博客 http://blog.sciencenet.cn/blog-3061-249567.html ）。今年的 IAU 大会在北京举办（ 8 月 20 日－ 31 日），这也是中国首次承担这一大会，会议地点在国家会议中心（奥运公园），与我所工作的国家天文台相距只有几百米，因此自然要参加。不过，今年的会议的分会专题大多比较狭窄、特殊，与我有一定关系的，有 IAUS288 南极天文 (Antarctica Astronomy),IAUS289 宇宙距离测量的物理（ Advancing the physics of cosmic distances ） , 以及 IAUS295 Massive Galaxies ， 但这些又不是我研究的主要方向（ IAUS289 原来的题目不叫这个，而叫宇宙距离阶梯，如果当初就是现在这个名字的话我就毫不犹豫地参加了，但是当时的名字则有所专指），犹豫了一下，不知该在哪个里做报告，没有在注册时当场选定，结果一不小心就过了截至期了。不过不做报告也好，可以轻松地逛逛会场，认识一些人。后来听说，好多人都抱怨今年的选题怪，不便选择，而且也没有历史、教育等方面的分会。 虽然不做报告，不过还是受科协之托，在此期间要搞个科普活动。这个活动是个科学家－媒体见面会，目的是帮助媒体更好地了解一些有关的科学概念。我们请到了去年因发现暗能量而获得诺贝尔物理奖的 Brian Schmidt 教授，将在 23 日（七夕）那天上午搞这个见面会。媒体方面则是科协负责联系。 会议明天正式开幕，不过有些分会场今天已经开始了。到国家会议中心的会场看了看，会场好大，除了我们天文的会外，还有一个力学的大会、一个冶金的大会，都在此进行也绰绰有余。当然，会费也相当昂贵。本次会议的注册费大约四、五千元（与具体注册时间和内容有关），与往届持平，但以在中国举行而言，应该算不少了，但也不提供午餐，所以学生们除了志愿者外，是很难参会了。

个人分类: 所见所闻|6044 次阅读|2 个评论

比较视野下的中国古代天文理论的探讨

热度 13 scicul 2012-6-28 10:35

《科学文化评论》第八卷第 3 期 比较视野下的中国古代天文理论的探讨 宁晓玉 摘要 本文 探讨了中国古代几个重要的天文问题，分析了中国古人在宇宙论问题上所面临的困难及其解决方案，并和古希腊的情形进行了比较。在此基础上认为：中国古代学者在一些重大的天文理论问题上也进行了卓有成效的探索，只是由于种种原因，他们的探索不像希腊人那样持续和周密。 关键词 浑天说和盖天说 左旋说和右旋说 古代天文理论 作者简介 ：宁晓玉，中国科学院自然科学史研究所副研究员，主攻中国古代天文史。 现代科技文明已经主导了人们的生活，并给人们创造出极大的便利和丰富的物质。此时，人们往往会厚今薄古，认为中国古代的科学技术太落后，和现代的有天渊之别；当人们认识到现代科技文明的源头在西方，更具体一点说是在古希腊时，人们又不免厚彼薄此，把中国传统的科技批得一无是处。这两种心理因素合在一起，会对中国古代科技文明的认识和评价产生非常不利的影响。 20 世纪七八十年代，当中国科学史研究以弘扬中国古代的科技成就、发掘中国科技的世界第一、增强民族自豪感为价值取向时，这种不利影响尚不明显。但是现在，中国科学史研究价值趋向多元化，其不利影响就表现得比较突出了。当前对中国古代有无科学的质疑和激烈辩论，很大程度上是站在现代科技文明的基础上，拷问中国古代文化中的理性成分和中国古代学者的智力生活。优越的生活条件、丰富的知识储备往往会使今人忘记古人的历史语境，在理解和评价古人时不免带有一种先天的优越感，而这恰恰是科学史研究需要极力避免的一种倾向。法国科学思想史家柯瓦雷曾经不止一次地告诫过科学史家： 科学思想史，就我的理解以及我据此努力实践而言，旨在把握科学思想在其创造性活动的过程本身中的历程。为此，关键是要把所研究的著作置于其思想和精神氛围之中，并依据其作者的思维方式和好恶偏向去解释他们。必须抵御这种诱惑 —— 已经有太多的科学史家陷于这种诱惑之中 —— 即为了使古人经常晦涩、笨拙甚至混乱的思想更易理解而将其译成现代语言，尽管澄清了它却也歪曲了他。 对于中国古代天文学，辉煌的历法成就是被普遍接受和承认的。至于说到天文理论问题的探索和成就，一般的看法是中国传统天文学缺乏理论探索的成分。讲究实用、缺乏理论遂成为针对中国古代天文学的定论。但是抛开一些民族虚无主义情绪，以及过于强烈的辉格史研究倾向，仔细考察中国古代学者在一些天文理论问题上所付出的努力、所取得的成果、所面临的困难以及所处的社会环境和文化氛围，我们便会对中国古代学者在天文学理论方面的成就形成较为客观、公正的理解和看法。 “历史学家检讨过去的错误，以作为将来的警戒。但同时也要忠告读者，保全有价值的事物” 。 如果我们希望中国古代对天文理论问题的探讨给中国现代科学的发展提供某些借鉴和警示，那么由此形成的历史经验和教训才是真正有价值的东西。 一 中国古代天文学所提出的问题 中国古代天文学提出了许多有价值的理论问题。最为人所熟知就是中学课本中就讲到的“两小儿辩日”的故事。 孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。 一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。” 一儿曰：“我以日初出远，而日中时近也。” 一儿曰：“日初出大如车盖。及日中，则如盘盂，此不为远者小而近者大乎？” 一儿曰：“日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？” 孔子不能决也。两小儿笑曰：“孰为汝多知乎？” 简单的故事情节却提出了一个复杂的天文现象。不必说，两千多年前的孔子被问得哑口无言；即便是今天，要解决两小儿的矛盾也不是三言两语就可以说得清的，需要利用天文、气象、光学和几何学知识才能给出完满的答案。 屈原《天问》已经成为了千古奇文。东汉王逸为《天问》作注时曾认为：屈原遭流放时，在山间无意中发现了许多楚国先王宗庙祠堂中的壁画。壁画涉及很多内容，包括天文、地理、四方奇闻逸事，以及春秋以前楚国的历史。愤懑中的屈原受壁画触动，写下了这首气势恢宏的《天问》篇。《天问》中对天的问询如下： 遂古之初，谁传道之？ 上下未形，何由考之？ 冥昭瞢 闇 ，谁能极之？ 冯翼惟像，何以识之？ 明明 闇闇 ，惟时何为？ 阴阳三合，何本何化？（宇宙起源和演化的观念 —— 笔者注，下同。） 圜则九重，孰营度之？ 惟兹何功，孰初作之？ 斡维焉系，天极焉加？ 八柱何当，东南何亏？ 九天之际，安放安属？（天地结构和其物理机制的探索） 隅隈多有，谁知其数？ 天何所沓？十二焉分？ 日月安属？列星安陈？ 出自汤谷，次于蒙 氾 。 自明及晦，所行几里？（日月的运行） 夜光何德，死则又育？（月相的变化） 根据王逸的说法和《天问》对宇宙的设问（涉及宇宙的起源、天地结构、天体运动及其运动原因、月相的变化等问题） ，《天问》不仅仅是诗人浪漫瑰丽想象的结果，还是对中国古人思考的宇宙普遍问题的诗意表达，或者至少是两者结合的产物。《天问》中的天文问题被后世的一些学者继承着和探索着，如宋代的朱熹、明清时期的王锡阐和梅文鼎等。 中国古代天文理论所要解决的首要问题也是天地结构和日月五星的运动，这和古希腊天文学的情形基本一致。对天地结构的探讨表现为“浑天说”和“盖天说”的争论，对日月五星运动的解释则表现为“左旋说”和“右旋说”的对立。这两个问题相辅相成，从两汉到明清时期的近两千年的时间中，被不同的学者讨论着。 考察中国古人探索这些问题的细节，并不是想看他们有没有给这些问题提供正确的答案，或者说是中国古代天文有没有与现代天文学理论取得某些一致，而是要理解中国古代学者在处理这些理论问题上遇到了什么样的困难，他们做出了怎样的解释和论证，在他们的知识范围内，这些解释和论证有多大的合理性。并且，只有把中国的情形和和古希腊的进行比较，才能突出两者在为这些问题寻求答案时存在什么样的差异。本文将以中国的宇宙论问题为例来初步回答以上问题。 二 中国对宇宙理论的探讨 对于日心学说诞生之前的古代人来说，他们观察到的天象和现代人看到的没有两样：整个天球包括恒星、日月五星以及天上那些看不见的标志点如：黄极、春分点等都在以 24 小时一周的速度自东向西做周日旋转，旋转轴指向南北极；日月五星不仅做周日旋转，同时它们在恒星背景上又缓慢地自西向东运动，这种东行运动又各自不同：日有快慢变化，月不仅有快慢而且有月相变化，五星有迟疾留退的变化。古今观察者不同之处是：古代人对地球运动的概念全然不知。对于没有地球运动观念的古人（无论是古希腊人还是中国人），要解释日月五星运动的每一种运动都面临着极大的困难。以天体的周日运动来说，遥远庞大的天体怎么可能会以 24 小时一周的速度高速旋转，并且这种旋转还是那样地整齐划一？ 要解决这个问题，设计一个完全透明、内部镶嵌着恒星、五星的球壳或者是半球壳，并且让这个巨大的球或者半球以 24 小时一周绕南北极旋转的模型是最容易、也最直观的办法。古代中国和希腊在这个问题上走着几乎相同的路径。中国最古老的盖天说认为： 天圆如张盖，地方如棋盘。 天形南高而北低，日出故见；日入下，故不见。天之居如倚盖，故极在人北，是其证也。极在天之中，而今在人北，所以知天之形如倚盖也。 由东汉张衡发展完备的浑天说则认为： 浑天如鸡子，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小。 周天三百六十五度四分度之一。又中分之，则一百八十二度八分之五，覆地之上，一百八十二度八分之五，绕地之下。故列宿半隐半现。其两端谓之南北极，北极乃天之中也，在正北，出地上三十六度，然则北极上规径七十二度，常见不隐；南极天之中也，在南，入地三十六度，南极下规七十二度，常伏不见，两极相去一百八十二度强。赤道横天之腹，在南北二极各九十一度十六分度之五。 盖天说和浑天说一开始就争论不休、辩难不止。关于两家学说的内在矛盾和困难以及两派辩难的历史，过去有很多人做过研究 。有一点可以肯定，这两个在中国天文理论占主流学说中，都没有明确提出地圆的概念。至于中国历史上是否出现过地圆学说也没有足够的证据来定论 。有一个事实可以充分说明地圆观念不被明末的学者所知。当耶稣会士利玛窦把确凿不疑的地球概念以及由此绘制出来的《山海與地图》展现给中国明代的士大夫时，他们大为折服，竞相传播。利玛窦为此感到十分惊讶，他说：“他对中国整个思想界感到震惊，因为几百年来，他们才从他那里第一次听到地是圆的” 。传入的地圆说在明清时期引起的争论和影响，读者也可参看该文。由此至少可以断言：即使中国历史上有过地圆的概念，这一概念也没有被广泛传播，成为构建中国天文理论的基石。 解决了众星的周日运动问题之后，随之而来的就是日月五星在恒星背景下的诡异行迹。上述提到的日月五星缓慢的东行运动在现代天文学中就是指行星的轨道运动。能够把轨道运动和周日运动区分开来，在古代天文学的发展上是一个不小的进步。中国古代区分这两种运动最早的确切年代已经不可考，但春秋战国时期的人已经利用岁星约 12 年一周天的规律创立了岁星纪年法，以此推断，中国古人在春秋战国以前就知道了行星的轨道运动。轨道运动为理解天体的运动带来了新的困难：行星怎么既能往西落，又能往东行呢？ 中国提出了两种解决方案，即左旋说和右旋说。左旋说的产生，当不晚于西汉。 列宿日月皆西移，列宿疾而日次之，月最迟。故日与列宿昏俱入西方，后九十一日，是宿在北方，又九十一日，是宿在东方，九十一日，在南方。此明日行迟于列宿也。月生三日，日入而月见西方；至十五日，日入而月见东方，将晦，日未出，乃见东方。以此明月行之迟于日，而皆西行也。 在主张左旋说的人看来，日月五星向东的运动，不过是它们向西运动比恒星天慢的结果，并不是它们真的在向东行。 右旋说最早是由盖天家提出的。在他们看来，固体的天穹罩着大地，其上镶嵌着恒星。天穹自东向西带着恒星作周日运动。日月、五星只是附在天穹上，并不是固定在天穹上。 天旁转如推磨而左行，日月右行，随天左转。故日月实东行，而天牵之以西没。譬之于蚁行磨石之上，磨左旋而蚁右去，磨疾而蚁迟，故不得不随磨以左 迴 焉。 盖天家提出来的右旋说后来被浑天家所接受，只是在浑天说那里，天穹变成了完整封闭的整球，包地于其内，恒星镶嵌在球的内侧，跟随天球一起向西运动，日月五星皆依黄道向东运动。无论是盖天说中的天穹，还是浑天说的整球，都是一层薄薄的球壳，恒星和七曜都在上面运动，没有远近之分。无论是左旋说还是右旋说，在解释日月五星相对于恒星背景的运动方面，两者是等效的，可以说日每天相对于恒星东行一度，也可以说日每天西行不及恒星一度。 两派学说同样都有缺陷。右旋说不能解释日食现象，因为日食发生是因为月掩日，月能掩日则说明月在日之下。月在日下，则月必然不能附着于天球，因此月如蚁附磨石就不能成立了。没有天球的拖拽作用，日月五星怎么能整体划一地东升西落呢？也许正是由于这个原因，中国古代尽管有大量的日月食记录，月掩星和行星互掩的记录，也大体上知道这些现象背后的原因，但却一直没有明确提出日月五星离地球有远近的观念。左旋说根本不用考虑日月五星是否附着于天，仅凭天球与七曜运动速度的差异就可以解释其运动“左中有右”的现象。但是，随之而来的却是更多的矛盾：冬天太阳将升于东南而没于西北，夏天太阳将升于东北而没于西南，这显然和天文事实相违背。再有，太阳、月亮的运动迟疾变化是周期性的，如果以其周日运动为真正的运动，那么一天之内决不能发生太阳和月亮运动有什么周期性的变化。明确地说，左旋说还没有把行星的两种运动完全区分开来。因此左右旋说都存在着深刻的内在矛盾。 东汉时期的李梵、苏统已经提到“月行当有迟疾”，并且认为这是因为月行轨道与人的距离有远近造成的。刘洪在造乾象历时就制定了月离表来准确描述月亮这种变化。从发现这一现象到这项观测结果进入历法前后差距不过百年。北齐时期张子信在海岛上观测 30 年，终于明确提出“日行在春分后则迟，秋分后则速”的说法，同时他还指出五星的运动也是不均匀的。张子信对这些现象的原因也进行了大致的理论解释，他说： 五星行四方列宿，各有所好恶。所居遇其好者，则留多行迟，见早；遇其恶者，则留少行疾，见迟。 大约 20 年之后，隋代的刘孝孙、刘焯、张胄玄就把张子信的三大发现引进了历法之中。但是中国宇宙理论对日月五星的前两种运动尚没有解决好，其他的细微运动也就未及考虑。更遗憾的是，三国两晋时期“浑、盖及宣夜，三说并驱，平、昕、安、穹，四天沸腾” 的热闹局面已经一去不复返了。在此后的 600 年时间中，中国历法有了突飞猛进的发展，前后制定和颁布历法达 50 多部，有大业历、皇极历、大衍历等优秀的历法产生；而中国的宇宙理论却无人问津。 北宋到明中期，邵庸、张载、朱熹等理学家从哲学研究的需要出发，继续讨论着左右旋的话题。到明代中期，他们这种气旋说结合左旋说的宇宙论已经颇具特点。但是没有哪一家学说能够明晰地解释行星的运动，反而是中国传统宇宙论理论和事实相脱节的缺陷，在这些理学家手里被发展得更突出。 明清时期，随着西方天文学知识在中国的广泛传播，天体分层的概念对中国人思想的冲击和地圆学说所产生的影响相差无几。明清时期的历算家在纷纷接受这一观念之余，还不忘这种学说据为中国古代所有。著名历算家王锡阐和梅文鼎分别说： 《天问》曰 : “圜则九重 , 孰营度之 ? ”。则七政异天之说 , 古必有之。近代既亡其书 , 西说遂为创论。 屈子《天问》 : “圜则九重 , 孰营度之 ? ”则古有其语矣。七政运行各一其法 , 此其说不始西人也。 梅文鼎和王锡阐的话如出一辙，最终都把“七政异天”的思想追溯到了屈原的《天问》篇。但是可以肯定的是，明清时期的大多数学者接受的是西方明确清晰“七政异天”观念和地圆学说，并在此基础上开始新一轮“左旋说”和“右旋说”的讨论。 此时学者们之间的分歧不亚于以往：王锡阐撰写的《日月左右旋问答》被研究者认为是关于左右旋问题讨论的总结之作 ，但是在该文中，王锡阐除了用几条观测证据证明日月运动是右旋之外，并没有试图去解决右旋说内在的矛盾；而在他的《五星行度解》中，王锡阐接受了第谷体系，并在此基础上对五星运动，包括以上提到的两种运动和日月五星的迟疾留退现象给出了清晰明确的解释；而梅文鼎则不同，他在吸收“七政异天”的基础上创建了新的模型来解决传统的左旋说与观测事实上的抵牾 。这一时期对宇宙论的讨论出现了把更多的天文观测事实纳入理论体系之内的倾向，这不能不说是受西方天文学影响的结果。 三 与古希腊宇宙论探讨的比较 不与古希腊的情况作比较，就不会体会中国古人在解释天体运动所面临的困难，也不会认识到中西双方在探索宇宙真实图景的道路上究竟有怎样的分歧。在古希腊，地圆观念经过经验证明，已经被毕达哥拉斯及其弟子们所普遍接受。基于地圆说，毕达哥拉斯学派描绘了这样一个天空体系： 关于天空体系，他们描绘了一个到处栖居着人的圆形地球，被各携带一个天体的同轴透明球体所围绕。最里面的球体携带着月球，它显然比其他天体更接近地球。最外面的球体携带着恒星。而中间的各球体携带着水星、金星、太阳、火星、木星和土星。 这是毕达哥拉斯对天空体系的安排，整个天球的周日运动是由恒星球层的带动所引起的。这种层层包裹的分层天球体系，在古希腊哲学家巴门尼德那里已经初见端倪。 在公元前 5 世纪甚至更早，希腊人就能区分行星的两种运动。柏拉图的《蒂迈欧篇》明确记载了这一区分——“沿同一圈的运动”和“沿另一圈的运动”，而且还提到了《理想国》中忽视了的一点，即另一圈的运动，也就是黄道的倾角 。古希腊的先哲们为此也大费脑筋，而且他们面临着比中国古人更大的困难：既然行星不能附着在恒星天球上，那么它们如何参与恒星天的运动呢？柏拉图之前的毕达哥拉斯及其学派的其他成员为此提出了三种解决方案，他们认为： 恒星的外球层一昼夜旋转一周，其他球层的运转稍慢以表明太阳、月亮和诸行星的迟滞行程。……携带着各行星的一些旋转球体是按照其转速排列的：土星的运动速度几乎同恒星一样快，三十年才之后一圈，被安排在众恒星的紧内侧；然后是木星、火星、太阳；金星和水星则恰好安排在太阳的内侧与外侧。他们侥幸地猜中了这一按速度的安排。 毕达哥拉斯的学生费勒劳斯显然不能接受老师的理论，他认为巨大的球层带动星体运动看起来是那样的不和谐，它不能符合简单性原理。 费勒劳斯记下了这样一种观点：在宇宙中心的不是地球而是一团火 —— “众神 袛 的了望塔” —— 而地球每日在一条小轨道上绕这团火旋转，地球上被人类居住的部分总是背离这团火。地球的这一周日运动是众星通过天空运动的原因。最外层的明澈球体可以是静止不动的。 于是地球运动免去了巨大天体的快速转动，行星东行则是与地球同方向转动的各层天球的缓慢转动而引起的，它们各自独立，互不干扰。费勒劳斯的假说最终将行星运动从周日运动中区分了初来。 晚期的毕达哥拉斯学派甚至走得更远，他们放弃了中央火，用地球的自转来说明周日运动。总之，毕达哥拉斯学派在这个问题上的追问取得了很大的进步：明确了地体是圆形的观念，排出了接近于宇宙真实图景的行星序列，提出了地球自转假说。 毕达哥拉斯学派的前两个成就都为柏拉图所接受，但是地球运动的假说既没有经验证据，又极大地违背常识，柏拉图拒绝了这一假说。到柏拉图时代，对日月五星观察又有了新的进展：知道了四季长短不一，行星的迟疾留退等现象。这又增加了新的问题，使得从地静系统解释行星运动变得更加困难。柏拉图牢记着苏格拉底对天文学的训诫：“如在几何学中一样，我们研究天文学也要从问题出发。”这是一种激进的改革，它改变了以后希腊天文学的发展路径。本着这种对天文学发展的看法，柏拉图系统地阐述了一个特殊问题，即行星运动问题，在此后几个世纪，它将成为天文学家的首要问题。针对这个问题的解决，柏拉图还提供了自己的思路：也就是“如何组合几种匀速的圆周运动以合成一种与所观测的行星运动相符合的运动 ？”虽然后来开普勒放弃了圆周运动的要求，但对行星视运动的解释仍是牛顿时代之前天文学的主要问题。 欧多克斯为柏拉图的挑战提供了第一个解决方案。欧多克斯的体系设计了一套巨大的同心球，就像是以层层外皮包裹起来的洋葱头。他总共用了 27 个球体，每一颗行星用四个球，月亮和太阳各三个，再外加一个恒星球体。不同球层的合成运动就产生了行星在星空背景上的留、退现象。后来他的学生卡利普斯又增加了几个球层给太阳和月亮，以解释四季不等的观测事实。 这个体系整体上显示出高超的数学技能。它在没有打破柏拉图只假定简单圆周运动的规则的前提下，就相当成功地解释了很多种现象。考虑到当时掌握的几何学手段，设计一些球面的组合以产生一条与行星带圈的运动相符的曲线，这真是一个创举。 可是这一理论不仅对日、月不均匀运动无能无力，即使是在解释行星运动这个最有成就的方面，它的缺陷也是显而易见的。欧多克斯的模型是纯数学的，没有资料说明欧多克斯是如何认识这些同心球壳的性质的，也没有说明这些运动究竟是怎么引起的。 欧多克斯模型的下一个修正者是亚里士多德。 亚里士多德却是一个生活在实在世界中的自然主义者，并且，他坚持探索天体运行的物理学原因。幸运的是，通过采用欧多克斯的数学模型，他很快就发现了方便之门。他试图在这个数学模型中引进力学机制，以讨论最外层的球如何把运动传递到月亮下方的区域。为此，亚里士多德把球增加到了 55 个，并且把这些球改成了物理实体。” 亚里士多德的物理学在很长一段时间是自然界和天界的运动唯一的解释，他的观点、思想很快成为权威，并被翻译成各种文字印刷和传抄。亚里士多德给天体运动提供的物理学解释也成为唯一的尝试，并且由于和基督教神学的结合，在以后的一千多年中，很少有人敢于去触碰它。 古希腊还存在着一个更具革命性的假说，那就是阿里斯塔克的日心说。在他的理论中，太阳和恒星固定不动，地球不仅自转，而且绕太阳公转，月亮则绕地球公转。但是阿里斯塔克没有建立起一个明确、全面的天文体系，而仅仅提出了一种解决行星运动的可能方法，而且它严重违背常识和亚里士多德的物理学：如果地球自转，为什么垂直射出去的箭会落回原地，天上的云彩不往后飘？为什么高速旋转的地球不会四分五裂？更为关键的是，如果地球绕太阳公转，为什么不能观测到恒星的周年视差？于是，这个理论渐渐被西方世界遗忘了。 如果把古希腊的理论同中国的进行对比，只考虑行星两种类型的运动，那么到欧多克斯和亚里士多德，希腊人已经解决了行星的运动问题。托勒密是希腊天文学的集大成者，他发展起来的高度精密和复杂的本轮均轮模型拯救了更多的观测事实：四季长短不等，月亮的两种差（中心差和出差）、行星的亮度变化和迟疾留退现象。托勒密的理论是对如何用圆周运动来解释各类现象这一问题的最后解答。 在古希腊人那里，本轮、均轮机制被熟练地用来解释天体的很多不同的无规则运动。通过改变两轮的大小和旋转方向，不同的效果都可以模拟出来；通过本轮上再加本轮，再复杂的运动都能产生。这个机制一直都是所有定量描述行星运动理论的基石，直到开普勒的时代。 到了 15 世纪中叶，天文学家对托勒密体系困难已经有所认识：日益增多的本轮让这个系统看起来太过复杂。托勒密体系的困难是整个地静系统积累起来的困难，它促使人们努力对托勒密体系进行根本的改革。 最终，哥白尼向托勒密体系提出了质疑。在哥白尼看来，托勒密使用偏心圆和对位点意味着背离了古希腊为圆周运动设立的两条基本原则。为了严格遵守这些准则，哥白尼转而求助于比托勒密更为古老的阿里斯塔克的日心说。重新被提起的“日心说”打破了地心理论延续了上千年的传统，“一个自旋着的地球就不再需要带着众星的一个旋转着的碗了。众星不需要碗，它们可以以‘任何的’大距离悬挂在天空中，并且如果是任何的也许就是许多不同的距离，这就把众星推到天国的更遥远的区域。” 直到哥白尼，日月五星运动的所有矛盾才算得到了合理的数学上的解决：行星的周日运动是因为地球的自转，它和行星的轨道运动是两个独立运动，所以既不像古希腊那样需要恒星天的携带，也不像中国那样，需要“磨”的拖拽，古往今来在地球上观测到的行星的古怪表现，是两者运动叠加后的效果。 哥白尼的成功带来了物理学上的困难，阿里斯塔克面临的难题哥白尼同样难以回答。在哥白尼重提地动观念之前，本轮均轮模型在解释天体运动方面是如此成功，以至于西方天文学家相信某种几何学模型就可以解决天体运动的所有问题，至于这些轮子在物理上是否真实，天体的各种运动如何传递，则是无需考虑的事情。 为了创造一个好理论，我们必须掌握简单的基本原理或假定，我们还必须能从该原理或假定中得出一个非常合理地与天象相符的体系。一种理论的使用价值以及人们对它的喜好都取决于其原则的简易性和与天象的紧密相符。人们也期望在假设方面取得成果，但这常常与简易性和精确性分不开。对于古希腊思想和对于今天许多科学思想来说，一个好的理论是一个能精密地保存所有现象的简单理论。判断是否是一个好理论，要问‘它是非常简单易懂吗？’和‘它能极完整地保存现象吗？’假如我们又问‘它是真实的吗？’， 这可不是正确的要求。 这就是古希腊数理天文学的基本思路，并且在以后的西方天文学发展中，这种研究思路一直占据主流地位。在哥白尼之后，尤其是随着哥白尼学说逐渐地被更多的学者所接受和讨论，地球运动所带来的物理学上的困难成了不可回避的新问题。新天文学呼唤新物理学的诞生。 余 论 就古代中国和希腊在行星运动问题上的比较来看，中国学者的思考显然不如古希腊的周密、系统。难怪一些科学史家批评道： 就宇宙模型而论，不论是托勒密地心体系，哥白尼日心体系，还是第谷地心、日心折衷体系，都远比中国的代数学体系要先进。因为它们都不同程度地接触到太阳系运动的真相，不论是对于地球形体，还是太阳系的结构和运动机制的认识，中国传统天文学都无法企及。 话虽尖刻，却也是实情。但是无论怎样也不能抹杀中国人在这些问题上所付出的努力：他们同样提出了这个重大的理论问题，也同样尝试着给它提供合理的解释，同样在努力追寻宇宙的真实图景。 只是双方努力的结果有所不同：古希腊在这个问题上目标明确、层层推进，在经历了一千多年的发展和探索之后，确立了哥白尼日心学说的地位，产生了开普勒的行星三定律，发展出了牛顿的万有引力定律，导致了近代科学的诞生。以直线前进的历史眼光来看，古希腊的哲学家和天文学家一直都把行星运动看做是首先要解决的问题，即便是在托勒密之后一千多年的停滞时期，在阿拉伯世界，还有大批阿拉伯天文学家继承和发展着托勒密体系；在中世纪，也有经院哲学家在亚里士多德体系中考虑着天体运动的力学机制问题。 与古希腊对比，中国在宇宙理论的探讨上似乎处于模糊、散乱和时断时续的状态。至于一些最基本的事实概念，如地圆观念、天体距离地球有远近的思想，中国古代似乎也曾经产生过，却没有明确提出来，至少没有被广泛、深入地讨论过。中国的左右旋说存在着根本性的矛盾，可是后继者不着眼于理论和观测事实之间的矛盾，进行更深入地思考，而是浅尝辄止或是附会一些“天人感应”一类观点加以敷衍。明末清初时期的学者李之藻、徐光启对造成中国天文历法这种局面早有深刻的认识。虽说他们的议论看起来也只是针对历法而言，但用来反思中国天文理论的探讨则更加切合。李之藻道： 盖缘彼国不以天文历学为禁，五千年来，通国之俊，曹聚而讲究之。窥 测既核，研究亦审。与吾中国数百年来，始得一人，无师无友，自悟自是，此岂可以疏密较者哉？ 徐光启说道： 唐虞邈矣，钦若授时，学士大夫罕言之。刘洪、姜岌、何承天、祖冲之 之流，越百载一人焉，或二三百载一人焉，无有如羲和仲叔极议一堂之上者，故此事三千年以还 忞忞 。…… 先生尝为余言：西士之精于历，无他谬巧也，千百为辈，传习讲求者三千年，其青于蓝而寒于水者，时时有之，以故言理弥微亦弥著，立法弥详亦弥简。余闻其言而喟然。以彼千百为辈，传习讲求者三千年，吾且越百载一人焉，或二三百载一人焉，此其间何工拙可较论哉！” 这也有社会、文化和历史的原因。对于西方天文学来说，毕达哥拉斯学派对行星运动的关注和卓有成效的思考，柏拉图对天文学研究路径的改变以及对西方天文学需要解决问题的凝练，亚里士多德对数理天文学的物理化，三大哲学家对西方天文学的发展道路的影响绝不亚于中国汉代形成由皇家天文机构管理历算的影响：它们各自规定了天文学的首要问题。古希腊哲学需要 拯 救现象。因此行星的异常行为成为哲学家和天文学家关注的问题，在上千年中发展出了高度复杂的几何模型来解释所有行星现象；中国统治者需要精确的历法以准确地“敬授民时”，维护自己的皇权，因此受雇于皇家天文机构的历算家始终把提高历法的精度当作首要任务，在两千年发展中发展出了高度精确的历法体系，而没有将解释世界或曰拯救现象当成自己的首要任务。 参考文献 薄树人 2003a . 再谈《周髀算经》中的盖天说 . 《薄树人文集》 . 合肥 : 中国科学技术出版社 . 页 63 － 69. 薄树人 2003b. 近来天文学史界有关张衡的若干争论 . 《薄树人文集》 . 页 519 － 524. 合肥 : 中国科学技术出版社 . 陈美东 1984. 张衡《浑天仪注》新探 . 《社会科学战线》 . (3). 陈美东 2003. 《中国科学技术史》 ( 天文卷 ). 北京 : 科学出版社 . Dreyer, J. 1953. A History of Astronomy From Thales to Kepler . Dover Pubilcation. INC.. New York. Goodrich, C. 2006. 《万历十五年》英文版序言 . 黄仁宇著 . 《万历十五年》 . 北京 : 中华书局 . 罗杰斯 1989. 《天文学理论的发展》 . 卢央、李文华译 . 北京 : 科学出版社 . 樊洪业 , 王扬宗 2000. 《西学东渐——科学在中国的传播》 . 长沙 : 当代青年科普文库 . Hoskin, M. (ed.) 1997. The Cambridge Illustrated History of Astronomy . Cambridge University Press. 金祖孟 1985. 试评“张衡地圆说” . 《自然辩证法研究通讯》 . (5): 57 － 60. 劳埃德 2004. 《早期希腊科学——从泰勒斯到亚里士多德》 . 孙小淳译 . 上海 : 上海科技教育出版社 . 李志超、华同旭 1986. 论中国古代大地形态概念 . 自然辩证法通讯 . (6): 51 － 55. 李之藻 1933. 请译西洋历法等书疏 . 见徐光启 . 《增订徐文定公集》 ( 卷六 ). 上海 : 上海徐家汇天主堂版 . Linton, C. 2004. From Eudoxus to Einstein: A History of Mathematical Astronomy. Cmbridge University Press. 柯瓦雷 1997. 我的研究倾向与规划 . 吴国盛编 . 《科学思想史指南》 . 成都 : 四川教育出版社 . 林金水 1985. 利玛窦输入地圆说的意义与影响 . 《文史哲》 . (5): 28 － 34. 宁晓玉 2009. 明清时期中西宇宙观念的会通——以日月五星左右旋为例 . 《中国科技史杂志》 . 30(1): 151 － 159. 钱宝琮 1958. 盖天说源流考 . 《科学史集刊》 . (1). 王锡阐 1998. 历说 ( 五 ). 《中国科学技术典籍通汇》 ( 天文卷 ). 郑州 : 河南教育出版社 . 徐光启 1963. 简平仪说序 . 王重民辑校 . 《徐光启集》 . 北京 : 中华书局 . 杨小明 2003. 梅文鼎的日月五星左旋说及其弊端 . 《自然科学史研究》 . 22 (4): 351 － 360. 作者简介 ：宁晓玉，中国科学院自然科学史研究所副研究员。 基金项目 ：此项研究是国家社会科学基金资助的重大课题“中国古代传统文化中的科学思想、方法和价值取向研究”的子课题之一，并受其资助。 罗杰斯的判断有些笼统。在柏拉图主义者看来，数学模型是真实的，因为柏拉图的实在就是数学实在；而在亚里士多德主义者看来，它就不是真实的。中世纪晚期的穆斯林学者以及受其影响的拉丁学者更倾向于亚里士多德主义，他们试图为托勒密的数学模型找到力学上的解释。

12613 次阅读|20 个评论

观赏天文学与应用天文学：猛烈的潮汐可能引发地震

热度 1 杨学祥 2012-5-9 05:12

观赏天文学与应用天文学：猛烈的潮汐可能引发地震 杨学祥 每当天空出现特殊天象，天文学家一定出面提醒人们观赏天文奇景，同时告诫人们不要恐慌，天文奇观不会影响日常生活，这几乎成为天文台的神圣职责和义务。太阳活动、月亮圆缺、日食、月食、超级月亮真的与天气变化、地震火山活动无关？ 事实上，天文学在中国分成两大部分，一部分为观赏天文学，另一部分为应用天文学。观赏天文学总是在公众面前抛头露面，而应用天文学藏在科学深闺往往不为人们所知。 太阳黑子变化周期主要为 11 年和 22 年。自然现象的 11 年和 22 年周期，大多归结为太阳黑子变化的作用。地震活动的 11 年和 22 年周期，地磁变化的 11 年周期，大气温度的 11 年和 22 年周期，海温变化的 11 年和 22 年周期，一概归结为太阳活动的结果。潮汐也有 11 年和 22 年周期，其强度远远超过太阳黑子变化。 学者徐道一指出，许多地区，如日本及我国的西藏、华北、新疆、河北等地的地震活动有 10-11 年周期。学者罗葆荣指出，云南 22 年的地震周期在 20 世纪形成了 4 个大震活跃期和 4 个相对平静期。学者张素欣等人统计结果显示，华北地区的强震自 1815 年第 4 高潮以来，有 84.6% 的强震集中在太阳黑子 11 年变化周期的峰年段 (±1 年 ) 和谷年段 (±1 年 ) 内发生；其中尤以双周峰年段、单周谷年段较为集中；而单周下降时段却从未有过强震发生。学者陈伯舫综合 APIA 、 HONOLULU 、 PAMATAI3 个地磁台三分量的 11 年周期变化的形态后，可定性地提出该变化源于内场。 学者曲维政等人发现南半球大气温度场从地面层直至对流层顶广泛盛行着十分显著的与太阳磁场磁性 22 年周期变化相一致的变化周期。地球海洋温度变化广泛盛行着 22 年尺度的年代际周期性变化，这种 2 2 年变化周期在深层海洋中更为清楚。世界海洋不同海域深海温度对于太阳磁场磁性 22 年周期响应的相位存在显著不同，南北大西洋海温变化相位相差 115 度，即变化趋势接近相反；南北太平洋海温变化相位相差 19 度，南太平洋变化超前。太阳活动所激发的海温变化的振荡幅度在不同海域也有显著差异，北大西洋海温 22 年周期振幅为 0.07 ℃ ，而南大西洋则高达 0. 18 ℃ 。南北半球中纬度平流层和对流层大气温度场普遍存在 2 2 年变化周期。 学者翁衡毅的结果显示，准两年周期性源于该系统对于受 11 年周期调制的季节强迫的非线性响应。当系统的非线性固定时，准两年震荡的周期长度和振幅随季节变化的强度和太阳活动 11 年周期变化的强度而变化。这可能是造成气候中准两年震荡的性质有时空变化的原因之一。学者王在文指出， 海温主要周期大部分落在 3 ～ 10 年的范围内，以及有 11 和 22 年周期，还存在一年和准两年变化。这不仅与太阳黑子周期相符，也与潮汐周期完全吻合。 学者杜品仁（ 1994 ）和 胡辉 等人（ 2003 ）分别指出，地震具有明显的 18.6 年潮汐周期，被称为岩浆潮周期。潮汐激发地震已经得到国内外研究的证实 。地震活动都有明显的 11 年、 18.6 年、 22 年周期。 数据表明，云南在月亮赤纬角极值时易发生 7 级地震，如，月亮赤纬角的最大值 1913 、 1950 、 1970 、 1988 年和月亮赤纬角的最小值附近的 1941 、 1976 、 1995 、 1996 年都发生了 7 级地震，占 9/13 。太阳黑子极值年易发生地震，太阳黑子峰年次年 1988 和谷年 1913 、 1976 、 1996 年都发生了 7 级地震，占 7/13 。太阳黑子极值年和 月亮赤纬角极值年的叠加年（三年内） 易发生地震，如 1913 、 1976 、 1996 年都发生了 7 级地震，占 8/13 。 2009 年 2 月 25 日 美国学者 Métivier 等人在《地球和行星科学通讯》（ Earth and Planetary Science Letters ）发表题为 《地球固体潮激发地震的证据》的文章，为潮汐激发地震提供了新的证据。应用全球最多的地震目录（包括 442412 个事件）， Métivier 等人得到固体潮位相与地震事件时间清晰的对应关系（ 99% 的置信度）：当岩石圈正常的压力减少时，地震多发生在固体潮使地面上升的时刻。他们发现，固体潮比大气潮和海洋潮激发地震的可能性更大。新证据的重要性是无可置疑的，它强调了地球固体潮和地震关系。 潮汐有 1.0303 、 1.1145 、 2.0538 、 2.0606 、 2.2014 、 2.2087 、 2.2289 、 18.6 年的基本周期。由此衍生的周期有 3.1 、 3.34 、 4.1 、 4.9 、 5.5 、 5.57 、 9 、 9.2 、 9.3 、 9.5 、 9.9 、 9.98 、 10 、 11 、 11.137 、 18.6 、、 19.96 、 22 、 22.3 、 27 、 29.95 、 30 、 33 、 44 、 54 、 55 、 55.7 、 55.8 、 60 、 77 、 90 、 110 、 179.6 、 182.4 、 186 、 200 、 205 、 220 年（见表 2.6 ），与气候现象循环的记录有很好的对应性。 有关气候现象循环的记录 75 项，与潮汐周期相同的有 66 项，占 88% ，表明潮汐是影响气候现象循环的主要因素。 赵德秀等人指出，中国旱涝、世界厄尔尼诺和拉尼娜与日食变化有关。 美国加州大学洛杉矶分校的科学家，在 2004 年 10 月 21 日 在《科学》杂志网络版上发表文章指出：地球上的潮汐可能会引发地震。该文章将刊登在 11 月出版的《科学》杂志上。 相关新闻： “超级月亮”奇观覆长江流域 海事防天文最大潮 2012-05-07 17:10:20 来源：江苏新闻网 　　中新江苏网南京 5 月 7 日 电　（丁浩伟 伍卓玉）今年最大最圆的月亮于 5 月 6 日 中午 出现，中国各地最佳观赏时间是在 5 月 6 日 的凌晨和晚上。“超级月亮”天文奇观令人振奋，对于长江口水域的海事部门却紧张应对，海事部门表示，在新月和满月时的潮汐是最大的，长江江水的流向变得复杂，流速加快，“超级月亮”覆长江流域期间，受潮水影响江面多不安全因素。 　　 5 月 5 日 至 8 日连续四天，长江水域将会出现今年以来首次潮位最高、潮差 ( 高潮减低潮 ) 最大的天文大潮， 7 日和 8 日潮水最大，其中长江常熟段水域因临近长江口，受潮汐影响较大，再加上苏通大桥水域本身航道狭窄、水流湍急，在大潮汛期间影响尤为明显，导致通航环境愈加复杂，船舶航经该常熟水域时，操作困难，稍有不慎将有可能导致水上险情事故发生。 　　对此，常熟海事部门通过手机短信平台、 VHF 高频电话等发布了大潮汛通告，提醒船舶及时采取安全措施积极应对；指挥中心组织海巡艇高峰上岗，进行现场宣传和交通维护；执法支队通知辖区各码头单位加强对靠泊船舶的安全管理，政务中心利用签证窗口告知进出港船舶注意潮汐期间安全，特别是内档靠泊船舶，涨落潮期间不得进出靠泊，同时利用执法车到辖区码头和靠泊船舶宣传，要求码头单位和船舶加强值班，密切关注水位变化，及时调整缆绳，以策安全。 编辑：晓颖 http://www.js.chinanews.com/news/2012/0507/38827.html “超级月亮”引发十年同期最大钱塘潮 发布时间： 2012 年 05 月 08 日 11:07 来源：东方卫视 　　今年受到“超级月亮”的影响，今年钱塘江迎来近十年同期最大钱塘潮。专家表示“超级月亮”是正常天象，不会影响人们的正常生活。 http://www.chinanews.com/shipin/2012/05-08/news69247.shtml “超级月亮”刚落 “天宫大戏”又起 未来一个月星空将上演三大天文现象 合肥在线 2012-05-08 12:52 稿源 : 合肥在线 - 合肥晚报 将本文分享到微博 : 刚刚告别了“超级月亮”，星空还将迎来多场“天宫大戏”。 5 月下旬到 6 月上旬，将有三大天文现象轮番上演： 5 月 21 日 的“日环食”、 6 月 4 日 的月偏食和 6 月 6 日 的“金星凌日”。特别是“金星凌日”这一天文现象十分罕见，如果错过这次，下次再观看，须等到 100 多年之后。 ■观看要点 片名 《日环食》 合肥不在本次环食带，只能欣赏到日偏食的美景 天空中金光灿灿的太阳，慢慢变成一个圆环，最后成为一只“金指环”，这就是日环食。 5 月 21 日 这一美景即将在天空上演。不过由于合肥不在本次环食带中，看不到“金指环”，只能欣赏到日偏食的美景。 中科大天文爱好者王永飞说，此次日环食发生在 5 月 21 日 清晨，最先看到环食的是海南省北部地区的人们，随后是广东、江西、福建，以及浙江省南部，之后环食带入海。 “合肥只看得到日偏食，时间从清晨 5 ： 19 左右开始，持续到 7 ： 30 左右结束，最佳观测时间是 6 点半左右。”王永飞说，由于合肥的地理位置，此次偏食不是很明显，市民观看日偏食需要用专门的日食镜，如果用肉眼观看，效果将大大打折扣。 为了能完整欣赏到“金指环”，王永飞说，合肥一批天文爱好者将专程去厦门观看。据介绍，本次日环食是继 2010 年 1 月 15 日 后，又一次我国境内可见的日环食，下一次要等到 2020 年 6 月 21 日 。 ■观看要点 片名 《月偏食》上映时间 6 月 4 日 月亮可用肉眼直接观察，但此次观测效果不理想 作为 6 月天空的另一大戏， 6 月 4 日 的星空将演出月偏食。王永飞介绍，月偏食是月食的一种，月偏食发生时，月亮将呈现一半白色，一半古铜色的美丽“模样”，分为初亏、食甚和复圆三个阶段。 “但这次的月偏食观测效果不理想，如果不借助专业仪器，可能很难看出月亮的变化。”王永飞说。 据北京天文馆发布的信息，此次在我国东部地区可以观测到带食月出，西部部分地区只能观测到带半影月食月出。初亏将发生在北京时间 18 时左右，复圆大约是在 20 时 06 分，最大食分 0.37 。而我国大部分地区，月亮都是在食甚后才升起，所以这次月偏食的观测条件并不理想。 ■观看要点 片名 《金星凌日》上映时间 6 月 6 日 6 时 10 分开始，直到 12 时 46 分结束 观看时一定使用适当的减光装置来保护眼睛，不要长时间地凝视太阳，必须经常让眼睛休息片刻。 王永飞说，我们平时看到的太阳是一个圆盘，发生“金星凌日”时，金星运行到太阳与地球之间，所以我们可以看到太阳表面有一个小黑点，这个就是金星的影子。 “金星凌日是一罕见的天文现象，因为它下次再出现要等 100 多年以后。”王永飞说，与日环食与月偏食相比，“金星凌日”出现的次数更少，下回再发生这一天象，就要等到 2117 年。 根据预报，本次“金星凌日”我国是全世界范围内的最佳观测点之一，除了一些西部地区外，大部分地区可以看到“金星凌日”全过程。本次“金星凌日”将从 6 月 6 日 6 时 10 分开始，将持续 6 个半小时，到 12 时 46 分结束。只要天气晴朗，就可观看。王永飞提醒，市民在欣赏这一罕见的天文现象时，一定要注意观看安全，裸眼观看易伤眼，须使用减光设备。 □本报记者 蒋瑜香 编辑 : 尹茹 http://news.hf365.com/system/2012/05/08/011504504.shtml 起因又有新说法 猛烈的潮汐可能引发地震 www.XINHUANET.com 　　 2004 年 10 月 26 日 08:36:03 　　来源：科技日报 美国加州大学洛杉矶分校的科学家， 21 日在《科学》杂志网络版上发表文章指出：地球上的潮汐可能会引发地震。该文章将刊登在 11 月出版的《科学》杂志上。 在月亮以及太阳的引力作用下，海水不断地潮起潮落，地球断面层上受到的压力也因此每天有大约两次的起伏。该文章的作者伊丽莎白 ? 哥奇兰说：“猛烈的潮汐在地震的引发过程中发挥了很大的作用，地震发生的时间会因潮汐造成的压力波动而提前或推迟。” 科学家已经就潮汐对地震的影响猜测了很长的时间，但到目前为止还没有人论证过它对全球范围的影响效果，以前只发现在海底或火山附近，地震与潮汐才呈现出比较清楚的联系。该文章另一位作者，加州大学洛杉矶分校地球与空间科学系教授约翰 ? 维大说：“地震起因还是一个迷，而这一理论可以说是其中的一种解释。我们发现海平面高度在数米范围内的改变所产生的力量会显著地影响地震发生的几率，这为我们向彻底了解地震的起因迈出了坚实的一步。” 哥奇兰等人首次将潮的相位和潮的大小合并计算，使用的计算方法比 3 年前所能做到的精确了很多。哥奇兰对地震和潮汐压力数据进行了统计学分析，采用的计算方法来自于日本地球科学与防灾研究所的地震学家田中，全球地震数据来自于哈佛大学的地震学家。他们分析了 1977 － 2000 年间全球 2000 多个 5.5 级以上的地震。 他们重点研究了发生在消减带的地震，在这里，构造板块互相挤压，断面层的位置也更容易判断。哥奇兰和维大发现地震的发生与断面层潮汐压力处于高度密切相关，而这种相关性偶然发生的几率不到万分之一。他们发现猛烈的潮汐在浅断面层施加了足够的压力从而会引发地震。当潮很大，达到大约 2 － 3 米 时， 3/4 的地震都会发生，而潮汐越小，发生的地震也越少。 他们同时发现，发生在美国阿拉斯加、日本、新西兰以及南美洲西部的海岸附近的地震都显示出了与潮汐的相互关系。不过，维大也承认，在美国加利福尼亚以及世界上大多数地方，地震与潮汐的联系却相当的小，在加利福尼亚，潮汐对地震的影响最多只有 1 ％或 2 ％。他认为这是因为所研究的断面层距岸边有数英里，而且潮也不是特别大的缘故。（张亮） （责任编辑 : 刘媛） http://news.xinhuanet.com/st/2004-10/26/content_2138709.htm

个人分类: 科技点评|3084 次阅读|2 个评论

天文学

metanb 2012-4-28 22:49

似乎是相对落后的学科。

个人分类: 魔鬼辞典|1779 次阅读|0 个评论

招聘：射电天文学专业博士后或工作人员

陈学雷 2012-4-4 16:35

国家天文台宇宙暗物质暗能量研究团组目前正在开展暗能量射电探测实验研究（天籁计划），研制用于低红移（ z=1)21cm 辐射巡天的射电望远镜阵列，同时使用国外现有射电望远镜进行相关的观测和数据处理研究。拟招聘射电天文学专业博士后或工作人员，从事观测数据处理研究和数据处理系统软件研制，要求 （ 1 ）具有或即将获得博士学位； （ 2 ）熟悉射电天文观测和数据处理 应聘者请将个人简历、学历证明和工作证明、推荐信（ 2 封以上）等材料通过 E-mail 发至 xuelei@cosmology.bao.ac.cn 。我们将根据国家天文台有关用人要求，进行筛选并安排面试。

个人分类: 五花八门|5938 次阅读|0 个评论

4位著名的女数学力学家

kejidaobao 2012-3-29 10:03

文/武际可 在科学史上，女科学家是很少的，在数学力学界也是这样，她们是王贞仪、热尔曼、柯瓦列夫斯卡娅、诺特。 王贞仪（1768—1797），字德卿，江宁人。其父为清代学者王锡琛，精通医学，在他的影响下，王贞仪也精通医学。她的祖父精通历算。她家藏书丰富，据说有七十五橱，这些书籍对王贞仪的成长有很大影响。王贞仪在《敬书先大父惺斋公读书记事后》一文中说：“贞仪幼侍大父惺斋公，公细训以诸算法。既长，学历算，复读家藏诸历算善本十余种，潜心稽究十余年。”她精通星象和历算，就是说对于天文学很有研究。早期的天文学，与数学和力学都有着十分密切的关系，所以她也可以认为是一位数学力学家。17世纪初叶，英国数学家纳皮尔发明了一种算筹计算法，明末介绍到我国，也称为“筹算”。清代著名数学家梅文鼎、戴震等人曾加以研究。戴震称其为“策算”。王贞仪也研究这种筹算，并写书向国人介绍西洋筹算，她在著作中对西洋筹算进行增补讲解，使之简易明了。王贞仪最有造诣的还是天文学。中国天文学到她的时代一直就和迷信混在一起的，如利用天文搞“风水”之类。面对迷信和愚昧，王贞仪在《葬经辟异序》和给她父亲的一封信里，明确宣布，这些东西完全是骗人的鬼话，绝不会影响子孙后代的贫富贵贱。还有人抬出所谓“风水”本是古代圣贤倡导的，以此来吓她。王贞仪更指出，这正是那班圣贤的缺点，学古人必须取批判态度。在一定意义上说，王贞仪的科学成绩正是在同这些谬端邪说的斗争中取得的。 在古代中国几千年的历史长河中,会写文章、会作诗填词的才女，代有人出。然而，既会写文章作诗填词、通医术，而又精通数学和天文的，王贞仪一人而已。 法国人，索菲亚·热尔曼（Sophie Germain，1776—1831）是一位富商的女儿，13岁便阅读各种书籍，天天泡在图书馆里，阅读数学、外文等书籍。1809年，法国科学院公布了一项资金为3000法朗的悬赏研究题目。该题目要求对当时新发现的一种物理现象即克拉尼（Chladni）实验：将板边界固定好,在板上撒一些细砂，当用小提琴弓板的边界使之振动时,沙粒在板上形成各种固定的花纹。这花纹随板形状、敲击部位与固定方式而变——薄弹性板振动时各种模态给出分析与解释。许多有才能的科学家都跃跃欲试。然而,这笔奖金却由于索菲亚·热尔曼分别在1811年、1813 年、1815年投寄了3篇文章，于1816年获得了这项奖励。 热尔曼的另一项重要贡献，是对于费尔马（Fermat）大问题研究的推进。后来高斯由于欣赏她的才能推荐她当德国哥廷根大学的名誉博士。由于她患乳腺癌过早去世而未成。 索妮亚·柯瓦列夫斯卡娅（София Васи льевна Ковалевска，1850—1891）。她出生于莫斯科一个炮兵将军的家庭。15岁开始便对数学产生了浓厚兴趣，并且进步很快，渴望出国深造。从1869年开始她到德国海德堡大学先后学习过椭圆函数，听过著名的基尔霍夫与亥姆霍兹的物理讲座。1870年数学大师魏尔斯特拉斯（eierstrss，1815—1897）想推荐她正式为自己的学生，但因为校方未接受，魏尔斯特拉斯只好对她进行私人授课，坚持了数年，1874年索妮亚获得了哥廷根大学的学位。1888年里成为斯德哥尔摩大学终身教授.1891年由于重感冒诱发肺炎而英年早逝。 柯瓦列夫斯卡娅在数学上的最大贡献是关于偏微分方程初值问题的存在定理——柯瓦列夫斯卡娅定理。她在力学上的贡献是给出了关于重刚体绕固定点运动的一种可积情形，并且为此而得到了1888年法兰西科学院的鲍罗丁奖。这是继前面一位学者找到一种可积情形后，沉默了100年后，才由科瓦列夫斯卡娅找到最后第三个可积情形，并且给出了解。由于柯瓦列夫斯卡娅的非凡成就，裁判将奖金额由原来的3000法郎提高为5000法郎，同时被选为瑞典科学院与俄国科学院院士。柯瓦列夫斯卡娅不仅从事数学、力学的研究工作，还写过小说并且曾经得到出版。 诺特（Noether Emmy，1882—1935），她出生于一个数学家庭。他的父亲马克思·诺特（Noether Max）是一位对意大利代数几何学派有着深深影响的数学家。她1900年考入其父亲任教的埃尔朗根大学做旁听生，1904年埃尔朗根大学取消女生不能在大学读书的规定，诺特才成为真正的大学生。 诺特的数学思想直接影响了20世纪30年代以后代数学乃至代数拓扑学、代数数论、代数几何的发展。她的早期研究代数不变式及微分不变式，1916年后开始由古典代数学向抽象代数学过渡，1921年写出的“整环的理想理论”是交换代数发展的里程碑，1926年发表“代数数域及代数函数域的理想理论的抽象构造”，这两篇文章包含抽象代数的精髓。她证明了诺特定律，即每一种对称性都对应于一个物理量的守恒定律，反之亦然。这个定律在后来分析力学和近代物理的发展中有重要的应用。爱因斯坦在悼念诺特的文字中有这样一段话：“诺特小姐是自妇女开始受到高等教育以来有过的最杰出的富有创造性的数学天才。在最有天赋的数学家辛勤研究了几个世纪的代数学领域中，她发现了一套方法，……通过这种方法，纯粹数学成为逻辑思想的诗篇，……”可以毫不夸张地说，诺特是有史以来最为杰出的女数学家。诺特终身未婚，卒年仅59岁。 在世界范围来看，上述这四位数学力学家，都生当歧视妇女进行科学研究和教学的时代。她们不仅需要非凡的天赋和努力，还需要和歧视妇女的旧传统做不懈的斗争。她们每一个人的经历中，都有一部长长的感人的与旧传统做斗争的故事。 （源自科学网博客2012-01-21博文） （责任编辑 王芷）

个人分类: 栏目：科技纵横捭阖|3450 次阅读|0 个评论

科研的“艺术”

metanb 2012-2-5 09:40

个人分类: 科学随笔|65 次阅读|0 个评论

《中国科学： 物理学 力学 天文学 》刊物特色及宣传服务

热度 1 scichinaG 2012-1-17 08:45

一、影响因子继续增长 2010 年影响因子上升至 1.2 ，名列 80 种物理学综合性刊物的第 32 位，首次进入 Q2 区。 二、在线出版 　　 出版周期短， 5 个月出版， online first 。 稿件通过评审后 ， 英文稿将在 SpringerLink 提前在线出版，文件在上线的同时将发送给所有收录的检索系统 。 国内订户可免费在 phys.scichina.com 网站下载全文。 国外订户可在 www.cnki.net ( 中国知网 ), 和 www.springerlink.com 下载全文 。 预订 SpringerLink 的 “Register for TOC alerting” 服务和《中国科学 : 物理学 力学 天文学》 phys.scichina.com 的 Email Alert 服务 ， 即可在第一时间获得中英文版当期目 。 三、中英文版取消对照，独立出版 2010 年开始，中英文刊取消对照，按照各自的办刊目标独立发展，不再要求翻译另一版本的语言。中文稿应有一份英文概要 ， 要求包括稿件的英文标题、摘要 、 关键词、 PACS 代码、作者姓名及单位 ， 单列 1 页 ， 列于文稿的最后 。 四、向优秀作者提供新闻发布服务 《中国科学 : 物理学 力学 天文学》已成为美国科学促进会 AAAS 旗下新闻网站 EurekAlert 的会员 ， 该网站为全世界 6000 多位注册记者提供科学新闻 。 同时《中国科学 : 物理学 力学 天文学》与《科学时报》之间签有科技新闻报道合作协议 ， 本刊还定期参加中国科学技术协会组织的媒体见面会 ， 我们会把具有新闻价值的研究成果在文章正式出版前推荐给全世界的科学记者 。 以促进优秀科研成果的迅速广泛传播 。 五、向国内外同行推送稿件 　　稿件一经出版，编辑部将负责向本学科同行推送当期优秀稿件，提高文章的阅读量和引用率。 六、中文版 稿件付稿费 期刊从 2011 年实行对期刊作者支付稿费制度，现对中文版的作者支付稿费，标准为 80 元 / 面。英文版暂不支付稿费。 七、 “ 绿色通道 ” 办法 本刊编委和相关学科的院士可推荐经其本人审阅后的稿件 ， 如同意具名推荐该稿件 ( 首页注明 “××× 推荐 ” 或 “Recommended by ×××”) ， 经核实后送主编终审 。 编委和相关学科的院士本人作为作者参与的论文并同意具名负责的稿件 ( 首页注明 “××× 供稿 ” 或 “Contributed by ×××”) 同样办法处理 。 专业主编将依据稿件的具体情况尽快予以答复 。

3749 次阅读|0 个评论

我们对宇宙的了解其实很有限

xuxiujiang 2011-12-31 13:20

我们对宇宙的了解其实很有限 浩瀚的宇宙是最神秘的空间。关于星星的话题，历来是江湖术士的特权。这个传统，即使到了科学十分发达的今天，情况也没有太大的改观。现代天文学仍然是幻想家们的乐园。只有天文物理学家们，借助更为精密的观测仪器，才洞悉了宇宙真相的一些蛛丝马迹。 如果就星星说星星，那么，有关星星的话题就永远也扯不清楚。假如我们承认我们看到的星星，都是几十万年前的影像，那么这些星星现在还存在不存在，就成了一个谁都说不清的问题。宇宙真像天文学家所说的那样漫无边际吗？如果我们看到的只是影像不是实物，那么，我们完全有可能像看万花筒一样，把几个碎纸片当作了漫天繁星。那就意味着我们有可能夸大了宇宙的规模。 遇到想不清楚的问题，首先要想到的问题是，这个问题我们该不该那样去想。冥思苦想宇宙的起源和时间的终点的人，肯定算不上是聪明的哲人，倒很可能属于疯子傻子之列。因为这是一个永远不可能有结果的问题。对于百思不解的问题，我们可以做出猜想，但不能没有根据地猜想，更不能把猜想当作事实去传播。比如宇宙黑洞，既然无法观测、凭什么说其存在，我们又有什么理由去相信呢？ 其实，黑洞这样的问题即使不是一个伪问题，也是一个不值得关心的问题。对于地球人来说，人们更关心的应该是，地球在宇宙中漫游了 46 亿年，为什么就没和一颗巨大的星星撞了车？ 天文学家对宇宙的了解，并不比常人多。常人无法看到的东西，天文学家同样也观测不到。我们都知道地球除了自转外，还围绕着太阳旋转。太阳也在自转，但太阳按照什么样的轨道在宇宙中运动。我们不得而知。 太空不是人们想象的那种真空，也不像天文学家们所说的那样秩序井然。太空就像泛滥季节的河流，伴随着泥沙俱下，漂浮着数不清的大大小小的杂物。这些杂物自身旋转着，又漫无目的地漂移。人们把这些杂物就叫做星星。 星星只有大小之分，而没有什么实质性的不同。人们把巨大的发光的星星叫恒星，较小的不发光的星星叫做行星。这只是为了识别的方便而做的分类。茫茫星空，我们所看到的绝大多数星星都是恒星，但这并不能说明宇宙中绝大多数的星体是恒星。我们看不到的事物，不等于其不存在，只不过是我们不知道其具体情况而已。在我们可观测的范围内，行星的数量要远多于恒星的数量。我们有理由推测，在我们无法观测的空间，存在着众多的小行星。 如同汽车模型与汽车的差别那样，同样的材料，仅仅因为大小的不同，就会天壤之别。恒星与行星的区别也在于此。恒星发光发热、而行星的表面温度很低，既不发光也不发热。导致这种差别的主要原因就是它们的个头大小。 宇宙中有种神秘的力量叫万有引力。牛顿虽然发现了万有引力，但至今为止，没有一个人对万有引力的来源做出一个合理的解释。万有引力无处不在，宇宙空间中物体之间能够相互吸引，靠的就是这股力量。在万有引力作用下，物质在宇宙空间中的分布很不均匀。在有的地方凝聚了数不清的物质，而在另一些地方，则几乎接近于真空。聚集在一起的物质，纠结做一团，就形成了星星。而聚集起来的物质越多，万有引力就越大。天体的个头越大，就容易把更多的空间物质吸引过来，这样的星体就会变得越来越大。 细小的宇宙尘埃，就像漂浮在空中的沙土，旋转着，漫无目的地漂移。稍大一些的天体，其实就是滚动的石块。在前行的路上，可能粘上更多的尘埃，日久天长变得越来越大，也可能与其他石块相撞，变成一堆碎片散布太空，还可能落到更大的天体上，成为大天体的一部分。星体越大，吸收小天体的能力越强。每天都有数不清的小天体撞上地球，我们把这样的小天体称作流星，落到地面的石块，我们称为陨石。 太空中飘动的石块达到一定程度，就会出现一些重要的变化。其中最值得一提的是温度分布的变化。体积较小的石块，其内部温度与外部温度几乎相同。而体积很大的天体则不同。由于自身旋转产生的向心力与万有引力的共同作用，天体内部的压力逐步加大，密度也越来越大，分子间碰撞的频率也大大提高，其结果就是温度升高。当天体内部的温度超过了各种物质的熔点以后，天体的核心部分就会液化成岩浆。所以。地球、月亮这样的行星就变成了外壳硬、里面软，外面凉、里面热的鸡蛋结构。 如果天体的体积更大，达到一定程度后，内部温度和压力便足以诱发基本粒子的聚变反应。而聚变反应本身又会释放出更多的热量，进一步使星体温度升高。其结果是整个星体最终全部气化，成为一个炽热发光的火球，形成了太阳之类的恒星。

3247 次阅读|0 个评论

类比与天文学发展——读《通向实在之路》（一）

qianlivan 2011-12-16 12:43

彭罗斯的《通向实在之路》是一部有三十四章的大书，短期内不可能读完。所以一边读就一边做点记录。书的"引子"中讲了一个故事，从一个很小的侧面反映了天文学研究如何开始、如何发展。 一次大地震之后，一个小岛（似乎是说克里特岛）遭受重创。国王的首席工艺师阿姆台和其他一些人幸存下来，他看到的是废墟，他钟爱的那些工艺品也已粉身碎骨。他察觉到"大地女神的统治已经被另一个价值观迥异的存在物颠覆了"。几年之后，阿姆台举家离开小岛。一次，阿姆台在向他的小孙子解释天空中恒星分布的时候，他意识到："在那次有恶魔制造的灾难前后，天空中的星位看起来却没有丝毫变化。"因此，天上的诸神相对来说是更有力量的。我想，大概也是类似的原因，古代的统治阶级才会热衷于占星术。严格说占星术不算是天文学，但是至少占星师们帮助记录了恒星位置，这也是天文学研究的一部分。 阿姆台之后1100年，40代人之后的阿姆弗斯依旧从事着祖辈的手艺活儿。代代相传的除了手艺，还有当初困扰阿姆台的那些疑问。阿姆弗斯除了自己的手艺活儿，还研究植物、昆虫和岩石晶体。一天，他仰望苍穹时，他努力辨认也没有发现天空中恒星分布和星座的相似性。"照它们的实际布局来看，不像是有意识的设计，而更像是农夫随机撒种式的产物。"他意识到："与其追问恒星或其他物体布局的成因，倒不如找出事物运行中普遍存在的更深层的有序性。"人们在研究农作物的时候不会去研究种子在田地中的分布，而是研究从种子发育为植株这一神奇过程。类比地来说，天文学也应该研究每颗恒星更深层次的规律。 在这个故事的最后，阿姆弗斯像他的祖先阿姆台那样出海一游，找到了一位智者----毕达哥拉斯。我想，这个故事如果续写下去也许会是这样：又过了2000年，阿姆台的后人们发现了自然界中的植物的分布也有自己的规律，他们想到，宇宙中的天体何尝不是这样？天文学家们开始了对宇宙中星系分布和宇宙大尺度结构的研究。

个人分类: 读书|5085 次阅读|0 个评论

古代气象姓什么？天文还是地理？—《气学真原》散思

hillside 2011-12-15 12:26

江晓原先生认为中国古代无现代意义上的天文学，他名之为“天学”，并撰著了《天学原论》进行阐发。 屈原、李白、苏东坡都曾发出“天问”式疑问。我不由得想到，有无人士发出过“气问”（”屈原《天问》我没有细看。在中国古代“天问“与”气问“似乎并无明显的分野）？以什么样的方式？ “气”在中国的含义非常丰富，我这里想局限于“大气、天气”开展讨论。 近代以前，世界范围内似乎都认为天气是一种“天”之现象，很少着眼于地面。当今看来，以天地关系与气之位置而论，“大气”只是地球表面薄薄的一层外衣而已，称“地气”更加符合实际。 那么，我感觉（尚未考证），“天气”在古代应当属于天学而不是地学范畴。江晓原的《天学真原》我还没有拜读，不过我想其中没有给“天气”留下位置。我觉得，“气学真原”仍然是一个值得探讨的问题，它与气象史不同，应当用类似于《天学真原》的眼光进行解读。具体名称可以称作《气学真原》、《气象真原》、《气象原史》等等。 我对于大气科学所知不深，只不过用“地理”眼睛透视了一下。当然，我很高兴现代的大气科学已是地学大家庭的一员。 疑问只是古代也如此吗？或者说是处于“天地”之间的交叉学科？“气”（浩然之气？）连接天、地，天地两边都沾边？自古以来，以人而论，头顶即为天，风雨雷电无一不是“天公”的外在表现。只有到了近代，才知道，绝大多数天气现象只不过发生在“头皮厚度”的对流层而已，平流层及以上已是另外一番天地了。

个人分类: 大气科学|3606 次阅读|0 个评论

近十年天文学与天体物理学学科中国学者SCI十大发文期刊

热度 1 wanyuehua 2011-11-21 09:06

2001-2011 年 SCI 收录至少有一位中国学者（不包括台湾地区）发表的天文学与天体物理学 （ Astronomy Astrophysics ）学科论文 9336 篇（截至到 2011 年 11 月 21 日 按出版年统计），其中学术论文 9046 篇、会议论文 483 篇、综述 231 篇、更正 27 篇、通讯 21 篇、社论 10 篇等。 9336 篇文章共被引用 94482 次（其中 2007 年被引用 10093 次、 2008 年被引用 12193 次、 2009 年被引用 15732 次， 2010 年被引用 18029 次， 2011 年被引用 15832 次），平均引用 10.12 次，年均引用次数 8589.27 ， H 指数为 86 （有 86 篇文章每篇最少被引用 86 次以上）。 9336 篇文章共发表在 129 种天文学与天体物理学学科期刊上，其中发文量居前十位的期刊见下表： 表一 2001-2011 年 SCI 收录中国学者发表的 天文学与天体物理学 学科论文发文量居前十位的期刊 排名 期刊名称 2010 年 影响因子 发文量 占总文章 量的百分比（ % ） 1 Physical Review D 《物理学评论 D 辑》 4.964 2073 22.204 % 2 Astrophysical Journal 《天体物理学杂志》 6.063 1442 15.446 % 3 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 《皇家天文学会月报》 4.888 772 8.269 % 4 Astronomy Astrophysics 《天文学与天体物理学》 4.425 692 7.412 % 5 Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics 《中国天文学和天体物理学报》 0.849 596 6.384 % 6 Journal of Geophysical Research Space Physics 《地球物理学研究杂志》 3.303 387 4.145 % 7 Advances in Space Research 《空间研究进展》 1.076 382 4.092 % 8 Research in Astronomy and Astrophysics 《天文和天体物理学研究》 0.856 260 2.785 % 9 Astrophysics and Space Science 《天体物理学与空间科学》 1.437 235 2.517 % 10 Chinese Astronomy and Astrophysics 《中国天文学与天文物理学》 223 2.389 % 11 Astronomical Journal 《天文学杂志》 4.555 212 2.271 % 12 Solar Physics 《太阳物理学》 3.388 201 2.153 % 注： Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics 《中国天文学和天体物理学报》 2009 年改名为 Research in Astronomy and Astrophysics 《天文和天体物理学研究》， Chinese Astronomy and Astrophysics 《中国天文学与天文物理学》 2005 年以后不再被 SCI 收录，所以增加 2 种刊统计。

个人分类: 文献计量|10713 次阅读|3 个评论

[转载]开启粒子天文学的新视窗

pxdywjqw 2011-11-17 16:19

开启粒子天文学的新视窗 现代天文观察，实际上已经充分利用了电磁波谱的每一个通道，这包括：射电、微波、红外、可见光、紫外光、 X 射线和 γ 射线等。近年来，天文学家特别感兴趣的是来自太空的高能带电粒子，即粒子能量高于 10 19 eV 的宇宙射线。这是因为，在我们现在的高能物理加速器中，根本无法产生能量如此之高的粒子，甚至无法用现有的物理知识解释相关的物理过程。在一篇评述文章中 P. M. Bauleo 和 J. R. Martino 介绍了这一领域的新进展。 10 8 eV - 10 20 eV 的能谱范围内，能量低于 10 10 eV 的粒子主要来自太阳。这是因为太阳风磁场，使那些来自太阳系外能量较低粒子的路径偏折，结果阻止了它们到达地球。至于能量高于 10 18 eV 的粒子，无论是它的加速过程还是它的起源，都没有一个令人信服的解释。能量在 10 20 eV 以上的射线粒子极为罕见，每一千年每 km 2 大约只有几个。这个特别低的粒子流通量，要求巨大的观测台站。例如，位于阿根廷的 Pierre Auger 天文台是地球上最大的高能宇宙射线观测台，它占地 3000 km 2 ，其中大部分面积以高能粒子探测器覆盖。 能量在 4 × 10 19 eV 以上的宇宙射线，不可能无衰减地穿越太空到达地球。它的传播过程主要受到宇宙微波背景辐射的影响。在一个相对于超高速运动质子静止的参考系中，温度仅 2.7K 的背景辐射 , 看上去就像是能量约 10 8 eV 的 γ “光子海”。如果在静止参考系中，光子的能量大于 150MeV ，产生 π 介子的光散射反应将成为可能。这使得超高能质子无扰动通过太空的距离减少到大约 1.6 亿光年。 （戴闻 编译自 Nature 458 (2009): 847 - 851 ）

1835 次阅读|0 个评论

[转载]科普新书：现代天文学如何起步

pxdywjqw 2011-11-17 11:29

科普新书：现代天文学如何起步 19 世纪，天文学经历了一次转变：从天体测量学和天体力学（主要任务是描绘天体的位置和运动） 转向天体物理学（主要是理解天体的性质和构成）。在普林斯顿大学出版社的新书 The Sun Kings 中，科普作家 S. Clark 为我们描述了这个长达一世纪的曲折过程。 1859 年 9 月 1 日 天文学家 R. Carrington 在描绘太阳黑子的例行工作中，碰巧观察到太阳表面强烈的大范围白光耀斑。现在知道，肉眼可见的白光耀斑是极为罕见的，并且这次太阳爆发是近 500 年以来最强的。爆发所产生的质子流在穿越地球大气层的过程中合成出硝酸盐。的确，在 1992 年抽取的格陵兰冰芯中， 1859 年的对应样本，记录了当时所产生的硝酸盐淀积物。 9 月 1 日那一天，地磁观测站也记录到 10 分钟的磁扰动，时间与太阳爆发完全吻合。 18 小时之后，更出现了强烈的“磁暴”，在全球范围导致了电报通讯中断。 Carrington 把太阳耀斑与磁暴视为因果关系的学术观点受到了当时学界的嘲讽。甚至在 40 年之后，时任皇家学会主席的开尔文爵士仍然声称，自己已经用麦克斯韦电磁理论证明：所谓因果关系，从能量角度看是完全不可能的。直到 1905 年，经历了在皇家 天文学会的一系列辩论， Carrington 的观点才赢得了学术界认可（在剑桥的 J. 拉莫以物理论证给予了有力支持）。 早在 1800 年代， 天文学家 W. Herschel 就发现了太阳黑子数与英格兰小麦年产量之间的统计学正相关。由于当时没有全球气温的数据， Herschel 的发现同样被认为是无稽之谈。今天， 他被看作是 天文学转向物理科学的先驱。通过光谱认识恒星是天文学革命性的进步，在 19 世纪初做出重要贡献的物理学家有： W. 渥拉斯顿 , J. von 夫琅禾费 , R. 本生 和 G. 基尔霍夫 , 等等。具有反讽意味的是：直到 1835 年著名法国哲学家 Auguste Comte 仍然坚持：我们决不会知道如何去研究恒星的化学组成。 ( 戴闻 编译自 Nature 448(2007): 27)

1325 次阅读|0 个评论

2005～2009年天文学、地球科学领域高被引论文、作者、期刊、机构

热度 1 mllygx 2011-10-31 19:48

2005～2009 年间天文学、地球科学领域高被引论文TOP 10 在天文学、地球科学领域，被引频次位居前10 位的论文（表1）平均被引频次为69 次，是全部高被引论文平均被引频次的4.2 倍。其中，被引频次最高的是徐锡伟于2008 年发表的《汶川Ms 8.0 地震地表破裂带及其发震构造》，随后两篇分别是毛景文于2005 年发表的《中国北方中生代大规模成矿作用的期次及其地球动力学背景》和丁一汇于2006 年发表的《气候变化国家评估报告（Ⅰ）：中国变化的历史和未来趋势》。 2005～2009 年间天文学、地球科学领域高被引作者TOP 20 2005～2009 年间，天文学、地球科学领域共有85682 位学者作为第一作者发表过论文，在2010年被引频次位居前20 位的作者见下表2。其中，被引频次最高的是3 位作者分别是：中国地质科学院地质研究所的侯增谦、成都理工大学的黄润秋和北京大学的朱永峰。 2005～2009 年间天文学、地球科学领域高被引中文期刊 在天文学、地球科学领域，五年影响因子位居前10 位的期刊见下表，前3 位分别是《地理学报》、《岩石学报》和《矿床地质》。 2010 年天文学、地球科学领域高被引外文期刊 2010 年，天文学、地球科学领域被引频次位居前10 位的外文期刊见下表。其中，被引次数较多的外文期刊分别是Journal of Geophysical Research、Geophysics 和Nature。 2005～2009 年间天文学、地球科学领域高被引机构 为易于比较，本书将天文学、地球科学领域的高被引机构区分为高等院校和科研院所两种类型。其中，被引频次TOP 10 高等院校和被引频次TOP 5 科研院所的发文及被引情况分别见表5和表6。总被引频次较高的3 所高等院校分别是中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）和南京大学，中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院大气物理研究所和中国气象局是总被引频次较高的3所科研院所。 根据《中国高被引指数分析》2011年版，该书由中国科学技术信息研究所信息资源中心联合北京万方数据股份有限公司以《中国期刊引证报告（扩刊版）》中统计的我国正式出版的各学科6000余种中、英文期刊（不包括少数民族语种期刊和港、澳、台地区出版的期刊）为统计源刊，经过对期刊引文数据的规范化处理之后，依托国家工程技术数字图书馆（ http://www.istic.ac.cn ）“知识（链接）服务”系统进行统计分析、数据挖掘和知识链接，再以图谱、表格等方式加以展现，按年编卷出版。 原文下载自《矿床地质》编辑部网站 http://www.kcdz.ac.cn/ch/index.aspx

6060 次阅读|2 个评论

[转载]一平方千米天线阵：大天文学

yshimp 2011-10-16 14:00

转自火流星 http://bolide.lamost.org/articles/article261.htm David Lindley　文　Shea　译 有意思的是，当你和人们谈论“大科学”的时候，他们倾向于去想象巨大的粒子对撞机。大而深的地下实验室和高昂的国际合作已经成为了现代粒子物理学研究的必要条件，而它们所研究的对象却是现实世界的最小单元。然而并不仅仅是物理学喜欢昂贵的设备。2011年4月2日英国的焦德雷班克天文台被选为耗资21亿美元的一平方千米天线阵（SKA）的总部。SKA由19个国家参与，旨在建造迄今最大的射电望远镜。 焦德雷班克天文台已经建成，它也不会是SKA的所在地（SKA将落户者澳大利亚或南非）。在射电天文学中，和粒子物理学一样，秉承着越大越好——望远镜越大就能收集到更微弱的信号，生成更锐利的图像。焦德雷班克天文台的洛弗尔射电望远镜口径76米，1957年建造时它是世界上最大的可动望远镜。今天它已经让位给了美国100米的绿堤射电望远镜，而后者又不及1963年建造的305米的阿雷西博射电望远镜（不过，它是固定的）。 ：SKA中的天线（艺术概念图）。版权：SKA。 它们都是令人印象深刻的仪器。但是射电天文学背后的原理却告诉我们，它们还不成熟。一架经典光学望远镜的口径是其所收集光信号波长的几百万倍。把这一比例用于射电天文学——其观测波长用厘米计量，天线的直径就会达到数千米。 由于建造单个这么大的天线是不可能，SKA计划使用50,000个小型的接收机组网成一个巨型天线。许多接收机会集中在其边长大约5千米的内部“核心”区，另一些则会被放置在1,500千米长向外延伸的螺旋线上。利用被称为干涉的信号处理技术，这些小望远镜集群会像一个“虚拟”的大型望远镜一样，其接收面积等效于所有每一面天线面积的总和（一平方千米），它的基线（望远镜分辨本领的度量）则等于其中两个相聚最远的两面天线之间的距离——大约3,000千米。 通过干涉来提高望远镜分辨本领可以追溯到几十年前——世界上的许多射电望远镜被整合到了这些网络中，也包括了洛弗尔射电望远镜（它是英国多天线无线相联干涉仪网的一部分）。这个想法还没有被用到过上千个相对廉价的小型天线上，这是全新的。几个望远镜阵列，例如荷兰在北欧包含数千个低技术天线的低频阵或者是澳大利亚默基森大视场阵，已经是实践这一概念的先驱。除了成本和分辨率的优势之外，望远镜的模块化也意味着对它升级只需要接上另外的接收器。SKA和它们的区别就在于大小。当它于2024年完成的时候，它的灵敏度将会是目前仪器的50倍，其巡天的速度也可以快上10,000倍。这需要超强的计算能力来处理由它所产生的海量数据——单个天线每秒即可产生160千兆比特的数据量。 穿透黑暗 这一观测能力将被用来研究天文学中一些最大的未解之谜。SKA将会参与引力波搜寻，它是爱因斯坦的广义相对论所预言的时空涟漪。它会探测恒星间的神秘磁场，它的分辨本领还将会帮助太阳系外行星的搜寻。 但真正让天文学家兴奋的是用这架望远镜来窥视宇宙的“黑暗时代”。这一时期位于大爆炸之后大约400,000年到8亿年之间，此时第一代恒星尚未形成，对它的直接了解也非常得少。在黑暗时代中，宇宙冷却到了能令氢分子形成的温度，它们成为了弥漫于整个宇宙的电中性气体。在数百万年的时间里，引力作用于气体分布中的微小不均匀性，使之形成了恒星，恒星又构成了星系，星系接着又构建出了星系团和超星系团这现代宇宙中最大的结构。来自新生恒星的辐射会缓慢地再电离剩下的氢，在原初星际介质中开凿出一个电离泡，在大爆炸之后大约10亿年的时候这个过程最终会达到顶峰使得整个宇宙再电离。中性氢会发出特征波长为21厘米的辐射，而被电离的则不会。通过寻找这些辐射（以及更重要的这些辐射的缺失），SKA就能探测出宇宙最早的演化发育过程。 当然，在所有这些成真之前，还需要确定这架望远镜会被建在哪里。SKA合作团队正在考虑两个地点，一个在南非（其天线会延伸到加纳、毛里求斯和马达加斯加），另一个则在澳大利亚（其中一些会位于新西兰）。除了科学影响力之外，SKA的吸引力也不容低估。承建国希望通过建造和安装这样一个技术上非凡的仪器来推动自己的高技术产业。最终的决定预期会在2012年公布，预计在之前会有许多幕后的游说工作。 （本文已刊载于《世界科学》2011年第06期）

2702 次阅读|0 个评论

中国物理学和天文学文献计量分析报告 H指数84 1996-2010年

xupeiyang 2011-9-1 15:38

SCOPUS数据库 1996-2010 H指数 H Index 84 总文献量 Documents 10.057 可引文献量 Citable Documents 9.794 总被引文献量 Citations 92.562 自引文献量 Self Citations 26.294 篇均引用次数 Citations per Document 9,20 是中国各学科最高的 全部分析结果 http://www.scimagojr.com/countrysearch.php?area=2800country=CNw =

个人分类: 引证分析|1806 次阅读|0 个评论

开通博客之初衷

热度 1 Treenee 2011-7-1 14:54

我的父亲是中国石油吉林石化公司的一名普通员工。由于对永动机的热爱，父亲对其进行了长达三十年的业余研究。通过对永动机这一课题的不断研究和探索，父亲逐渐形成了自己的认识和见解，并完成了《关于永动机的论证》的论文。论文完成后，父亲曾向中国科学、天文学报等杂志投稿，但未获成功。所以父亲一直在寻找一个平台，希望能够将他的研究成果向社会公布，更得到社会各界朋友的支持和认可。 我之所以要在科学网上注册这个博客，也是希望借助这个公正、开放的平台，将父亲的研究成果展示出来。虽然，父亲写的研究论文很不规范，并缺乏学术化的语言，但是父亲在这三十年中，通过一些自然现象发现的宇宙规律，却是非常珍贵的。不论这三十年的苦心研究是否能为科学界所接受，但我相信至少能够给未来的科学研究提供一个新的思路或方向。我在我成长的不同阶段（初中、大学、研究生）都看过这篇论文，却丝毫不曾质疑过父亲的研究 发现 。希望科学网这个公正、开放的平台，能够让更多的人了解我的父亲以及他三十年的苦心研究。 在我很小的时候，父亲对我讲， “ 人这一辈子最重要的是人，是情感，是家庭的和谐美满，除此之外还应该做一点点事 ” 。而父亲的这一点点事，就是希望他的发现能够真的为人类的科学事业做一点点贡献。父亲告诉我，无论他是否能被大家所接受，至少他这一生努力过，尽力了。人生真的很短，能够淡薄名利，不计得失，潜心研究三十年的人已经不多，而我的父亲正是这样一个人，一个执着、不懈努力着的普通中国劳动者。我为有这样一位父亲而骄傲，为我生长在一个幸福温暖的普通家庭而内心满足。也许这就是父亲用行动传达给我的人生理念，即所谓的 “ 一生有意义 ” 吧！ 我会在后续的时间，将父亲的研究内容陆续转载到科学网我的博客中，下面给大家简单介绍一下论文内容。在论文中，父亲的研究内容主要包括如下三个方面：第一，确立了永动机的模式；第二，给出了永动机是否存在的明确答案；第三，提出了永动机必然诞生的观点。论文围绕着这三个方面的内容展开了后续验证。“由于永动机是一种永恒的运动，因此，对其验证必须破解无限。因为宇宙是无限的，运动是永恒的，所以破解了无限就能窥视其中的奥秘，发现永恒运动的规律和运动的本质，使文中的观点得到验证。基于上述缜密的思维，经过长时间的观察和认真的分析研究，笔者对其无限进行了破解，得出了无限定律 、无限的性质、内部构造和生命永恒运动的规律，从而使文中的观点得到了验证。在验证的 过程中由于对无限的破解，有幸让我们了解到宇宙的起源和演变的过程，知道了我们人类的最终归宿。” 以上是父亲对其研究内容的简单陈述。我的父亲只有高中学历，所以，其论文的语言不够学术化、专业化，但父亲已经尽可能用最质朴的语言，将其研究和发现的规律表述得更清楚。虽然我对父亲论文理解还不够深入，但用一个最简单的例子来说明他的发现，就是牛顿从树上掉落的苹果发现了“万有引力”，而我的父亲将这个苹果切开，发现苹果和地球的内部构造是一样的。发现地球的内部结构仅仅是父亲发现的一个方面。我个人认为，父亲的研究发现主要包括以下几个方面：首先，无限定律、无限的性质、内部构造和生命永恒运动的规律。其次，地球的内部构造。再次，太阳系体原交换的规律。最后，附上我父亲的搜狐博客，我博客上发表的《关于永动机的论证》的所有内容都是从父亲的搜狐博客上转载的。 http://blog.sohu.com/people/yfyzyqyb/

2461 次阅读|2 个评论

[转载]立夏（一大夏天来临的报信节气）

skyclub2008 2011-5-6 10:54

每年5月5日或5月6日是 农历 的立夏。 “斗指东南，维为立夏，万物至此皆长大，故名立夏也。” 此时， 太阳黄经 为45度，在天文学上，立夏表示即将告别春天，是夏日天的开始。 人们习惯上都把立夏当作是温度明显升高，炎暑将临，雷雨增多， 农作物 进入旺季生长的一个重要节气。

个人分类: 物理学|0 个评论

我们就是外星人！

热度 9 zlyang 2011-4-13 13:06

我们就是外星人！ 假如外星人存在，对于外星人，我们就是外星人！ 2004年春天，一位自称是“牛顿”的先生，说俺就是中间小个子的外星人（ 地球美女前面的小男人 ） ！咋回事呢？ 俺明明是地球人 亚当 （Adam） 啊！ 怎么又成外星人了？ 该图片出处忘记了，谢谢原作者！非商业用途。 您能给讲解一下吗？谢谢专家！ diwai wenming 地外文明 (《中国大百科全书》卷名：天文学) http://202.112.118.40:918/web/index.htm extraterrestrial civilization 　　地球以外的其他天体上可能存在的高级理智生物的文明。如包括人类文明在内，则可称宇宙文明。宇宙间任何天体，只要条件合适，就可能产生原始生命，并逐渐进化到高级生物。因此， 人在宇宙间不占有特殊地位。 当然，人类的外形是地球的自然条件决定的，是碳化合物经过几十亿年演化的结果。 在条件和地球相差很大的其他天体上，可能存在着生理结构和地球上人类相差很大但能适应那里的条件的高级生物。 这些地外高级生物的科学技术发展程度，可能有的还非常落后（不属于文明阶段），可能有的与人类文明接近，或远比人类先进。人类文明已经发明无线电报、电视、 雷达、 激光通讯、电子计算机、火箭和利用原子能，并且已经发射航天飞船。地外理智生物也可能有这些发明，甚至有更高级的发明。他们很可能已经获得和发现超出我们理解力的知识和定律。有些研究家把文明分为三种类型： Ⅰ型文明是只能控制本星球的文明 ，利用本星球的矿藏能源，在本星球上种植、生产和居住，人类文明就属于Ⅰ型文明。 Ⅱ 型文明是能掌握整个恒星和所属行星系统的文明。 以地球为例，将来人类能掌握整个太阳系内任何天体的物质和能源时，就进入了Ⅱ型文明时期。 Ⅲ 型文明是能掌握整个星系的文明。 以银河系为例，它的直径为8.15万光年，拥有一、二千亿颗恒星。将来人类能掌握整个银河系的文明时，就进入了很高级的Ⅲ型文明时期。Ⅱ型和Ⅲ型文明称为超级文明。科学家估计银河系内具有地外文明的天体数目可达10万个。1960年以来，射电天文学家正在努力探测地外文明的信息。 　　参考书目 　C. Sagan, Communication with ExtraterrestrialIntelligence , MIT Press, Cambridge, 1973. 　I. S. Shklovskii and C. Sagan, Intelligent Life inthe Universe , Dell, New York, 1966. 杨建 相关链接： 新华网 新华国际 《FBI揭秘：外星人确实存在 高90厘米穿贴身金属衣》 http://news.xinhuanet.com/world/2011-04/11/c_121291928.htm

7061 次阅读|17 个评论

兴趣是成功的“敲门砖”

热度 16 qpzeng 2011-4-7 09:08

爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”！ 也就是说，一个人对某件事有了兴趣，表明老师已经请到了，至于成不成功，还要看学生本人的聪慧和资质。光有兴趣，没有能力，还是枉然，所以我说 兴趣只是成功的“敲门砖”，但不是可靠的保障！ 我小时候对很多事儿有兴趣！记得还在读小学以前，每到夏天夜晚纳凉时，听到大人们谈到有关天文学的传说、轶闻总是津津有味；字还认得不多就抱着一本登载许多科普文章的历书百看不厌；小小年纪也能对照中草药图谱去野外采集益母草。 我上学后，什么课都能认真听讲，考试分数都很高且很平均，中学还参加过作文、英语和物理竞赛，但自己心里最清楚， 数理化不擅长，英语和语文最拿手！ 尤其是英语，我是特别感兴趣，早上上学，想到有英语课，就莫名地高兴，成天都有精神。我记得曾不止一次缠着英语老师帮我拼英文名，得到后竟然如获至宝。可惜的是，我们当年只在初中好好学了两年英语，高中英语几乎不学了！ 其实， 我真正的特长是写字， 看到别人的字写得好，一下就能记住，而且一写就像模像样。从小到大都是在出黑板报和刻钢板（蜡纸）中长大的。第一次发现我对绘画感兴趣，已经是高中快毕业了。我妈妈单位请了一位搞美术的画商品静物画，我居然可以成天站在旁边看着他画，有时他还征求我的意见，比如景物的大小啊、颜色的搭配啊，我也还能说上个一二三！这以后，我就自己买了画笔、纸张和颜料，首先从临摹山水、花鸟、动物开始，后来也能画得以假乱真、惟妙惟肖！这大概与我平时设计黑板报有点关系。很可惜，高考没能参加美术特考，糊里糊涂报考了理科，以后再也没有涉足美术这个领域。 哎，没有长辈的指点和提携，自己“误入歧途”也毫无知觉，等到如梦方醒却悔之晚矣！ 我上面说了那么多旧事，无非是想说，人的兴趣其实是很广泛的，但光有兴趣，没有足够的实力，只能事倍功半！说实话，对于做科研，我的科学思维还行，但最欠缺的恐怕就是数学能力！如果我当初学了美术、书法或英语，也许就能将自己的能力发挥到极致，所取得的学术成就也就够得上人中翘楚了。因此， 一个人能否在某个领域获得最大限度的成功，对该领域怀有浓厚的兴趣固然不可缺少，但更重要的是了解自己的潜力如何！ 对于成长中的少年而言，兴趣是自己的事，而潜力则需要父母从旁观察。 兴趣也许是可以培养的，但潜力的大小似乎因人而异。从发育生理和智力形成的角度来看，即使正常大脑也有不平衡的现象存在。我不知道兴趣中是否隐含潜力，只知道兴趣并不等于潜力。因此，在儿童成长早期，父母应该尽一切可能让孩子尝试所有他感兴趣的事情，不用阻止，也不要干涉，唯一要做的就是仔细观察，看他哪些方面行，哪些方面不行，为孩子出主意，因势利导，创造让孩子的特长发挥到极致的条件，并让这种优势一直延续到学业和职业的选择。 因此，父母与其花大钱送孩子上名校甚至到海外留学，不如让他在早期发展自己的兴趣，并为他的人生发展提供最好的建议，让他能把自己的潜力发挥到极致。

个人分类: 生活杂感|5401 次阅读|48 个评论

第一个购入西方计算机用于科学研究的中国人——贾步纬

热度 3 kexuechuanbo 2011-3-20 17:31

贾步纬（1840—1903）是晚清著名的天文历算学家和数学家，他也是第一个购买计算机用于科学研究(天文历法计算)的中国人。 贾步纬祖籍南汇周浦镇人。清同治四年（1865）入江南制造局翻译馆工作，所译《航海通书》，是由英国气象台撰写的航海指南，书中的经纬度原以英国的气象台为起点，他在翻译出版时改用以京师为经度起点。同治八年（1869）兼任上海广方言馆天文学教习。 南海人冯焌光总办江南制造局，延请步纬翻译《航海通书》，每年出一本，以供应南北洋各兵舰测量之用。后又被聘入广方言馆兼任算学总教习。及聂缉椝、刘麒祥总办江南制造局，他仍极受重视，被聘绘制《黄河全图》，仅用一年时间即将全图绘成。晚年，好青鸟术。 其主要著作有《缠离引蒙》、《交食引蒙》、《整勾股引伸表》、《量法代算》、《万年书》、《算法》、《算学十种》、《便用通书》、《黄河全图》等。主要翻译作品有《航海通书》、《恒星表》、《八线表》、《弦切对数表》、《广对数表》等。主要校书有《梅氏算法统宗》、《项氏勾股六术》、《九术外录》、《徐氏斜弧边相求术》等。贾步纬曾师从于著名数学家李善兰，研读《数理精蕴》《历象考成》诸书，学问大长，且精通英语。之后，就学于英国学者伟烈亚力，研究微分、积分、椭圆、地动、代数、对数之术，对天文、数学造诣颇深 。 清光绪二年正月（1876年2月）的 《格致汇编》（ The Chinese Scientific Magazine ）是以译介西方科学技术为主，兼顾原创科学研究的综合性科技期刊。 前身为清同治十一年（ 1872 年）创刊于北京的《中西闻见录》。由英国人傅兰雅（ John Fryer ， 1839 — 1928 ）和中国科学家徐寿（ 1818 — 1884 ）主编。其 创刊号有译自选算器家著述的《算器图说》 ( 附图 ) ，原文中误印为“算图器说”。第五年 (1890 年 ) 第二卷又有《新式算器图说》，将创刊号中对“算器图说”的刊印错误予以纠正。这两篇文章是中文期刊中最早的有关机械计算机传入中国的报道。 据其所载《算器图说》和《新式算器图说》，当时，“上海已经有两个大号算器，系隆茂洋行经手自英国购来，每个价值与水脚费用等各洋钱一百元。一为天文士贾步纬（ 1840 — 1903 ）所购用；一为本馆购用之”。这是关于中国引进西方机械式计算机的最早报道。同时，这也表明贾步纬是购买西式机械式计算机，并用于天文历算研究的第一位中国科学家；隆茂洋行是第一个购买西式计算机的商业机构；上海格致书院是第一个拥有西式计算机的中国科学教育机构。 贾步纬（1840—1903） 中国书网背景资料 http://copies.sinoshu.com/copyauthors/%E8%B4%BE%E6%AD%A5%E7%BA%AC/ · 开方表 / （清）贾步纬撰 开方表 　贾步纬 清 撰　　　 · 开方表 / （清）贾步纬撰 开方表 　贾步纬 清 撰　　: 江南机器制造总局　清末 · 躔离引蒙 : 二卷 / （清）贾步纬撰 躔离引蒙 　贾步纬 清 撰　　: 江南机器制造总局　清光绪18年（1892） · 开方表 : 一卷 / （清）贾步纬撰 开方表 　贾步纬 清 撰　　　 · 躔离引蒙表说 / （清）贾步纬撰 　贾步纬 清 撰　　　 · 躔离引蒙表说 / （清）贾步纬撰 　贾步纬 清 撰　　: 江南制造局　清光绪间 · 弧角拾遗 / （清）贾步纬撰 弧角拾遗 (贾步纬撰) 　贾步纬 清 撰　　　 · 躔离引蒙 : 三卷 / （清）贾步纬撰 躔离引蒙 　贾步纬 清 撰　　　 · 量法代算 : 一卷 / （清）贾步纬辑 量法代算 　贾步纬 清 辑　　　清同治11年（1872） · 翻译弦切对数表 : 八卷 / （清）贾步纬译述 翻译弦切对数表 　贾步纬 清 译述　　: 江南机器制造总局　清光绪26年（1900） · 经星汇考 / （清）贾步纬撰 经星汇考 　贾步纬 清 撰　　: 江南机器制造总局　清末 · 交食引蒙 / （清）贾步纬撰 交食引蒙 　贾步纬 清 撰　　: 江南机器制造总局　清光绪20年（1894） · 翻译弦切对数表 : 八卷 / （清）贾步纬译述 翻译弦切对数表 　贾步纬 清 译述　　　 · 八线简表 / （清）贾步纬校述 八线简表 　贾步纬 清 校述　　上海 : 江南机器制造总局　清同治13年（1874） · 八线简表 / （清）贾步纬校述 八线简表 　贾步纬 清 校述　　　清光绪29年（1903） · 八线对数简表 / （清）贾步纬校述 八线对数简表 　贾步纬 清 校述　　: 江南机器制造总局　清光绪间 · 八线对数简表 / （清）贾步纬校述 八线对数简表 　贾步纬 清 校述　　: 江南机器制造总局　清末 · 八线对数表 : 一卷 / （清）贾步纬校述 八线对数简表 　贾步纬 清 校述　　　

个人分类: 科学史随笔|4036 次阅读|6 个评论

物理学和天文学最热门论文25篇（Top 25 Hottest Articles）

xupeiyang 2011-3-8 09:53

1. !-- /a-- TiO"2 photocatalysis and related surface phenomena • Review article Surface Science Reports, Volume 63, Issue 12, December 2008, Pages 515-582 Fujishima, A.; Zhang, X.; Tryk, D.A. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (281) 2. !-- /a-- Graphene and graphite nanoribbons: Morphology, properties, synthesis, defects and applications • Review article Nano Today, Volume 5, Issue 4, August 2010, Pages 351-372 Terrones, M.; Botello-Mendez, A.R.; Campos-Delgado, J.; Lopez-Urias, F.; Vega-Cantu, Y.I.; Rodriguez-Macias, F.J.; Elias, A.L.; Munoz-Sandoval, E.; Cano-Marquez, A.G.; Charlier, J.C.; Terrones, H. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (2) 3. !-- /a-- The Peter principle revisited: A computational study • Article Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, Volume 389, Issue 3, February 2010, Pages 467-472 Pluchino, A.; Rapisarda, A.; Garofalo, C. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (1) 4. !-- /a-- A review on the application of inorganic nano-structured materials in the modification of textiles: Focus on anti-microbial properties • Review article Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 79, Issue 1, August 2010, Pages 5-18 Dastjerdi, R.; Montazer, M. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (6) 5. !-- /a-- The surface science of titanium dioxide • Review article Surface Science Reports, Volume 48, Issue 5-8, January 2003, Pages 53-229 Diebold, U. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (1216) 6. !-- /a-- Superhydrophobic surfaces: From natural to biomimetic to functional • Article Journal of Colloid and Interface Science, Volume 353, Issue 2, January 2011, Pages 335-355 Guo, Z.; Liu, W.; Su, B.L. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (2) 7. !-- /a-- Biodegradable polymeric nanoparticles based drug delivery systems • Review article Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 75, Issue 1, January 2010, Pages 1-18 Kumari, A.; Yadav, S.K.; Yadav, S.C. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (31) 8. !-- /a-- Graphene on metal surfaces • Article Surface Science, Volume 603, Issue 10-12, June 2009, Pages 1841-1852 Wintterlin, J.; Bocquet, M.L. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (56) 9. !-- /a-- Raman spectroscopy in graphene • Review article Physics Reports, Volume 473, Issue 5-6, April 2009, Pages 51-87 Malard, L.M.; Pimenta, M.A.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M.S. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (73) 10. !-- /a-- Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electron-phonon coupling, doping and nonadiabatic effects • Article Solid State Communications, Volume 143, Issue 1-2, July 2007, Pages 47-57 Ferrari, A.C. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (226) 11. !-- /a-- Silver nanoparticles: Green synthesis and their antimicrobial activities • Review article Advances in Colloid and Interface Science, Volume 145, Issue 1-2, January 2009, Pages 83-96 Sharma, V.K.; Yngard, R.A.; Lin, Y. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (111) 12. !-- /a-- Colloidal heterostructured nanocrystals: Synthesis and growth mechanisms • Review article Nano Today, Volume 5, Issue 5, January 2010, Pages 449-493 Carbone, L.; Cozzoli, P.D. !-- Bookmark article/a -- 13. !-- /a-- Quantum dot solar cells • Article Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Volume 14, Issue 1-2, April 2002, Pages 115-120 Nozik, A.J. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (419) 14. !-- /a-- THE HITRAN MOLECULAR SPECTROSCOPIC DATABASE AND HAWKS (HITRAN ATMOSPHERIC WORKSTATION): 1996 EDITION • Article Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Volume 60, Issue 5, November 1998, Pages 665-710 ROTHMAN, L.S.; RINSLAND, C.P.; GOLDMAN, A.; MASSIE, S.T.; EDWARDS, D.P.; FLAUD, J.-M.; PERRIN, A.; CAMY-PEYRET, C.; DANA, V.; MANDIN, J.-Y.; SCHROEDER, J.; MCCANN, A.; GAMACHE, R.R.; WATTSON, R.B.; YOSHINO, K.; CHANCE, K.V.; JUCKS, K.W.; BROWN, L.R.; NEMT !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (1301) 15. !-- /a-- Transparent conducting oxides for electrode applications in light emitting and absorbing devices • Review article Superlattices and Microstructures, Volume 48, Issue 5, November 2010, Pages 458-484 Liu, H.; Avrutin, V.; Izyumskaya, N.; Ozgur, U.; Morkoc, H. !-- Bookmark article/a -- 16. !-- /a-- Community detection in graphs • Review article Physics Reports, Volume 486, Issue 3-5, February 2010, Pages 75-174 Fortunato, S. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (83) 17. !-- /a-- Geant4-a simulation toolkit • Article Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 506, Issue 3, July 2003, Pages 250-303 Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Araujo, H.; Arce, P.; Asai, M.; Axen, D.; Banerjee, S.; Barrand, G.; Behner, F.; Bellagamba, L.; Boudreau, J.; Broglia, L.; Brunengo, A.; Burkhardt, H.; Chauvie, S.; Chuma, J.; Chytracek, R.; Coope !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (2429) 18. !-- /a-- Development of CZTS-based thin film solar cells • Article Thin Solid Films, Volume 517, Issue 7, February 2009, Pages 2455-2460 Katagiri, H.; Jimbo, K.; Maw, W.S.; Oishi, K.; Yamazaki, M.; Araki, H.; Takeuchi, A. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (41) 19. !-- /a-- Noble metal nanoparticles for water purification: A critical review • Review article Thin Solid Films, Volume 517, Issue 24, October 2009, Pages 6441-6478 Pradeep, T.; Anshup !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (22) 20. !-- /a-- Complex networks: Structure and dynamics • Review article Physics Reports, Volume 424, Issue 4-5, February 2006, Pages 175-308 Boccaletti, S.; Latora, V.; Moreno, Y.; Chavez, M.; Hwang, D.U. !-- Bookmark article/a -- Cited by SciVerse Scopus (1246) 详细信息请见 http://top25.sciencedirect.com/subject/physics-and-astronomy/21/archive/30/

个人分类: 信息检索|3648 次阅读|0 个评论

物理学和天文学高被引论文前20篇( 2007 - 2011)

xupeiyang 2011-3-6 12:26

1. A short history of SHELX Sheldrick, G.M. (2007), Acta Crystallographica Section A: Foundations of Crystallography, Volume 64, Issue 1, Pages 112-122 Cited by: 13,007 2. Review of Particle Physics Amsler, C. (2008), Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics, Volume 667, Issue 1-5, Pages 1-6 Cited by: 2,862 3. Five-year wilkinson microwave anisotropy probe observations: Cosmological interpretation Komatsu, E. (2009), Astrophysical Journal, Supplement Series, Volume 180, Issue 2, Pages 330-376 Cited by: 1,539 4. The electronic properties of graphene Castro Neto, A.H. (2009), Reviews of Modern Physics, Volume 81, Issue 1, Pages 109-162 Cited by: 1,270 5. WSXM: A software for scanning probe microscopy and a tool for nanotechnology Horcas, I. (2007), Review of Scientific Instruments, Volume 78, Issue 1, Pages null Cited by: 1,076 6. Phaser crystallographic software McCoy, A.J. (2007), Journal of Applied Crystallography, Volume 40, Issue 4, Pages 658-674 Cited by: 978 7. Many-body physics with ultracold gases Bloch, I. (2008), Reviews of Modern Physics, Volume 80, Issue 3, Pages 885-964 Cited by: 725 8. Five-year wilkinson microwave anisotropy probe observations: Likelihoods and parameters from the WMAP data Dunkley, J. (2009), Astrophysical Journal, Supplement Series, Volume 180, Issue 2, Pages 306-329 Cited by: 617 9. Superconductivity at 55 K in iron-based F-doped layered quaternary compound Sm FeAs Ren, Z.-A. (2008), Chinese Physics Letters, Volume 25, Issue 6, Pages 2215-2216 Cited by: 550 10. Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets Li, D. (2008), Nature Nanotechnology, Volume 3, Issue 2, Pages 101-105 Cited by: 548 11. Bulk heterojunction solar cells with internal quantum efficiency approaching 100% Park, S.H. (2009), Nature Photonics, Volume 3, Issue 5, Pages 297-303 Cited by: 521 12. Optical negative-index metamaterials Shalaev, V.M. (2007), Nature Photonics, Volume 1, Issue 1, Pages 41-48 Cited by: 516 13. Cutting-edge terahertz technology Tonouchi, M. (2007), Nature Photonics, Volume 1, Issue 2, Pages 97-105 Cited by: 472 14. Ultrahigh electron mobility in suspended graphene Bolotin, K.I. (2008), Solid State Communications, Volume 146, Issue 9-10, Pages 351-355 Cited by: 427 15. Energy band-gap engineering of graphene nanoribbons Han, M.Y. (2007), Physical Review Letters, Volume 98, Issue 20, Pages null Cited by: 420 16. Five-year wilkinson microwave anisotropy probe observations: Data processing, sky maps and basic results Hinshaw, G. (2009), Astrophysical Journal, Supplement Series, Volume 180, Issue 2, Pages 225-245 Cited by: 401 17. Carbon-based electronics Avouris, P. (2007), Nature Nanotechnology, Volume 2, Issue 10, Pages 605-615 Cited by: 397 18. Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy Peer, D. (2007), Nature Nanotechnology, Volume 2, Issue 12, Pages 751-760 Cited by: 392 19. Optical cloaking with metamaterials Cai, W. (2007), Nature Photonics, Volume 1, Issue 4, Pages 224-227 Cited by: 382 20. Superior thermal conductivity of single-layer graphene Balandin, A.A. (2008), Nano Letters, Volume 8, Issue 3, Pages 902-907 Cited by: 369 http://www.info.sciverse.com/topcited/

个人分类: 引证分析|2520 次阅读|0 个评论

李逵VS克拉克

wyc 2011-3-2 10:41

会耍 两把斧 的梁山好汉李逵功夫了得， 但他亦只会耍 两把斧。 今天要请出一位洋教头克拉克， 他会耍 三把斧， 怎么玩法？ 看家且听我慢慢道来、、、、、、、、 （一） 阿瑟。克拉克是当代著名的科幻小说作家。他原为一电子工程师。 1945年在英国的《无线电杂志》上发表文章。 首圥提出了卫星通讯的思想。 他还在 天文学 方面从事过高级研究工作， 担任过 英国宇宙学会主席。 此外， 克拉克还是一位 科学予言家。 他的最惊人的予言是 1959年和别人打赌时， 予言人类 将在1969年6月前后 首先登上月球。 结果， 1969年7月20日， 两位美国宇航员第一次登上了月球。 他提出的关于创造的克拉克三定律 就是文章开头说的 三把斧 令世人注目！ 科技界一片惊哗！ 您想见识见识这 三把斧的功夫吗？ 且听下文分解

个人分类: 未分类|2223 次阅读|0 个评论

[转载]《中国科学：物理学 力学 天文学》编辑招聘启事

hxiuzhou 2011-2-15 17:50

http://www.scichina.com/new_web_Fa/news.asp?id=918 《中国科学》杂志社是隶属于中国科学院的学术期刊出版单位 , 主要从事学术期刊的编辑、出版与发行业务 , 是国内最重要和最有影响的学术期刊编辑与出版的专业化机构之一。 50 多年来 , 中国科学杂志社始终以向世界报道中国最优秀的自然科学研究成果为己任 , 它出版的《中国科学》和《科学通报》是我国自然科学基础理论研究领域里权威性的学术刊物 , 在国内外都有着长期而广泛的影响。近几年来 , 随着刊物国际知名度的不断提高 , 越来越多的国外学者通过我们的刊物来关注着中国自然科学的发展。 根据学科的发展，需招聘以下岗位： 招聘岗位： 《中国科学：物理学 力学 天文学》学科编辑 招聘条件： 1. 具有物理学、力学、天文学相关专业硕士或以上学位，有较强的学习和科研背景； 2. 中英文口语及文字表达能力强，英文通过 CET6 ； 3. 熟练运用与编辑工作相关的专业软件，能够进行日常网站维护； 4. 善于沟通，具有良好的团结协作精神和较强的组织能力及策划能力； 5. 年龄一般 35 岁以下。 对以上岗位有意者，请将个人简历 ( 含彩色照片 ) 和相关资料 E-mail 至： office@scichina.org 撰写简历要求：写明与编辑工作有关的各种技能和表现，如写作能力、组织能力、沟通能力、中英文语言能力、工作经验。 《中国科学》杂志社在收到应聘者的材料后，凡经审核符合以上招聘条件的，我们会尽快通知应聘者面试。 《中国科学》杂志社 2011-2-15

2033 次阅读|0 个评论

读《时间简史》感（二）——大尺度的宇宙

jddyxcn63 2011-1-27 16:43

“为什么存在实在之物，而非一无所有？ 我们为什么存在？ 为什么是这一族特殊的定律而非别的？”（霍金《大设计》） 霍金在《时间简史》中描述了宇宙的图像， 作为一般的读者读完这本书能够理解的图像如何呢？ 物理学的研究，朝着两个对立的极端前进， 一个是天文学和宇宙学的大尺度问题，一个是物质构成的微小粒子问题。 广义相对论是描述引力和宇宙的大尺度结构的，而量子力学处理极小尺度的现象， 霍金则期望发展量子引力论来作为描述宇宙中如何东西的完整统一理论。 哈勃告诉我们，宇宙来自一个叫做大爆炸的时刻， 当时，宇宙的尺度无穷小，密度无限大，无限热。 大爆炸的高温，产生了构成物质的基本粒子， 随着温度的不断降低，物质逐渐凝合，形成星系。 虽然宇宙从大爆炸那一刻至今起码有150亿年， “根据观察和论证，但它还在不断膨胀。宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智慧革命之一。” 宇宙中速度最快的是什么？光速。 是罗麦首次发现了光以有限但非常高的速度传播， 后来人们才准确地知道，光速是186000英里/秒， 而且光具有波动性和粒子性这所谓的“波粒二象性”。 根据相对论，没有东西运动得不光还快， 这是现代物理中的重要定律。 相对论是爱因斯坦建立的，因此这个曾经的专利局的职员现在人人皆知。 相对论的基本假设是：不管观察者以任何速度作自由运动， 相对于他们而言，科学定律都应该是一样的。 除了光速最快的结论，相对论还引出 最著名的：质量和能量等价，即E=MC2， 同时改变了我们对空间和时间的观念，终结了绝对时空观念。 没有绝对空间和绝对时间，这很容易触怒绝对的上帝。 黑洞并不真的是一个黑咕隆咚的洞， 而是一个完美的球体，或是一个所谓裸奇点，它是恒星坍缩的结果。 1个太阳系质量的恒星引力坍缩成白矮星， 10个太阳系质量的恒星引力坍缩成中子星， 而30个以上的太阳系质量的恒星引力坍缩成黑洞。 任何物质都无法逃脱被黑洞吞噬的命运， 除非它黑洞的“事件视界”（黑洞的边界）之外。

个人分类: 阅读札记|2302 次阅读|0 个评论

外星人，不过是现代科学的遮羞布而已

热度 5 sheep021 2011-1-26 20:43

外星人是现代人为了自圆其说，造出来的一块遮羞布。 现代人的观点很可怕，老觉得时代在进步，一切都在进步，现代人就比古人强。其实呢，一个时代的进步就是另一个时代的没落，有很多东西反而退步了。 首先，认为古人没有现在的人聪明，但是，对一些古代遗留下来的文明遗迹或者理论，如中医、八卦，古人丰富的天文学知识等灯无法做出合理的解释，于是只好说，那也许是外星人制造的吧。 外星人？古代的外星人，也是古人啊。难道现在还有外星人？若真有，地球人都进化成现在这个样子了，古代的外星人进化成啥样了？似乎从来没有听说哪位专家区分过古代和现代的外星人有啥不同。 古人认为有鬼有神，现代科学家们认为这个地球上是没有鬼的，也没有神，但是却相信有外星人，真奇怪，似乎就是换了个概念而已，难道今天的外星人就是古人所说的“神”，或者“天神”？ 就像孔子似的，打倒了，扶起来，再被打倒，又被扶起来。不过每次都与时俱进，重新包装，重新做人。 呵呵呵呵，科学革命几百年，整到最后，原来是原地踏步啊：神还是那个神，只是变成了外星人！

个人分类: 聆听自然|274 次阅读|13 个评论

[转载]激光测距仪纪念邮票

热度 2 jlpemail 2011-1-20 14:37

我台在阿激光测距仪（SLR）设备登上阿根廷2009年度国家纪念邮票 2009-12-28| 　　高精度人卫激光测距仪（SatelliteLaserRanging，SLR）可精确测量卫星与仪器间距离的变化，其资料主要用于：卫星精密定轨、地球重力场及地心位置变化的测定、国际高精度地球参考架的维持，地球自转参数及板块运动测定等。对天文学、测地学、地球物理学及其它相关的研究和应用具有非常重要的价值。 　　1999年，国家天文台与阿根廷SanJuan大学（UNSJ）讨论欲在SanJuan合作建立一个新的SLR站，开展合作观测与研究。一是双方在天文学方面有多年友好合作的基础，二是在南半球建站有利于改善SLR在全球的分布，同时那里有优良的天气条件，气候干燥、晴天多，年均多达约300个可观测日，非常适合天文观测。科技部国际合作司批准了项目申请，与中科院国际合作局一起大力支持该项目。国台委托中国测绘科学研究院主持、两单位联合研制了望远镜口径为60cm的第三代高精度SLR。 　　系统于2005年底安装在SanJuan大学FélixAguilar(OAFA)天文台，次年初完成调试，并投入运行，测程和精度等主要指标立即达到了国际激光测距服务组织（ILRS）的规范，获得正式台站编号7406。我方人员一直精心维护仪器使其保持良好的运行状态，双方认真工作，SanJuan天气条件优良，由此取得了有重要意义的、在国际上有显示度的优秀结果。为国际上该领域的研究和应用获得了重要和丰富的资料。依ILRS每季度的公报，该系统结果的总体指标在2006年位列全球第六名，是我国SLR观测历史上的最好成绩，2007年又进一步，位于第五名，2008年则跃居全球第三名（总观测量和对观测难度较大的高轨卫星的观测量居全球第二名）。在不具白天卫星测距功能的仪器系列中，一直保持第一名。特别是，这些资料是在以往观测薄弱的南美洲获得，意义更为重要。ILRS中心局局长曾致信中科院路甬祥院长和科技部曹健林副部长，高度赞扬中国在南美洲成功建立SLR站及其优秀成绩，强调该站对ILRS网和维持高精度国际地球参考架的重要性，并希望在空间测地领域与中国继续合作。合作双方和两国有关科技管理部门对合作结果非常满意，看好合作的发展前景。 　　近日，SanJuan大学OAFA天文台的天文学家高兴地告诉我们，从事该国际合作的我台SLR的照片，被阿根廷2009年度的国家纪念邮票所采用。我台在阿SLR亮相于阿根廷2009年度国家纪念邮票，是因为该合作取得了在国际上受重视的优秀结果，阿根廷有关部门对优秀的合作成果给予充分肯定，也是对今后进一步深入发展双方天文合作的鼓励。 　 国家天文台在阿SLR亮相于阿根廷2009年度国家纪念邮票 http://www.bao.ac.cn/xwzx/kydt/200912/t20091228_2718969.html

个人分类: 资料库|2071 次阅读|5 个评论

地球自转轴另一种可能：倾斜的不可能

yue 2011-1-3 16:16

解释季节的成因，使用的是地球自转轴倾斜的道理。 但是，除了这一种原因，可能还有另外一种： 地球自转轴不倾斜，但是地球沿着自转轴上下震动。 这种震动，也可产生同样的效应。 再形象地说，就是先假定一个平面。第一种可能是地球在这个平面上公转，同时自转，且自转轴倾斜。 第二种可能是，地球公转的同时，自转轴不倾斜，但是与平面垂直的方向上进行摆动。 这个平面存在吗？如果在宇宙里面只存在太阳和地球，那么这两种可能是没有区别的。但是太阳系在宇宙只是小部分，应该能够找到更大的坐标，从而确定一个平面。 这样两种可能就有区别的价值了。 在几何学上，我们步行到北京，和北京运动到我们面前，是等效的。 但是在物理学上是不等效的，不存在前面所说的相对运动。因为运动是因为存在加速度。而加速度和质量相关。所以，我们到北京，和北京到我，不是一回事。 那么，地球自转轴的倾斜和不倾斜的区别又如何确定呢？

个人分类: 科幻 对科学的困惑|3774 次阅读|0 个评论

无比广阔的时空

热度 2 hcrm 2010-12-22 13:10

对于宇宙空间的探究，并非是什么新话题，或许自人类诞生伊始，我们祖先便有仰望苍穹的人，这第一人具体是谁，现在显然无从考证我们对人类的早期记忆是如此模糊，更不用说对于无比广阔的宇宙了。 关于宇宙，从天文学到宇宙学，研究的概念发生了根本性转变，而对象却依然十分不清晰。看了国家天文台陈学雷和郑怡嘉两位研究员的系列文章，对宇宙学的概念大体上有了些认知，这些碎片累积起来，即促动了我写作此文的欲望。 民科的自我解说 我的所学原本与宇宙学无关，即使天体物理学所知也甚少，只不过对此类问题比较感兴趣，如宇宙是怎样形成的、它究竟有没有边际、到底其中还有哪些未知的秘密、宇宙的未来又是怎样的，等等，大抵是闲来无事的遐想。 陈学雷 先生说，民科不能按字面理解为来自民间的科学家，科学家就是科学家，无所谓是否来自民间。这说法自然有一定道理，但事实上学术权威们往往戴着官科的大帽子，你又不能太小觑了他们。 学雷先生进而补充说，按他自己的理解，民科是指的一类特定的人，这些人并不懂相关的科学理论，却整天根据自己的错误理解和一些漏洞百出的半瓶醋理论想着推翻或者批判相对论、量子力学、热力学定律、大爆炸宇宙学等重大科学理论。他说的这类人看起来也的确狂妄，而我本人则不完全在此列，因为我尚未有推翻或批判重大科学理论的准备不是没有这样的想法，实在是没有如此的实力。 那么，我对民科又是如何理解的呢？我以为，所谓民科应该指的是身在民间的科学研究者或爱好者，我自己则完完全全属于后者，也并非特定的人。 台上台下的宇宙学 郑怡嘉 先生《新牛顿宇宙：前言》说，他退休了，没有任何压力，可以自由探索想探索的任何科学问题，也理解那些还没退休人员和其他有关人员所面临的各种压力。这各种压力之一，照解析宇宙学的创始人周坚先生的说法，中国专家只有迎合外国专家的认同才能生存。 关于周坚先生其人，据说是柳州某机器制造公司的工程师，自称用代数方法解释宇宙的开拓者。他在周坚红移定律的应用过程中，获得了完整的描述宇宙的解析图和方程组，甚至发明了宇宙测量尺、宇宙仪和宇宙空间展示仪，形成了一整套宇宙认识体系这或许就是学雷先生定义的民科吧。 尽管我十分赞同周坚先生关于宇宙其实很简单，只是我们人类自己把它弄复杂了这一说法，然而尚且知道研究和探索宇宙的过程并不简单，仅代数方法便能使重大科学问题迎刃而解，到底有点哥德巴赫猜想了，而周坚先生是否就是当下的陈景润，我确凿还无从知晓。 怡嘉先生退休了，周坚先生又身在民间，唯有学雷先生尚在国家天文台从事宇宙学研究，他的博文《无限时空：谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解》开篇云：上下四方曰宇，古往今来曰宙。 两种宇宙学的碰撞 怡嘉先生和学雷先生同在国家天文台搞研究，一老一少，各有各的主张，前者力为牛顿宇宙学翻案，后者力主普及大爆炸宇宙学。 概括起来，二者争议的理论基点是：牛顿经典力学和爱因斯坦广义相对论。按学雷先生的说法，牛顿宇宙本身存在一些内在的困难，这一点人们很早就意识到了。比如著名的奥伯斯佯谬（Olbers paradox）：如果宇宙是无限而永恒的，且其中均匀分布着恒星，那么我们朝任何方向望去都有无限颗恒星，虽然远处的恒星的光传到我们这里也会有所减弱，但总的效果是夜空将不是黑暗的而是无限亮的。这与事实显然不符合，所以这种宇宙图象不可能是完全正确的。奥伯斯本人认为，星光被分布在宇宙中的物质所吸收。不过如果真是如此，这些物质本身也会被加热并发光，因而夜空虽然不是无限亮，但也应是亮如白昼的。 学雷先生进一步论证说，如果恒星不是一直存在，而是只存在了有限长的时间，那么这个佯谬可以解决 这是为什么在现代宇宙学（即大爆炸宇宙学）里不存在奥伯斯佯谬的根本原因，因为根据现代宇宙学理论，第一代恒星是在宇宙大爆炸之后，距今一百三十多亿年前才开始逐渐形成的，大部分恒星的形成还要晚得多。在现代宇宙学里，还有另一个因素也有利于这个问题的解决，那就是由于宇宙的膨胀，恒星发出的光被红移了，这也减弱了星光。实际上夜空中还是有星光背景的，特别是在红外波段夜空不完全是黑的。 我之所以引用学雷先生这大段文字，是想借此让读者能比较形象地理解两种宇宙学。爱因斯坦建立广义相对论后，提出的第一个宇宙学模型：有限无边的静态宇宙。在广义相对论中，空间和时间是一个整体，在充满物质的宇宙中这个四维时空是弯曲的，弯曲的程度（四维时空曲率）由其中的物质决定。但因为物质间万有引力的缘故，爱因斯坦无法让这个宇宙保持静止，物质产生的引力会使它们彼此落向对方。在此，我赞同学雷先生的观点，不能将爱因斯坦模型与大爆炸宇宙模型混为一谈。 那么，什么是宇宙大爆炸理论呢？学雷先生说就是宇宙曾经历过一个温度、密度都非常高的阶段，随后随着宇宙的膨胀，温度、密度都会降低，这一过程有点类似炸弹爆炸，但与普通爆炸还是有很大区别的：在普通爆炸中，炸弹集中在空间中的一点上，爆炸后弹片四散飞入周围的空间；在宇宙大爆炸中，是整个空间在膨胀，而不是物质从一点飞向周围。按照大爆炸理论测算，我们今天宇宙的年龄大约是137 2 亿年。而在很长一段时间内，天文学家通过各种观测认为，宇宙可能是双曲的，双曲空间是无限的。 对于牛顿宇宙学，学雷先生认为早应摒弃，怡嘉先生显然不赞成。他说主张大爆炸宇宙学的学者认为，如果爱因斯坦广义相对论的时空观是正确的，则牛顿经典力学的时空观就是错误的。他引用北京大学俞允强教授《广义相对论引论》一书说明，在实际宇宙环境中，在绝大部分区域，四维时空是平坦的。爱因斯坦广义相对论的引力方程可以回归牛顿引力方程。因此，在宇宙尺度上，爱因斯坦广义相对论和牛顿经典力学是相容的。爱因斯坦广义相对论在微观物理研究中所取得的成功不能简单地用来否定牛顿的宇宙观。 怡嘉先生进而解释说，主张标准宇宙学模型的学者认为，牛顿引力理论无法进行宇宙学研究，其中一个理由就是所谓牛顿引力势发散问题。而之所以会出现所谓牛顿引力理论失效问题，完全是因为在标准宇宙学模型中，假设了宇宙学原理。所谓宇宙学原理假设了宇宙物质是均匀地充满了宇宙的全部空间，而这个假设完全是爱因斯坦为了方便凭空提出来的。在实际宇宙中，宇宙物质的分布是存在有层次结构，俞允强教授《热大爆炸宇宙学》一书第一章第二节讨论的即宇宙层次性结构。因此，所谓牛顿引力理论完全失效和 牛顿引力势发散问题在实际宇宙中根本不存在，完全是宇宙学原理这个假设自己招来的麻烦。 我的现代宇宙观 读了怡嘉先生和学雷先生的系列文章，我大体对宇宙有了新的认知，虽然这认知还是建立在一知半解之上，然而较自己之前确是大大的进步了。 学雷先生说，弗里德曼(Friedmann)研究了没有宇宙学常数而只有物质的宇宙模型，结果宇宙依然是无限时空，这与怡嘉先生主张的《新牛顿宇宙》仿佛并无二异。其实，前者描述的是双曲、无限，后者说的是平直、无限，大抵是不尽相同的。 学雷先生关于宇宙学科普的一些思考，一再强调大爆炸宇宙学已铁板定钉，完全能够解释人类有关宇宙的基本疑惑了。怡嘉先生不以为然，坚持所谓新牛顿宇宙学。旁观者由此看来，宇宙学的研究仍然是有争议的，尽管大爆炸宇宙学时下正大行其道。或许正如学雷先生所言，牛顿宇宙很顽强，大量天文观测和理论论证都不能让其完全退却。其实，亦如人类的认知一样，事物总有它的两面性（甚至多面性），对于宇宙这一人类连其冰川一角尚未见到的观测物，多角度多方式多方法的解析是再正常不过的了。 爱因斯坦起先认为宇宙是静态的，这显然不符合客观事实。然而，宇宙如果是平直的、无限的，那它的膨胀又是如何去界定呢？即使无限，无限的依据又在哪儿？依照大爆炸理论，我以为爱因斯坦的有限无边倒值得商榷，有限空间，无限时间，膨胀与收缩周而复始当然，我的猜想是没有得到科学验证的。不过，用无比广阔来界定宇宙，或许比无限更接近于今天宇宙的现实吧。 我看到，无比广阔的时空，因为有我们人类的不懈探索，正渐渐褪去神秘的面纱，露出蒙娜丽莎般的微笑 小题大做的几个话题 科学研究很多人如我一样，都是门外汉，但我们也并非没有自己的想法，这些想法在学雷先生看来便是民科的典型特征之一。 其实，人类科学的发展大都始于想，而当初的想在世人看来也多是胡思乱想，譬如原始神话、痴人说梦等，一些在今天都已经变成了现实。没有想像就没有科学，更不会有人类的所谓文明了。所以我建议科研专业人士，有时也多听听民科的奇思异想，或许对开阔思维大有裨益呢！ 怀特黑德说：畏惧错误就是毁灭进步。要辨证地看待一些错误的想法，特别是搞科学研究的人，不能一言以蔽之，说是什么就是什么。要有开阔的眼界，更要有开阔的胸怀，爱因斯坦晚年时不都承认自己引用宇宙学常数是一生犯的最大错误吗？ 鉴于一般性思维，身为民科的我，关于宇宙学有几点想法同科研专业人士商榷： 一、宇宙学研究的模式应呈开放式，允许更多的人积极参与进来，专业或非专业，官科和民科都可，因为这毕竟是全人类都在关注的一个问题。当然，不是说一哄而上，到集贸市场买菜。 二、宇宙学研究的思维应求多角度，套用其他民科的话说，有时也不要仅仅站在地球上看，要能够在一定程度上超越人类现有思维模式去思考，或许变换了视角眼前便会豁然一亮。当然，这也是建立在严密而大胆的科学求索上。 三、宇宙学研究的论述应呈多样式，无论大爆炸理论还是牛顿宇宙，其实都是人类探求宇宙学的一种方法，每一种方法均有其优劣，取长补短才有利于如宇宙学这么庞大而系统问题的解决。当然，有些显然已成为谬论的应摒弃，不能因为个人功利而抱残守缺。 四、宇宙学研究的道路应求开阔性，不只是将天体物理、高等数学等学科纳入进来，更要有多学科的广泛参与，包括似乎与此毫不相干的学科，譬如哲学、心理学等。人类任何一门科学知识，都是我们探索并解开迷惑的一把钥匙。当然，不是说拿着一大把钥匙去乱开锁，盲目地套用或者移植。 最后，我谈一点对科研专业人士的想法，你们与我们民科研究有所不同，不要总是套用某某权威的理论来论证自己的观点，要有自己真实的理解和见解，哪怕在权威们看来是错误甚至狂妄的，因为科学研究不需要人云亦云。 关于宇宙最终通透地被人类认知，还需要非常非常漫长的路程，所以任何宇宙学说都不能成其为盖棺定论，建立在基本原理上对宇宙的探索，或许原本就没有穷尽，包括人类对世界的认知，还远远没有到达终极。 所以，我们大家都要有足够的耐心，去揣摩，去观测，去计算，去研究，去思考，去努力地学习。 2010 年3月2日

个人分类: 论文集锦|3438 次阅读|2 个评论

开普勒缘何谋杀第谷？【山寨版】

dongping2009 2010-8-26 00:58

因为第谷办公室挂的一棵树图片， 开普勒办公室挂两棵树图片。 第谷偶然看见了， 心里想， 你凭什么多一棵？ 问， 左边那棵为什么没有阴影？ 开普勒说， 女儿是水做的骨肉， 左边那棵应该是雌树。 第谷笑了笑，没说什么。 但开普勒心里发虚， 就下毒了。 第谷临死， 对开普勒说， 别改我的数据， 别PS我的图片。 相关链接： http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=356354

个人分类: 分享图文|5729 次阅读|6 个评论

张衡与中国古代天文学成就

张三火 2010-7-1 14:23

张衡，东汉建初三年(公元78年)生，永和四年(公元139年)卒。字平子，南阳西鄂（今 河南南阳 市石桥镇）人 。他是我国东汉时期伟大的天文学家、 数学家 、 发明家 、 地理学家 、制图学家、诗人、 汉朝 官员，为我国天文学、机械技术、地震学的发展作出了不可磨灭的贡献。由于他的贡献突出，联合国天文组织曾将太阳系中的1802号小行星命名为张衡星。 张衡是东汉中期 浑天说 的代表人物之一。他指出月球本身并不发光，月光其实是日光的反射。他还正确地解释了 月食 的成因，并且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系。 　　 张衡观测记录了两千五百颗恒星，创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的 漏水转浑天仪 ，第一架测试地震的仪器候风 地动仪 ，还制造出了 指南车 、自动 记里鼓车 、飞行数里的木鸟等等。 　　张衡共著有科学、哲学和文学著作三十二篇，其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。 　　为了纪念张衡的功绩，人们将月球背面的一个 环形山 命名为张衡环形山，将小行星1802命名为 张衡小行星 。 　　20世纪中国著名文学家、历史学家 郭沫若 对张衡的评价是：如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见，万祀千龄，令人景仰。 　　后世称张衡为 木圣 （ 科圣 ）。 中国古代的发明家真是全才，大多都是一通百通的。

个人分类: 中医研讨|5113 次阅读|3 个评论

占星术与天文学分道扬镳

cwhm 2010-6-4 03:58

（占星术，是不是很有天文学的味道） 写这篇博文的原因是因为前些天的另外一篇博 文《 哥白尼死后的故事 》， 哥白尼是个教堂的教士，也是个天文学家，他同时也是一个占星术家。看来宗教、科学、占星术他们之间有着千丝万缕的联系。 西方占星学起源于公元前的古巴比伦，当时，占星家通过日月星辰的变化，用以预测个人及对世事的分析。比如月亮一个月围绕地球一周28天，女人的生理周期也是28天，在占星学里，认为月亮对人的内心情绪有很大影响，比如满月时会导致情绪上的起伏跌宕。而太阳呢，日蚀现象最被占星学家拿来做文章，因为它不是好兆头。 在古代，天文学和占星学密不可分，当时大多数科学家，特别是天文学家都对占星有研究，甚至为占星学著书立说，并从事占星预测活动。比如伽利略、 开普勒、牛顿、哥白尼等等，不过这些科学家的占星预测大多是副业，远远比不上他们在科学界所产生的影响。 自从近代科学出现后，占星学就与天文学这个孪生姐妹分道扬镳了，直到现代又慢慢与统计学和心理学结合起来才再度成为人们关注的热点，而且因为它对人的心理性格特质的准确分析使得它很有市场。美国一位心理学家曾经邀请了20多位来自世界各地的占星家来做一个论证占星的实验。该实验室在一个负责结果检验的科学小组的严格监督下完成的。这个心理学家收集了生日不同的5男5女，而且他们的职业也大相径庭，不过都是在其职业领域的代表人物。他们的生日和职业分发到20个占星家中， 让他们重新建立起原始的对应关系。结果，20个占星家中有17人做出了百分之百的的准确判断。相比之下，这份材料发到由心理学家组成的监督小组，他们的答 案却很令人失望。 占星学不必相信，但是了解它的过去和现在未尝不长点见识，如果想给自己算上一盘，你也或许会惊讶那些结果，因为它现在已经披上了心理学和统计学的外套。

个人分类: 我思故我在|3249 次阅读|5 个评论

指鹿为马

metanb 2010-2-11 14:23

鹿，非马；但，似马。

个人分类: 魔鬼辞典|2350 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－2.6

qianlivan 2009-10-19 09:46

2.6 月球大气和天文观测 虽然月球的半径比地球小，然而因为其质量小得更多，因而月球表面的引力比地球表面的引力小。下面估算一下月球引力场束缚大气的能力。假定月球表面有氧气组成的大气，月球表面的逃逸速度大约是（6.6710 -8 (5.9710 27 / 81)/( 1000 10 5 )） 1/2 cm/s ～ 2.2210 5 cm/s，而氧分子在温度～300K时的均方根速度大约是(31.3810 -16 300/(321.67 10 -24 )) 1/2 cm/s～4.6110 4 cm/s。虽然均方根速度小于逃逸速度，但已经有一部分氧分子可以脱离月球的束缚。加上月球磁场很弱，太阳风离子可以直接与大气作用，将其吹散。所以月球表面很难存在稠密大气，日全食的时候清晰的月影边缘以及阿波罗登月录像中漆黑的天空可以作为旁证。所以月球表面之外就可以看作太空。 月球这样的条件比较利于天文观测。注意到地球上的天文观测很大一部分困扰就是地球大气（见1.3节），这也是为什么天文学家需要太空望远镜（见1.4节）。而如果在月球上建一个望远镜，这个望远镜就近似是太空望远镜了。比起太空望远镜，在月球上有可能建造更大的太空望远镜（如果在月球表面建成了月球基地的话），这对于天文观测是很有利的。

个人分类: 知识|3533 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－2.5

qianlivan 2009-10-15 11:54

2.5 月球从何处来，向何处去 谈到事物的起源，一般是个有趣的问题，但也很少能有明确答案，月球的起源也不例外。月球是陪伴地球的卫星，却和太阳系其它类地行星的卫星不太一样。其它类地行星要么没有被发现有卫星（水星和金星），要么只发现有很小的卫星（火星），这些卫星太小以致于自身引力不能将自己变为接近球形。月球就不一样，和地球相比，月球并没有小很多。而因为质量够大，它能够成为球状天体。 关于月球的起源有几种模型。一种模型是俘获模型：认为月球来自别的地方，是形成以后被地球的引力所俘获的。另外一种模型是地球和月球共同形成的模型：认为地球和月球从形成之初就是一个双星系统。还有一种模型是分离模型：认为月球是从地球分离出来的一部分物质形成的。 俘获模型的一个问题是两个有相对运动的天体如何形成一个束缚系统。地球绕太阳转动的速度是30km/s，因此可以假定初始时月球来到地球附近时相对地球的速度是这个值。在月球的位置，逃逸速度是(26.6710 -11 5.9710 24 /3.8410 8 ) 1/2 m/s～1.44km/s，所以如果没有一种机制将月球的动能耗散掉的话，地球对月球的俘获是无法实现的。因此有理论假定地球初始时有非常延展的大气，这些大气可以耗散掉月球的动能。但是地球如何束缚这样一个延展的大气又是一个问题。 既然大的相对速度是一个问题，那么如果地球和月球形成于同一个地方，相对速度不就比较小了么？共同形成模型就是这样认为的：月球形成于原始地球的附近，这样它们之间的相对速度就不是一个问题。但是也有人认为这个模型解释不了月球的铁元素缺乏。不过所谓对月球元素丰度的分析只是对月球表面很少的岩石进行的分析，这是不是能代表月球的元素丰度还值得讨论。共同形成模型的另一个问题是，如果地球和月球同时在原恒星盘中形成，月球公转角动量的方向应该和地球自转角动量的方向一致，但实际是它们之间有一个大约六度的夹角。不过考虑到太阳的自转角动量方向和太阳系整体角动量方向也不一致，这也是有可能的。 分离模型模型有时候又分为两种，一种是月球自发地从地球中分离出来，另外一种是月球由于另外一个天体的撞击从地球分离出来。根据角动量守恒，如果月球物质来自地球表面，那么其初始转动周期粗略为28（6400/384000） 1/2 天～3.6天。因此就角动量而言，分离是可能的。但是自发的分离不是很自然，因而另外一种模型说这个分离是由于原始地球被另外一个天体撞击，撞击的物质重新聚集起来形成了月球。这种撞击在今天看来概率不大，但是在地球刚刚形成的时候这种撞击事件的概率还是不小的。 从对月球形成的考虑以及与其它类地行星的比较，我们可以进一步肯定，月球是上天赐予人类的礼物。它是那样的特殊，它的形成或许只是一个小概率事件。月球将向何处去呢？目前可以预计的是，它的轨道运动将提取地球自转的能量，因而它将逐渐远离地球。而最终会如何，正如它如何产生，谁也不能肯定。

个人分类: 知识|3601 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－2.4

qianlivan 2009-10-14 16:07

2.4 月球表面反射的光 很 多人从小学到的就是月球不发光，只是反射太阳的光。其实严格说几乎没有不发光的天体（因为至少有黑体辐射），月球也不例外，只是在某些波段发出的光和 反射的光相比可以忽略不计而已。另外一方面，月球也不只是反射直接来自太阳的光。除了从太阳发射过来的光还有别的光么？有，地球反射太阳的光，以及地球吸 收太阳光之后的再发射。 我们来回忆一下在一些科教影片中的镜头，明亮的地球从月球的地平面上升起，和太阳相比，地球不够明亮，但是从地球方向来的光也不是可以忽略的。我们来进行一个简单的估算。地球每秒接收到的太阳辐射大约是(6400/1.5108)221033erg～3.641024erg,假定地球对太阳辐射的反射率为R,并假设反射光在2空间均匀分布。那么月球接收到的来自地球方向的辐射大约为2R（1000/384000）23.641024erg～4.94R1019erg，而月球接收到的直接来自太阳的辐射大约为(1000/1.5108)221033erg～8.891022erg。来自地球方向的光大约是直接来自太阳的光的万分之五乘以地球反射率。那么来自地球的光应该是可以被忽略的了吧？一般认为是这样的。 在 看不到月亮的时候，人们应该不会去注意月球的位置。但是看过月全食人大概会有一个印象，在月球完全被地球影子遮住之后，月球不是完全不可见的，我们还 可以看到月球在发出暗弱的红光。或者注意观察过月牙的人也应该发现在月球暗的那一部分也发出暗弱的红光。这部分光就是月球反射的来自地球方向的光，也就是 月球反射的被地球反射的太阳光。 这么暗弱的光能有什么用处呢？因为这些光经过了地球的反射，所以有可能成为一种研究地球反射的一种工具。而研究地球的反射的变化有助于了解地球大气和地球表面的变化，这也为天体生物学奠定了基础。不过，这是一个复杂的反问题，因为我们不是直接观测地球反射的太阳光，而是观测被月球反射了的地球反射的太阳光。但是这也是一个值得深入研究的问题，因为相比发射卫星去太空观测地球的反射，观测月球反射的地球反射光容易多了，这在地面上就能进行了。

个人分类: 知识|3596 次阅读|0 个评论

国内天文学、地球科学高产作者（2006年数据）

xupeiyang 2009-10-11 09:26

http://www.cqvip.com/asp/zzpm.asp 排名 学科名 作者名 发 文 量 被引文章数 被引次数 平均被引率 1 天文、地球科学 夏斌 288 52 107 2.06 2 天文、地球科学 李德仁 236 53 148 2.79 3 天文、地球科学 付广 211 54 113 2.09 4 天文、地球科学 程国栋 194 33 88 2.67 5 天文、地球科学 胡瑞忠 177 59 128 2.17 6 天文、地球科学 何金海 170 61 150 2.46 7 天文、地球科学 丁晶 160 42 98 2.33 8 天文、地球科学 姚檀栋 159 26 93 3.58 9 天文、地球科学 王世杰 151 29 116 4 10 天文、地球科学 龚健雅 143 49 127 2.59 11 天文、地球科学 王涛 140 22 100 4.55 12 天文、地球科学 杨经绥 125 59 188 3.19 13 天文、地球科学 莫宣学 115 52 135 2.6 14 天文、地球科学 丁一汇 115 54 127 2.35 15 天文、地球科学 马在田 107 34 90 2.65 16 天文、地球科学 赵文智 103 28 97 3.46 17 天文、地球科学 王苏民 101 49 110 2.24 18 天文、地球科学 许志琴 100 51 162 3.18 19 天文、地球科学 钱永甫 100 45 100 2.22 20 天文、地球科学 吴国雄 98 38 117 3.08 排名 学科名 作者名 发 文 量 被引文章数 被引次数 平均被引率 21 天文、地球科学 李栋梁 97 42 133 3.17 22 天文、地球科学 徐祥德 95 40 109 2.72 23 天文、地球科学 刘东生 94 24 98 4.08 24 天文、地球科学 戴金星 84 30 90 3 25 天文、地球科学 侯增谦 83 32 117 3.66 26 天文、地球科学 张先康 82 43 115 2.67 27 天文、地球科学 黄荣辉 82 39 171 4.38 28 天文、地球科学 李吉均 80 32 156 4.88 29 天文、地球科学 郑荣才 78 22 103 4.68 30 天文、地球科学 王登红 75 34 91 2.68 31 天文、地球科学 朱光 72 28 135 4.82 32 天文、地球科学 李崇银 69 37 136 3.68 33 天文、地球科学 王绍武 68 37 121 3.27 34 天文、地球科学 李献华 66 40 127 3.17 35 天文、地球科学 邓晋福 66 39 115 2.95 36 天文、地球科学 周秀骥 64 32 93 2.91 37 天文、地球科学 翟明国 62 36 87 2.42 38 天文、地球科学 方小敏 62 26 143 5.5 39 天文、地球科学 刘敦一 61 32 92 2.88 40 天文、地球科学 陶诗言 60 36 140 3.89 排名 学科名 作者名 发 文 量 被引文章数 被引次数 平均被引率 41 天文、地球科学 张培震 59 27 92 3.41 42 天文、地球科学 张旗 54 33 110 3.33 43 天文、地球科学 王琪 53 33 113 3.42 44 天文、地球科学 邵雪梅 46 21 92 4.38 45 天文、地球科学 程麟生 40 21 92 4.38 46 天文、地球科学 施雅风 37 14 105 7.5 47 天文、地球科学 陈隆勋 36 24 109 4.54 48 天文、地球科学 李锦轶 35 17 89 5.24 49 天文、地球科学 曲晓明 34 20 90 4.5 50 天文、地球科学 胡汝骥 31 19 122 6.42

个人分类: 信息分析|1726 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－2.3

qianlivan 2009-10-9 21:03

2.3 永远面对地球的弄潮儿月球的潮汐作用 到过海边的人大概都会注意到每天两次的涨潮退潮。这潮起潮落正是月球的潮汐力起了很重要的作用。潮汐力其实不是一种新的基本相互作用力，而是是引力的一种表现。不同地方受到引力不同就表现为潮汐力，所以简单地说潮汐力就是引力的剩余部分，就是不同地方的引力差。所以对于一点而言，潮汐力是没有意义的。这一点在广义相对论里有更深刻的意义。 地球朝向月球的地方和背向月球的地方受到的月球引力不同，效果就相当于受到一个将两点拉开的力。这种作用对于地球的固体部分而言影响不大，但对于地球上的液体（主要是海洋，湖泊的延展范围较小，引力差较小，潮汐作用没有海洋明显）的作用却很明显，这两个地方对应产生涨潮，而在和地球与月球中心连线垂直的两个地方对应产生退潮。这样也就不难理解为什么每天有两次涨潮退潮了。 我们可以粗略估计地球朝向月球的地方和背向月球的地方月球的引力差与月球在地球中心处的引力的比值。这个比值大约是地球直径与地球和月球距离之比的两倍，也就是212800/384000。由于地球是一个固体星球，表面有液体海洋，潮位差的计算很复杂（和地形地貌有很大关系）。 或许大家多少知道月球是只有一面朝向我们的，这是因为月球没有自转么？不是的，如果月球真的没有自转的话，我们就能看到月球背面的真实面貌了，或者说也就没有什么月球背面了。实际的情况是月球自转的角速度正好等于其公转的角速度，这才保证了月球始终以一面示人。这并不是巧合，这是潮汐作用的神奇。潮汐作用总是倾向于把相互绕转的两个非完美球形的天体的自转和二者相互的绕转同步，也就是使两个天体的自转角速度都调整到和相互绕转的角速度相同。当然，可以想见，两个天体中质量较小的一个的运动状态更容易被改变，所以质量较小的天体会首先达到自转角速度和相互绕转角速度同步的状态，而质量较大的天体的同步会迟一些。事实上，我们的地球的自转就还没有和与月球相互绕转的角速度同步。

个人分类: 知识|3920 次阅读|1 个评论

我心中的天文学－2.2

qianlivan 2009-9-30 15:18

2.2 与月球相关的光影游戏 可以说月球是上天赐与人们的一件礼物，不仅因为它在夜空中皎洁的身影带给人们很多美丽的幻想，还因为月球能为人类上演精彩的光影游戏。前面提到过月球对地球的张角是半度，这和太阳对地球的张角几乎相等，也就是说如果月球处于地球和太阳之间，而且三者在一条直线上的话，月球将刚好可以完全挡住太阳的光，这也就是发生日全食。如果月球和地球的距离再远些，我们看到的月球就会显得更小些，这时月球将不能完全挡住太阳的光，我们也将不再可能看到日全食。 与日食相应，当月球位于地球背后的时候我们就有可能看到月食。如果月球绕地球转动的轨道平面和地球绕太阳公转的轨道平面是一个平面的话，日食和月食将成为我们经常看见的现象，因为在那种情况下，大约每个月会发生一次日食和一次月食。在两平面不相同的情况下，月球轨道和地球的绕太阳转动的轨道平面有两个交点，由于角动量守恒的缘故，这两点联线的取向是不变的，而地球和太阳连线的取向是不断变化的。于是月球刚好位于太阳和地球连线上的情况要发生，这两个交点的连线的取向应该正好和太阳和地球的连线一致（简单思考可以知道这种情况一年有两次），另外月球要刚好运动到两点之一的一点。月球位于两点分别对应发生日食和月食。我们可以想象这两个条件同时满足的时候就少多了。可以粗略进行计算，以日食为例，月球的轨道周期是28天，一年是365天，如果发生了日食，那么下一次日食发生距离这一次的天数应该是28的整数倍，365/2的整数倍，于是粗略地说最小的天数应该是14365天。也就是说平均地，每14年才会有一次日食发生。这里计算的还是整个地球不同地方能看到的日食加起来的结果，如果考虑到地球上的某个具体的地方，那么能看到的日食更少。 但是，不要悲观，实际的情况没有那么糟糕，原因在于刚才的计算是基于月球和地球都是尺寸可以忽略的点的假定的，而实际上并不是这样的。因为地球和月球都是有一定大小的，这使得月球不需要严格位于太阳和地球中心的连线上日食就可能发生。月食的讨论类似，但是因为地球对月球的张角更大，更容易挡住太阳，月食的发生频率就比日食高。当然我们因此也可以知道，并不是地球上的每个地方都能看到日食或月食的。每个地方看到的日食和月食也不尽相同。在一个地方能看到月球完全挡住了太阳，也就是日全食，在另外一个地方，由于角度不同，看到的有可能就只是月球部分地挡住了太阳，也就是日偏食。月食的讨论与此类似。 实际上，如果考虑到地球的公转轨道是椭圆，我们还期待会有新的现象。刚才提到月球对地球的张角和太阳对地球的张角差不多，这样以来，如果在地球在公转轨道上运动到某个位置是发生的日食，月球刚好可以把太阳挡住的话，那么在地球运动到离太阳更近的位置时发生的日食，月球就不能把太阳完全挡住，这时发生的日食就是日环食。月球对地球的张角和太阳对地球的张角差不多这个事实再强调也不为过，事实上，这是我们既能看到日全食又能看到日环食的基础。而我们从来也没有看见过月环食，因为地球对月球的张角比太阳对月球的张角大多了！

个人分类: 知识|4078 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－2.1

qianlivan 2009-9-29 13:36

第二章 地球的舞伴月球 众所周知，我们的地球有一颗美丽的卫星，月球。围绕月球有许多美丽的传说，但就月球本身而言，它就是十分有趣的。太阳，地球和月球三个天体演绎出的光影的游戏使我们能够看到日食和月食。而月球绕地球的运动也提供了一种方便的测量地球质量的方法。月球对我们的生活还有一个重要的影响，月球使得大海有了潮起潮落，诗人们也因此有了一个很好的寄托自己情感的自然现象。 2.1 和月球相关的力学 月球是一颗半径为地球半径六分之一的卫星。这样的体型和太阳系曾经的第九大行星冥王星相比也不逊色。月球的平均密度比地球的稍小，于是我们可以理解其质量大约是地球的八十一分之一。 以这样的体重，与其说月球是地球的随从，倒不如说月球是地球的舞伴。他们是在相互绕转的，二者转动共同的中心是他们的质心，位于地球与月球之间，和地球的距离大约是月球与地球距离的八十二分之一。 很难说月球和地球的距离最早是用什么方法测定的，但最直接的方法就是用一束激光射向月球，在地球上接受来自月球的反射光，记录从发出光到收到光的时间。这样就知道了月球和地球的距离，这个距离是384000千米。 有了这个信息，再结合从伽利略比萨斜塔实验中得到的启发，即引力质量与惯性质量等效，我们可以做一件很神奇的事尽管我们还不知道月球的质量，但是我们却可以通过月球绕地球转动的轨道参数计算出地球的质量。利用月球和地球距离的信息我们也可以知道一些月球自身的几何性质。满月时月球的张角是半度，大约是1/114.6弧度，于是我们可以知道月球的直径大约是384000/114.6千米，进而我们也可以知道月球的体积。 但是如果我们想知道月球的质量，进而知道月球的平均密度就要想点别的办法了，比如说用和测定地球质量同样的方法，但是我们得找到围绕月球转动的物理。不过得益于航天技术，已经有绕月飞行的飞行器了，人类甚至已经登上了月球。对月球的表面重力的测量也可以帮助我们知道月球的质量。

个人分类: 知识|3273 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－1.5

qianlivan 2009-9-29 10:13

1.5 地球的磁层 除了用引力束缚大气，地球还对更大范围的空间施加着作用，在这里还有来自太阳风的强烈影响，这就是地球的磁层。地球的磁场和太阳风的相互作用决定了这里的几何和物理状态。 地球的磁场对于人类和其他生物都有着重要意义。最显而易见的就是地球的磁场为人类和许多生物的导航提供了条件，指南针也因为地磁场的存在而成为了一项伟大的发明。但是，这可能不是地磁场最为重要的意义。地磁场的存在导致了地球大气之外还有一层无形的屏障，来自太阳的强烈的太阳风里的带电粒子因为地球磁层的影响而不能直接进入地球的大气，而只能在起止于地球两极的位于磁层内的磁环内游荡。这些粒子只有在靠近两极的地方才有机会进入地球的大气层，和大气层的相互作用会形成美丽的极光，而这也是极光得名的原因。当然地球磁层的重要意义不只是因为我们可以因此而看到极光，更为重要的是它的存在使得太阳风不能直接与地球大气作用而避免了地球的大气被太阳风吹散。 虽然地球有两个磁极，就好像一个条形磁铁一样，但地球的磁力线（进而地球的磁层）却没有条形磁铁那么对称，那么规矩。因为太阳风对地球的磁场有很强的影响，地球的磁层朝向太阳的一面被压扁了许多，而背向太阳的一面却像风中的丝带一般被吹得飘向离地球很远的地方。 虽然上面描述了很多地球磁层的很多有趣性质，但实际上以地球上的标准来看这里的磁场并不强，但就是这个磁场保卫了地球少受太阳风的侵害。从对等离子体的研究来说，地球磁层也有很重要的意义，可以说这是距离我们最近的天体环境的等离子体所在地。已经有专门的研究空间物理的卫星在这里工作，并且已经第一次捕捉到了自然环境中的磁重联过程。对地球磁层更深入的研究也将加深我们对等离子体的认识。

个人分类: 知识|3370 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－1.4

qianlivan 2009-9-29 08:51

1.4 地球大气以外的空间 地球大气以外到地球磁层的外边界有广阔的空间，这部分空间是空间物理的研究对象，天文学一般不涉及。但是在这个空间里分布着天文学激动人心的研究工具太空望远镜。 哈勃太空望远镜是这些望远镜中进入公众视野最多的一个。一个主要原因是这是一个主要工作在可见光波段的望远镜，另外一个原因就是这个望远镜配备了性能优异的照相机，那些最美丽，最激动人心的彩色的天文图片正是来自哈勃的工作。这些图片不仅给人们带来美的享受，也对公众进行了天文教育，吸引了很多人进入了天文的研究领域。 到今天，已经有很多天文卫星（太空望远镜）被发射升空，它们中的一些已经完成了使命，而它们中的另一些还在为我们服务，不断向我们提供来自宇宙深处的不同波段的信息。我们的知识因此而得到拓展。

个人分类: 知识|3324 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－1.3

qianlivan 2009-9-28 14:47

1.3 地球大气和天文学的缘分 按照严格的界定，地球的大气并不是天文学的研究对象。但是地球大气却和天文研究有着不解之缘，地面上的天文观测不可避免地隔着地球大气雾里看花。如果我们对地球大气没有足够的了解，天文学研究就无法进行。 很长一段时期，天文学研究都只在可见光波段进行。一方面是我们只知道有可见光，另外一方面是可见光波段是地球大气对其透明的少数窗口之一，这二者或许不是偶然的，但这个问题太深刻，而且不是天文学的研究对象。因为受大气吸收较少，在地面上就可以进行可见光波段的研究。这些研究也带给了我们海量的关于天体的信 息。 随着光的电磁波本质被揭示以及光的波粒二象性的提出，人们意识到可见光并不是研究天体性质的唯一途径，射电波，红外线，紫外光，以及神秘的X射线都可以成为研究手段。大气对射电和红外的某些窗口也透明，因此射电天文和红外天文得到了很大发展。但是大气吸收严重的紫外波段和X射线波段的天文学直到人类掌握了人造卫星技术之后才成为可能。 紫外和X射线天文学是只能到空间去的，而人们发射光学（即可见光）的太空望远镜则有另外的考虑。虽然地球大气对可见光透明，但是大气并非静如止水，其中有 大大小小各种尺度湍流元，这会造成折射率的不均匀，光线通过大气中的这些湍流元的时候就会偏折，并且方向随时间变化，这也就是为什么我们看到的星（点源）像是闪烁不定的。这样，即使观测一个点源，我们接收到的图像也会变成一个模糊的光斑，于是我们观测分辨率就会受到限制。而在太空中，大气以外工作的望远镜就不受这个限制，分辨率可以达到很高（衍射极限），这也可以给我们提供更多的信息。 大气对天文观测的影响对天文学家而言是很糟糕的，它使得某些波段的观测在地面无法进行，它使得星像模糊，分辨率降低。但是，对于研究地球大气的和研究湍流 的科学家而言，这种影响却是他们所需的研究资料。事实上，我们可以通过比较太空望远镜的观测结果和地面望远镜观测结果的差异得到对研究大气和湍流的科学家有用的数据。由于天文观测需要一定的时间才能完成一次观测，所以关于大气的一些瞬变的信息可能难以得到，但是我们可以得到一些物理量的平均值。例如， 比较太空望远镜和地面望远镜得到的同一天体的光谱，我们可以知道大气在不同频率处的吸收情况，从而我们可以推算大气的水汽含量等物理量。

个人分类: 知识|3856 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－1.2

qianlivan 2009-9-27 13:11

1.2 地球作为一个力学研究对象 地球作为力学研究对象，其现象是丰富多彩的。这里，现象丰富并不是说地球上有那么多实验室，我们可以做很多力学实验。这里所说的作为力学研究对象的地球是强调其本身的力学性质，而不是那些人类建立起来的实验室里可以完成的那些实验。 地球最为人熟知又最具有戏剧效果的性质莫过于它的引力场。让我们分两部分来阐述这个问题，牛顿力学的观点和爱因斯坦广义相对论的观点，虽然在某些部分二者有传承的关系。 地球是和牛顿著名的万有引力定律息息相关的。不管可不可信，据说牛顿是在剑桥看到了苹果落地而开始考虑引力的问题的。因此地球作为一个引力源，是牛顿研究引力问题的起点，但仅只是起点，如果没有开普勒从第谷的精确的天文观测资料总结出来的开普勒三定律，牛顿的平方反比律就只是没有基础的空中楼阁。而后来卡文迪许用扭枰实验证实了这个定律也是意料之中的事。当然，扭枰实验是非常重要的，因为从牛顿万有引力定律加上牛顿力学可以推出开普勒三定律只是说明 了牛顿的理论在太阳系的尺度是适用的，而扭枰实验表明这个理论在实验室尺度依旧是对的。这也就更加突出了牛顿的成就。事实上，关于平方反比律的实验以及观测验证从来没有停止过，目前仍然是一个研究热点。一个方面就是检验在更小尺度平方反比律的适用性，另外一个方面就是检验在更大的星系尺度这个定律的适用性。 和牛顿的苹果有关的另一个实验就是伽利略的比萨斜塔实验了。这是一个早于牛顿的苹果的实验，但是这是一个有深刻意义的实验。在实验之前，伽利略就从逻辑的自恰性上推出了轻重两球同时落地的结论，最终被实验证实。但是这个实验更深刻的意义在于它暗示了作为引力荷的质量和作为惯性源的质量是等效的。正因为如此，我们在讨论引力场中的运动时可以安心地将牛顿第二定律里的加速度a换成引力加速度g。这个实验也最终被爱因斯坦注意到，他以此和其他实验为基础创立了广义相对论。

个人分类: 知识|4095 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－1.1

qianlivan 2009-9-27 10:41

第一章　和地球相关的天文学课题 虽然地球上的一切也是可观测的一切的一部分，但是由于地球的特殊性（有生命存在，形成了人类社会），地球上的一些客体不在天文学的研究对象之列，而对这些客体的研究形成了天文学以外的其他学科。但是，虽然如此，这并不表明地球和地球上的一切被排除在天文学的研究之外。地球和地球上的客体在其它视角上表现出来的性质（例如从人造卫星上观测地球）正是天文学（天体生物学）得天独厚的研究对象。这是因为人类的知识是如此有限，到目前为之，我们还没有发现另外一颗如地球一样生机勃勃的行星。另外，因为我们就站这颗蓝色的行星上，对研究行星内部的动力学而言，地球也是不可缺少的研究对象。 1.1 地球作为一个几何学研究对象 人类在地球上繁衍生息。在生产生活中，人们测量田地的大小，几何学慢慢由此诞生了。这些知识里和天文学密切相关的是三角学的知识，其中测距的知识成为了天文学的重要基础。 我们知道，只要知道了三角形的一条边和两个角我们便可以知道另外两条边，这对于测量那些我们无法到达或者无法用工具触及因而无法直接测量距离的客体的距离是很重要的，这使得知道这些客体的距离成为可能。 测量地球的直径也是以地球作为几何对象进行的研究中浓墨重彩的一笔。古希腊人埃拉托色尼发现在夏至日正午的时候在位于北回归线上的塞伊尼，太阳正在头顶，而在位于北回归线以北800千米的亚历山大城，太阳并不在头顶。他断言地球表面是弯曲的，他假定地球是 球形的，从而计算了地球的直径。这个量对于天文学而言是重要的，因为它成为了此后对太阳系天体距离进行三角测距的基础。

个人分类: 知识|3556 次阅读|0 个评论

我心中的天文学－0

qianlivan 2009-9-27 10:20

《我心中的天文学》　　钱磊 献给我的父母以及我的女朋友 前言 天文学是研究宇宙中几乎所有客体起源、演化以及其性质的一门自然科学。对于天文学家而言，宇宙就是可观测的一切。因此从我们脚下到宇宙的可观测边界都是天文学的研究对象。宇宙中的这些客体在明朗的夜空中展现无遗，它们是如此美丽，它们吸引了世代无数的天文学家和其他人的目光。对它们的研究使我们的头脑充实，也让 我们的心灵宁静。 每个年代都有很多关于天文学的著作问世，虽然如此，这样的著作仍然是层出不穷。一方面是我们对宇宙的认识在不断进步，另一方面，无论了解多少，每个人心中都有自己的天文学，那是他心灵的歌声。 我要感谢我的女朋友，她启发我开始写出我心中的我自己的天文学。我也要感谢我的父母，是他们使我在幼年时就对天文学产生了极大的兴趣。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　钱磊 2009年9月27日

个人分类: 知识|4171 次阅读|0 个评论

科学圈圈坐14/13-Melipal

eloa 2009-1-24 22:59

DNA 发表于 2009-01-10 19:00 Melipal 自我介绍： 天文学研究生在读，方向是高能天体物理。屡次被认为难认难记的 ID 来自 智利南部马 普切（ Mapuche ）语之 南十字 一词，亦是某 8 米级望远镜的名称。现在本人基本是在做计算 + 啃文献的活计，业余写些科普文章外带搞一堆杂七杂八的爱好。 DNA: 看了你的博客，觉得你的知识面很广，关注的领域很宽，你是如何保持一颗好奇不倦的心？ Melipal: 首先，本人知识面其实不能算广，就集中在那么几个有限的范围里，天文、物理、航空航天、摄影，还有历史上的一些犄角旮旯。不过对很多东西就是一点兴趣也提不起来，包括体育、文学等等等等。只是自己没有兴趣的东西就不会写出来唬人了不是？对于感兴趣的东西，只是认为若能搞清楚那些东西的来龙去脉该是多好的事情，于是就码出了那么多字来，只是在这些东西上面没少浪费时间，也不知道值得不值得 DNA: 天文学和宇宙物理学有什么区别？ Melipal: 宇宙物理学需要用到的东西一部分属于天文学，一部分属于物理学。其实我也不是做这个方向的，对其了解比较少，这个问题只是随便一说而已，说多了会露马脚的。 DNA: 我们做学术的，一般都有自己的学术偶像。你最崇拜的天文学家是谁？ Melipal: 乔治海耳，算是我的头号偶像。这位是天体物理学的重要奠基者、太阳塔的发明者、三座大型天文台的创立者，一手筹建了迄今最大的折射望远镜与赤道式反射镜，后者最后以他的名字命名。不能想象如果没有海耳的这些工作，现在的天文学会是什么样子的。 海耳在 19 世纪末创立了天文学杂志 Astrophysical Journal ，为天文学家发表天体物理学最新的进展、促进学术交流提供了平台，现成为天文界最著名最有影响力的专业杂志之一。 海耳不仅是杰出的科学家，还具备很强的公关能力，成功游说了胡克和叶凯士等富商出巨资捐建了大型天文台和大型仪器。其中最重要的包括 1897 年叶凯士天文台的 40 英寸折射镜、威尔逊天文台的 100 英寸胡克望远镜以及帕洛马天文台的 200 英寸望远镜，其中最后一架以海耳本人的名字命名，是迄今最大的赤道式反射望远镜。《天空和望远镜》杂志曾经将海耳当年建立大型天文台的愿望描述为一群最杰出的天文学家在位于山顶的研究室中使用大型望远镜探索宇宙，望远镜越建越大的目的正是为了尽可能有效地搜集远方的星光。现在看来，他的这一愿望也实现了，而且实现得很不错。最著名的例子应该是哈勃证实了仙女座大星云实际是独立于银河系的宇宙岛，还通过星系光谱与距离一道确认了宇宙的膨胀。很多人对这段历史都有所了解，但如果没有之前海耳在仪器上的铺垫，这些工作恐怕都是空谈。 在太阳物理领域，海耳也是先行者。他设计的太阳观测专用的塔式望远镜，也就是太阳塔，可以将仪器架高，有效避免地面热量的干扰，并将焦距延长，有利于长时间稳定的观测。此外还有太阳单色照相机的研制、利用塞曼效应的原理来证实太阳黑子具有强磁场等等，而他针对太阳的光谱观测方法后来又被人拓展到了恒星研究上。 在海耳的时代，天体物理学只是处于起步阶段，属于天文学新兴的分支。它所关注的对象不同于传统意义上的天文学对于天体位置以及运动的测量，而是集中于天体的物理性质以及演化。海耳能致力于此，并从理论、观测、仪器与学术交流平台这些不同的方面来推进它，不能不说是独具远见的。 DNA: 我印象中天文学好像是男性的领地（请原谅我只知道哥白尼。。。），有对天文学产生重大影响或者杰出贡献的女天文学家么？ Melipal: 还是有不少的，举几个例子好了。 Henrietta Swan Leavitt ，也就是造父变星（光变）周（期）光（度）关系的发现者。这一关系对于距离的确定意义重大，后来正是利用这个关系确认，象仙女座大星云这样的星系是位于银河系之外的。前面提到的宇宙膨胀，它的确立也跟周光关系分不开。几乎可以说，没有周光关系，现代观测宇宙学就是空谈。 Jocelyn Bell ，脉冲星的发现者之一。其导师 Hewish 后来因脉冲星的发现获得了诺贝尔奖，但却没有 Bell 的份，这成了一桩著名的公案。记得 Bell 对此的说法是，没有获得诺贝尔奖也不错，因为可以获得其他大大小小的奖项，但是如果你得了诺贝尔奖，其他奖项的评奖人就不会来考虑你了 Sandra Faber ，星系天文学中有个 Faber-Jackson 关系，描述的是椭圆星系的速度弥散与亮度之间的联系，这里的 Faber 就是指她。 1980 年代， Faber 在进一步研究 Faber-Jackson 关系时，参与了巨引源（ Great Attractor ）的发现，这是个驱动包括银河系在内大量星系运动的引力源，属于超星系团。当时作出此发现的研究者共有 7 位，合称七武士（真不知道这和黑泽明的同名电影有啥关系），据说 Faber 当时是这七位的头。后来巨引源成了探明宇宙大尺度结构的观测线索。 DNA: 说说吧，你们搞天文的， 2008 年又发现什么新星诞生了？怎么生的？ Melipal: 新星的诞生嘛，对于恒星形成问题的进展了解不多，不过印象里 2008 年没有分量特别重或者特别有意思的工作（对这个问题自己并非内行，说错了请各位指正）。 DNA: 那 2008 年有没有哪颗老星死了？ Melipal: 老星么，今年很有意思，最亮与最远的伽玛暴都赶上了，这两个算是老星死了吧，当然 2008 年的伽玛暴远不止这些，只不过一沾最字，就有名了不是？ 先把伽玛暴解释下，在观测上就是伽玛射线流量的突增。由于这种现象的剧烈程度是仅次于宇宙大爆炸本身的，研究它们可以帮助人们了解高能天体物理过程和相关的物理机制；又由于爆发亮度高（比超新星还要高）且大体上发生在距离地球很远的地方，对于宇宙学来说这也是一种探针，譬如可以用其了解早期宇宙中的恒星演化，并约束某些宇宙学参数，还可以把研究范围扩展到更远的地方（因此高红移爆发有很重要的意义）。 传统上根据观测所见的伽玛暴持续时间，以 2 秒为界分为长短两类，其特性不尽相同。如今长暴的起源基本被定性为大质量恒星的死亡（进而更有利于探讨恒星演化的相关问题），恒星中心坍缩成黑洞，相对论性的高速喷流在黑洞两极形成并穿出恒星表面，产生爆发。和超新星不同的是，这里前身星的质量更大，喷出物的速度也更高。这种爆发对于恒星演化历史的研究尤其重要。短暴比较普遍的说法是双致密星并合过程引起的，不过还没有完全下定论。 再来说这个最亮的，也就是 GRB 080319B ，虽然叫做伽玛射线暴，但是它的光学辐射还是非常之强的，最亮的时候甚至达到了肉眼可以看到的程度，在 5-6 等之间。考虑到这个爆发的红移是 0.937 ，这样的亮度是相当的惊人。关于其超高亮度，可以用濒死恒星喷射出的双成分喷流来解释，喷流内外层速度不同，较窄的内层速度更快。一般的爆发只能看到速度较慢但张角较宽的外层喷流，而对于 GRB 080319B ，由于它的喷流径直朝地球而来，因此我们接收到的能量相当高（对于速度接近光速的物体，由于集束效应，我们能看到的视角只是相当于物体洛仑兹因子的倒数，这是很窄的，在此范围之外的东西我们看不到，因此哪怕喷流很窄也没有关系，接收的信号照样很亮）。当然其他的说法也是有的，而且还有很多（以这次爆发为主题的研究论文已经不知道有多少了，而且陆续还在有新文面世）。对于当下流行的理论来说， GRB 080319B 提供了难得的机会，也提出了颇有挑战性的问题。 最远的是 GRB 080913 ，红移是 6.7 。这个数字是根据爆发的多波段余辉来确定的。辐射在朝向地球传播的过程中会被路途中的星际或星系际气体吸收，距离越远，吸收的截断频率就会越长。不过它的分类尚有争议。 GRB 080913 观测上的持续时间确实长于 2 秒，但是考虑其如此之高的红移，实际的持续时间是不足 2 秒的，且其长短暴的特性皆有，比较麻烦。 还有和超新星相关的，个人以为比较有意思的有几项工作，一是对 2004 年爆发的超新星 SNLS-04D2dc 紫外观测数据的分析，发现光变曲线吻合所谓的 shock breakout （这个不知道咋翻译，见谅）。根据现在的观点，超新星爆发的原因是濒临死亡的大质量恒星核心坍缩到原子核密度后，外层正在坍缩的物质发生反弹，产生向外传播的激波，把整个恒星的外包层掀翻。这个 shock breakout 对应的时间就是激波接近恒星表面前后，理论预言这时候的紫外和 X 射线辐射很强，之后再过若干天，才能看到一般意义上的超新星，这时候恒星已经爆发过了。在光学波段看到 SNLS-04D2dc 之前的 2 周左右，星系演化探测器正好观测到了它的紫外增亮，与理论符合。这也算是第一次吧，是坍缩星产生超新星爆发的重要证据。顺带提一句，一般认为 shock breakout 和伽玛射线暴的形成也有关系。 还有一个是针对 1572 年第谷超新星的。之前根据间接证据，人们一般认为这颗超新星属于 Ia 型，是白矮星的质量超过上限的时候引燃热核爆炸而产生的，但是这只是推测。今年的一项工作是观测了这颗超新星的回光。当年的超新星辐射先被周围的星际尘埃反射又射向地球，使传播路程有所延长，人们在爆发几百年后又捕捉到了反射光，这个和回声的原理很类似，都是因为信号传播速度有限所导致的。通过分析回光，第谷超新星的分类被进一步确认。这项工作意义可能没有前一项那样大，不过能够回溯历史，给人的感觉还是非常不错的。 另外给我印象比较深刻的，还有个非轴对称爆发的 Ia 型超新星的计算机模拟，过程比一般人认为的要复杂很多，当然这样的工作具体做起来是很繁复的，图片非常绚烂倒是不假。 DNA: 观察伽马暴除了用天文望远镜，还有其他什么仪器？ Melipal: 首先是触发仪器，一般是卫星上的伽玛射线探测器，可以感知伽玛波段流量的突增。不同卫星的触发设备结构不同。现在主要是靠 Swift 卫星，它用的是编码孔板，根据高能光子射向码板留下的投影来还原出天体的图象。刚发射的费米望远镜则是用碘化钠晶体和锗化铋晶体来触发的。触发仪器要满足的条件，除了波段的考虑之外，还有一条就是视野要足够大，因为你不知道下一次爆发什么时候在哪里出现，只能靠大视场来守株待兔。卫星触发后，先把爆发的位置确定下来，然后把坐标信息传给后续设备做进一步观测。专用的后续仪器说起来也很夸张（不然也做不了这行），比如观测光学瞬变源的地面台站基本可以做到卫星触发后十几秒甚至更短就完成转向了，这些大都是口径不到 1 米的小型望远镜。大型望远镜反应比较慢，一般是用来做爆发余辉的分析、距离测量、宿主星系研究之类的。还有就是切伦科夫望远镜，可以探测超高能伽玛射线，不过我对这类镜子的了解不多，印象里它们的伽玛暴相关数据很有限。卫星携带的后续设备也有， Swift 就有 X 射线和紫外 / 光学望远镜，另外有些 X 射线天文卫星也参与过这类工作。 对于前面提到的 ，情况很是幸运。在它爆发之前，附近刚刚出现了一个比较暗的暴，一些望远镜已经对准了后者，因此 GRB 080319B 几乎就是在研究者的眼皮底下炸开了，再加上它有那么高的亮度，数据非常全面。 DNA: 前面说超新星这个词，什么是超新星？ Melipal: 前面已经说了一些零碎，简单来说，超新星就是一种灾变性的恒星爆发，最亮时的亮度可以与整个星系相当。其中 I 类还可以细分，光谱里有硅线的是 Ia 型，没有硅线有氦线的是 Ib 型，硅线和氦线都没有的是 Ic 。 Ia 类的起源是白矮星质量达到允许的上限时候产生的，其他都是大质量恒星濒临死亡时候的爆发。 DNA: 有没有哪颗闷骚星又要撞地球了呢？ Melipal: 闷骚星撞地球的事情么，记得松鼠会曾经有过文章呢，就是那个 2008 TC3 ，真的是撞到地球了，不过由于它的体积比较小，在大气层内就已经充分燃烧瓦解了，没有给地面带来什么危害。 DNA ： 2008 年天文学界还有其他什么重要的成果么？ Melipal ：首先， 2008 年在仪器方面的进展不少，费米伽玛射线望远镜升空，并且作出了它的第一个重要发现只辐射伽玛射线的脉冲星，还得到了第一张巡天图； LAMOST 望远镜竣工； 8 米级巡天望远镜 LSST 的镜坯制成； 500 米 FAST 射电望远镜的建设正式启动；下一代空间望远镜詹姆斯韦伯的子镜开始进行检测； Pierre Auger 宇宙线观测站南站落成，等等等等。 还有行星探测的进展，太阳系内有 MESSENGER 重新造访水星，凤凰号在火星北极发现了水冰，卡西尼号的第一期土星探测计划完成且开始进行扩展任务，印度的第一架月球探测器的发射。对于太阳系以外的行星系统，第一次拍摄到了比较确切照片，包括哈勃太空望远镜拍摄的北落师门以及凯克望远镜拍摄的 HR 8799 。 宇宙学方面也有令人称道的工作：通过确认星系团生长速度的减慢，进一步证实了暗能量的存在。 其他的请高人补充吧，毕竟天文学的分支太多了，我一个人不可能有全面了解 DNA: 为什么确认星系团生长速度的减慢，证实了暗能量的存在？ Melipal: 简单说就是引力和作为斥力的暗能量之间的关系。星系团是尺度最大的自引力束缚系统，它的形成靠的是引力。去年的这项工作是发现年轻的星系团比年老的质量要小很多，这可以认为是新的星系团增长变慢了，斥力推迟了增长。因为随着宇宙的演化，星系彼此间距变大，引力弱了，暗能量仍旧保持密度不变因而逐渐占了主导，阻碍引力在大尺度上发挥作用。 DNA: 感觉你是强烈的热爱你所学的天文学呢，你是如何堕入情网的？ Melipal: 能在地球上了解百亿光年以外发生的事情，想想还是很吸引人的。不过本人的初始动机已经不可考证了，可以追溯到很小的时候，记得是去了一次北京天文馆，然后就下水了到后面就已经是没有理由的那种了，其他的真还说不出啥来 DNA: 你在 2008 年做的最有意思的事情是什么？ Melipal: 今年由于种种原因总体上过得很郁闷，只希望明年情况能够好转。如果说有意思，大多数事情也没有啥特殊的，仅有的例外是，今年被人拖下水开始玩 IL-2 ，玩得电脑花屏显卡被烧，呃 还有就是陆续收到了一些好玩的东西，包括某些之前一直想搞却因为各种理由没有搞到的玩意（多半与天文没有太大关系），具体内容因属私人话题，恕不在此详谈，有兴趣者请私下交流 ^_^ 其实当下正在计算的东西也是蛮有意思的，虽然早期的进展不是很顺利，呵呵。 DNA: 你相信星座与占星术么？星座到底是怎么来的？星座与人的命运之间的联系是不是扯淡？ Melipal: 不相信星座，对其索性眼不见为净为此已经准备好挨某些人的砖头了。 关于星座的起源，这个问题真还不好讲，本人对古天文史的了解不是很多哪。当代保留星座分划的一个主要目的是便于识别星空，但个人以为，对于专业天文研究来说，有没有星座这种东西根本就是无所谓，只要有比较完善的天球坐标系统就足够了。 南天的星座大多是在晚近时期人为定义的，没有什么争议。不过北天星座的起源就复杂了，一般的说法是西方星座最早起源于两河流域，但是为什么会采取现在这样的划分方式，前些天和 gerry 探讨过这个问题，可以认为黄道星座是遵循月份（长度可以根据月相来自然地确定）分成 12 个，但是其他那些我也说不清楚，估计其中是有比较强的随意性的，当时看这几颗星似乎组成了个什么图案，就把它们当成一个星座，后来就沿袭古人的习惯了。至于将划分标准统一起来，也是比较晚的事情了。 中国的传统星官另当别论，其起源有几种不同的说法，记得有说是外来的，有说是起源于本土的，我对这个不在行，不敢乱说，不敢乱说。

个人分类: 科学圈圈坐|2271 次阅读|0 个评论

SCI收录期刊——天文学与天体物理学学科

wanyuehua 2009-1-10 11:57

截至到 2009 年 1 月 SCI 收录天文学与天体物理学学科期刊 53 种，其中 2008 年开始被 SCI 收录的天文学与天体物理学期刊 3 种，出版地为美国的天文学与天体物理学期刊 19 种，英国 10 种，荷兰 9 种，德国、法国各 2 种，中国、波兰、韩国、立陶宛、印度、斯洛伐克、新加坡、日本、墨西哥、意大利、澳大利亚各 1 种（包括 5 种俄罗斯和亚美尼亚同名期刊的英文翻译版）。 2005-2008 年 SCI 共收录至少有一位中国作者（不包括台湾）的天文学与天体物理学学科论文 3358 篇，其中 2008 年 933 篇（ 0.9330 % ）， 2007 年 815 篇（ 0.3881 % ）， 2006 年 889 篇（ 1.0333 % ）， 2005 年 721 篇（ 0.9347 % ）。 3358 篇论文包括学术论文 3073 篇、会议论文 189 篇、评论 107 篇、更正 10 篇、通讯 7 篇、社论 4 篇。 2005-2008 年中国研究论文主要发表在以下几种 SCI 收录的天文学与天体物理学期刊上： PHYSICAL REVIEW D 《物理学评论 D 辑：粒子、场、重力与宇宙学》 860 篇、 ASTROPHYSICAL JOURNAL 《天体物理学杂志》 573 篇、 ADVANCES IN SPACE RESEARCH 《空间研究进展》 365 篇、 CHINESE JOURNAL OF ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS 《中国天文和天体物理学报》 358 篇、 MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY 《皇家天文学会月报》 260 篇、 ASTRONOMY ASTROPHYSICS 《天文学与天体物理学》 251 篇、 JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS 《地球物理学研究杂志：空间物理学》 120 篇、 SOLAR PHYSICS 《太阳物理学》 96 篇。 主要研究单位有中国科学院（ CHINESE ACAD SCI ） 1787 篇，北京大学（ PEKING UNIV ） 391 篇，中国科技大学（ UNIV SCI TECHNOL CHINA ） 338 篇，南京大学（ NANJING UNIV ） 241 篇，高能物理所（ INST HIGH ENERGY PHYS ） 254 篇。 2009 年 SCI 收录天文学与天体物理学学科 53 种期刊 1. ACTA ASTRONOMICA 《天文学报》波兰 Quarterly ISSN: 0001-5237 COPERNICUS FOUNDATION POLISH ASTRONOMY, AL UJAZDOWSKIE 4, WARSAW, POLAND, 00-478 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 2. ADVANCES IN SPACE RESEARCH 《空间研究进展》英国 Semimonthly ISSN: 0273-1177 ELSEVIER SCI LTD, THE BOULEVARD, LANGFORD LANE, KIDLINGTON, OXFORD, ENGLAND, OXON, OX5 1GB 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 3. ANNALES GEOPHYSICAE 《地球物理学纪事；大气圈，水圈和空间科学》德国 Monthly ISSN: 0992-7689 COPERNICUS PUBLICATIONS, MAX-PLANCK-STR 13, KATHLENBURG-LINDAU, GERMANY, 37191 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 4. ANNUAL REVIEW OF ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS 《天文学与天体物理学年评》美国 Annual ISSN: 0066-4146 ANNUAL REVIEWS, 4139 EL CAMINO WAY, PO BOX 10139, PALO ALTO, USA, CA, 94303-0139 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 5. ANNUAL REVIEW OF EARTH AND PLANETARY SCIENCES 《地球与行星科学年评》美国 Annual ISSN: 0084-6597 ANNUAL REVIEWS, 4139 EL CAMINO WAY, PO BOX 10139, PALO ALTO, USA, CA, 94303-0139 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 6. ASTROBIOLOGY 《天体生物学》美国 Quarterly ISSN: 1531-1074 MARY ANN LIEBERT INC, 140 HUGUENOT STREET, 3RD FL, NEW ROCHELLE, USA, NY, 10801 1. Science Citation Index Expanded 7. ASTRONOMICAL JOURNAL 《天文学杂志》美国 Monthly ISSN: 0004-6256 IOP PUBLISHING LTD, DIRAC HOUSE, TEMPLE BACK, BRISTOL, ENGLAND, BS1 6BE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 8. ASTRONOMISCHE NACHRICHTEN 《天文学通讯》德国 Bimonthly ISSN: 0004-6337 WILEY-V C H VERLAG GMBH, PO BOX 10 11 61, WEINHEIM, GERMANY, D-69451 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 9. ASTRONOMY ASTROPHYSICS 《天文学与天体物理学》法国 Weekly ISSN: 0004-6361 EDP SCIENCES S A, 17, AVE DU HOGGAR, PA COURTABOEUF, BP 112, LES ULIS CEDEX A, FRANCE, F-91944 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 10. ASTRONOMY GEOPHYSICS 《天文学与地球物理学》英国 Bimonthly ISSN: 1366-8781 BLACKWELL PUBLISHING, 9600 GARSINGTON RD, OXFORD, ENGLAND, OXON, OX4 2DQ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 11. ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS REVIEW 《天文学与天体物理学评论》美国 Quarterly ISSN: 0935-4956 SPRINGER, 233 SPRING STREET, NEW YORK, USA, NY, 10013 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 12. ASTRONOMY LETTERS-A JOURNAL OF ASTRONOMY AND SPACE ASTROPHYSICS 《天文学通讯》美国 Monthly 俄罗斯同名期刊（ Письма в Астрономичесий журнал ）的英文翻译版 ISSN: 1063-7737 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013-1578 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 13. ASTRONOMY REPORTS 《天文学报告》美国 Monthly 俄罗斯期刊（ Астрономичесий журнал ）《天文学杂志》的英文翻译版 ISSN: 1063-7729 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013-1578 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 14. ASTROPARTICLE PHYSICS 《宇宙粒子物理》荷兰 Bimonthly ISSN: 0927-6505 ELSEVIER SCIENCE BV, PO BOX 211, AMSTERDAM, NETHERLANDS, 1000 AE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 15. ASTROPHYSICAL JOURNAL 《天体物理学杂志》美国 Weekly ISSN: 0004-637X UNIV CHICAGO PRESS, 1427 E 60TH ST, CHICAGO, USA, IL, 60637-2954 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 16. ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS 《天体物理学杂志通信》美国 Biweekly （注： 2008 年开始被 SCI 收录） ISSN: ****-**** （查找不到ISSN） UNIV CHICAGO PRESS, 1427 E 60TH ST, CHICAGO, USA, IL, 60637-2954 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 17. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES 《天体物理学杂志增刊》美国 Monthly ISSN: 0067-0049 UNIV CHICAGO PRESS, 1427 E 60TH ST, CHICAGO, USA, IL, 60637-2954 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 18. ASTROPHYSICS 《天体物理学》美国 Quarterly 亚美尼亚同名期刊的英文翻译版 ISSN: 0571-7256 SPRINGER/PLENUM PUBLISHERS, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013 1. Science Citation Index Expanded 19. ASTROPHYSICS AND SPACE SCIENCE 《天体物理学与空间科学》荷兰 Monthly ISSN: 0004-640X SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS, 3311 GZ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 20. BALTIC ASTRONOMY 《波罗的海天文学》立陶宛 Quarterly ISSN: 1392-0049 INST THEORETICAL PHYSICS ASTRONOMY, MOLETAI, LITHUANIA, LT-4150 1. Science Citation Index Expanded 21. BULLETIN OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF INDIA 《印度天文学会通报》印度 Quarterly （注： 2008 年开始被 SCI 收录） ISSN: 0304-9523 INDIAN INST ASTROPHYSICS, G C ANUPAMA EDITOR, BANGALORE, INDIA, 560 034 1. Science Citation Index Expanded 22. CELESTIAL MECHANICS DYNAMICAL ASTRONOMY 《天体力学和动力天文学》荷兰 Monthly ISSN: 0923-2958 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS, 3311 GZ 1. Science Citation Index Expanded 23. CHINESE JOURNAL OF ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS 《中国天文和天体物理学报》中国 Bimonthly ISSN: 1009-9271 SCIENCE CHINA PRESS, 16 DONGHUANGCHENGGEN NORTH ST, BEIJING, PEOPLES R CHINA, 100717 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 24. CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY 《经典引力和量子引力》英国 Semimonthly ISSN: 0264-9381 IOP PUBLISHING LTD, DIRAC HOUSE, TEMPLE BACK, BRISTOL, ENGLAND, BS1 6BE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 25. COMPTES RENDUS PHYSIQUE 《法国科学院报告：物理学》法国 Monthly ISSN: 1631-0705 ELSEVIER FRANCE-EDITIONS SCIENTIFIQUES MEDICALES ELSEVIER, 23 RUE LINOIS, PARIS, FRANCE, 75724 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 26. CONTRIBUTIONS OF THE ASTRONOMICAL OBSERVATORY SKALNATE PLESO 《斯洛伐克天文台论文集》斯洛伐克 Triennial （注： 2008 年开始被 SCI 收录） ISSN: 1335-1842 SLOVAK ACADEMY SCIENCES ASTRONOMICAL INST, SLOVAK ACADEMY SCIENCES ASTRONOMICAL INST, TATRANSKA LOMINICA, SLOVAKIA, SK-059 60 1. Science Citation Index Expanded 27. COSMIC RESEARCH 《宇宙研究》荷兰 Bimonthly 俄罗斯同名期刊 （ Космичесие исследования ） 的英文翻译版 ISSN: 0010-9525 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013-1578 1. Science Citation Index Expanded 28. EARTH MOON AND PLANETS 《地球，月球与行星》荷兰 Monthly ISSN: 0167-9295 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS, 3311 GZ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 29. EXPERIMENTAL ASTRONOMY 《实验天文学》荷兰 Bimonthly ISSN: 0922-6435 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS, 3311 GZ 1. Science Citation Index Expanded 30. GENERAL RELATIVITY AND GRAVITATION 《广义相对论与万有引力》美国 Monthly ISSN: 0001-7701 SPRINGER/PLENUM PUBLISHERS, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 31. GEOPHYSICAL AND ASTROPHYSICAL FLUID DYNAMICS 《地球物理与天体物理流体动力学》英国 Bimonthly ISSN: 0309-1929 TAYLOR FRANCIS LTD, 4 PARK SQUARE, MILTON PARK, ABINGDON, ENGLAND, OXON, OX14 4RN 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 32. ICARUS 《伊卡洛斯：国际太阳系研究杂志》美国 Monthly ISSN: 0019-1035 ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE, 525 B ST, STE 1900, SAN DIEGO, USA, CA, 92101-4495 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 33. INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS D 《国际现代物理学杂志， D: 万有引力，天体物理学与宇宙学》新加坡 Monthly ISSN: 0218-2718 WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD, 5 TOH TUCK LINK, SINGAPORE, SINGAPORE, 596224 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 34. JBIS-JOURNAL OF THE BRITISH INTERPLANETARY SOCIETY 《英国星际学会志》英国 Monthly ISSN: 0007-084X BRITISH INTERPLANETARY SOC, 27-29 S LAMBETH RD, LONDON, ENGLAND, SW8 1SZ 1. Science Citation Index Expanded 35. JOURNAL OF ASTROPHYSICS AND ASTRONOMY 《天体物理学与天文学杂志》美国 Quarterly ISSN: 0250-6335 SPRINGER, 233 SPRING STREET, NEW YORK, USA, NY, 10013 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 36. JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS 《宇宙论与天体粒子物理学学报》英国 Monthly ISSN: 1475-7516 IOP PUBLISHING LTD, DIRAC HOUSE, TEMPLE BACK, BRISTOL, ENGLAND, BS1 6BE 1. Science Citation Index Expanded 37. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS 《地球物理学研究杂志：空间物理学》美国 Monthly ISSN: 0148-0227 AMER GEOPHYSICAL UNION, 2000 FLORIDA AVE NW, WASHINGTON, USA, DC, 20009 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 38. JOURNAL OF THE KOREAN ASTRONOMICAL SOCIETY 《韩国天文学会志》韩国 Quarterly ISSN: 1225-4614 KOREAN ASTRONOMICAL SOCIETY, 61-1 HWA-AM DONG, YUSUNG KU, TAEJON, SOUTH KOREA, 305-348 1. Science Citation Index Expanded 39. MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY 《皇家天文学会月报》英国 Biweekly ISSN: 0035-8711 BLACKWELL PUBLISHING, 9600 GARSINGTON RD, OXFORD, ENGLAND, OXON, OX4 2DQ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 40. NEW ASTRONOMY 《新天文学》荷兰 Bimonthly ISSN: 1384-1076 ELSEVIER SCIENCE BV, PO BOX 211, AMSTERDAM, NETHERLANDS, 1000 AE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 41. NEW ASTRONOMY REVIEWS 《新天文学评论》英国 Monthly ISSN: 1387-6473 ELSEVIER SCI LTD, THE BOULEVARD, LANGFORD LANE, KIDLINGTON, OXFORD, ENGLAND, OXON, OX5 1GB 1. Science Citation Index Expanded 42. NUOVO CIMENTO DELLA SOCIETA ITALIANA DI FISICA C-GEOPHYSICS AND SPACE PHYSICS 《新试验 C 辑：地球物理和空间物理》意大利 Bimonthly ISSN: 1124-1896 SOC ITALIANA FISICA, VIA SARAGOZZA, 12, BOLOGNA, ITALY, I-40123 1. Science Citation Index Expanded 43. OBSERVATORY 《天文台》英国 Bimonthly ISSN: 0029-7704 OBSERVATORY, RUTHERFORD APPLETON LAB, CHILTON DIDCOT,, OXFORD, ENGLAND, OX11 OQX 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 44. PHYSICAL REVIEW D 《物理学评论 D 辑：粒子、场、重力与宇宙学》美国 Semimonthly ISSN: 1550-7998 AMER PHYSICAL SOC, ONE PHYSICS ELLIPSE, COLLEGE PK, USA, MD, 20740-3844 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 45. PLANETARY AND SPACE SCIENCE 《行星与空间科学》英国 Monthly ISSN: 0032-0633 PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD, THE BOULEVARD, LANGFORD LANE, KIDLINGTON, OXFORD, ENGLAND, OX5 1GB 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 46. PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF AUSTRALIA 《澳大利亚天文学会出版物》澳大利亚 Triennial ISSN: 1323-3580 CSIRO PUBLISHING, 150 OXFORD ST, PO BOX 1139, COLLINGWOOD, AUSTRALIA, VICTORIA, 3066 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 47. PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN 《日本天文学会欧文研究报告》日本 Bimonthly ISSN: 0004-6264 ASTRONOMICAL SOC JAPAN, C/O NATIONAL ASTRONOMICAL OBSERVATORY, 2-21-1 OSAWA, MITAKA-SHI, TOKYO, JAPAN, 181-8588 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 48. PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF THE PACIFIC 《太平洋天文学会汇刊》美国 Monthly ISSN: 0004-6280 UNIV CHICAGO PRESS, 1427 E 60TH ST, CHICAGO, USA, IL, 60637-2954 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 49. REVISTA MEXICANA DE ASTRONOMIA Y ASTROFISICA 《墨西哥天文学与天体物理学杂志》墨西哥 Semiannual ISSN: 0185-1101 UNIV NACIONAL AUTONOMA MEXICO, INST DE ASTRONOMIA, APDO POSTAL 70-264, MEXICO CITY, MEXICO, 04510 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 50. SOLAR PHYSICS 《太阳物理学》荷兰 Monthly ISSN: 0038-0938 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS, 3311 GZ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 51. SOLAR SYSTEM RESEARCH 《太阳系研究》美国 Bimonthly 俄罗斯期刊 Астрономичесий вестни 《天文学通报》的英文翻译版 ISSN: 0038-0946 MAIK NAUKA/INTERPERIODICA/SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013-1578 1. Science Citation Index Expanded 52. SPACE SCIENCE REVIEWS 《空间科学评论》荷兰 Monthly ISSN: 0038-6308 SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS, 3311 GZ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 53. SPACE WEATHER-THE INTERNATIONAL JOURNAL OF RESEARCH AND APPLICATIONS 《空间气象》美国 Quarterly ISSN: 1542-7390 AMER GEOPHYSICAL UNION, 2000 FLORIDA AVE NW, WASHINGTON, USA, DC, 20009 1. Science Citation Index Expanded

个人分类: SCI投稿|17745 次阅读|0 个评论

黑夜中的畅想——夜空为什么是黑暗的？

eloa 2008-12-13 10:46

Shea 发表于2008-12-10 星期三 14:10 Ken Croswell 文 Shea 编译 版本信息：本文最初于2002年5月首次刊载于 火流星 网站，此版本为译者再编辑版。 有时，天文学中最简单的问题却是最难回答的 太阳又下山了。玫瑰色的云在头顶上浮动，朱红与金黄又一次出现在地平线上。家里都点上了灯，餐桌上蜡烛隐隐作亮，在晚霞的映衬下，街边的路灯就像是项链上的珍珠闪闪发光。黄昏越来越暗，星星出现了，它们一如既往地出现在这墨黑的穹顶之上。但是为什么夜空是黑的呢？ 这是一个简单的也许只有孩子才会问的问题，父母对此也许会不屑一顾，但是宇宙学家爱德华哈里森（Edward Harrison）却花了几十年的时间来研究这个看似简单的问题。许多年前我开始对夜空的黑暗之谜产生了兴趣，在《夜的黑》（Darkness at Night）这本书中他写道，我常常思考宇宙为什么没有充满光，即使在我解决了这一问题之后也是如此。这个古老的谜题仍旧萦绕在我周围。有时几个小时，有时几天，我会重新思考这个问题，为大自然的力量和精妙所深深打动。 图片版权：Wojciech Gaczek。 夜空为什么是黑的，乍一看很明显，因为太阳下山了。但是还有恒星在闪耀啊。 如果宇宙是无限的，充满着无数颗恒星，那么夜晚将和白天一样的明亮。 这种理论和观测之间的矛盾被称为奥伯斯佯谬，奥伯斯是19世纪的医生和天文学家。 从彗星到宇宙学 海因里奥伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）每晚只睡4个小时。白天医治德国北部城市布莱梅（Bremen）的病人，为此他赢得了治愈霍乱的荣誉。晚上他观测天空寻找彗星，发现了前4颗小行星中的2颗。 ：海因里奥伯斯。 1823年，奥伯斯写了一篇宇宙学论文。他说，想象一下，如果恒星均匀的分布在宇宙空间里。离地球近的恒星，自然看起来就大，但远处的恒星数量多，因为在一个固定的视角下，距离越远空间就越大。奥伯斯证明数量巨大的远距离恒星弥补了它们较小的视尺寸，在给定半径的球壳中也能覆盖整个天空。如果宇宙是无限的，这样的球壳也将有无限多个，就意味着天空中将充满星星，夜空将会和白天一样明亮。 奥伯斯写道： 多幸运，大自然并没有这样安排事物。多幸运，地球并没有沉浸在耀眼的星光之中。否则，天文学仍将处于蒙昧的阶段。我们将无法看到星星，只有通过观测黑子来推断太阳的行踪，而月亮和行星仅仅是明亮背景上移动着的暗斑。 那时，奥伯斯的工作并没有引起注意，同样夜晚的黑暗之谜也无人问津。英国人托马斯迪格斯（Thomas Digges）赢得了这一荣誉。1576年，在其父所写的一本书（Prognostication Euerlastinge）的附录中，迪格斯提到了这个问题。这本书采用了以地球为中心的宇宙体系，但在附录中迪格斯却是哥白尼的支持者。而且他比哥白尼更进一步，他认为恒星散布于宇宙空间中。之后，他尝试解释为什么夜晚没有被星光照亮： 无穷天球上的恒星发出无限的光芒。但是它们互相遮挡，而且距离相当遥远，于是星光就越来越弱。所以我们就看到了现在的景象。 因此，迪格斯认为夜晚是黑的原因是遥远的恒星太暗弱以致于看不见了。尽管这个解释看起来是合理的，但它是错的。把所有看不见的恒星的光结合起来，可以达到能被看见的程度。事实上，肉眼可以看到仙女座星系，但是仙女星系中没有一颗恒星亮到足以能让肉眼看到。 ：肉眼可以看到仙女座星系，但是仙女中没有一颗恒星亮到足以能让肉眼看到。图片版权：Jerry Lodriguss。 迪格斯认为宇宙是无限的，但是伟大的德国天文学家约翰内斯开普勒（Johannes Kepler）却对此表示不满。开普勒认为无限的宇宙会使太阳迷失在茫茫的星海之中。他说，夜空之所以是黑的，是因为在我们居住的星际空间周围有一堵暗墙。 一百多年后，爱德华哈雷（Edward Halley）也思考了这一问题。1721年，在皇家科学院的一次演讲中，他提出了两个方法来调和无限而又充满恒星的宇宙，使它有一个黑暗的夜晚。第一，由于数学上的错误，他错误的认为远处大量恒星的光无法等效为近处少量恒星的光。第二，他重复了迪格斯的观点，看不见的恒星对于光没有贡献，它们的光线太弱，无法使我们感觉到。所以，哈雷也没有给出夜晚为什么是黑暗的的答案。 另一个思考这一问题的人是瑞士天文学家让-菲利普卢瓦斯德谢诺（Jean-Phillippe Loys de Cheseaux）。1744年，在有关当年一颗有着6条彗尾的彗星的书的附录里，他也讨论了这个问题。与迪格斯和哈雷不同，谢诺认识到远处看不见的恒星对于整个天空中的光是有贡献的。他说，夜空之所以是黑的，原因是宇宙空间并不是透明的。相反，它充满着物质，它们会吸收光线，产生一个黑暗的夜空。奥伯斯在1823年的论文中也提到了相同的观点。但是奇怪的是，奥伯斯有谢诺写的这本书，但是他却没有引用它，可是却提到了哈雷。 然而，谢诺和奥伯斯也都错了。空间中的消光物质无法使夜空变暗。不久，天文学家认识到，消光物质在遮挡光线的同时，也会被光线所加热，进而发光，它们将会和恒星一样的明亮。这就像大雨中的树。起先叶子还能保护地面不受雨淋，可是不久雨水便会从叶子上滴落下来，最终地面还是会湿透。 渡鸦的述说 令人惊讶的是，第一个给出奥伯斯佯谬正确解释的人不是来自欧洲装备齐全天文台的天文学家，而是一个美国诗人。在他短暂的一生中，爱伦坡（Edgar Allan Poe）以其带有恐怖和超自然色彩的小说、诗歌享誉世界。黑暗笼罩着爱伦坡的一生。在他两岁时，他的母亲死了。在大学时，因为赌博和酗酒而生活拮据，之后他便生活在贫困之中。他妻子二十几岁时便离开了人世。他40岁时，在一阵狂饮之后，结束了自己的生命。 ：爱伦坡。 黑暗也同样萦绕着爱伦坡的作品。在《渡鸦》（Raven）中他写道： Deep into that darkness peering, long I stood there wondering, fearing, Doubting, dreaming dreams no mortal ever dared to dream before; But the silence was unbroken, and the darkness gave no token 哈里森发现，爱伦坡在其死前一年所写的《我发现了》（Eureka）中正确揭示了奥伯斯佯谬。哈里森说：当我第一次读爱伦坡的作品时，我大吃一惊。一个诗人，不，一个最了不起的业余科学家在140年前就领悟到了问题的本质，而在我们的学校中仍旧在宣扬错误的观点。 1848年，爱伦坡出版了《我发现了》。他写道，当我写完〈我发现了〉之后，我便丧失了对生的渴望。我已无法再写作了。爱伦坡本希望他的出版商能出版5万本，结果只有5百本。评价也是各不相同，有人说它新颖、骇俗；另一些人则对此不屑一顾。在近代，当哈里森欢呼，认为它是人类思想的杰作时，英国天文学家爱丁顿（Eddington）爵士则认为它是怪人的理论。 对爱伦坡来说，上帝就是一个诗人，宇宙就是最卓越的诗。他这样解释奥伯斯佯谬： 星星无穷无尽，天空的背景就会呈现出明亮，就象是银河它们不会呈现点状，在背景中也不会出现一颗星星。因此，只有一种可能，由于恒星的距离实在是太远了，它们发出的光还没来得及到达地球。 简要地说，爱伦坡认为，之所以遥远恒星的光没有照亮星空是因为它们还没来得及到达地球；我们无法看到比宇宙更远的地方。 用现在的话来讲，我们无法看到137亿光年之外的东西。 所以，黑暗的夜空是宇宙诞生的证据。 但是，立刻爱伦坡又开始怀疑自己的解释。也许是这样的吧，有谁会冒险来质疑它呢？他写道，我相信它是正确的。 ：宇宙诞生和演化的时间线。图片版权：NASA。 在《我发现了》中，爱伦坡数次提到了德国天文学家约翰马德勒（Johann Madler），由于在他十几岁时出现的大彗星使他对天文学产生了兴趣。马德勒绘制月面图，并且出版了一本书《大众天文学》，这本书再版了6次。在早期的版本中，马德勒和奥伯斯一样，认为是星际物质吸收星光而使夜空变得黑暗。但在1858年的另一本书（《我发现了》出版后10年）以及畅销的1861年版的《大众天文学》中，他则给出了和爱伦坡相似的解释： 光速是有限的；它传播需要时间，因此，我们看到的光是经过有限的时间才到这我们这儿的。这样夜空黑暗之谜就可以得到合理而充分的解释，星际消光的限制就可以被排除了。更确切的讲，远处的星光还没有到达我们这里。 1901年，苏格兰数学家、物理学家开尔文（Kelvin）对这一解释进行了量化。开尔文的计算表明，若要夜空变得明亮，我们至少要能看到数百万亿光年远的范围。由于宇宙的年龄现在远小于1万亿年，所以夜空是黑的。 爱伦坡、马德勒和开尔文都认识到了天文学家所能看到的宇宙是过去的样子而不是现在的样子。看得越远，就越深入过去哈里森认为宗教的信条延缓了奥伯斯佯谬的解决。我们回顾历史，为什么人们对整件事无动于衷，这个问题有着文化背景，哈里森说，从一个层面上讲，人们已认识到了光速的重要性，但是真正的矛盾来自根深蒂固的宇宙观。这涉及到宇宙的年龄。如果你意识到这将与《圣经》相悖，你最好保持沉默。《圣经》是这样说的，宇宙将近有6000年的历史，也就是说天文学家仅能看到6000光年远的范围。 深入奥伯斯佯谬 尽管奥伯斯佯谬已有几个世纪的历史，但是直到20世纪50年代它才开始引人注目。的确，如果你在奥伯斯的年代，提起奥伯斯佯谬，人们根本不知道你在谈论什么。 1952年，亨曼邦迪（Hermann Bondi）的《宇宙学》（Cosmology）一书首次提到了奥伯斯佯谬。邦迪是稳恒态宇宙学的支持者。与大爆炸宇宙学不同，稳恒态宇宙学认为宇宙不是创生于150亿年前的大爆炸，相反宇宙永远存在着。在一个永存的宇宙中，爱伦坡对奥伯斯佯谬的解释遥远的星光还没有抵达地球就行不通了。如果宇宙的年龄是无限的，则天文学家能看到无限远处。 为此，稳恒态理论用宇宙膨胀来解决这个问题。膨胀的空间会使穿行其中光的波长变长，或者红化，因此光传播的越远，红移就越大。红光的光子能量比黄光或是蓝光来得低，红移会减弱来自遥远星系星光的能量，进而夜空是暗的。1955年，稳恒态宇宙学家福雷德霍伊尔（Fred Hoyle）在他的《天文学前沿》（Frontiers of Astronomy）一书中写道，因为宇宙膨胀，所以夜晚是黑的。这是一个意料之外的解释以致于19世纪的天文学从来没有想到过。 ：膨胀的宇宙就好像是不断往里吹气的气球，随着气球变大，波长也在增大。图片版权：Addison Wesley。 虽然，这是一种进步，但是红移无法解释奥伯斯佯谬。它仅仅在稳恒态宇宙学中适用，而这一宇宙学模型并没有被天文学家广为接受。在大爆炸宇宙学中，膨胀的空间对夜晚的黑暗不起什么作用，即使宇宙停止膨胀夜晚仍将是黑的。然而大多数的书中却不是这么写的。1987年的调查显示，只有30%的天文学书籍正确解释了为什么夜晚是黑的。 哈里森认为夜晚的黑暗和膨胀的宇宙之间的联系很清楚第一，微不足道；第二，过于深奥这得归咎于50年代的宇宙学普及。晚上走到户外，天文学家这样吸引他们的听众，抬头仰望繁星点点的夜空，他的《夜的黑》一书中写道，黑暗的夜空证明宇宙在膨胀。这就象是一本书的主题，扉页上则写着多普勒效应，以此来吸引大量的听众。 宇宙的能量危机 从爱伦坡开始，天文学家已对黑暗的夜空有了一个正确的解释：宇宙还太年轻。1964年，哈里森发现了另一个正确的解释：宇宙拥有的能量太少。 在邦迪的宇宙学书中，哈里森首次知道了奥伯斯佯谬。哈里森决定计算，若是夜空要被无数的星星照亮要多少能量。起先，我的计算结果简直我法令人相信，他写道，但之后，事情就清楚了，我们一直沿用错误的角度来看待整个问题。 ：射电波段的天空。 ：近红外波段的天空。 ：可见光波段的天空。 ：X射线波段的天空。 ：射线波段的天空。 在可观测的宇宙中，所有恒星所产生的能量是非常小的。哈里森的计算表明，若要照亮夜空，可观测宇宙需要的能量为现今的10万亿倍每颗恒星的发光度要上升10万亿倍，或者恒星的数目要增加10万亿倍。另外，恒星不可能永生，就算宇宙无限老，夜空仍旧是黑暗的，原因是恒星总是会死亡的。 就像太阳，恒星通过核反应将质量转化成能量。哈里森证明，就算宇宙中的所有质量都转化成能量，夜晚也不会比一个有月亮的晚上亮。因此，现在有了双保险宇宙还太年轻而且能量不足。点亮整个宇宙就像是用一根蜡烛花上一个小时来加热一幢房子：一个小时太短了，即使你能等更长的时间，可是在完成这项任务前，蜡烛也已燃尽了。 所以，天文学家终于能回答为什么夜空是黑暗的了。一百多年前科学家解释了为什么天空是蓝的，但是看起来更简单的问题夜空为什么是黑暗的，却直到20世纪才有了完整的答案。它印证了，被黑暗迷住的人才是第一个揭开它神秘面纱的人。 转载原创文章请注明，转载自： 科学松鼠会 本文链接: http://songshuhui.net/archives/5711.html

个人分类: 天文|1837 次阅读|0 个评论

天空中闪烁的中国科学家群星

suqing1961 2008-9-13 16:43

天空中闪烁的中国科学家群星 你知道以中国人姓名命名的小行星吗 苏 青，黄永明，李 娜 本文将发表在《科技导报》2008年第18期 0 引言 2008 年 8 月 24 日 ，第 29 届北京奥运会闭幕。同一天，国际小行星中心正式发布，中国科学院紫金山天文台 1977 年 10 月 12 日 在金牛星座发现、国际正式编号为 23408 号的小行星被命名为北京奥运星 。 小行星是太阳系内环绕太阳运行、质量和体积都比行星小得多的天体。它们不能清空轨道附近区域，且主要集中在火星和木星之间的小行星带之中。截止到 2008 年 8 月 28 日 的统计数据，从 1801 年发现第一颗小行星至今，已经获得国际永久编号和国际命名的小行星数量分别为 190 128 颗和 14 698 颗 。在这 14 698 颗获得国际命名的小行星中，有大约 122 颗是以中国人的名字命名的，另有 11 颗是以美籍华裔科学家或美籍华人的姓名命名的。而在 122 颗以中国人的名字命名的小行星中，又有 43 颗是以中国科学家的姓名命名的。 中国目前向国际天文学联合会（ International Astronomical Union ， IAU ）提交的最新小行星命名申请，是以刘东生的名字命名的一颗小行星。刘东生（ 19172008 ）是我国著名地理学家， 中国科学院院士 ， 第三世界科学院 院士，欧亚科学院院士，第六、七届全国人大常委会委员，第三届 中国科协 书记处书记。 在近 60 年的地学研究生涯中， 他 在中国古脊椎动物学、第四纪地质学、环境科学和环境地质学、青藏高原与极地考察等研究领域，特别是黄土研究方面做出了大量的原创性研究成果 。 本文介绍了小行星命名的历史和目前的命名规则，整理出迄今已有的以中国科学家姓名命名的小行星表，以 及 以华裔科学家姓名命名的小行星表；这些列表包含了小行星的国际永久编号、国际命名、科学家中文译名、发现时间、发现者等信息；对被命名小行星的 43 位中国科学家的主要科技贡献予以了简要介绍；对其他 83 位命名小行星的中国人分类予以了介绍。 1 小行星命名的历史 历史上第一颗拥有名字的小行星由意大利天主教蒂埃蒂会修道士、数学家和天文学家皮亚齐（ Giuseppe Piazzi ）于 1801 年在西西里岛上发现的。这颗小行星被命名为谷神星（ Ceres ）。谷神是罗马神话中掌管植物的神灵。皮亚齐最初提议的名字是 Ceres Ferdinandea ，其中 Ferdinandea 是为了纪念斐迪南三世，但由于这个名字对其他国家的人来说不可接受，于是被弃用。 在早期的小行星命名中，小行星的名字都来自于希腊或者罗马神话中的人物，如第二颗小行星智神星（ Pallas ），第三颗小行星婚神星（ Juno ），第四颗小行星灶神星（ Vesta ）等。这些小行星也都分别被赋予代表符号（见表 1 ），就像太阳和行星被赋予符号一样 。 表 1 早期小行星命名中使用的符号 随着越来越多的小行星被发现，这样的命名方法遇到了两个明显的困难：①希腊和罗马神话中的人物名字不够用了；② 符号越来越复杂，不利于记忆和辨认。 于是，人们开始打破这样的命名方式。第一颗被以非神话人物命名的小行星是 20 号小行星 Massalia ，它的名字是用来纪念法国港口城市马赛的。在给小行星命名的最初阶段，发现者在用人名来命名小行星时，通常遵循一条不成文的规则：使用女性的名字。这条潜规则在命名第 54 号小行星时被打破，这颗小行星是以德国男性博物学家亚历山 大 冯 洪堡（ Alexander von Humboldt ）命名；不过，命名者还是将 Alexander 一词女性化成 Alexandra 了。 小行星的名字都是由发现者个人提出的，小行星越来越多地被发现，让命名也变得随意起来。 482 号和 483 号小行星分别被命名为 Petrina 和 Seppina ，它们都是发现者的宠物的名字。不过在 1971 年之前，这样做并没有引发多少争议。 1971 年，一位小行星发现者将 2309 号小行星命名为 Mr. Spock ，这是他的一只宠物猫的名字。这样的随意命名行为促使国际天文学联合会出台规则，表示不鼓励使用动物名来命名小行星。不过，各种各样古怪的名字，比如詹姆斯 邦德、零等， 后来 还是被发现者用来命名小行星。 1854 年，德国天文学家 Johann Franz Encke 在《柏林天文年鉴》（ Berliner Astronomisches Jahrbuch ）中，对原有的符号表示方法做了一个重大改变。从第五颗小行星开始，他使用带圈的阿拉伯数字来为小行星编号，不再使用那种令人头疼的符号。这种做法迅速被天文学界广泛采用，到了 1867 年，前 4 颗小行星也都有了自己的编号。后来， Johann Franz Encke 的这种表示方法被进一步改进，圆圈被括弧代替，由此形成了我们今天所使用的小行星编号表示方法。 2 小行星命名的规则 在今天，当观测者发现了一颗新的小行星，国际天文学联合会将首先授予这个天体一个暂定的编号。之所以为暂定编号，是因为天文学家需要进一步做更多的观测，以此确定新的小行星究竟是不是新发现的天体。许多小天体在发现一段时间后，由于运行到远离地球的地方，变得暗弱，会被丢失一段时间。在有些情况下，新发现的小行星很可能只是老天体重新被发现而已。 小行星的暂定编号由 3 个部分组成 ：① 发现年份 ；② 第一个字母表示发现的 ( 半 ) 月份， A 表示 1 月上半月， B 表示 1 月下半月，， Y 表示 12 月下半月（字母 I 不使用） ；③ 后面的字母和数字是在该半个月之内发现的小行星的数目顺序号。如，暂定编号 1996 TA 表示，这是 1996 年 10 月上半月发现的第一颗小行星， TB 是第二颗，， TZ 是第 25 颗， TA1 是第 26 颗，， TZ1 是第 50 颗，（字母 I 不使用）。在某些情况下，也使用暂定编号的紧凑格式，如 J96T01V ，这里的 J96 表示 1996 。 新发现的小行星一旦得到暂定编号，国际天文学联合会小行星中心首先会检查它是否能证认为仅在一次回归期间观测到的其他以前得到暂定编号的小行星。如果能够证认，则其中的某个暂定编号会被指定为主要编号，这通常对应于曾经计算出合理轨道的最早的那次回归期间的观测。如果不能证认，则一般要有 2 ～ 3 个月弧段的观测资料才能比较有把握在下次回归期间仍能够直接观测到它。尽管多数小行星的公转周期也许要 4 ～ 5 年，但由于地球的公转周期是 1 年，小行星一般每隔 1 年多一点的时间就要冲日一次，而每次冲日前后小行星的可观测时间一般在半年以上 ( 在其余时间里，小行星因与太阳方向太近而无法被观测 ) 。 当一颗小行星在至少 4 次回归中被观测到，其轨道又能够被非常精确地确定时，它将得到小行星中心给它的一个国际永久编号。永久编号使用阿拉伯数字，数字两端有括弧，比如 (433) 、 (4179) 、 (50000) 。在许多情况下，括弧会被省略；对于被命名了的小行星，很多时候数字和括弧都会被一起省略。 对于获得国际永久编号的小行星，发现者个人有权利在编号后的 10 年内为它提出一个名字用于命名。国际天文学联合会小天体命名委员会对名字予以审核后，将对外发布。小天体命名委员会由 15 名专业天文学家组成，他们的研究领域都与小行星或彗星有关。 国际天文学联合会规定，小行星提名需要同时满足以下条件：① 名字的长度不超过 16 个字母；② 最好是一个单词；③ 名字（在某一语言中）可拼读；④ 名字不具有冒犯性；⑤ 与已有小行星的或行星的自然卫星的名字不过于相近。 该联合会还规定，主要以政治或军事活动而闻名的个人或事件的名字，需要在当事人死亡或事件发生超过 100 年之后才能被用于小行星命名。它还另外规定，以下两种情形可能不被接受小行星的命名：① 宠物的名字；② 纯粹的或是主要为商业性质的名字 。 小行星的命名是天文学界赋予小行星发现者个人的一种权利，也是对发现者为天文学所做贡献的一种奖励。发现者在提名的同时还有权利写一段话，解释为什么选择这个名字来为他新发现的小行星命名。国际天文学联合会小行星中心每月在其出版物《小行星公告》（ Minor Planet Circulars ）上，公布最新获得命名的小行星。截至 2008 年 8 月，已经获得国际永久编号和命名的小行星数量分别为 190 128 颗和 14 698 颗。 3 以中国科学家和华裔科学家姓名命名的小行星 据不完全统计，以中国科学家姓名命名的小行星共有 43 颗（见表 2 ），另有 10 颗小行星是以美籍华裔科学家的姓名命名的（见表 3 ）。 表 2 以中国科学家命名的小行星表（共 43 颗） 序号 国际永久编号 小行星国际命名 中国科学家 发现日期 发现者 1 1802 Zhang Heng 张 衡 1964-10-9 紫金山天文台 2 1888 Zu Chong-Zhi 祖冲之 1964-11-9 紫金山天文台 3 1972 Yi Xing 一 行 1964-11-9 紫金山天文台 4 2012 Guo Shou-Jing 郭守敬 1964-10-9 紫金山天文台 5 2027 Shen Guo 沈 括 1964-11-9 紫金山天文台 6 2051 Chang 张钰哲 1976-10-23 哈佛大学天文台 7 2240 Tsai 蔡章献 1978-12-30 哈佛大学天文台 8 3171 Wangshouguan 王绶琯 1979-11-19 紫金山天文台 9 3241 Yeshuhua 叶叔华 1978-11-28 紫金山天文台 10 3405 Daiwensai 戴文赛 1964-10-30 紫金山天文台 11 3462 Zhouguangzhao 周光召 1981-10-25 紫金山天文台 12 3513 Quqinyue 曲钦岳 1965-10-16 紫金山天文台 13 3542 Tanjiazhen 谈家桢 1964-10-9 紫金山天文台 14 3704 Gaoshiqi 高士其 1981-12-20 紫金山天文台 15 3763 Qianxuesen 钱学森 1980-10-14 紫金山天文台 16 3844 Lujiaxi 卢嘉锡 1966-1-30 紫金山天文台 17 4730 Xingmingzhou 周兴明 1980-12-7 紫金山天文台 18 4760 Jia-xiang 张家祥 1978-9-27 哈佛大学天文台 19 4913 Wang Xuan 王 选 1965-9-20 紫金山天文台 20 6743 Liu 廖庆齐 1994-4-8 圆馆金和渡边和郎 21 7681 Chenjingrun 陈景润 1996-12-24 北京天文台 22 7683 Wuwenjun 吴文俊 1997-2-19 北京天文台 23 7811 Zhaojiuzhang 赵九章 1982-2-23 兴隆观测基地 24 8117 Yuanlongping 袁隆平 1996-9-18 北京天文台 25 8311 Zhangdaning 张大宁 1996-10-3 北京天文台 26 10070 Liuzongli 刘宗礼 1989-2-7 Henri Debehogne 27 10388 Zhuguangya 朱光亚 1996-12-25 北京天文台 28 10929 Chenfangyun 陈芳允 1998-2-1 北京天文台 29 11637 Yangjiachi 杨嘉墀 1996-12-24 北京天文台 30 14558 Wangganchang 王淦昌 1997-11-19 北京天文台 31 16757 Luoxiahong 落下闳 1996-9-18 北京天文台 32 17693 Wangdaheng 王大珩 1997-2-15 北京天文台 33 18550 Maoyisheng 茅以升 1997-1-9 北京天文台 34 25240 Qiansanqiang 钱三强 1998-10-16 北京天文台 35 28242 Mingantu 明安图 1999-1-6 北京天文台 36 33000 Chenjiansheng 陈建生 1997-2-11 北京天文台 37 36015 Beishizhang 贝时璋 1996-10-10 北京天文台 38 38980 Gaoyaojie 高耀洁 2000-10-23 杨光宇 39 47005 Chengmaolan 程茂兰 1998-10-16 北京天文台 40 48798 Penghuanwu 彭桓武 1997-10-6 北京天文台 41 56088 Wuheng 武 衡 1999-1-14 北京天文台 42 85472 Xizezong 席泽宗 1997-6-9 北京天文台 43 94228 Leesuikwan 李瑞均 2001-1-31 杨光宇 表 3 以美籍华裔科学家家命名的小行星表（共 10 颗） 序号 国际永 久编号 小行星国际命名 华裔科学家 发现日期 发现者 1 1881 Shao 邵正元 1940-8-3 卡尔威廉威尔穆特 2 2752 Wu Chien-Shiung 吴健雄 1965-9-20 紫金山天文台 3 3014 Huangsushu 黄授书 1979-10-11 紫金山天文台 4 3421 Yangchenning 杨振宁 1975-11-26 紫金山天文台 5 3443 Leetsungdao 李政道 1979-9-26 紫金山天文台 6 3463 Kaokuen 高 锟 1981-12-3 紫金山天文台 7 3643 Tienchanglin 田长霖 1978-10-29 紫金山天文台 8 3797 Ching-Sung Yu 余青松 1987-12-22 哈佛大学天文台 9 18238 Frankshu 徐遐生 1973-9-29 C. J. van Houten 等人 10 29552 Chern 陈省身 1998-2-15 北京天文台 3 43 位被命名小行星的中国科学家简介 以中国科学家姓名命名的小行星共有 43 颗，按照这些小行星的国际永久编号顺序，分别介绍这 43 位中国科学家。 1 ）张衡 （ 78-139 ），东汉时期天文学家；正确解释了月食的成因和月球发光原因，并认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系；观测记录了 2 500 颗恒星，创制了世界上第一架能比较准确演示天象的漏水转浑天仪、第一架测试地震的候风地动仪等。 　 2 ）祖冲之 （ 429─500 ），南北朝时期数学家、天文历法学家和机械专家；作《缀术》一书，并被收入《算经十书》；算出 的真值在 3.1415926 和 3.1415927 之间，精确到小数点后第 7 位。这一纪录直到 15 世纪才被打破。 3 ）一行 （ 673 ～ 727 ），本名张遂，唐代天文学家；一生中最重要的贡献是编制了《大衍历》，在制造天文仪器、观测天象和主持天文大地测量方面也颇多贡献。　 4 ）郭守敬 (1231-1316) ，元朝天文学家、数学家、水利专家；设计并监制了 简仪、高表 等多种天文仪器， 大大提高了观测精度，对元、明时期天文研究产生了深远影响 ；主持制定了《授时历》，该历法设定一年为 365.2425 天，与地球绕太阳一周的实际运行时间相比只差 26 秒。　 　　 5 ） 沈括 (1031-1095) ，北宋时期科学家，精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学；所著《梦溪笔谈》一书详细记载了古代民众在科学技术方面的卓越贡献和其个人的研究成果。 6 ）张钰哲 （ 19021986 ），中国科学院院士，天文学家；发现小行星的中国第一人；组织拍摄了中国境内第一张日全食照片；第一次提出从研究哈雷彗星的回归来解决 武王伐纣 究竟发生在哪一年的历史悬案；拍摄和领导拍摄到 7 000 多次小行星和彗星的精确位置；开创并领导了多个领域的天文学研究。 7 ）蔡章献 （ 1924- ），天文学家； 1952 年发现麒麟座不规则新变星（ BDI8o1642 ， 065208C ）； 1959 年以技佐身份参加台湾地区圆山天文台的设计与建造， 1969 年任圆山天文台台长； 1980 年设立台湾第一家天象馆，积极推动民众参与天象观察。 8 ）王绶琯 （ 1923- ）， 中国科学院院士，天文学家；开创了中国射电天文学观测研究并进行了颇有成效的推进；作为中国现代天体物理学的奠基者之一，对提高中国时号精度、推动天体测量学发展作出了重要贡献。 9 ）叶叔华 （ 1927- ），女，中国科学院院士，天体物理学家；曾主持中国综合世界时服务工作，其精度达到国际先进水平； 20 世纪 70 － 80 年代，致力于观测新技术的建立，组织中国天文台参加国际地球自转联测，推动了中国天文地球动力学的研究； 20 世纪 90 年代，组织国内有关学科和部门承担了国家攀登项目 现代地壳运动与地球动力学研究 。 10 ）戴文赛 （ 1911-1979 ），天文学家，天体物理学家；在恒星光谱、恒星天文、星系结构和太阳系的起源及演化方面取得了卓越成就；分析和评价了国外 40 多种太阳系起源的学说，提出了太阳系起源的新学说新星云说，全面、系统地论述了太阳系主要特征的由来及各类天体的起源。 11 ）周光召 （ 1929- ），中国科学院院士，理论物理学家； 1958 年在国际上首先提出粒子的螺旋态振幅，并建立了相应的数学方法； 1960 年推导出膺矢量流部分守恒定理（ PCAC ），成为国际公认的 PCAC 的奠基者之一；参与领导了爆炸物理、辐射流力学、高温高压物理、计算力学等研究工作；在中国第一颗原子弹和氢弹的理论设计上做出了重大贡献。 12 ）曲钦岳 (1935- ) ，中国科学院院士，天体物理学家； 1974 年与夫人汪珍如合作完成《宇宙伽玛射线爆的恒星超耀斑模型》，引起国际天文学界的高度重视； 20 世纪 70 年代中期，主持对 40 多颗脉冲星进行系统研究，证实了磁场衰减的存在，从而结束了国际上关于脉冲星 JPl953 属性的长期争论。 13 ）谈家桢 （ 1909- ），遗传学家，中国现代遗传学奠基人之一；在果蝇种群间的演变和异色瓢虫色斑遗传变异研究领域做出了开创性成就，为现代综合进化理论的奠定提供了重要论据；发现了瓢虫色斑遗传的镶嵌显性现象，被认为是对经典遗传学发展的一大贡献。 14 ）高士其 (1905-1988) ，早期从事细菌学研究，自 1934 年开始致力于科普创作，撰写了几百万字的科普作品，产生广泛的社会影响，为繁荣我国科普创作、组建和壮大科普队伍、倡导科普理论研究、开展科普活动做出了重大贡献。 15 ） 钱学森 （ 1911- ），中国科学院院士，中国航天科技事业的先驱和杰出代表；曾主持完成喷气和火箭技术的建立规划；参与了近程导弹、中近程导弹和中国第一颗人造地球卫星的研制工作；直接领导了用中近程导弹运载原子弹两弹结合试验；参与制定了中国第一个星际航空发展规划；发展建立了工程控制论和系统学等。 16 ）卢嘉锡 （ 1915-2001 ），中国科学院院士，化学家；在国际上最早提出固氮酶活性中心网兜模型，之后又提出过渡金属原子簇化合物自兜合成中的元件组装设想等问题，为我国化学模拟生物固氮等研究跻身世界前列作出了重要贡献。 17 ）周兴明 （ 1965-2004 ），业余天文学家；共发现了 64 颗 SOHO 彗星，使中国在发现 SOHO 彗星的世界排名位居第 4 位；作为第一发现人，发现了一颗 SWAN 彗星，该彗星被命名为 C/2004 H6 （ SWAN ）。 18 ） 张家祥 （ 1932- ）天文学家；曾参加我国第一颗人造卫生星轨道设计方案论证，负责研究制定该卫星的测轨计算方案，并成功主持了我国第一颗人造通信卫生轨道的系统研究；成功地主持进行了慧星一系列碎核连续碰接撞木星的七次世界性预报，其预报精度达国际先进水平；和同事合作共发现并得到国际确认和永久编号的新小行星一百多颗。 19 ）王选 （ 1937-2006 ），中国科学院院士，中国工程院院士，计算机专家； 领导研制成功汉字激光照排系统和方正彩色出版系统，使我国的出版、印刷业告别了铅与火，迎来了光与电，成为我国自主创新和用高新技术改造传统行业的杰出典范。 20 ）廖庆齐 （ 1931 年 - ） ，业余天文学家； 1972 年兴建了香港第一家私人天文台，组织拍摄的一幅月球环形山特写照片刊登于美国的 Sky Telescope 杂志上； 1980 年 10 月出任香港太空馆首任馆长。 21 ）陈景润 （ 1933-1996 ），中国科学院院士，数学家； 1966 年发表的大偶数为一个素数及一个不超过两个素数的乘积之和（简称 1+ 2 ）论文，成为哥德巴赫猜想研究的重要里程碑，并被国际数学界誉为 陈氏定理 。 22 ）吴文俊 (1919- ) ，中国科学院院士，数学家，在拓扑学、自动推理、机器证明、代数几何、中国数学史、对策论等研究领域均有杰出贡献；他在拓扑学的示性类、示嵌类方面取得的重要系列成果，是拓扑学的奠基性工作；他的吴方法在国际机器证明领域产生了巨大影响，有着广泛重要的应用价值。 23 ）赵九章 (1907-1968) ，中国科学院院士，气象学家、物理学家； 1930 年代把数学、物理学和流体力学的基本原理和方法引入大气科学研究并取得显著成就； 领导开创了利用气象火箭和探空火箭进行高空探测的研究；对制订中国卫星系列发展规划和具休探测方案以及对中国第一颗人造地球卫星总体方案的确定和关键技术的研制作出了重要贡献。 24 ）袁隆平 （ 1930- ），中国工程院院士，杂交水稻专家； 1974 年育成第一个杂交水稻强优组合南优 2 号， 1975 年研制成功杂交水稻制种技术，为大面积推广杂交水稻奠定了基础； 1985 年提出杂交水稻育种的战略设想，为杂交水稻的进一步发展指明了方向； 1995 年研制成功两系杂交水稻， 1997 年提出超级杂交稻育种技术路线， 2000 年实现了农业部制定的中国超级稻育种的第一期目标， 2004 年提前一年实现了超级稻第二期目标。 　 25 ）张大宁 （ 1944- ），肾脏病专科中医专家；他提出的心 - 肾轴心系列学说和肾虚血瘀论与补肾活血法理论已被中西医学术界所公认，被誉为中国中医肾病学奠基人。 26 ）刘宗礼 ，天文学家；中国科学院北京天文台研究员。 27 ）朱光亚 （ 1924- ），中国科学院院士，中国工程院院士，核物理学家； 20 世纪 60 年代，负责并组织领导中国的原子弹、氢弹的研究、设计、制造与试验研究等工作，为中国核科学技术事业的发展做出了重大贡献。 28 ）陈芳允 （ 1916-2000 ），中国科学院院士，电子学家；领导研制成功我国第一代机载单脉冲雷达；提出并设计了发射我国通信卫星的微波统一测控系统的新方案，并负责该系统的研制和星 - 地技术协调工作 ； 1986 年 3 月，与王大珩、 王淦昌 、杨嘉墀一起提出了对我国高技术的发展有重要意义的建议 863 计划 ，为我国高技术发展开创了新局面。 29 ） 杨嘉墀 (19192006) ， 中国科学院院士，航天技术和自动控制专家； 20 世纪 60 年代参与制订中国工业自动化仪表、中国自动化科学技术等发展规划和中国人造卫星发展十年规划； 1986 年 3 月，与王大珩、 王淦昌 、 陈芳允 一起提出了对我国高技术的发展有重要意义的建议 863 计划 ，为我国高技术发展开创了新局面。 30 ）王淦昌 (1907-1998) ， 中国科学院院士，核物理学家； 1941 年提出了验证中微子存在的实验方案并为实验所证实； 1959 年他领导研究小组首次发现反西格马负超子； 1964 年独立提出了用激光打靶实现核聚变的设想； 1984 年领导开辟了氟化氪准分子激光惯性约束聚变研究的新领域；参与了我国原子弹、氢弹原理突破及核武器研制的试验研究和组织领导工作 ； 1986 年 3 月，与王大珩、 陈芳允 、杨嘉墀一起提出了对我国高技术的发展有重要意义的建议 863 计划 ，为我国高技术发展开创了新局面。 31 ） 落下闳 （公元前 156 公元前 87 ），西汉时期天文学家， 浑天说 的创始人之一；曾制造观测星象的浑天仪，创制了中国古代历法样板的《太初历》；发明了 通其率 算法，用辗转相除法求渐近分数，为历法计算提供了有力工具。 32 ） 王大珩 (1915- ) ， 中国科学院院士 ， 中国工程院 院士，应用光学专家； 20 世纪 60 年代以来，制成中国第一台激光器、第一台大型光测装备和许多国防光学仪器； 20 世纪 70 年代，主持制定了全国第一个遥感科学规划，领导了综合性航空遥感试验； 1986 年 3 月，与 王淦昌 、 陈芳允 、杨嘉墀一起提出了对我国高技术的发展有重要意义的建议 863 计划 ，为我国高技术发展开创了新局面。 33 ） 茅以升 (1896-1989) ，中国科学院院士，桥梁学家、土木工程学家； 1933 年领导设计、修建了第一座由中国人自己设计建造的铁路公路两用桥钱塘江大桥； 29 世纪 50 年代，在武汉长江大桥建设过程中，解决了建设中的 14 个难题； 1959 年，担任人民大会堂结构审查组组长。 34 ）钱三强 （ 1913-1992 ）， 中国科学院院士，核物理学家； 早年与夫人 何泽慧 共同 发现了重原子核三分裂和四分裂现象，并对三分裂机制作了合理解释，深化了对裂变反应的认识； 参加中国原子能事业的建立和组织工作，培养了一大批从事原子核研究的人才，为我国原子能科学事业的创立和组织原子弹、氢弹研制做出了突出贡献。 35 ）明安图 (1692-1765) ，清代蒙古族天文学家、数学家和地理测绘学家；参加并编成《历象考成后编》 10 卷，反映了中西天文历象科学的新成果，成为清代编制历法的依据；结合中西方数学成果，论证了三角函数幂级数展开式和圆周率的无穷级数表示式等 9 个公式，成功地解析了 9 个求圆周率公式，写成《割圆密率捷法》一书。 36 ）陈建生 （ 1938- ），中国科学院院士，天文学家；主要从事类星体巡天、类星体吸收线、星系际介质、星系物理、施密特 CCD 测光，以及大视场、大尺度、大样本天文学等研究工作；领导 BATC( 北京 - 亚利桑那 - 台湾 - 康奈狄克 )CCD 多色巡天计划。 37 ）贝时璋 (1903- ) ，中国科学院院士，生物物理学家；早年从事无脊椎动物实验胚胎学和细胞学的研究，对细胞数恒定动物与再生的关系作了深入研究； 20 世纪 30 年代初，发现了中间性丰年虫并观察到其雌雄生殖细胞的相互转化现象； 20 世纪 70 年代，提出了细胞重建学说；先后组织开拓了放射生物学、宇宙生物学、仿生学、生物工程技术、生物控制论等分支领域和相关技术研究。 38 ）高耀洁 （ 1927- ），女，医务工作者； 1996 年开始自费进行艾滋病防治和救助工作； 2000 年开始将主要精力放在对艾滋病遗孤的救助方面； 2001 年获 乔纳森 曼卫生及人权奖 。 39 ） 程茂兰 (1905 ～ 1978) ，天文学家； 早年用大陵五型食双星的分光光度测量，否定了当时流行的光速与波长有关的理论；后来研究发射线星尤其是爆发变星（包括新星、再发新星和共生星）；通过证认不同物理条件下所产生的发射线（许多是禁线），揭示天体上的物理状况和变化过程；还用同样方法研究地球大气发光现象（极光、夜天光），以确定地球大气的一些物理状况。 40 ）彭桓武 （ 1915-2007 ），中国科学院院士，理论物理学家； 20 世纪 40 年代初，与海特勒发展了相互作用量子场论和量子跃迁理论，并应用到核碰撞产生介子的过程和宇宙线粒子物理的研究中；发展了宇宙线介子理论，首次成功解释了宇宙线的能量分布和空间分布；领导并参加了中国的核潜艇、原子弹、氢弹原理的理论研究和设计工作。 41 ）武衡 (1914-1999) ，中国科学院院士，地质学家； 20 世纪 50 年代，主持筹建了中国科学院东北地区各研究所； 1955 年后，参与领导组建中国科学院学部，并组织了 3 次全国科学技术长远规划的制订，以及 1962 年全国科学技术工作会议和 1978 年全国科学大会；还是我国南极科学考察事业的奠基者和组织者。 42 ）席泽宗 （ 1927- ），中国科学院院士，天文学家，科学史家；对古代新星和超新星爆发纪录的证认及整理工作长期受到国际上的高度重视；长期从事天文学史研究，涉足于天文学思想、星图星表、宇宙理论、外国天文学史诸多重大领域。 43 ）李瑞均 ，曾任香港天文学会副会长，致力于天文推广教育工作。 4 其他用中国人姓名命名小行星的情况介绍 据不完全统计，另有 78 颗小行星也是用中国人的姓名命名的，涉及 82 位中国人。这些中国人古今均有，分布在大陆、香港、澳门、台湾等地，他们的姓名和职业按12类分别统计如下。 1） 古代思想家、政治家 3 人：孔子、老子、林则徐； 2） 科技工作领导者 1 人：裴丽生； 3） 实业家 28 人（其中 何梁何利何善衡、梁銶琚、何添、利国伟4人共 1 星） ： 田家炳、邵逸夫、陈嘉庚、张果喜、区鉴泉、曾宪梓、李晓华、李陆大、蒙民伟、李达三、查刘璧如、何梁何利、曹光彪、王宽诚、朱树豪、何贤、方润华、蔡继有、许智明、吕志和、林百欣、谭远良、锺期荣、 郑崇华、陈伟南 ； 4） 文学、艺术家 7 人：伍宜孙、巴金、吴伟坚、鲍德熹、金庸、徐克、林青霞； 5） 天文爱好者 1 人 ：朱永鸿； 6） 科普作家 3 人：陈泽盛、李元、卞德培； 7） 航天员 3 人：费俊龙、聂海胜、杨利伟； 8） 律师 1 人：胡鸿烈； 9） 中学教师 2 人：叶佩玉、曾国寿； 10） 大、中学生 29 人：华演、孟焕、凌晨、严婉祯、朱元晨、王超昊、夏俊超、陈易希、林庭年、刘亭均、林晨、吕亚佳、张翼、郭子豪、李育霖、陈永介、赵依祈、李诏熙、蔡辰葳、朱若辰、陈嘉键、廖彦婷、吴敏骏、陈泓任、赖才达、顾宇洲、周美儿、 钟越尘，王一然 ； 11） 乡村医生 1 人：朱汉章； 12） 其他方面人士 3 人：方芬、 Yeungchuchiu 、 Chanmatchun 。 此外，美籍华人、美国霍普金斯大学学生杨帆的姓名也被用于命名新发现的小行星 。 2008 年 6 月， 来自中国大陆的方兴、邱军和白雪菲，以及来自中国香港的刘德健和刘德诚 5 人均获 英特尔国际科学与工程大奖赛 二等奖以上奖项。根据大奖赛的 行星链接计划 ，这 5 位学生各自均将获准以其姓名命名一颗新发现的小行星 。 致谢：感谢中国天文学会理事长赵刚研究员、北京天文馆馆长朱进博士、《中国国家天文》编辑孙正凡博士、国家天文台科技处处长薛随建研究员、紫金山天文台李广宇研究员、国家天文台王嘉力女士为本文提供相关的资料，并与作者进行有益的探讨。 参考资料（ References ） 车宏亮，蔡玉高 . 天空中有了颗北京奥运星 . 新华网， . http://news.xinhuanet.com/olympics/2008- 08/24/c ontent_9674684.htm. Laboratory ofMinorBodies of Solar Syste. Minor Planet Names . . http://quasar.ipa.nw.ru/PAGE/DEPFUND/LSBSS/englenam.htm. 中国科学院 地质与地球物理研究所 . 刘东生院士荣获国家最高科学技术奖 . 科学时报， 2004-02-20 . Wikipedia. Asteroid . . http://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid. 中国科学院南京分院 . 小行星命名 的背后新闻 . 科学时报， 2004-12-30 . Minor Planet Center . How Are Minor Planets Named? . . http://cfa-www.harvard.edu/iau/info/HowNamed.html . 钟可芬 . 杨帆：爱国的小天才 . 医药经济报， 2008-02-25 . 靳荣 . 三颗小行星以中国学生名字命名 . 信息产业报， 2008-06-04 . 又有两颗小行星将以香港学生姓名命名 . 中国新闻网， . http://www.chinanews.com.cn/ga/kjww/news/2008/05-31/1268498.shtml .

个人分类: 学者风采|11875 次阅读|2 个评论