人類是怎樣逐步認識宇宙的？

人類是怎樣逐步認識宇宙的？

人對宇宙的認識過程是一個不斷提高和逐步深入的過程，它隨著事物的發展而無限地發展著。

在我國、巴比倫、埃及等古代文化發達的國家裡，早在四、五千年之前，天文學已開始發展了。為了定季節、定時間、定方向，以便不誤農時、認識道路和確定河流泛濫日期等，從事游牧業和農業的人們早就在觀測日月星辰在天空的位置和它們的運動。

在長時期的觀測實踐中，人們建立了很多正確的概念。至遲在漢代，我國就已經知道月光只是日光的反射，月食是地球遮住了太陽光的結果；很早就有地球是在轉動著的精闢見解；公元前六世紀，希臘的科學家已經知道大地是個球體，並提出了證據。

可是，這些正確的見解沒有得到應有的重視。在相當長的一個歷史時期里，多數人還只是依據日月星辰東升西落的表面現象，一直錯認為它們都繞著地球轉動，而沒有深入到事物的本質中去。這就是在四百年前所謂的「地球中心說」；它在當時占著統治的地位，嚴重地束縛著人們的思想。這個學說在公元二世紀中由埃及天文學家托勒玫提出，他認為地球是宇宙的中心，其餘的天體都繞著地球轉。在社會生產力低下和科學不發達的時代，人們往往只看到各種現象之間的外部聯繫，由於缺乏深刻的概念，還不能作出正確的結論。這是可以理解的。但由於這個學說符合《聖經》上的「上帝創造一切都是為了人類」的思想，所以它得到占統治地位的羅馬教廷的支持和宣揚，誰要反對這個學說，就會受到殘酷的迫害。自然科學本身是沒有階級性的，但是，反動統治階級往往利用它來維持它們的反動統治，鞏固其反動的特權地位。從這裡又可以看到，自然科學的發展在當時受到了阻礙，天文學也是如此。在歐洲，在被稱為「黑暗時代」（約一千多年）的漫長的年代裡，天文學幾乎沒有什麼進展。

「太陽中心說」的建立

由於生產的需要，「在中世紀的漫長黑夜之後，科學以夢想不到的力量一下子重新興起，並且以神奇的速度發展起來，……」（恩格斯《自然辯證法》）

天文學在十五、六世紀也得到了前所未有的發展。在感性知識積累得越來越多之後，人們認識上的飛躍的時機成熟了。

在前人無數次實驗的基礎上，十六世紀中葉，波蘭科學家哥白尼通過自己的觀測實踐，提出了「太陽中心說」，認為地球只是一個繞著太陽旋轉的普通行星，而並不象統治階級所極力主張的那樣處於宇宙空間的特殊地位。哥白尼第一次給予地球在宇宙間地位以本來面目。

太陽中心說掀起了宇宙觀的革命，但它很快就受到了歧視和壓抑，統治階級在很長一個時期里把它當作「毒草」，視為異端而加以迫害。著名科學家伽利略為之受到教廷的審訊，而傑出的思想家布魯諾為之貢獻了自己的生命。只是在經過了長期的鬥爭，經受住了實踐的檢驗，這個正確反映客觀事物的學說才最後取得勝利。其間，十七世紀初，由於望遠鏡的發明和用來觀測天體，新的天文發現（木星有衛星，金星有盈虧現象等），給了哥白尼學說以重要檢驗和有力的支持。

人們不但要知道地球和五大行星（水、金、火、木、土）一起圍繞著太陽旋轉，還想了解這種運動是怎麼樣的一種運動。如行星在天空中的行徑使人迷惑不解，為什麼它們一段時期向東移動，而另一段時期則向西移動呢？哥白尼沒能正確地解釋這個問題。

顯然，認識還有待於深化，在這方面獲得傑出成績的是德國科學家克普勒。他好多年孜孜不倦地分析第一手觀測資料，終於在一六○九年和一六一九年先後提出行星運動的三個定律。這些定律客觀地說明了行星繞太陽旋轉的軌道是橢圓形的，太陽在橢圓的兩個焦點中的一個上面，當行星離太陽近時，速度就快，離得遠時，速度就慢，而且轉一圈的時間和它離太陽的距離有一定的關係。行星運動定律不僅肯定了哥白尼學說的正確性，而且又把它提高了一步。它能很好地解釋行星在天空中的使人迷惑的行徑：由於行星繞太陽轉的速度各不相同，從運動著的地球上看其它行星，看到的只是行星的相對運動，就必然會產生一段時期行星向東移動（順行）、另一段時期向西移動（逆行）的現象。

天體力學的誕生

克普勒所描繪的太陽系面貌比哥白尼前進了一步，但他並沒有說明為什麼行星必須是這樣繞著太陽轉。這需要從力學的角度來考察，可是，這時力學正處於發展的初期階段，已有的力學知識無法解決這樣複雜的問題。只是到了十七世紀八十年代，英國科學家牛頓在前人的成果上提出了萬有引力定律之後，這才解決了原來行星運動定律只是萬有引力定律的自然結果。

已上升到理性認識的萬有引力定律，同樣也必須再回到實踐中去。

就在萬有引力發表的時候，科學家哈雷根據萬有引力的計算，說明彗星一旦來到太陽和地球附近而被我們看到之後，有些隔了一定時期還會再度回歸。他大膽預言，一六八二年出現的那顆彗星將在一七五九年重新看到。屆時，彗星果然出現了。這說明在一定的範圍裡面，萬有引力是客觀事物的反映。

牛頓為天體力學奠定了基礎。它的進一步完善有待於十八世紀末、十九世紀上半葉的一系列數學家的努力。

在人類認識宇宙的過程中，特別值得一提的是太陽系新行星――海王星的發現。一七八一年發現了太陽系第七大行星――天王星之後，它的實際觀測位置和計算位置老是符合不起來。是觀測中的誤差呢？還是在計算時有未知的因素未考慮進去？如果是後者，這因素又是什麼呢？有一種想法是天王星外面還有一顆尚未被發現的行星在影響著它。兩個天文學家根據已有的天體力學知識，分別而幾乎同時算得海王星的存在。果然，新行星就在距離計算位置不到一度的地方找到，誤差是很小的。海王星的發現，是天體力學的巨大勝利。這說明了隨著事物的發展和科學技術的發展，人們對宇宙的認識在逐步深化和發展著。

人們對周圍世界的認識隨著事物的發展而發展的例子，可舉出一種叫「新星」的星。新星原先不過是一顆亮度很微弱而不被人們注意的星，但由於某種還沒有完全弄清的原因，它會在極短的時間內發生猛然爆炸（如一、二天），亮度增加數萬甚至數十萬倍。新星的出現使人們有了新的認識，對新星的觀測使我們有可能隨著物質的這類質變，在探索和認識客觀世界發展規律的道路上邁進一步。

天體物理學

一直到十八世紀，人們主要只是定性地認識天體之間的關係，而對於各種天體的大小、質量、彼此的距離等，不是知道得很少，便是知道得很不準確。

關於離我們最近的天體――月球的距離，十八世紀中葉才得到比較精確的結果。對我們居住的行星――地球的大小來說，也是直到這時才有比較準確的了解；在這以前，認為不可能測量的地球質量，也有了較為滿意的結果。特別是對於太陽距離的測定更為重要，這個在天文學中作為長度單位來使用的數值，在十八世紀之前，早就有人試圖加以測定，但最精確的測量和最令人滿意的結果是在十八世紀七十年代的兩次金星凌日時獲得的。

所有這些結果都離不開日趨精密的觀測儀器和測量儀器。正是運用這些儀器所進行的觀測實踐和科學實驗，使人們對於宇宙的認識發展到一個新的階段。

更明顯的例子是關於恆星距離的測量。恆星都是遙遠的太陽的思想很早就有了，但這種理性認識長時期找不到實驗的證據。很多科學家都測量過遙遠天體的距離，但都以失敗告終。到十九世紀中葉，測量恆星距離的條件才成熟，德國的白塞耳、俄國的斯特羅維、英國的漢德遜先後分別測量得三顆恆星的距離，發現它們都要比太陽遠上好幾十萬倍，甚至百萬倍以上。

事物的發展是無限的。我們今天還不知道的東西，明天、後天一定會知道，而宇宙間根本沒有什麼不可知的東西。但是，就在恆星距離剛測量得之後不久，法國唯心主義哲學家孔德就武斷地宣稱：人類永遠也無法知道這些遙遠天體的化學成分。

事實是最好的回答。僅僅過了十多年，由於光譜分析方法的發現和在天文學領域中的廣泛應用，不僅使這個不可知論的觀點徹底破產，更重要的是它從此成為深入認識宇宙的強有力武器。

憑藉光譜分析方法以及照相術等新技術的運用，天文學的一個新分支從十九世紀中葉起很快地發展起來了，這就是天體物理學。

光譜分析方法已經為我們揭開了天體的許多秘密：大小、距離、溫度、壓力、質量、密度、磁場、化學組成、元素的豐富度、自轉速度、在視線方向上的速度，等等。可想而知，在十九世紀中葉以前，天文學家對於天體的本質知道得實在是非常可憐，而現有的各種知識幾乎都是在最近一個世紀中逐步積累起來的。

現代天文學的發展

天文學的發展離不開越來越強大的科學實驗裝備。大型光學望遠鏡的製造成功，以及各種特殊用途的光學觀測儀器的先後出現，為天文學家進行科學實驗創造了良好的前提。電子學技術、無線電技術、雷達技術、電子計算機、自動化技術等新技術在天文學領域中越來越廣泛地被應用，而每一種新技術的運用，都加深了我們對客觀物質世界的認識。譬如用專門的雷達裝置來觀測流星，不僅可以很容易地決定流星的速度，而且可以加深我們對高層大氣情況的了解。流星經過地方的氣體分子被電離後稱為流星余跡，利用這種余跡對無線電波的反射作用，可迅速得知該層大氣的風向等等。再加上火箭、高空氣球、人造衛星等新的觀測工具，科學家有可能不是被動地而是主動地對自己要研究的天體進行科學實驗。利用火箭把實驗儀器主動地送到月亮附近，讓它對準我們從未看見而很想了解的月球背面進行照相，從而揭開了月球背面的疑謎，就是一個明顯的例子。

強有力的理論工具，也是天文學家的得力助手，象原子物理學、原子核物理學、量子力學，以及數學中的一些分支，在很大程度上促進了天文學的發展。藉以建立的理論天體物理學，已有可能對遙遠天體的內部進行探討和研究；反過來，天文學的每一個新進展，也有助於其它科學更快地發展起來。

二十世紀天文學發展的主要特點之一，是射電天文學的建立。科學家對宇宙認識的深化，由於有了新的實驗工具――射電望遠鏡等，而有所提高。多少年來科學家只是通過大氣的光學「窗口」窺探宇宙的現狀得到了改變，現在有了第二個「窗口」――無線電「窗口」。這個天文學新分支的建立雖則只有短短數十年的時間，但已解決了一些以前光學天文學所未能解決的問題。所有天體幾乎都發射出各種不同波長的無線電波，以月亮為例，過去我們只知道月球表面的溫度變化很劇烈，而射電天文學告訴我們，只在月球表面下面幾米深的地方，溫度的變化就很小，這說明月球表面覆蓋物的導熱率是很小的。

可見，從發明望遠鏡算起，僅僅幾百年的時間，我們對宇宙間天體的認識已經提高了不知多少倍，但這絕沒有到頭。事物的發展是永恆的，我們的認識也會隨著時間而無限地深入和提高。現在，光學望遠鏡可以觀測到半徑達四五十億光年

（一光年約等於十萬萬萬公里）的宇宙空間，射電望遠鏡的觀測範圍還要更大些。在大規模的科學實驗過程中，隨著客觀世界的發展，我們遵循著認識事物的客觀規律，「實踐、認識、再實踐、再認識，這種形式，循環往複以至無窮，而實踐和認識之每一循環的內容，都比較地進到了高一級的程度」（《實踐論》），越來越深入地認識我們周圍的物質世界。