天文学的特点范文

导语：如何才能写好一篇天文学的特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

闻名于世的“诺贝尔奖”，每年一次授予在物理学、化学、生理学或医学，以及一些人文领域做出卓越贡献的人，至今已有100多年的历史。然而，诺贝尔并没有设立专门的天文学奖项，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。

诺贝尔奖与天文学的尴尬

诺贝尔奖是以瑞典著名化学家阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔（Alfred Bemhard Nobel，1833年10月21日～1896年12月10日）的部分遗产作为基金创立的。诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金支票。诺贝尔在他的遗嘱中提出，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内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。

天文学与物理学相互促进

天文学是研究地球之外天体和宇宙整体的性质、结构、运动和演化的科学，物理学是研究物质世界基本规律的科学。研究各种物质形态都会形成相应的物理学分支，其中包括研究天体形态和特性的天体物理学。很显然，天文学与物理学的关系十分密切，相互关联，密不可分。天文学成就可以归入诺贝尔物理学奖的范围是在情理之中的，但是要使这个道理得到公认很不容易，花费了好几十年的时间。

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桃战：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、Y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。

一批历史性天文学成就无缘诺贝尔奖

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年～1913年，丹麦天文学家赫茨普龙（Ejnar Hertzsprung）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（ArthurStanley 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，它们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相关的课题

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。

赫斯发现宇宙线191 1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。

贝特提出太阳的能源机制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。1967年，他因此项研究成果获得诺贝尔物理学奖。

汤斯开创分子谱线天文学美国物理学家汤斯（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。汤斯由此成为分子谱线天文学的拓荒人和首创者。1964年，他因氨分子振荡器成功研制而获该年度的诺贝尔物理学奖，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。

首次获诺贝尔奖的天文学家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。瑞典的阿尔文（Hannes Alfv6n）是磁流体力学的奠基人，他首先应用这个理论研究太阳，因此也称为太阳磁流体力学。由于这一理论也适用于宇宙中其它天体和星际介质，因而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。

印度裔美国天文学家钱德拉塞卡奋斗终生的成就在钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）还是剑桥大学研究生的时候，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，他仍几十年如一日地研究恒星结构和演化理论。1983年，他在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。

B2FH元素形成理论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B2FH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。

赖尔的突破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。

休伊什和贝尔发现脉冲星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，但半径只有约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（AntonyHewish）和他的研究生乔丝琳·贝尔（Jocelyn BellBurnell）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。

彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙微波背景辐射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。

赫尔斯和泰勒发现射电脉冲双星继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（RussellA.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。

贾科尼创立x射线天文学

1901年，伦琴（Wilhelm Conrad R6ntgen）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（Rieeardo Giaeeoni）又获诺奖殊荣。由于地球大气对X射线和Y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Y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。

戴维斯和小柴昌俊发现太阳中微子中微子是组成自然界的最基本的粒子之一，中微子不带电，质量只有电子的百万分之一，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1.4×1038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。探测器放在很深的矿井中，并于1983年开始探测，1996年扩建，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（SNl987A），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。

篇2

以前，天文学家在银河系的星团中从来没有发现过黑洞。这个正在谈论中的星团是一个所谓的球状星团，它是一种包含着几十万颗恒星的恒星密集型团体。银河系中所有的星团都是在很久以前形成的，因而其中短命的大型恒星已经死亡并且变成了黑洞。每个黑洞的质量比星团内许多仍然发光的任何一颗恒星的质量都要大，因此黑洞应该沉到星团的中心处。在中心处，黑洞巨大的引力会将其他黑洞逐出到偌大的星系空间，至多剩下一个黑洞系统。

起码以前的理论是这样的。现在，密歇根州立大学的天文学家杰伊·斯特拉德及其同事说，他们在M22中发现了两个独立的黑洞。M22是个距离地球10 000光年的球状星团，位于人马座。利用新墨西哥州索科洛附近的甚大阵列望远镜进行的观测显示，两个物体的无线电波谱类似于星团之外其他黑洞系统的波谱。

这个发现让人大吃一惊。“我们非常激动，”研究小组成员、英国南安普敦大学的天文学家托马斯·马卡罗恩说，“但是，我们想谨慎一些，确保能够排除所有其他的可能性。”

“这是一个相当重大的发现，”伊利诺伊州西北大学埃文斯顿分校的天体物理学家斯蒂凡·昂布雷特说，“这表明，黑洞的喷射过程不像我们原以为的那么高效。”

然而，加州理工学院帕萨迪纳分校的天文学家施里尼瓦斯·库尔卡尼持有怀疑态度，他甚至愿意下100美金的赌注，认为那两个天体都不是黑洞。“伟大的发现需要强有力的证据，”他说，“该发现不能使我信服。”库尔卡尼称，如果M22拥有过多的恒星，那么该星团中很可能会有一些奇怪的恒星，可以释放类似黑洞系统有的无线电波谱。

如果这些发现能够成立，这两个黑洞则代表着两个“第一”：它们是在银河系星团中发现的第一批黑洞；它们也是利用无线电波发现的第一批相当于恒星质量的黑洞。其他恒星质量的黑洞，如天鹅座X-1，是由于旋进黑洞的炽热气体散发出X射线而引起科学家注意的。

事实上，斯特拉德的研究小组没有发现来自该黑洞系统的X射线，这说明它们散发出的无线电波要多得多。斯特拉德说，这是10倍～20倍于太阳质量的黑洞所拥有的一个特点，很可能就是恒星质量的黑洞，类似于15个太阳质量的黑洞——天鹅座X-1。此外，两个黑洞都位于距离星团中心几光年的范围之内，这个位置与大质量天体的位置相符，因为大质量天体应该会沉到星团的中心部位。但是，库尔卡尼反驳说，这么大质量的天体应该下沉到距离星系中心更近的位置。他还说，没有X射线意味着它们根本不是黑洞。

然而，如果这两个天体是黑洞，那么每个黑洞都可能会有一颗恒星环绕着，并且往黑洞中注入恒星物质，以产生所观察到的无线电波。有一次，哈勃太空望远镜的观测显示，在一颗红矮星附近有一个推断出来的黑洞。红矮星比太阳小得多，温度也要低得多，而且也暗得多。其他的观察显示，黑洞的伴星可能是一颗红矮星，其特点介于红矮星和太阳之间。

篇3

1．水晶球体系的形成。

同心天球体系的概念可以追溯到古希腊的Parmenides，甚至更早的 Pythagoras。〔1〕〔2〕但真正建立起可以定量描述天体运动的体系是Eudoxus，他的工作在文〔2〕中保存了一个梗概，较详细的内容则见于公元六世纪时Simplicius对亚里士多德(Aristotle)《论天》一书所作的注释中。Eudoxus采用一套以地球为中心的同心球组，通过各球转轴的不同取向以及转速(皆匀速)和转向的不同组合来描述天体视运动。这一体系的建立在小轮理论的奠基人Apollonius之前百余年，比托勒密(Ptolemy)早四个世纪以上。后来小轮理论大行于世，Eudoxus体系遂湮没无闻。直到十九世纪才有Schiaparelli作了系统研究〔3〕，发现Eudoxus体系已能描述行星的顺、留、逆等视运动，其中对土星、木星很成功，水星亦尚可，金星很差，火星则完全失败。有的学者持论稍严，认为只有土、木令人满意。〔4〕

Eudoxus并未提出水晶球的概念。一般认为他只是用几何方法来表示和计算天象，不过这个结论是从Aristotle和Simplieius著作中的第二手材料得出的，由于Eudoxus原著皆已佚失，第一手材料不可得。

Callippus对Eudoxus体系作过一些改进，而Aristotle在两人工作的基础上建立了水晶球体系。他的发展大致可归结为三方面：

首先，他把Eudoxus假想的球层变为实体，并认为诸球层皆由不生不灭、完全透明、硬不可人的物质构成，水晶球之名即由此而来。日月行星和恒星则附着于各自的球层上被携带着运转，整个宇宙是有限而封闭的，月球轨道以上的部分万古不变。这意味着新星爆发、彗星、流星等天象只能是大气层中的现象。

第二，Aristotle把Eudoxus原来各自独立转动的诸球变成一个整体，其转动皆由最外层的天球传递下来。不过我们发现，在Aristotle原著中并没有宗动天这一球层。他的安排是：“第一天为恒星天……恒星天为总动天”，并阐述说：“第一原理或基本实是创作第一级单纯永恒运动，而自己绝不运动，也不附带地运动。……又因为我们见到了所说不动原始本体所创作的宇宙单纯空间运动以外，还有其他空间运动——如行星运动——那也是永恒的。”〔5〕这段话并不难理解，“不动原始本体所创作的宇宙单纯空间运动”即指恒星天球的周日运动，由此带动其他天球运动。可见恒星天球之上的宗动天当是后人所加，这一点值得注意。

第三，由于各天球不再是独立转动，他不得不引入一系列“平衡天球”来抵消上一层天球的运动，“而使每一天球下层诸行星得以回复其位置”〔6〕。不过平衡天球为何能反转，他未说明。

2．托勒密与水晶球体系。

把托勒密(Ptolemy)的名字和水晶球体系连在一起，这在国内外著作中都很常见，但这样做是有问题的。在《至大论》中，我们没有发现任何水晶球的观念。他在全书一开头就表示他的研究将用几何表示(geometrical demonstrations)之法进行。在开始讨论行星运动时他说得更明白：“我们的问题是表示五大行星和日、月的所有视差数——用规则的圆周运动所生成。”〔7〕他把本轮、偏心圆等视为几何表示，或称为“圆周假说的方式”。显然，他心目中并无任何实体天球，而只是一些假想的空中轨迹。

Ptolemy另一部著作《行星假说》在希腊文手稿中仅保存下前一部分，但在九世纪的阿拉伯译本中却有全璧。阿文本中的后一部分通常被称为“假说Ⅱ”。其中出现了许多实体的球，但又与Aristole的体系不同。这里每个天体有自己的一个厚球层，各厚层之间又有“以太壳层”(ether shell)，厚层中则是实体的偏心薄球壳，天体即附于其上。这里的偏心球壳实际上起了《至大论》中本轮的作用。〔8〕不过“假说Ⅱ”在欧洲失传已久，阿文译本直到1967年才首次出版；况且其中虽有实体球壳，但与水晶球体系大不相同，因此Ptolemy的名字何以会与水晶球体系连在一起，和“假说Ⅱ”并无直接关系。其原因应该另外寻找。

然而，“假说Ⅱ”对中世纪阿拉伯天文学的影响却不容忽视。阿拉伯天文学家曾提出过许多类似水晶球的体系。比较重要的有A1 Bat-tani，他主张Aristotle的体系。〔9〕稍后有Ibnal-Haythan，他对《至大论》中的几何表示之法大为不满，试图寻求物理机制，因而主张类似“假说Ⅱ”中的体系。〔10〕Nasir ad-DinAlTusi则主张一种由许多大小不同的球相互外切或内切组成的体系，各球以不同的方向和速度旋转，他自认为这是前人未得之秘。〔11〕此外还有A1Kazwini、Abu’l Faraj和Al Jagmini等，都详细讨论过水晶球体系。

“假说Ⅱ”既与《至大论》大异其趣，偏偏又只保存在阿拉伯译本中，而类似的体系在阿拉伯天文学中又如此流行，因此有人怀疑“假说Ⅱ”中可能杂有阿拉伯天文学家的工作。〔12〕这是有道理的。

3．水晶球体系成为教条。

水晶球体系所以会成为教会钦定的教条，主要和Albertus Magnus及T．Aquinas师徒两人的工作有关。Albertus以Aristotle庞大的哲学体系为基础，创立丁经院哲学体系。〔13〕Aquinas则几乎把Aristotle学说全盘与神学相结合。他也写了一部对《论天》的注释，巧妙地将Aristotle的天文学说与《圣经》一致起来。〔14〕并特别引用Ptolemy的著作来证明地心和地静之说。〔15〕

这里必须强调指出，Aristotle的学说直到13世纪初仍被教会视为异端，多次下令禁止在大学里讲授。此后情况才逐渐改变〔16〕〔17〕，1323年教皇宣布Aquinas为“圣徒”，标志着他的学说得到了教会官方的认可，这也正是Aristotle学说——包括水晶球体系在内——成为钦定之时。这一点在许多哲学史著作中都是很清楚的，但在科学史论著中却广泛流行着“亚里士多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念，曾束缚欧洲天文学思想一千多年”〔18〕之类的说法，而且递相祖述，这种说法有两方面的问题。

首先，在13世纪之前Aristotle和Ptolemy的学说与其他古希腊学说一样，在欧洲还鲜有人知，根本谈不到“束缚”欧洲的天文学思想。即使从14世纪获得钦定地位算起，能起束缚作用的时间也不到四百年。其次，水晶球体系是Aristotle的学说，虽然Aquinas兼采了Ptolemy的著作，但若因此就把水晶球的账摊一份(甚至全部)到Ptolemy头上，至少是过于简单化了。特别是在科学史论著中，更以区分清楚为妥。

事实上水晶球体系与Ptolemy的几何表示是难以相洽的。前者天球层层相接，毫无间隙；而后者是天体自身运动，在空间中划出轨迹。C．Purbach在1473年已经明确指出这一点，为了调和两者，他主张一种中空的水晶球壳，其内可容纳小轮。〔19〕然而理论上的不相洽并不妨碍二者在实际上共存，天文学家可以一面在总的宇宙图式上接受水晶球体系，一面用本轮均轮体系来解决具体的天文学计算问题，这种现象在水晶哉他蔡帚钵袖抛春少前相当普谝。

二 几位著名近代天文学家对水晶球体系的态度

1．哥白尼在这个问题上的态度。

最近有人提出，哥白尼(Copernicus)主张以太阳为中心的—同心水晶球体系。不仅各行星皆由实体天球携载，而且诸天球层层相接，充满行星际空间〔20〕，理由是Copernicus那张著名的宇宙模式图〔21〕多了一个环。我们认为这一说法未免穿凿附会，很难成立。理由有四：

①由于行星与太阳的距离有一个变动范围，因此图中两环之间的空间完全可以理解为行星的活动范围；又因该图只是示意图，也就没有必要给出精确的比例。②如果对图的解释有歧义，那显然原书的文字论述更重要，但Copernicus在这一章中根本未谈到过实体天球，文〔21〕全书的其他部分也没有任何这类主张。相反他一直使用“轨道”(orbital circles)一词，还谈到“金星与火星轨道之间的空间”〔22〕，这些都是与实体密接天球完全不相容的概念。Rosen也曾指出，Copernicus即使使用“sphaeta”、“orbit”等词，多数情况下也是指二维圆环，即天体的运行轨道。〔23〕③Copernicus既然主张日心地动，地球已成行星之一，那么如果设想既有公转又有自转的地球是被一个实体水晶球所携载，无论如何无法与人们的直接感觉相一致。除非认为地球及其上的万物都被“浇铸”于水晶球体之内，如同琥珀中的小虫那样才行。④Copemicus在《要释》中说得更明确：“Callipus和Eudoxus力图用同心球来解决这个问题，但他们未能解释行星的所有运动，……因此看来还是使用大多数学者最后都接受了的偏心圆和本轮体系为好。”〔24〕

2．第谷对水晶球体系的打击。

第谷(Tycho)并不主张日心地动之说，但他却给水晶球体系以致命打击。1572年超新星爆发，他用各种方法反复观测，断定该星必在恒星空间，而按水晶球体系的理论，这种现象只能出现在月球下界。不过翌年他发表其观测工作时，尚未与水晶球体系决裂。〔25〕1577年又出现大彗星，TYcho的观测无可怀疑地表明：该彗星在行星际空间，且穿行于诸行星轨道之间。于是他断然抛弃了水晶球，发表了他自己的宇宙新体系(1588)。他明确指出：“天空中确实没有任何球体。……当然，几乎所有古代和许多当今的哲学家都确切无疑地认为天由坚不可人之物造成，分为许多球层，而天体则附着其上，随这些球运转。但这种观点与事实不符。”〔26〕Tycho反对水晶球的三条主要理由后来开普勒(Kepler)曾概述如下：①彗星穿行于诸行星轨道间，故行星际空间不可能有实体天球。②如真有层层水晶球，则必有巨大折射，天象将大异于实际所见者。③火星轨道与太阳轨道相割(这是Tycho体系的特点)，表明没有实体天球。〔27〕

Tvcho对超新星和彗星的观测是那个时代对水晶球教条最有力的打击。对于其他反对理由，水晶球捍卫者皆可找到遁词，比如折射问题，可以推说天界物质未必服从地上的光学定律；火日轨道相割问题可以用否认Tycho体系的正确性来回避；对日心地动说与水晶球的不相容也可仿此处理。但对于Tycho提供的观测事实，就很难回避。S．Chiaramonti为此专门写了两部著作(1621，1628)，竟想釜底抽薪，直接否认Tycho的观测结果。

3。开普勒、伽里略和其他人。

开普勒(Kepler)断然否认有实体天球，并认为行星际空间“除了以太再无别物”〔28〕。伽里略(Galileo)除了嘲笑和挖苦水晶球体系的捍卫者，还力斥Chiaramonti著作之谬。〔29〕此两人皆力主日心地动之说，他们对水晶球体系的态度无疑是Copernicus学说与水晶球体系不相容的有力旁证之一。

这一时期除了上述四位最重要的天文学家外，还有不少著名人物也反对水晶球体系。T．Campanella借太阳城人之口表示“他们痛恨亚里士多德……并且根据一些反常的现象提出了许多证据来反对世界永恒存在的说法”〔30〕。C．Bruno和W．Gilbert的态度更为明确，已有人注意到了。〔31〕

三 水晶球体系在中国传播的情况

关于水晶球体系在中国的情况，李约瑟的说法影响很大。他认为“耶稣会传教士带去的世界图式是托勒密-亚里士多德的封闭的地心说；这种学说认为，宇宙是由许多以地球为中心的同心固体水晶球构咸的”，又说“存宇宙结构问题亡，传教士们硬要把一种基本上错误的图式(固体水晶球说)强加给一种基本上正确的图式(这种图式来自古宣夜说，认为星辰浮于无限的太空)”〔32〕。他的说法曾被许多文章和著作引用，但是我们不得不指出，李约瑟的说法至少不很全面。

众所周知，耶稣会土在中国所传播的西方天文学知识，主要汇集在《崇祯历书》中。这部百余卷的巨著于1634年修成之后，很快风靡了中国的天文界，成为中国天文学家研究西方天文学最重要的材料。1645年，又由清政府以《西洋新法历书》之名正式颁行。此书采用Tyeho的宇宙体系，不仅没有采用任何固体水晶球的说法，恰恰相反，它明确否定了水晶球体系： 问：古者诸家日天体为坚为实为彻照，今法火星圈割太阳之圈，得非明背昔贤之成法乎?曰：自古以来测候所急，追天为本，必所造之法与密测所得略无乖爽，乃为正法。……是以舍古从今，良非自作聪明，妄违迪哲。〔33〕

必须注意，这段论述的作者罗雅谷(Jacobus Rho)和汤若望(J．Adam Shall von Bell)皆为耶稣会士，这又从另一侧面反映出天主教会钦定的水晶球教条在当时失败的情形——连教会自己的天文学家也抛弃这个学说了。

虽然早期来华耶稣会土中利玛窦(Matthaeus Ricci)和阳玛诺(Emmanuel Diaz)两人曾在他们的宣传介绍性小册子中传播过水晶球之说〔34〕〔35〕，但其影响与《崇祯历书》相比是微不足道的。况且他们仅限于谈论宇宙图式，而这并不能解决任何具体的天文学问题，因此也不被中国天文学家所重视。

清代中国天文学家对各层天球或轨道是否为实体有过热烈讨论。王锡阐主张“若五星本天则各自为实体”〔36〕，梅文鼎则认为“故惟七政各有本天以为之带动，斯能常行于黄道而不失其恒；惟七政之在本天又能自动于本所，斯可以施诸小轮而不碍”〔37〕。这与Purbach的折衷想法颇相似。王、梅两人是否受过水晶球理论的影响，目前还缺乏足够的史料来断言。何况当时“本天”一词往往被用来指二维圆环，即天体轨道。而更多的天文学家认为连这样的二维轨道也非实体。焦循说：“可知诸论皆以实测而设之。非天之真有诸轮也。”〔38〕江永也承认非实体：“则在天虽无轮之形质，而有轮之神理，虽谓之实有焉可也。”〔39〕阮元力言实体论之谬：“此盖假设形象，以明均数之加减而已，而无识之徒……遂误认苍苍者天果有如是诸轮者，斯真大惑矣!”〔40〕盛百二也说：“旧说诸天重重包裹皆为实体，乃细测火星能割人日天，金水二星又时在日上，时在日下，使本天皆为实体，焉能出人无碍?”〔41〕值得注意的是，焦循等人皆已领悟了Ptolemy“几何表示”的思想。这一思想可以上溯到Eudoxus，而Copernicus、Tycho，直到Kepler，皆一脉相承。既然认为二维轨道也非实体，当然更不会接受三维的实体天球。事实上，几乎所有的清代天文学家都接受Tycho宇宙体系，或是经过他们自己改进的Tycho体系，而不是水晶球体系。

Eudoxus的同心球体系被认为是数学假设，其本质与后来的小轮体系并无不同，而古希腊数理天文学的传统即发端于此。Aristotle将其发展为水晶球体系，却在很大程度上出于哲学思辨。但他或许带有寻求天体运动物理机制的积极倾向，这种倾向后来一度在阿拉伯天文学中有所加强。当水晶球体系在14世纪成为教条之后，就束缚了天文学的发展，以至Galileo等人不得不付出沉重代价来冲破它。举例来说，超新星、彗星和太阳黑子，本来无论地心说还是日心说都可以接受，但在水晶球体系中就不能容忍。水晶球体系传人中国之后，如果曾起过某些作用的话，同样也是消极的。比如王锡阐，他主张天球实体论，并由此认为火星与太阳轨道相割为不可能，因而试图修改Tycho体系。如果他是受了水晶球理论的影响，那么这种影响看来只是引起了他思路的混乱，因为他对Tycho宇宙体系的修改是不成功的。〔42〕

参考文献

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〔2〕Aristotle：《形而上学》，13页，吴寿彭译，商务印书馆，1983。

〔3〕Schiaparelli，Ie sfere omocentriche di Eudosso，di Callippo e di Aristotle，Milano(1875)．

〔4〕ONeugebauer，A History Of Ancient Mathematical Astronomy，Springer-Verlag(1975)，IV Cl，2B．

〔5〕Aristotle，〔2〕，P·249－250．

〔6〕Aristotle，〔2〕，P．251．

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〔8〕Neugebauer，〔4〕，VB7，7．

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〔10〕N．M．Swerdlow，O．Neugebauer，Mathematical Astronomy in Copernicus’s De Revolutionibus ，Springer Verlag．1984，P．44．

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〔14〕Dreyer，〔1〕，P．232．

〔15〕Ptolemy，〔7〕，15，17．

〔16〕W．C．Dampier：《科学史及其与哲学和宗教的关系》，李珩译，138页，商务印书馆，1975。

〔17〕B．Russell：《西方哲学史》，何兆武等译，550页．商备印书馆，1982。

〔18〕李约瑟：《中国科学技术史》第四卷，中译本，115页，科学出版社，1975。

〔19〕A．Berry，A Short History of Astronomy，Dover，(1961)，Ch．Ⅲ，§68．

〔20〕Swerdlow，Neugegauer，〔10〕，P．56，P．474．

〔21〕Copernicus，De Revolutionibus，110，GreatBooks Of the Western World．Encvclomedinritannica，(1980)，16，P．526．又，该图手稿影印件可见〔20〕，572页。

〔22〕Copernicus，〔21〕，110．

〔23〕E．Rosen，3 CopernicanTreatises，Dover，(1959)P．11．

〔24〕Copernicus，Commentariolus，〔23〕，P．57．

〔25〕Tycho，De Nova stella，H．Shapley，H．E．Howarth，A Source Book in Astronomy，Mc-Graw-Hill，(1929)P．13—19．

〔26〕Tycho，Opera Omnia，ed．Dreyer，Copehagen，1913—1929，Ⅳ，P~222．Quoted by 〔23〕，P．12．

〔27〕Kepler，Epitom Astrohomiae Copernicanae，411，Great Books Of the Western World，Encyclopaedia Britannice，(1980)，16，P·856--857．

〔28〕Kepler，〔27〕，P．857．

〔29〕Galileo，Dialogo，The Univ．Of Chicago Press，1957．

〔30〕T．CampaneHa：《太阳城》，陈大维等译，商务印书馆，1982。

〔31〕李约瑟，〔18〕，P．647－648。

〔32〕李约瑟，〔18〕，P．643－646。

〔33〕《西洋新法历书》：五纬历指卷一。

〔34〕利玛窦：《乾坤体义》卷上。

〔35〕阳玛诺：《天问略》。

〔36〕王锡阐：《五星行度解》。

〔37〕梅文鼎：《历学疑问》卷一。

〔38〕焦循：《释轮》卷上。

〔39〕江永：《数学》卷六。

〔40〕阮元：《畴人传》卷四十六。

篇4

关键词 物理专业 物理师范专业 课程体系

中图分类号：G649.1 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.10.003

Abstract The curriculum system of physics department and physics teacher education of Baylor University are introduced in detail. It is easy to see that the undergraduate enrollment of physics majors is a little less that is similar to our country. And the undergraduate majors of Baylor physics department are more reasonable， the degrees are more selectable. Their curriculum system is broad and profound， emphasizing of interdisciplinary development. The physics teacher education is separate from physics department， and is undertaken by the school of education， emphasizing interdisciplinary studies and teaching practice. Other mountain's stone can carve jade. These things are definitely meaningful for the transformation development of physics department in our local college.

Keywords physics； physics teacher education； curriculum system

美国贝勒大学位于德克萨斯州韦科市，是一所私立的基督教会大学。1845年2月，德克萨斯基督教育协会发起创办，德克萨斯共和国总统安森・琼斯签署国会行动令，命名为贝勒大学贝勒大学是一所综合性大学，设有文理学院、教育学院、商学院等12个教学学院，共有160个专业，在校学生16000多人。每个学院的教学系数目不同，其中物理系所在的文理学院有25个系，物理师范专业所在的教育学院，却只3个系。

贝勒物理系有教师21人，其中教授6人，副教授7人，助理教授2人，高级讲师3人，讲师3人，博士19人，硕士2人。实行教授预聘制度，即对新进教师实行5年试用期，试用期满考核决定去留。考核合格即进入终身教职行列。对任课教师的考评，主要通过系学术委员会对每位教师从教学、科研、社区服务三个方面进行考核。下面为物理系历年在校本科生人数（大一到大四年级人数合计）：2015，60人；2014，53人；2013，61人；2012，45人；2011，41人；2010，41人；2009，40人；2008，39人；2007，33人；2006，24人。可以看出，每一届平均招生10.9人。实际毕业的人数还会减少，因为转专业或被开除，例如，2013年毕业本科生5人，2015年毕业本科生8人。与数学系和化学系人数相比，是最少的，可见，学习的难易程度和工作机会的优劣决定了物理系学生人数少是国际上的普遍现象。

贝勒物理系只3个与物理有关专业：物理学、天文学和天体物理学。可授予8个学士学位：物理理学学士、物理理学学士（计算科学）、物理理学学士（医疗保健预科）、物理文科学士、天文理学学士、天文文科学士、天体物理理学学士和天体物理文科学士。物理师范专业包括中小学科学教师专业和中学高年级物理科学教师专业，授予理学教育学士学位。

1 贝勒物理系的课程体系

贝勒的物理学、天文学和天体物理学的文科学位提供相应领域内核心课程的传统人文科学教育。物理学、天文学和天体物理学的理学学位提供该领域内全面综合课程的学习，为后续的研究生学习做准备，或者为技术、医药、教育、法律、经济、工业和其它职业做准备。鼓励跨学科学习，尤其是与计算物理或医疗保健预科相关的物理课程。

其课程体系分为主修课程、第二主修课程和副修课程三类以及四个层次。主修课程是获得相应学位时所要求的。第二主修课程和副修课程是供其它专业学生选修，其中修完第二主修课程后，会在他的学位证书上注明其第二专业是什么。副修课程的数量及要求都最低。

1.1 物理系开设的课程体系

1.1.1 1000层次

PHY 1404 光视学：有关光、光学、摄影、视觉、颜色和其它视现象的物理概念。

PHY 1405 文科普通物理：物理概念和历史发展以及专题选讲。

PHY 1407 声音和声学：有关声音、声音产生和声源性质的物理。介绍用于记录、产生和分析声音的一些仪器设备以及学习一些建筑声学知识。

PHY 1408 自然和行为科学I的普通物理：有关力学、热学和声学的一些基本知识，强调相关的物理概念、问题解决、符号和单位的学习。

PHY 1409自然和行为科学II的普通物理：有关电、磁、光以及现代物理的一些基本知识，强调相关的物理概念、问题解决、符号和单位的学习。

PHY 1420 普通物理I：有关力学、波动、声学、热学的基本原理和应用。

PHY 1430 普通物理II：有关电、磁、光和现代物理的基本原理和应用。

PHY 1455 描述天文学：天文学及其和人类发展的关系，强调太阳系、行星、小行星、流星、彗星等。

PHY 1V95 物理的独立学习：在老师的辅导下的独立学习。

1.1.2 2000层次

PHY 2135 基本电学实验：电路和电子的原理和应用。

PHY 2190 物理研究介绍：为本科研究做准备。包括研究技术、选导师和完成研究计划书。

PHY 2350 现代物理：包括狭义相对论、量子力学引论、原子分子结构、核物理和粒子物理等。

PHY 2360 数学物理和计算物理：包括矩阵、矢量、坐标变换、数值计算、混沌分形微分方程特殊函数等。

PHY 2455 基本天文学：现代天文学的数学和物理基础，强调其技术、历史以及目前宇宙的演化图。

1.1.3 3000层次

PHY 3175 介质物理实验I：实验计划、数据分析和误差分析。密立根油滴实验、法拉第常数测定、汽泡室摄影测量、盖革计数、半衰期测定等。

PHY 3176 介质物理实验II：强调核计数及测量。

PHY 3305 发明和技术历史包括科学家的传记。

PHY 3320 经典介质力学：包括矢量、线性变换、单个粒子牛顿力学、线性和非线性振动、Euler方程、拉格朗日和哈密顿动力学、共点力以及轨道运动等。

PHY 3330 介质电磁学：包括静电、拉普拉斯方程、镜像法、多极子展开、静磁和麦克斯韦方程。

PHY 3350 天文主题：天文和天体物理中当前的研究主题。

PHY 3372 量子力学概论I：量子力学假定、希尔伯特空间算符、叠加原理、可观测量、演化、守恒律、一维有界和无界态、WKB近似以及固体导电理论。

PHY 3373 量子力学概论II：三维问题、微扰理论、幺正理论、量子统计、原子光谱、固体原子核基本粒子物理介绍。

PHY 3455 观测天文学：天文观测基本手段，寻找和鉴别天体。

PHY 3V95 物理本科研究。

1.1.4 4000层次

PHY 4001 毕业考试：由系部组织，类似于GRE专业考试。PHY 4150 天文观测概论。

PHY 4190 物理研究结果。PHY 4322 经典物理的现代主题：包括粒子系统动力学、刚体运动、耦合振动、一维波动方程、规范变换、导体和绝缘体中的电磁波、色散、多极辐射、Linard-Wiechert势、相对论性电动力学等。

PHY 4340 热力学统计物理：概率、宏观热力学、统计热力学、热动力学、量子统计。

PHY 4350 星系结构和演化概论：星和星系包括黑洞、矮星、中子星的定量研究。

PHY 4351 现代宇宙概论：可观测宇宙、牛顿引力、相对论宇宙模型、宇宙热历史等。

PHY 4360 计算物理模型：应用当代计算机解决物理和工程问题的若干模型。

PHY 4372 固体物理概论。PHY 4373 粒子、核物理概论。

PHY 4374 相对论性量子力学。

1.2 物理系学生选修其它系的课程

1.2.1 数学课程

MTH 1321 微积分I：单变量微分、定积分和微积分理论。

MTH 1322 微积分II：单变量积分、微分方程、斜率场和级数。

MTH 2311 线性代数：矢量、矩阵算子、线性变换、矢量空间特点、线性系统、本征值和本征矢。MTH 2321 微积分III：多变量微分积分，格林函数。

MTH 3325 常微分方程：一阶常微分方程、二阶高阶线性方程、级数方法、拉普拉斯变换等。

MTH 3326 偏微分方程：物理偏微分方程、分离变量法、傅里叶级数、边值问题、傅里叶积分。

1.2.2 计算科学课程

CSI 1430 计算科学I。CSI 1440 计算科学II。CSI 2334 计算系统概论。CSI 2350 离散结构。

CSI 3324 数值方法。

1.2.3 生物课程

BIO 1105、1106现代生物科学概念（实验）。BIO 1305、1306 现代生物科学概念。

1.2.4 化学课程

CHE 1301 现代化学基本概念I。CHE 1302现代化学基本概念II。CHE 1316 实验测量技术。

CHE 3331 生物化学I。CHE 3332 生物化学II。CHE 3238 生物化学实验。

1.2.5 宗教课程

REL 1310 基督教圣经。REL 1350 基督教传统。

1.2.6 英语课程

ENG 1302 英语思维和写作。ENG 1304 英语思维写作和研究。ENG 2304 美国文学。

ENG 3330 英语写作技巧。

1.2.7 政治科学课程

PSC 2302 美国宪法发展。

1.3 物理系各专业的第二主修课程和副修课程

1.3.1 物理学第二主修课程

PHY 1420、1430、2135、2350、2360、3320、3330、3372、3373、4322、4340、4001；PHY 4000层次任3学分；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.3.2 物理学副修课程

PHY 1420、1430、2350；3000或4000层次任分。

1.3.3 天文学第二主修课程

PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.3.4 天文学副修课程

PHY 1420、1430、2455、3350、3455；其它PHY 3000或4000任3学分。

1.3.5 天体物理学第二主修课程：

PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、3372、4340、4001；PHY4350、4351中任一门；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.3.6 天体物理学副修课程

PHY 1420、1430、2455；PHY 3350、4350、4351中任两门；其它PHY3000或4000任3学分。

1.4 物理系各学位的主修课程

每个学位修满至少124学分，其中3000/4000层次36学分。从以下课程计划可以看出，一是课程面宽广，有一定深度；二是强调跨学科学习，强调学科交叉。

1.4.1 物理理学学位主修课程

PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3176、3320、3330、3372、3373、4190、4322、4340、4001；PHY 4372、4373、4374中任两门；CHE任3学分、CSI 任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.2 物理理学学位主修课程（计算物理）

PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3320、3330、3372、3373、4190、4340、4360、4001；CSI 1430、1440、2334、2350、3324、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302；MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.3 物理理学学位主修课程（医疗保健预科）

PHY 1420、1430、2135、2190、2350、2360、3175、3320、3330、3372、3373、4190、4340、4001；BIO 1305-1105、1306-1106、3000或4000层次任6学分、CSI任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302； MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.4 物理文科学位主修课程

PHY 1420、1430、2135、2350、2360、3175、3176、3320、3330、3372、4001；PHY 3373、4322、4340、4360、4372、4373、4374中任两门；CHE任3学分、CSI任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.5 天文理学学位主修课程

PHY 1420、1430、2190、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4190、4350、4351、4001；其它PHY 3000或4000任6学分；CSI任3学分、CHE任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.6 天文文科学位主修课程

PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；CSI任3学分、CHE任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.7 天体物理理学学位主修课程

PHY 1420、1430、2190、2350、2360、2455、3320、3330、3350、3372、3373、4190、4340、4350、4351、4001；其它PHY 4000任3学分；CSI任3学分、CHE任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

1.4.8 天体物理文科学位主修课程

PHY 1420、1430、2350、2360、2455、3320、3350、3455、4150、4350、4351、4001；CSI任3学分、CHE任3学分、REL 1310、1350、ENG 3330、PSC 2302、MTH 1321、1322、2311、2321、3325、3326。

2 贝勒物理师范课程体系

贝勒基础物理师资培养脱离了物理系，由教育学院承担（但基础数学师资培养仍然在数学系，而化学系没有师范教育）。这样利于突出师范培训，增强毕业生的师范技能。美国的小学为1-6年级、中学7-12年级。下面的中小学指4-8年级，中学高年级指9-12年级。

2.1 教师教育课程

TED 1112 教育技术试验 I，达到德州教育委员会的认证要求。TED 2112教育技术试验 II。

TED 1312 教学导论 I：学习教学策略并应用于教学实践。TED 2330 中小学教学：中小学教师的职责作用及实践。TED 2340 中学高年级教师的职责作用及实践。TED 3340 中学高年级教学助理I：中学100小时的教学实习以及讨论会。TED 3341中学高年级教学助理II。

TED 3630 中小学教学助理I：中小学100小时的教学实习。TED 3631中小学教学助理II。

EDP 3650 优等生教学助理I。TED 3651 优等生教学助理II。TED 4312 英语第二语言教学方法。TED 4630 中小学教育实习I。

TED 4631 中小学教育实习II。TED 4632 中小学教育实习III。TED 4633 中小学教育实习IV。TED 4640 中学高年级教育实习I。TED 4641 中学高年级教育实习II。TED 4642 中学高年级教育实习III。TED 4643 中学高年级教育实习IV。EDP 4650 优等生教育实习I。EDP 4651 优等生教育实习II。

2.2 中小学科学教师专业课程

大一课程：ENG 1302、1304；REL 1310、1350；GEO 1408 地球科学；TED 1312、1112；LF 1134 体适能理论与实践；美术3学分；MTH 1320 微积分初步；HED 1145 健康与人类行为。

大二课程：TED 2330、2112、2381；BIO 1305、1105、1306、1106 现代生物科学概念及试验；GEO 地质学；STA 1380 统计初步；HIS 2365 美国历史；PSC 2302；LF 终身健康。

大三课程：TED 3630、3380、3631；CHE 1301 现代化学基本概念I；CHE 1101 普通化学实验I；PHY 1408、1409；CHE 1302 现代化学基本概念II；CHE 1102 普通化学实验II。

大四课程：TED 4630、4631、4325、4632、4633。

2.3 中学高年级物理科学教师专业课程

大一课程：ENG 1302、1304；REL 1310、1350；GEO 1408 地球科学；TED 1312、1112； LF 1134 体适能理论与实践；美术3学分；MTH 1321 微积分I；MTH 1322 微积分II；HED 1145 健康与人类行为。

大二课程：TED 2340、2112、2381；CHE 1301 现代化学基本概念I；CHE 1101 普通化学实验I；CHE 1302 现代化学基本概念II；CHE 1102 普通化学实验II；PHY 1420、1430；STA 1380 统计初步；HIS 2365 美国历史；PSC 2302；LF 终身健康。

大三课程：TED 3340、3341；TED 3387 中学高年级科学课程实习；TED 3380 教育中的社会问题；PHY 2000层次任一门；CHE 3331 有机化学I；CHE 3332 有机化学II；CHE 3238 有机化学实验。

大四课程：TED 4640、4641、4325、4642、4643。

可以看出，美国对中学物理教师的要求是数理化生地五门通修，没有专门的化学、地理、生物教师培养。注重教师职业道德和职业技能训练。

参考文献

[1] 丁持坤，肖月华.大众化高等教育时代地方院校物理学专业面临的办学危机与对策探索[J].湖南人文科技学院学报，2014.136（1）：107-110.

[2] 王杰.访贝勒大学物理系简介[J].云南名族学院学报，1998.7（2）：61-62.

篇5

“对称”实在是一件不容易发生的事，因为自然界的现象，人类觉得它有对称，一方面是很自然的，一方面以要追求它的准确性。自然是否呈现“对称”曾被历史上的哲学家们长期地争论过。（杨振宁）

对称的概念源于数学（更确切地讲是欧几里得几何）。对称在天文学（甚至自然界）上的研究，则始于两千多年前的古希腊人。古希腊人十分留意各种“对称”现象，以至于创立了一种学说，认为世界一切规律都是从对称来的，他们觉得最对称的东西是圆，所以他们把天文学中的天体的运行轨道画成圆，后来圆上加圆，逐渐就发展为古希腊后来的天文学。

自然似乎巧妙地利用了对称规律的简单的数学表示，数学推理的内在的优美和出色的完善，以及由此而来的用数学推理去揭示物理学理论的复杂性和深度，是鼓舞物理学家的丰富源泉，人们期望自然界具有人们所希望的规律性。

“对称”在数学上的表现是普遍的：轴对称、中心对称、对称多项式等。从奇偶性上或可分解性上区分数也可以视为对称，从运算关系角度看互逆运算也可看为对称关系。“共轭”概念也蕴含着“对称”性，“对偶”关系也可视为“对称”的一种形式。自然对数的产生也是因为受到常用对数的真数与对数的增长不对称（匀称）性的启发而产生的。

在点圆锥曲线上取六个点A、B、C、D、E、F，若A、B连线与D、E连线交于一点P，B、C连线与E、F连线交于一点Q，C、D连线与F、A连线交于一点R，则P、Q、R三点在同一直线t上。

在线圆锥曲线上取六条直线a、b、c、d、e、f，若a、b交点与d、e交点连线为p，b、c交点与e、f交点连线为q，c、d交点与f、a交点连线为r，则p、q、r三线过同一点L。

对称是数学家们长期追求的目标，甚至有时把它作为一种尺度。数学中不少概念与运算，都是由人们对于“对称”问题的探讨派生出来的。数学中的对称美除了作为数学自身的属性外，也可以看成启迪人们思维、研究问题的方法。

在其它科学领域很多科学家也是因为坚信宇宙美具有对称性这一特点，作出了许多划时代意义的科学发现。在“五维空间”中存在着我们的宇宙和另外一个“隐藏”的宇宙（对称的宇宙），这个新理论是由美国普林斯顿大学、宾西法尼亚大学和英国剑桥大学的物理学家共同提出的，他们认为：我们的宇宙和一个“隐藏”的宇宙共同“镶嵌”在“五维空间”中，在宇宙早期，这两个宇宙发生了一次碰撞，相撞产生的能量生成了我们宇宙中的物质和能量。

二、数学的和谐美

所谓“数学的和谐”不仅仅是宇宙的特点，原子的特点，也是生命的特点，人的特点。――高尔泰

数学构造了人类智慧的最壮丽的纪念碑。――汤姆森

宇宙概念常常在哲学家脑子里被表现为和谐――因为宇宙是和谐的。庄子、毕达哥拉斯、柏拉图等均把宇宙的和谐比拟为音乐的和谐，比拟为我们听不到的一首诗。德国天文学家开普勒甚至根据天体运行的规律把宇宙谱成一首诗。宇宙的和谐美是思维实践地转化为感觉、理性实践地转化为感性的结果。宇宙的整体，看不见、听不着，但感性动力仍然可以通过知识在宏观尺度上“直观地”把握它。

美是和谐的，和谐性也是数学美的特征之一。和谐即雅致、严谨或形式结构的无矛盾性。

数学的和谐还表现为它能够为自然界的和谐、生命现象的和谐、人自身的和谐等找到最佳论证。（在人和动物的血液循环系统中，血管不断地分成两个同样粗细的支管，它们的直径之比，依据流体力学原理由数学计算知道，在分支导管系统中，使液流的能量消耗最少。血液中的红血球、白血球、血小板等平均占血液的44％，同样由计算可知43.3%是液体流动时所携带固体的最大含量。眼球视网膜上的影像经过“复对数变换”而成为视觉皮层上的“平移对称”图像，于是我们看到的是一个不失真的世界，这是千真万确的数学变换，也是奥妙无穷的生命现象的优化。动物的头骨看上去似乎甚有差异，其实它们不过是同一结构在不同坐标系下的表现或写真，这是大自然自然选择和生物本身进行的必然结果。）

差不多任何动物的形状，都可以通过连续（拓朴）变换、变形、扭曲而成为另一种动物的形状。

――苏格兰博物学家汤普森

三、数学的简洁美

数学简化了思维过程并使之更可靠。――弗赖伊

算学中所谓美的问题，是指一个难以解决的问题；而所谓美的解答，则是指对于困难和复杂问题的简单回答。

――狄德罗

在数学里美的各个属性中，首先要推崇的大概是简单性了。――莫德尔

1.符号美

数学符号节省了人们的思维。――莱布尼兹

符号常常比发明它们的数学家更能推理。――克莱茵

2.抽象美

就其本质而质而言，数学是抽象的；实际上它的抽象比逻辑的抽象更高一阶。――克里斯塔尔

数学家因为对发现的纯粹爱好和其对脑力劳动产品的美的欣赏，创造了抽象和理想化的真理。――卡迈查尔

自然几乎不可能不对数学推理的美抱有偏爱。――杨格

数学虽不研究事物的质，但作为事物必有量和形，这样两种事物如有相同的量和形，便可用相同的数学方法，因而数学必然也必须抽象。

在数学的创造性工作中，抽象分析是一种常用的重要方法，这是基于数学本身的特点。数学中不少新的概念、新的学科、新的分支的产生，是通过“抽象分析”得到的。

数学的简捷性在很大的程度上是源自数学的抽象性，换句话说：数学概念正是从众多事物共同属性中抽象出来的，而在对日益扩展的数学知识总体进行简化、廓清和统一化时，抽象更是必不可少的。

3．统一美

天得一以清；地得一以宁；万物得一以生。

――中国古代道家语

数学科学是统一的一体，其组织的活力依赖于其各部分之间的联系。――希尔伯特

某些典型数学思维的美，实际上容易被人欣赏，例如一个干净利落的证明，比一个笨拙费力的证明要美，一个能代替许多特例的简明推广式更为人们所喜欢。――马尔道斯

篇6

一、作者简介

卡尔·萨根（CarlSagan，1934—1996），美国人，曾任美国康奈尔大学行星研究中心主任，被称为“大众天文学家”和“公众科学家”。他以对科学的热忱和个人巨大的影响力，引导几代年轻人走上探索科学之路。他对人类将无人航天器发送到太空起过重要的作用，在行星科学、生命的起源、外星智能的探索方面也有诸多成就。他主持过电视科学节目，出版了大量科普文章和书籍，其《伊甸园的飞龙》曾获得普里策奖，电视系列节目《宇宙》在全世界取得热烈反响。主要作品还有《宇宙联结》《宇宙》《布卢卡的脑》《被遗忘前辈的阴影》《暗淡蓝点》《数以十亿计的星球》等。

二、宇宙诞生之争（蒂姆·雷德福）

当今世界上两位研究宇宙的大师在时间的开始与延续问题上相持不下。数学家和物理学家们正在阅读两篇论文，这两篇论文在为什么宇宙可能永远没有终点的问题上各执一词。

一方是坐在轮椅上的宇宙学家斯蒂芬·霍金（他可能是仍然在世的最著名的科学家）及其剑桥大学的同事尼尔·图罗克，他们在将由《物理快报》发表的论文中提出的论点是最初万万万亿分之一秒时间里发生的一切可能决定了宇宙永恒不灭的本质。

另一方是俄罗斯物理学家安德烈·林德（他是膨胀理论的泰斗之一，试图解释在最初的一刹那时间里发生的事情），他在已发表的论文中说，霍金和图罗克理解错了，因为类似于我们所处的这个砰然一声就诞生的宇宙时时刻刻都在出现，因此试图找到时间的开始或终止是毫无意义的。

这一争论的实质是个重大问题。所有证据都表明我们的宇宙有一个开始，而且这种开始包括空间和时间这两方面。我们的宇宙150亿年来一直在膨胀。那么，存在着早于我们的宇宙诞生时刻“之前”的宇宙吗？宇宙膨胀会终止吗？

天文学家们一再提出的假设认为，我们的宇宙密度还不足以使其自身的扩张停下来。再过数十亿年之后，所有星系都将会衰颓，但是尚有余烬的星系残骸还将永恒飘荡，彼此间的距离越来越远。霍金在其最新写就的论文中检验了爱因斯坦的某些思想，并利用纯理论得出同样的结论：我们宇宙的未来是由其诞生时的条件决定的。

天文学家马丁·里斯教授最近说：“他们声称以某种比其他关于这些问题的设想更自然的方式建立了低密度宇宙理论的模型。这是一个变异理论，利用了霍金早些时候提出的某些思想。”他还说，林德认为霍金和图罗克的理论模型没有给出正确的宇宙密度。“他们的理论已受到天文学泰斗林德的抨击”。

这两种论点都以名为宇宙膨胀的瞬间为论据。在宇宙膨胀的瞬间，宇宙砰地一声从无到有诞生了，并以比光速快得多的速度自我膨胀。这种膨胀是一种反引力。但是这种论点认为，由于引力是负能量，所以这种反引力肯定代表正能量。爱因斯坦的理论认为，物质只不过是冻结的能量，因此，所有恒星及星系在这种膨胀瞬间都因为其固有的能量而出现塌缩。

宇宙膨胀问题已经让天文学家们着迷了17年之久。它会形成一个在扩张和崩溃之间实现临界平衡的宇宙吗？或者会形成一个具有“负曲线”和无限未来的宇宙吗？马丁·里斯教授说：“这正是林德以及霍金和图罗克试图要弄明白的问题。他们都在想方设法得出不同的膨胀结果，使我们能够推导出最终统一的但是拥有负曲线的宇宙。霍金一图罗克论文中的新东西将证明，你也能够更自然地做到这一点。”

霍金提出的新论点，意味着哲学家现在不得不考虑时间有始无终的问题。这可能是更令人头痛的问题。

马丁·里斯教授说：“林德对他所称的永恒膨胀笃信不疑。一旦某个宇宙运转起来、它就会持续膨胀，并不断滋生新的大爆炸。林德提出的反对意见之一是，他认为霍金所说的起源大爆炸根本就不存在。如果发生一次大爆炸，那么就会引发无数次大爆炸。如果是这种情况的话，霍金所关心的初始条件就会消失在比我们所能料想到的更深的宇宙史迷雾中。”

（选自《大家知识随笔》，李绍明译，中国文学出版社2000年版）

【示范教案】

宇宙的边疆

教学目标

一、知识教育目标

1．引导学生联系实际，了解解说词的特点。

2．引导学生了解一些有关宇宙的基础知识。

二、能力培养目标

1．引导学生借助文中精辟的议论和热烈的情感抒发，了解作者对宇宙和人类的思考，并引发自己的思考。

2．扩展学生的思维层次和文化素养。

三、德育渗透目标

激发学生的求知欲和探索精神。

重点、难点及解决办法

1．引导学生联系实际，了解解说词的特点。

2．引导学生借助文中精辟的议论和热烈的情感抒发，了解作者对宇宙和人类的思考，并引发自己的思考。

学生活动设计

1．阅读分析全文结构。

2．引导学生借助文中精辟的议论和热烈的情感抒发，了解作者对宇宙和人类的思考，并引发自己的思考。

教学步骤

一、导入新课

浩瀚的宇宙无边无际，自古以来人们对宇宙产生了无穷无尽的遐想，自从科学产生以来，人们对宇宙的探索就没有停止过。随着科学技术的发展，人们越来越迫切地想了解宇宙的奥秘。

（板书）宇宙的边疆

二、明确目标

1．引导学生联系实际，了解解说词的特点。

2．引导学生借助文中精辟的议论和热烈的情感抒发，了解作者对宇宙和人类的思考，并引发自己的思考。

三、整体感知

1．作者简介

卡尔·萨根（CarlSagan，1934—1996），美国人，曾任美国康奈尔大学行星研究中心主任，被称为“大众天文学家”和“公众科学家”。他以对科学的热忱和个人巨大的影响力，引导几代年轻人走上探索科学之路。他对人类将无人航天器发送到太空起过重要的作用，在行星科学、生命的起源、外星智能的探索方面也有诸多成就。他主持过电视科学节目，出版了大量科普文章和书籍，其《伊甸园的飞龙》曾获得普里策奖，电视系列节目《宇宙》在全世界取得热烈反响。主要作品还有《宇宙联结》《宇宙》《布卢卡的脑》《被遗忘前辈的阴影》《暗淡蓝点》《数以十亿计的星球》等。

2．解说词的文体特点

课文是一部电视片的解说词，具有以下几个特点：

（1）解说词要根据解说对象的特点，有明确的主题和说明重点，不能面面俱到，要突出事物的主要方面，抓住事物的关键，即使是拓展性内容，也不能游离解说的主题。如课文解说的对象是宇宙，那么就要紧扣宇宙的组成来介绍，不能随意生发其他问题。

（2）解说词补充和增加解说对象的相关信息，主要是知识和情理的扩展，使读者接受到画面和实物本身无法传递和难以表达的涵义。如课文中对光年基本概念的介绍（知识扩展），将宇宙比做大海，激发读者对宇宙的想像（情理扩展）。

（3）解说词是一个有机的整体，但各个部分又有相对的独立性。课文从宇宙整体到星系的组成再到太阳系，虽然每个部分紧密相联，但又各有侧重，各有中心。

3．本文的说明顺序

解说词具有一定的视觉性，随着摄影镜头由大尺度空间到小尺度空间，缓缓推进。就我们的阅读来说，课文已经脱离了电视视觉画面（还能感觉到电视画面对文字的影响，如“我们现在已经回到了我们的后院”等介绍性词语），独立成篇，从说明顺序上看，采取的是空间顺序：

宇宙吟星系（星系群、子星系）恒星太阳系行星

这样的说明顺序，好处在于：

（1）虽然我们生活在宇宙中，但是我们跳出宇宙之外，将它作为纯客观的说明对象来解说，这样能够更清晰、直观地介绍。

（2）空间尺度由大到小，让读者从整体上有所了解之后，再深入局部了解细微，这样顺序清楚，层次分明，符合读者的思维习惯。

（3）由广阔的宇宙，穿过无尽的空间，最终回到人类的家园，这是探索和发现的过程，表现了人类对宇宙的敬仰和“掌握我们自己的命运”的热情。“人类的未来取决于我们对这个宇宙的了解程度”，由宇宙再反观地球，就是人类的未来之路，说明的顺序和作者的思想达到某种契合。

四、重点、难点的学习与目标完成过程

1．【提问】本文运用了大量的议论与抒情，有什么作用？

【明确】课文补充了许多相关知识，但是更突出的，是作者抒发自己的思想感情，其中有大段的议论和抒情。如开始的三段文字和结尾的两段文字，强烈的议论和抒彩，融说理和抒情为一体，而且和说明性的文字配合自然，传达了作者对宇宙和人类的认识。语段中的议论和抒情也是随处可见的，如“假如我们被随意搁置在宇宙之中，我们附着或旁落在一个行星上的机会只有1033分之一。在日常生活当中，这样的机会是‘令人羡慕的’。可见天体是多么宝贵”等。

2．【提问】人类认识宇宙，是从地球开始的，为什么作者的解说，不沿着人类认识发展的轨迹进行呢？

【明确】当然，按人类对宇宙认识的历程来介绍，也未尝不可。课文的介绍顺序，是符合宇宙演化规律的，先有宇宙，次有星系，再有恒星，再有行星，这样介绍便于知识的梳理；其二，这是电视片的解说词，由摄影的角度来看，先整体后局部便于把握，而先局部后整体，表述上容易混乱，视觉画面也不好协调。

3．【提问】作者对宇宙有怎样的认识？

【明确】宇宙辽阔无垠，神秘莫测。而人类生活的地球，只是宇宙中的沧海一粟，“它的存在可能仅仅对我们有意义”。宇宙不因为地球及生活在地球上的人类而存在，而人类的未来，却取决于对宇宙的了解程度。

4．【提问】作者对人类有怎样的认识?

【明确】人类在宇宙中是渺小的，“只不过是晨窗中飞扬的一粒尘埃”；人类关心的大多数问题，对宇宙来说更是微不足道、毫无意义；但是人类又是勇敢、光荣的，他们以渺小的身躯，来探索广阔的宇宙，人类在渺小之中进发出宇宙般的伟大。

篇7

关键词：距离测量；视差法；金星凌日；哈勃红移

中图分类号：G642.4？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）14-0173-02

在天文学中，天体距离的测量是一个重要问题，了解宇宙天体到我们地球的距离是认识天体其他性质的基本前提。天体距离的测量是一个复杂而艰巨过程，它依赖于大量的物理学理论的支持。

一、地球到月球距离的测量

1.视差法。月球是距离我们最近的天体，天文学家们想了很多办法测量它的远近，但都没有得到满意的结果。科学的测量直到18世纪才由法国天文学家拉卡伊和他的学生拉朗德用三角视差法得以实现。他们的结果是月球与地球之间的平均距离大约为地球半径的60倍，这与现代测定的数值很接近。

图1中A、B为已知距离的两点，O为被测量点，∠AOB为A、B对O点的视差角。显然，测量出∠AOB即可计算出OC的距离。这就是三角视差法测距离的原理，AB为测量基线。测量地球到月球距离时，∠AOB很小，此时基线AB是数值越大误差越小，测量时取海洋上同纬度不同经度A、B两点，测量出A、B两点对月球的视差角，即可计算出月地距离。如图2中，∠AOB称为赤道地平视差，这时A、B两点在地球上距离最大，测量误差最小。

2.激光、雷达测距。雷达技术诞生后，人们又用雷达测定月球距离。激光技术问世后，人们利用激光的方向性好，光束集中，单色性强等特点来测量月球的距离。测量精度可以达到厘米量级。现代测定地球到月球的平均距离为384401千米。

二、地球到太阳距离的测量

1.间接视差法。太阳视差就是指地球半径对太阳的张角，简单地说就是在地球的两端同时观测太阳，角度差的一半。现代测量出来的太阳视差是8.80角秒。然后代入地球半径用三角函数就能算出地球到太阳距离。用视差法测得日地平均距离约为1.5亿千米。开普勒第三定律：行星的公转周期的平方等于平均轨道半径的立方式T2=a3中a的单位为日地距离即“天文单位”，T的单位为地球公转周期“年”。若一个行星的公转周期被测出，就可以算出它距离太阳几个天文单位。由此可见，天文单位是度量太阳系大小的尺子。因此测定地球到太阳的距离是极为重要的。从上世纪五六十年代开始，人们开始使用大型合成孔径雷达观测行星，直接通过雷达可以精确测量金星到地球的距离。这时就可以精确测量出金星的轨道参数，进而计算出太阳到地球的距离为1.4959亿千米。

2.金星凌日法。金星凌日：太阳、金星、地球处于同一条直线上，在地球特定纬度的人们能看到金星的黑影划过太阳表面。在地球上看金星凌日开始时刻各地是不同的。这是由于金星公转使阴影划过地球表面与地球自转共同作用所致。那么在两个相距较远的地方，当然是越远越好，测定金星凌日开始时刻（或结束时刻），就会得到一个时间差。而金星绕日公转周期人们是早就掌握的。这样就可以很容易算出这段时间里，以太阳为圆心金星走过的角度。以前面所说地球上的两处设为A点和B点，太阳为O。那么三角形OAB中，AB长度已知，∠AOB知道了当然很容易求出三角形的高。这个高就是地日距离了。当然算起来还得算上这段时间里地球自转的距离。

2004年6月8日出现了百年难遇的金星凌日，北京天文台进行了测量。北京和喀什位于相同纬度，处在金星阴影内，但经度不同，所以两地见凌日有3分21.60秒的时间差。北京到喀什距离3307.20千米。金星公转周期为225天，综合地球自转因数等影响求得日地间距离约为149，600，000千米。

三、恒星距离的测量

1.三角视差法。文学家把需要测量的天体按远近不同分成好几个等级。离我们比较近的天体，它们离我们最远不超300光年，天文学家用三角视差法测量它们的距离。稍远一点的天体我们无法用三角视差法测量它和地球之间的距离，因为在地球上再也不能精确地测定它们的视差了。周年视差：如何提高基线AB的长度，进而提高视差法测量的精度，人们想到了地球环绕太阳公转的轨道。假定地球公转轨道是圆形的，而地球公转一周的时间是一年，那么，在每相隔6个月的时间间隔中，地球将先后位于相当于圆形轨道的一条直径的两个端点上。而这两个端点的距离恰恰等于地球到太阳距离的2倍，即约3亿千米！对于三角视差法说来，这是在地球环境中可以得到的最大AB值了。于是，人们就开始使用这种相隔6个月先后两次观测同一颗恒星的方法，所测得的角α值就叫做这颗恒星的“周年视差”。

用周年视差法测定恒星距离，有一定的局限性，因为恒星离我们愈远，视差就愈小，实际观测中很难测准。三角视差是一切天体距离测量的基础，至今用这种方法测量了约10，000多颗恒星。天文学上的距离单位除常见的天文单位（AU）、光年（ly）外，还有秒差距（pc），天体的周年视差为1角秒时，它距离我们为1秒差距。三种距离单位的关系是：1秒差距（pc）=3.26光年=206265天文单位（AU）=3.09×1013千米。由于大部分恒星的距离实在太远，视差都非常小。加上地面观测，大气影响，早期的测量误差很大。到20世纪初只测量了60颗恒星的视差，1989年发射的伊巴谷卫星以0.002角秒的分辨率精度测量了多于100，000颗恒星的位置。但是，即使这样的精度也只能将视差测量范围伸展到几百秒差距，直接视差法的测量范围是300秒差距以内（约1000光年）。这已经是直接测量天体距离的极限了，所有超出这一视差极限的其他测量都有赖于间接方法和一系列推理，从此引发了有关宇宙距离尺度精度的意义深远的争论。

2.分光视差法。该方法的核心是根据恒星的颜色测量谱线强度去确定恒星的光度，知道了光度（绝对星等），由观测得到的视星等就可以得到距离。m-M=-5+5logR此公式中，M表示绝对星等；m表示视星等；R表示距离，以秒差距为单位，1秒差距=3.26光年。恒星的绝对星等能由恒星的谱线强度测得，而视星等又可直接测得，这样，就可以测得恒星的距离。这种方法可以测得100秒差距以远的天体，但是拍摄这种恒星的光谱要用5米以上口径的望远镜，当距离超过100千秒差距时，就很难拍摄到光谱了，所以分光视差法的测量范围是100―100000秒差距左右（300―300000光年）。

3.造父变星视差法。大质量的恒星当演化到晚期时会呈现出不稳定的脉动现象，形成脉动变星。在这些脉动变星中，有一类脉动周期非常规则，中文名叫造父。造父是中国古代的星官名称。仙王座δ星中有一颗名为造父，它是一颗亮度会发生变化的“变星”。变星的光变原因很多。造父属于脉动变星一类。当它的星体膨胀时就显得亮些，体积缩小时就显得暗些。造父的这种亮度变化很有规律，它的变化周期是5天8小时46分38秒钟，称为“光变周期”。在恒星世界里，凡跟造父有相同变化的变星，统称“造父变星”。1912年美国一位女天文学家勒维特研究小麦哲伦星系内的造父变星的星等与光变周期时发现：光变周期越长的恒星，其光度就越大。这就是对后来测定恒星距离很有用的“周光关系”。造父变星可以分为两种：①经典造父变星，属于第一星族，是比较年轻的恒星，多为黄色的巨星或超巨星，常见于星系的旋臂中，质量为太阳的几倍到几十倍，光度很大，是太阳的103到104倍。经典造父变星在可见光波段光变幅度为0.1到2个星等，最亮时光谱型一般为F型，最暗时为G型或K型，光变周期从1.5天到50天不等。经典造父变星的周光关系比较明显，其绝对星等M与光变周期P的关系为：M=-1.8-1.741logP。②短周期造父变星，又称室女座W型变星，属于第二星族，是年老的恒星，银河系中的室女座W型变星多分布于银核、银晕以及球状星团中。光变周期短于一天，其绝对星等M与光变周期P的关系为：M=-0.35-1.75logP。知道了绝对星等，就可以利用绝对星等和视星等的关系得出距离了：M=m+5-5logR。公式中，M表示绝对星等；m表示视星等；P表示光变周期，以天为单位；R表示距离，以秒差距为单位，1秒差距=3.26光年。目前在银河系内共发现了700多颗造父变星。许多河外星系的距离都是靠这个量天尺测量的，造父变星因此而获得了“量天尺”的美称。我们整个银河系的大小是根据造父变星的观测确定的。银河系是一个扁平状的盘，中央厚约4，000秒差距（边缘薄得多），直径30，000秒差距，太阳在离中心约9，000秒差距的银河系边远地区。整个盘镶嵌在球状星团构成的直径约15万秒差距的巨大的球形晕中。造父变星视差法的测量范围是500万秒差距（1700万光年）以内，大于这个距离的就很难观测到了。

篇8

【关键词】红移;小磁针;人体细胞;生命的特性

现代天文学上说到宇宙运行上最常用的名词就是红移，先看一下它的定义吧：所谓红移，最初是针对机械波而言的，即一个相对于观察者运动着的物体离得越远发出的声音越浑厚（波长比较长），相反离得越近发出的声音越尖细（波长比较短）。

红移的分类

首先肯定的是，红移是观测结果，不存在对错，对错只存在于对观测结果的解释，我们根据红移判断宇宙的情况：宇宙膨胀，现在又根据一些观测说宇宙在加速膨胀，当然还有宇宙在一胀一缩。很多了，大致的情况就是这些。

我们从几个方面来简单的探讨一下：按照哈勃定律V=H·R，H为哈勃常数，V：星系的远离速度，R是星系距地球的距离。现代天文学家根据红移和哈勃定律，开始了研究距地球很远的天体，使天体的研究成为可能，这是天文学家认可的研究方法，说的再清楚一点，这是天文学的基础。

现在我们看一下这个定律以及我们对星系红移的研究结果表明一件很有意思的事情:地球是宇宙的中心。别笑，真的按我们现代天文学的解释：所有的星系均在远离我们，越远的天体离得越快。当然还有一种解释：因为观测者在何处观测的都一样，判断出宇宙没有中心，哪里去看去研究都是一样的，可是这种解释，又和现在的大爆炸宇宙模型冲突了。

1948年，加莫夫和他的同事提出大爆炸宇宙模型，明确提出：宇宙在某一时刻前不存在，在大约150亿光年前从一个质量无穷大能量无穷大的点上，爆炸得来的，因为按照现代物理光速是极限速度，我们的宇宙是一个直径为300亿光年的球体，不停地爆炸，碰撞形成今天的宇宙，现在还在不停的膨胀，那么这样，宇宙一定得有一个中心，最少也得有一个点存在。

红移许多时候称为多普勒效应，不解释了，每次看到红移和爆炸理论，我都忍不住去笑。真的，真是忍不住：地心说。

大家想一想，如果现在还有人把地球当成宇宙的中心位置，把地球当成宇宙的位置中心，那么我只能说太荒谬了，不是吗？明摆着地球绕太阳运行，太阳都不是宇宙的中心，地球更不能是。谁说现在的地球是宇宙的位置中心，都是无法让人接受的，我们天文学家都不说，尽管是那样研究的，但是不能说明。

当然有许多古人的说过：这里是宇宙的中心，我不知道他们说的对不对。因为我也可以说：这里是宇宙的中心，可是大家是不是要分析一下，这里是指哪里。首先绝不是地球。说起宇宙了，那就不能用我们的一般概念理解了。比如：我说这里是枣庄市，也可以说这里是中国，当然我可以说这里是地球，如果来谈论宇宙的话，这里最小也得是银河系，根据哈勃望远镜的观测结果：所有的河外星系均在以银河系为中心远离，那么根据这个观测结果：我们为什么不大胆地确定银河系就是我们生存着这个宇宙的中心，至少这点上我们能够想象、认同一些古人的看法，在现代科学与古人之间寻找一些平衡的杠杆。我已经相信：银河系一定是我们这个宇宙的中心。

现代天文学的红移定律解释：星系远离速度V与地球距离成正比，其实就是说地球是宇宙的中心，难道不有那么一点荒谬吗？观测结果就是这样的，那么那个地方错了呢！我们的理论解释有问题，其实有许多人已经怀疑红移理论了。

再说另一个问题，大爆炸理论推导出的宇宙年龄约为150亿年，也就是现在的光传播了150亿光年了，150亿年这个数字不小了，如果用来计算人的年龄是很不错的，可是我们这是讨论大的无边的宇宙，按照现在周坚的红移理论，光传播了132亿光年就不传了，宇宙132亿年以前依然存在 而且无法可测，所以我们需要放大自己的思维，我说一个保守数字大家参考一下：几千万亿年，我们说宇宙在膨胀，我说宇宙是生命：不是在成长就是在衰退。

大的什么样，小的什么样；里面什么样，外面什么样。在上篇论文中我们根据电磁学的原理解释了行星运行，大家已经明白星体运行的电磁学原理了。既然都是电磁学的原理，那么我们就从小磁针谈谈宇宙的运行。

小磁针有磁场，磁场周围分布，当外界有电磁波（光）传过来小磁针的磁场会受到影响，周围的空间磁通量会变化，那么根据楞次定律，小磁针的磁场一定会产生阻碍这种变化电动势。而且当感应电动势足够强时小磁针会发生磁极偏转、倒置，（也可理解为外来磁场改变了原有磁场，当然这可以解释地球磁极的多次倒转）。

变化的越快，阻碍的力量越强，E=d&/dt，E是感应电动势，反映到宇宙运行中，离我们地球越远的星体发出光变化越大一定是这种阻碍的力量越强，对E=d&/dt求t常数，对同一磁场即同一个小磁针而言，dt是常数。反映到宇宙当中：红移是电磁波在传播过程中对地球磁场的影响变化率，只是一种电磁特性。所以越远的星体红移越大，而且变化速度一般为V=H·R（哈勃定律），H哈勃常数即是这个星体电磁波对地球磁场的影响变化率，而且E足够强会产生原子电流流环，反映到金属原子内部：则是光电效应，当外界光的频率不超过金属原子内部的磁场变化率时，金属原子内部不会产生感应电动势，（正是我们现在科学认识的金属固有频率），当这个光的频率超过金属原子内部的磁场变化率时就会产生感应电动势。当然这需要我们把金属的内部当成磁场来处理，也就是说我们有必要把不同的物体结构当成不同的磁场来处理。

红移只是一个磁场对电磁波的一种自然特性。所以无论我们在地球上何处测量都一样，即使到另外的星球测量，数值可能不同，但结果一样都是红移越远离星体，红移越大。现在红移理论（哈勃定律）还有一个致命的漏洞：离银河系最近的星系不能适用，只适用远的，比如仙女河外星系等表现为蓝移。

更有：我们用三个红移理论来填这一个空，当然天文学家看到这么大的宇宙又无法进行研究，这种选择也是一种无奈吧，无可厚非。

远的行，近的容易验证的不行，你也看不到更无法测量，我说对就对吧，反正你也无法反驳，当然也出现许多反对的声音。但是他们也没搞明白宇宙的真实情况，只能是大家怀疑大家参考吧。当然，现在的周坚红移理论也说了许多问题，周坚红移理论证明红移是光（电磁波）的传播的一个自然特性。与观测者无关，而且光在真空中的传播不是无限的，大概他算的是130多亿光年，我不讨论他的对错，只说有点绝对论的意思。我说的意思：光传播与观察者无关，但与所处的环境有关，与宇宙的磁场特性有关，与自己的磁场特性有关。要来认识宇宙，我们人类的思想就必须来一个飞跃。

那么面对这个大的无边无边的宇宙我们如何来更好的研究呢。大的什么样，小的什么样，我们不能把宇宙拿过来研究，我们可以研究小的物体的规律，借此来研究整个宇宙（当然我只说我们生存的宇宙）。

好了，让我们从小磁针说起。我们看小磁针的一些特性：

1、我们把一个小磁针分成无数份，那么我们会得到无数的小磁针。

2、我们把小磁针加热，小磁针会是失去磁性，变成一块铁。

3、把小磁针猛烈撞击，小磁针会失去磁性，变成钢铁。

4、一块钢我们把它磁化，就会变成一块磁铁。

还有许多我们不必列举了，因为这些就够了。

我们看一看小磁针，像不像一个生命。在合适的时候能表现出活力，表现出状态，在巨变时会失去生命。但是物体依然存在，就像人死了还剩下一堆肉一样，磁铁失去磁性，只是一块铁，人要被剧烈撞击会失去生命，小磁针也会失去磁性，加热易燃。在人活着的状态和磁铁的状态类似，按照绝对论的原则，里面的什么样外面的什么样，小磁针分成无数份还是小磁针。那么人活着的时候，人体的所有细胞应该还是人的形象，这可以通过高倍显微镜证实。

任何事物都有自己的适应范围，为什么会这样呢？大的什么样，小的什么样，如果把小磁针的特性系统地看一下，它是一个生命体。如果把小磁针当成生命体来看，那么地球、太阳也都是生命体。再向前一大步吧，那么我们生存着的这个宇宙也是一个生命体。

说到生命体，这个问题就变得更深了，因为生命体涉及到的问题比物质更复杂，我也变得高兴起来，因为这是更高一级的科学：磁场就是生命的一个特性。

进化论：这个没有任何科学依据的论断，竟然得到人类的认可。我没见过猴子变成人，全世界没有一个人见过，现在只要发现化石，首先先把人类的痕迹抹去，然后再去研究剩下的动物化石。天呀，这是生物学吗？这是考古学吗？承认猴子变成人是我们人类的奇耻大辱，我们现在谁也不去碰那个进化论，明摆着不对，可是我们为什么要承认呢？按照绝对论的原则：人就是人，猴子就是猴子，它永远变不成人，只要是生命不改变，永远都不能。

当然有一种可能可以使猴子变成人，那就是：把猴子杀死，变成猴子肉，人把它煮熟吃进肚子里，经过人的消化系统。猴子肉的细胞会有一部分变成了人体的细胞（生吃会拉肚子）。除此以外绝不可能。但是那是生命的改变。

进化论只是一种猜想，达尔文自己都不敢相信是对的，我们现代的人却相信了，而且写进了教科书。

我从不喜欢直接去谁，但进化论除外。这样只是因为它没有一丝一毫的科学可言。那么我今天就用绝对论来进化论。

如果按一个生命体：大的什么样小的什么样，这句话可证实，只要生命不改变，生命的细胞一定是生命的形象，这生命的细胞一定具有这个生命的特性，具备生命的特点，那么猴子的细胞也一定是猴子的形象。如果进化论成立的话，猴子的细胞当中一定有少量的人体细胞，或者类似人类的细胞。那么反映到整体来，猴子一定有人的东西，那么一定会出现半人半猴的动物。当然如果进化论成立,人类的细胞当中也一定有猴子细胞的痕迹，那么也一定会出现半猴半人的人出现，不会像现在的样，猿就是猿，猴子就是猴子，细胞都一样，同样按照绝对论的原则：里面的什么样，外面的什么样，那么一个生命体只有属于一个生命体的细胞。

如果把银河系看成是宇宙的中心（我真的不知道他是不是，让后人去证实吧），那么银河系可以说成是宇宙的一个最小单元了。按照大的什么样，小的什么样来推算，那么我们这个宇宙的外观也会和银河系一样：一个椭圆的盘子状。银河系是宇宙磁场的一个单元。宇宙对自己所有的单元都用自己的磁场来维持。就像小磁针一样，对自己的原子都起到磁场的约束：必须是有规律的运动，所以宇宙的所有运行一定有宇宙运行的原则，也就是我们所说的客观规律。

这里顺便说一下，现在对恒星的形成说成是碰撞原理。如果真是那样，宇宙中的生命早都死光了，没有磁场能经得起那么大的碰撞，也就没有什么生命，反正那是猜测，不说它了，看见这一论点我都害怕，人真胆大，什么都敢说。从小磁针大到宇宙，用磁场就是生命的特性来判断。许多问题迎刃而解。这里简单的举几个例子：地球为什么悬浮在太空中？为什么岩石的磁性形成之后不变了？为什么所有星系都那么有规律地在运行呀。这些问题都可解决。

地球和星系只是宇宙磁场的一部分，宇宙磁场有维持自己生命的特性，所有的生命都会维护自己生命的特性，当地球真的发生了那些毁灭性的灾难了，宇宙磁场会恢复生命的特性，和我们那里受到一些伤害一样，还可以复原，星系和地球都被宇宙磁场约束为一个整体。我们经常说宇宙有90%的暗物体和暗能量，怎么说呢，所有的物质都被宇宙磁场约束着，在这个宇宙中任何地方都存在宇宙的磁场，也就是我在宇宙有壳中所说的：真空不空。

宇宙按照自己的生命特性组建自己的磁场，同样我们人也组建自己的特有磁场，一个生命只会组建属于自己的磁场，就像连体人一定不能存活多长时间一样，建不成自己的场，二个生命无法维持同一个生命体磁场，只能变回一块肉。再经宇宙磁场的作用变成其他磁场的一部分，正如猴子肉一样，这样原子电流重获磁场，重获新生。物质亦然，生命亦然。

当我们地球被一些大的碰撞失去了生命时，只要不是太厉害了，宇宙磁场一定会恢复地球上的生命。

篇9

严密的逻辑论证、演绎推理等思维方式是理性思维的核心,所以数学思维能力在形成理性思维中发挥着独特的、不可替代的作用。爱因斯坦关于欧氏几何曾说:“世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹,这个逻辑体系如此精密地一步一步推进,以致它每一个命题都是绝对不容置疑的――我这里说的是欧几里得几何,推理的这种可赞叹的胜利,使人类的理智获得了为取得以后成就所必须的信心。”

台湾清华大学原校长沈君山先生在他的小传里充满感情地回忆他上初中的时候学习平面几何的情形:那时下课以后,各小孩例必要分配若干家事,分配给我的工作之一是去“放羊”。为了让新出生的堂弟有奶喝,家中养了一头羊,每天下午要牵出去附近草地让它吃新鲜的草,这是我一天最享受的时光。赶着把其他家事做完,就牵了羊出去,用长长的绳子拴在大榆树下,让它一圈又一圈地自己寻草吃,我从树上折下树桠和树枝,当做圆规和直尺,在树下一道又一道地解我的几何题。初到陕西时,我对新家和学校都不习惯,互相的格格不入,是一个寂寞孤独的小孩。只有在榆树下,独自沉浸在理性的愉悦中,才是我最自得的时光。初二以后,几何课没有了,羊也不养了,学校也有些新朋友了,但是到榆树下去想新的几何命题仍然是我最珍爱的独自时光,一有机会就溜了去做,这些自以为是创作的命题,到初三毕业,离开武功(陕西地名)时,已经积满四册练习簿,一直保留到很久很久以后。它们本当然没有什么价值,两千年前,希腊人早已解过了,但是带给我思索推理的训练,却让我终身受用不尽,若要问这一生哪一门课是最受益的,毫无疑问,是几何。它好像把你的头脑洗了个澡,理个清楚。

数学严密的计算和演绎推理在现实中应用的例子比比皆是。1846年勒威耶通过计算在笔尖上发现海王星,在科学史上传为佳话。

1781年3月3日,英国著名天文学家威廉•赫歇耳发现天王星以后,世界上一些天文学家根据牛顿引力理论计算天王星轨道时,发现计算的结果总与实际观测位置不符合。这就引起人们思索:是牛顿理论有问题,还是另外有一个天体引力施加在天王星上?1845年,一位年仅26岁的英国剑桥大学青年教师亚当斯,通过计算研究认为在天王星轨道外还有一颗大行星,正是这颗未知的大行星的引力,才使理论计算和实际观测的位置不符合,他并且计算预报了这颗未知大行星在天空中的位置。然而,他的预报没有引起有关天文学家的重视。同样,1845年夏季,法国天文工作者勒威耶,也独立地通过计算预报了天王星轨道外这颗未知大行星在天空中的位置。德国柏林天文台长伽勒,根据勒威耶的预报位置,果然于1846年9月23日发现了这颗大行星。其发现位置与勒威耶预报的位置仅差52分,与亚当斯预报的位置仅差两度27分。海王星的发现又使太阳系的边界向外延展了约17亿公里。海王星的发现是牛顿奠定的天体力学的辉煌成果,是理论指导实践的典范。

1990年伊拉克点燃了科威特的数百口油井,浓烟遮天蔽日。美国及其盟军在实施沙漠风暴军事行动之前,就曾严肃地考虑过所有油井被点燃的后果。据美国《超级计算评论》杂志披露,五角大楼要求太平洋―赛拉研究公司研究此问题。该公司利用Navier―Stokes方程和有热损失能量方程作为计算模型,在进行一系列模拟计算后得出结论:大火的烟雾可能招致一场重大的污染事件,它将波及到波斯湾、伊朗南部、巴基斯坦和印度北部,但不会失去控制,不会造成全球性的气候变化,不会对地球的生态和经济系统造成不可挽回的损失。这样才促成美国下定采取军事行动的决心。所以人们说第一次世界大战是化学战(火药),第二次世界大战是物理战(原子弹),而海湾战争却是数学战。

培根曾说数学是“通向科学大门的钥匙”。伽利略说“自然界的伟大的书是用数学的语言写成的。”物理定律,以及科学的许多最基本的原理,全是用数学语言表示的。引力的思想早已有之,但只有当牛顿用精确的数学公式表达时,才成为科学中最重要、最著名的万有引力定律。爱因斯坦认为:“理论物理学家越来越不得不服从于纯数学形式的支配”。他还认定理论物理的“创造性原则寓于数学之中”。他自己的工作证实了这一思想,正是黎曼几何为广义相对论提供了数学框架,科学大师们的工作和思想,引导到如下的信念:“我们生活在受精确的数学定律制约的宇宙之中”正是这种制约使得世界成为可认识的。世界可知是唯物认识论中的最重要的原理。人们已把计算作为与理论、实验鼎足而立的第三种科学方法而引入科学界。

篇10

为素质教育提供有力保证

长桥中心小学地处千年古镇蠡墅，学校始建于1911年。学校前身是蠡墅人郁振之于1911年在太平桥堍创办的民众教育馆。据史料记载，当时整个学校只有一个班级、一个老师和近20名学生，教学条件十分简陋。直到1969年9月，学校更名为长桥中心小学，有了现代学校的雏形。近年来，学校启动了扩建工程，新校园具备了现代化教学的需求。追溯百年办学历程，学校始终以“立校求和、办学求道、从教求仁、为学求真”立校。新时期以来，学校用心构建校园文化，积极推进教师专业发展的同时，努力提升教育教学质量，倾力打造天文科技及象棋等特色品牌教育，极大地提升了学校在当地知名度。

长桥中心小学“青少年科普院士工作站”的成立，使学校的科普教学又上了一个新的台阶。长桥中心小学把发展天文观测作为特色教学项目，在学生中开展天文观测兴趣活动，每逢重大天象，学校均组织学生观测。校长高全荣说，发展天文特色教育是为了培养学生爱天文、爱科学的情趣，同时把科普知识带进每一个家庭。近两年，学校开展一系列科技竞赛活动，通过兴趣小组辅导近700人次参与各级各类科技竞赛，如：组织参加省市级金钥匙比赛；吴中区科技创新大赛；苏州市科技模型制作竞赛；苏州市风筝大赛；苏州市中小学航空模型竞赛；苏州市建模车模等。活动中锻炼了学生的动手操作能力，培养了学生的科技情感，历练了科技品质。

为了更好地将科技教育落到实处，在确保科技特色教育师资的基础上，学校聘请中科院方成院士、紫金山天文台葛永良、张主任等为学校科技教育高级顾问，聘请苏州天文台梅苞站长到校指导开展天文教学，并推荐相关教师加入苏州星星联盟俱乐部，利用俱乐部这一平台不断与周边兄弟学校相互“切磋”，带回新经验、引发新思路，提高了学校科技特色教育意识，健全和完善了学校科技教学队伍，为学校推行素质教育提供了有力保证。

科技教学进入全新时代

近年来，学校成立科技教育领导小组，校长任组长，全面关注学校科技教育的开展。健全了学校科技教育网络，各科室协调配合，科学组具体操作，以天文教学为突破口，结合各级各类科技教育活动，提升师生科学认识，培养师生科学素养。学校加大硬件投入，在已有的标志性建筑――新型拼装式7.2米天文圆顶基础上，改建了科学探究室，建成多功能光纤四季星空穹顶演示、黄道十二宫星座天文演示系统，添置了星球仪、触摸式天文图库（含星球体重磅）、天文影视系统等，还添置了一套由17架移动天文望远镜构成的移动天文台。这些设备能有效用于基础天文教学和天文科普观测，取得了较好的教学效果。

校长高全荣说，学校开展科技教育活动，是全面贯彻国家教育方针，促进学生全面发展的重要举措，也是实施素质教育、推进课程改革的重要途径。平时，学校利用科技兴趣小组开展竞赛辅导，利用校“满天星社”天文社团，开展常规天文知识培训和天文观测活动，精心策划了许多得到广泛肯定的科技活动。该社团成员在了解太阳系的基本构造以外，还学习天文望远镜的基本构造，学会了熟练操作望远镜，并利用晴朗天气，观测到了木星、火星及土星。

学校抓住“世纪日食”这一契机，通过“小手拉大手”形式，为学生及学生家长提供施展各自才华的舞台。学生在活动中不仅了解到许多天文科普知识，更获得了对科学理解的能力。仅从去年6月以来，学校先后举办了“仰望星空，同唱六一”主题活动，“小手拉大手”天文知识亲子组合赛暨国际天文年签名活动，国际“日冕动力学”学术研讨会等。这些活动分别得到了南京紫金山天文台、中国天文学会普及委员会、江苏省科协、江苏教育厅及江苏省天文学会等相关专家的充分肯定。

结合学校地理位置及教学实际，学校通过“天文望远镜家庭漂流”活动的省级研究课题立项，极大丰富了学校科研教学内涵。此课题经过省教科院、中科院紫金山天文台专家把脉，目前已完成三轮漂流实验。

学校健全“满天星”天文社团组织，每两年更换一届新社长。天文社每学期都会根据实际的天象和学期特点安排天文知识普及竞赛、制作天文知识宣传单或开展相关天文观测活动。一般组织观测课目有：月球阴晴圆缺的一月观测；部分行星的观测和拍摄；重大天象，如“双星伴月”“双子座流星雨”的观测等。通过参加活动，孩子们不但掌握了正确佩戴“观食眼镜”的方法和观看日食的注意事项，还了解了日食发生的原理。学生在活动中曾拍摄到许多有价值的天文照片。通过活动培养出了一批小天文迷。同学们带上“日食眼镜”看到“食甚”现象（太阳被遮掉近87%）情景时，纷纷惊叹大自然的神奇。“满天星”天文活动社团活动也得到了苏州电视台新闻频道的关注，相关报道在“苏州新闻”中多次播出。

2012年，对长桥中心小学来说是一个“大年”。学校建校一百周年，在庆典的日子里，学校科技组呈现了“太阳黑子”观测区 、“科学幻想画”绘画区、“车辆模型”竞速区、“海模”表演区、“空模”拼装区、遥控模型放飞区等多种活动项目。学校科技特色通过一个个展区做出全新诠释。自此，长桥中心小学多方位的科技特色创新也随着校庆时的彩球放飞而进入了一个全新时代。

苏州资深天好者，校外天文辅导员陈韬先生，向国际天文联合会小行星命名委员会提请用他发现的永久编号为172315的小行星命名为“长桥小学星”。荣幸的是于7月初，天上就有了一颗以学校冠名的星星――“长桥小学星”。这一命名无疑给长桥中心小学师生注射了一支兴奋剂，鼓舞着全体教职员工不断地向高峰攀登。

庆典活动中，中国科学院院士方成教授再次莅临指导。方院士在一群小朋友的陪伴下，参观了学校天文台，与学生一同操作学校现有的30厘米折反射望远镜，听取了学校科技教师汇报学校天文科普教育现状，并与苏州市星星联盟俱乐部成员单位的师生家长进行了“仰望星空，探索未来”的科技沙龙活动。台湾鹿林天文台林启生先生也应邀来校，与紫金山天文台科技人员一起参加了“阳光地带走进长桥小学”的节目录播活动，并给学校带来了他拍摄的珍贵天文摄影照片。他希望用他的这些照片激励孩子们好好学习，更多地探索宇宙星空。

付出总会有收获。近两年，学校通过参加各级各类科技竞赛，先后有32人次获省级奖励；有58人次获市级奖励；76人次获区级奖励；辅导教师唐利里也因此获得省、市级优秀科技辅导奖。

“上下探索”是永久目标

作为苏州市科技教育特色学校，长桥中心小学除了天文科普教育以外，还重视其它科技项目，以此促进学生科学素养的提升。象棋是该校另一项特色教育。石棋盘、棋盘桌在校园随处可见。棋法成了橱窗、画廊的主要内容。而学校最多的体育器材就是中国象棋。“好老师、好教材”加上浓郁的象棋文化，为学校增添了亮点，学象棋已成为长桥中心小学学生的快乐事。截至2013年6月，学校已有2名学生获全国少儿象棋大赛冠军，3名学生晋升“地方棋协大师”。2013年秋季开学之季，“苏锡常象棋特色学校交流赛”在长桥中心小学举行。苏锡常3市10校60名小棋手一起对弈，切磋。比赛当天，60名小学生分高、中、低3个年级组在长桥中心小学摆开“战场”。对弈时，小棋手们凝神聚智，一着不让，终局后，又凑在一起回忆赛中棋路，交流下棋心得。指导教师同时开展象棋教学公开课，探讨各同年级象棋教学方法。当天，还举行了长桥中心小学与相城区东桥中心小学联合编著的象棋教学校本教材《百味象棋，走进学科》首发仪式。教材编排精美，将象棋教学与语文、数学、英语、思想品德等学科充分结合。目前，该教材已被长桥、东桥中心小学学生免费使用。

长桥中心小学有幸入选全国少儿中国象棋后备人才培训基地。近年来，象棋进入校本课程后，成为全校千余名学生的必修课。每年都有数名学生在全国、省、市级象棋比赛中取得好成绩。一大批学生成为品学兼优的阳光少年。学校因此成为苏锡常3市象棋特色学校的榜样。

学校模型兴趣小组与市科协共同主办竞赛活动，学校成立相应的兴趣小组，有辅导教师定期开展辅导，帮助孩子们掌握拼装模型窍门，通过训练提升动手能力。学校“金钥匙”培训小组是区教研室常年主抓的一项科技竞赛，学校设专职辅导老师，定期开展相关培训，在去年省“金钥匙”中小学决赛中，学校在吴中区拿到了好名次。学校还开展“吊兰”养护活动，该活动面向全校学生，一个班级领养一盆“吊兰”，学习间隙按计划进行吊兰养护学习，定期指导学生写观察日记，培养了学生勤观察、善记录、乐发现、争荣誉的良好习惯。一轮活动之后，各班的吊兰均长势很好，学生因此也获得一定的成就感。多年来，学校科技特色教育得到社会各界人士的关心、支持与鼓励。前不久，江苏省科学技术协会及省青少年科技活动中心相关专家再次莅临学校，帮助提升学校科技特色教育的“含金量”。校长高全荣说，学校继续推进科技特色教学，汇集各方力量，为学生成长搭建更广阔的发展平台。长桥中心小学将认真总结经验，不断进取，“上下探索”是我们前进路上的永久目标。

人物对话：

《教育》旬刊：近年来，学校科技教学取得了哪些成绩？

高全荣：学校先后被评为“苏州市科技教育先进集体”、学校“满天星”科技团队获“苏州市2007-2008年度苏州市未成年人十佳科技团队”。2009国际天文年，苏州作为最佳观察城市，学校被定为苏州市十大市民观测点之一，学校因此被省天文学会授予“江苏省天文学会2009国际天文年集体突出贡献奖”。学校3位教师同时被授予了个人突出贡献奖。在以往的科技教学过程中，学校取得了一些成绩，但成绩只属于过去。今后，我们将以更加饱满的热情，更加务实的作风投入到新的科技教学探索中去，为科学教育事业再立新功。

《教育》旬刊：学校致力坚守的教育教学目的是什么？

高全荣：请专家进校园，组织学生观看航天科普展览、参观紫金山天文台，开展天文观测以及“天文望远镜家庭漂流”等特色活动，学校天文教学因此办得有声有色。2009年学校因此被评为苏州市青少年科技教育活动先进集体；2010年获省国际天文年突出贡献奖、同年被确认为紫金山天文台科普教学基地；2012年被确立为江苏省青少年科学教育特色学校。在宇宙中，以长桥中心小学命名的“长桥小学星”遨游太空，无疑是对我们多年来坚持科教兴校的最好认可。我们始终认为，让学生学会探索，在探索中学会思考，培养学生有一双看世界的眼睛，一双观察宇宙的眼睛，从心灵出发，亲近自然，关注星光闪耀的夜空；培养学生意志力、想象力，懂得人与自然的和谐，明了天道合一的人生哲理，是现代学校教学的重大命题，这也是长桥中心小学致力于天文教育的目的。