人類(lèi)是怎樣逐步認(rèn)識(shí)宇宙的？
人對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)過(guò)程是一個(gè)不斷提高和逐步深入的過(guò)程，它隨著事物的發(fā)展而無(wú)限地發(fā)展著。
在我國(guó)、巴比倫、埃及等古代文化發(fā)達(dá)的國(guó)家里，早在四、五千年之前，天文學(xué)已開(kāi)始發(fā)展了。為了定季節(jié)、定時(shí)間、定方向，以便不誤農(nóng)時(shí)、認(rèn)識(shí)道路和確定河流泛濫日期等，從事游牧業(yè)和農(nóng)業(yè)的人們?cè)缇驮谟^(guān)測(cè)日月星辰在天空的位置和它們的運(yùn)動(dòng)。
在長(zhǎng)時(shí)期的觀(guān)測(cè)實(shí)踐中，人們建立了很多正確的概念。至遲在漢代，我國(guó)就已經(jīng)知道月光只是日光的反射，月食是地球遮住了太陽(yáng)光的結(jié)果；很早就有地球是在轉(zhuǎn)動(dòng)著的精辟見(jiàn)解；公元前六世紀(jì)，希臘的科學(xué)家已經(jīng)知道大地是個(gè)球體，并提出了證據(jù)。
可是，這些正確的見(jiàn)解沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。在相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)歷史時(shí)期里，多數(shù)人還只是依據(jù)日月星辰東升西落的表面現(xiàn)象，一直錯(cuò)認(rèn)為它們都繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)，而沒(méi)有深入到事物的本質(zhì)中去。這就是在四百年前所謂的“地球中心說(shuō)”；它在當(dāng)時(shí)占著統(tǒng)治的地位，嚴(yán)重地束縛著人們的思想。這個(gè)學(xué)說(shuō)在公元二世紀(jì)中由埃及天文學(xué)家托勒玫提出，他認(rèn)為地球是宇宙的中心，其余的天體都繞著地球轉(zhuǎn)。在社會(huì)生產(chǎn)力低下和科學(xué)不發(fā)達(dá)的時(shí)代，人們往往只看到各種現(xiàn)象之間的外部聯(lián)系，由于缺乏深刻的概念，還不能作出正確的結(jié)論。這是可以理解的。但由于這個(gè)學(xué)說(shuō)符合《圣經(jīng)》上的“上帝創(chuàng)造一切都是為了人類(lèi)”的思想，所以它得到占統(tǒng)治地位的羅馬教廷的支持和宣揚(yáng)，誰(shuí)要反對(duì)這個(gè)學(xué)說(shuō)，就會(huì)受到殘酷的迫害。自然科學(xué)本身是沒(méi)有階級(jí)性的，但是，反動(dòng)統(tǒng)治階級(jí)往往利用它來(lái)維持它們的反動(dòng)統(tǒng)治，鞏固其反動(dòng)的特權(quán)地位。從這里又可以看到，自然科學(xué)的發(fā)展在當(dāng)時(shí)受到了阻礙，天文學(xué)也是如此。在歐洲，在被稱(chēng)為“黑暗時(shí)代”（約一千多年）的漫長(zhǎng)的年代里，天文學(xué)幾乎沒(méi)有什么進(jìn)展。
“太陽(yáng)中心說(shuō)”的建立
由于生產(chǎn)的需要，“在中世紀(jì)的漫長(zhǎng)黑夜之后，科學(xué)以夢(mèng)想不到的力量一下子重新興起，并且以神奇的速度發(fā)展起來(lái)，……”（恩格斯《自然辯證法》）
天文學(xué)在十五、六世紀(jì)也得到了前所未有的發(fā)展。在感性知識(shí)積累得越來(lái)越多之后，人們認(rèn)識(shí)上的飛躍的時(shí)機(jī)成熟了。
在前人無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，十六世紀(jì)中葉，波蘭科學(xué)家哥白尼通過(guò)自己的觀(guān)測(cè)實(shí)踐，提出了“太陽(yáng)中心說(shuō)”，認(rèn)為地球只是一個(gè)繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的普通行星，而并不象統(tǒng)治階級(jí)所極力主張的那樣處于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(lái)面目。
太陽(yáng)中心說(shuō)掀起了宇宙觀(guān)的革命，但它很快就受到了歧視和壓抑，統(tǒng)治階級(jí)在很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期里把它當(dāng)作“毒草”，視為異端而加以迫害。著名科學(xué)家伽利略為之受到教廷的審訊，而杰出的思想家布魯諾為之貢獻(xiàn)了自己的生命。只是在經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)，經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)，這個(gè)正確反映客觀(guān)事物的學(xué)說(shuō)才最后取得勝利。其間，十七世紀(jì)初，由于望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明和用來(lái)觀(guān)測(cè)天體，新的天文發(fā)現(xiàn)（木星有衛(wèi)星，金星有盈虧現(xiàn)象等），給了哥白尼學(xué)說(shuō)以重要檢驗(yàn)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(yáng)旋轉(zhuǎn)，還想了解這種運(yùn)動(dòng)是怎么樣的一種運(yùn)動(dòng)。如行星在天空中的行徑使人迷惑不解，為什么它們一段時(shí)期向東移動(dòng)，而另一段時(shí)期則向西移動(dòng)呢？哥白尼沒(méi)能正確地解釋這個(gè)問(wèn)題。
顯然，認(rèn)識(shí)還有待于深化，在這方面獲得杰出成績(jī)的是德國(guó)科學(xué)家克普勒。他好多年孜孜不倦地分析第一手觀(guān)測(cè)資料，終于在一六○九年和一六一九年先后提出行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律。這些定律客觀(guān)地說(shuō)明了行星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形的，太陽(yáng)在橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)中的一個(gè)上面，當(dāng)行星離太陽(yáng)近時(shí)，速度就快，離得遠(yuǎn)時(shí)，速度就慢，而且轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間和它離太陽(yáng)的距離有一定的關(guān)系。行星運(yùn)動(dòng)定律不僅肯定了哥白尼學(xué)說(shuō)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：由于行星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)的速度各不相同，從運(yùn)動(dòng)著的地球上看其它行星，看到的只是行星的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就必然會(huì)產(chǎn)生一段時(shí)期行星向東移動(dòng)（順行）、另一段時(shí)期向西移動(dòng)（逆行）的現(xiàn)象。
天體力學(xué)的誕生
克普勒所描繪的太陽(yáng)系面貌比哥白尼前進(jìn)了一步，但他并沒(méi)有說(shuō)明為什么行星必須是這樣繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。這需要從力學(xué)的角度來(lái)考察，可是，這時(shí)力學(xué)正處于發(fā)展的初期階段，已有的力學(xué)知識(shí)無(wú)法解決這樣復(fù)雜的問(wèn)題。只是到了十七世紀(jì)八十年代，英國(guó)科學(xué)家牛頓在前人的成果上提出了萬(wàn)有引力定律之后，這才解決了原來(lái)行星運(yùn)動(dòng)定律只是萬(wàn)有引力定律的自然結(jié)果。
已上升到理性認(rèn)識(shí)的萬(wàn)有引力定律，同樣也必須再回到實(shí)踐中去。
就在萬(wàn)有引力發(fā)表的時(shí)候，科學(xué)家哈雷根據(jù)萬(wàn)有引力的計(jì)算，說(shuō)明彗星一旦來(lái)到太陽(yáng)和地球附近而被我們看到之后，有些隔了一定時(shí)期還會(huì)再度回歸。他大膽預(yù)言，一六八二年出現(xiàn)的那顆彗星將在一七五九年重新看到。屆時(shí)，彗星果然出現(xiàn)了。這說(shuō)明在一定的范圍里面，萬(wàn)有引力是客觀(guān)事物的反映。
牛頓為天體力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。它的進(jìn)一步完善有待于十八世紀(jì)末、十九世紀(jì)上半葉的一系列數(shù)學(xué)家的努力。
在人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的過(guò)程中，特別值得一提的是太陽(yáng)系新行星――海王星的發(fā)現(xiàn)。一七八一年發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系第七大行星――天王星之后，它的實(shí)際觀(guān)測(cè)位置和計(jì)算位置老是符合不起來(lái)。是觀(guān)測(cè)中的誤差呢？還是在計(jì)算時(shí)有未知的因素未考慮進(jìn)去？如果是后者，這因素又是什么呢？有一種想法是天王星外面還有一顆尚未被發(fā)現(xiàn)的行星在影響著它。兩個(gè)天文學(xué)家根據(jù)已有的天體力學(xué)知識(shí)，分別而幾乎同時(shí)算得海王星的存在。果然，新行星就在距離計(jì)算位置不到一度的地方找到，誤差是很小的。海王星的發(fā)現(xiàn)，是天體力學(xué)的巨大勝利。這說(shuō)明了隨著事物的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)在逐步深化和發(fā)展著。
人們對(duì)周?chē)澜绲恼J(rèn)識(shí)隨著事物的發(fā)展而發(fā)展的例子，可舉出一種叫“新星”的星。新星原先不過(guò)是一顆亮度很微弱而不被人們注意的星，但由于某種還沒(méi)有完全弄清的原因，它會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生猛然爆炸（如一、二天），亮度增加數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)倍。新星的出現(xiàn)使人們有了新的認(rèn)識(shí)，對(duì)新星的觀(guān)測(cè)使我們有可能隨著物質(zhì)的這類(lèi)質(zhì)變，在探索和認(rèn)識(shí)客觀(guān)世界發(fā)展規(guī)律的道路上邁進(jìn)一步。
天體物理學(xué)
一直到十八世紀(jì)，人們主要只是定性地認(rèn)識(shí)天體之間的關(guān)系，而對(duì)于各種天體的大小、質(zhì)量、彼此的距離等，不是知道得很少，便是知道得很不準(zhǔn)確。
關(guān)于離我們最近的天體――月球的距離，十八世紀(jì)中葉才得到比較精確的結(jié)果。對(duì)我們居住的行星――地球的大小來(lái)說(shuō)，也是直到這時(shí)才有比較準(zhǔn)確的了解；在這以前，認(rèn)為不可能測(cè)量的地球質(zhì)量，也有了較為滿(mǎn)意的結(jié)果。特別是對(duì)于太陽(yáng)距離的測(cè)定更為重要，這個(gè)在天文學(xué)中作為長(zhǎng)度單位來(lái)使用的數(shù)值，在十八世紀(jì)之前，早就有人試圖加以測(cè)定，但最精確的測(cè)量和最令人滿(mǎn)意的結(jié)果是在十八世紀(jì)七十年代的兩次金星凌日時(shí)獲得的。
所有這些結(jié)果都離不開(kāi)日趨精密的觀(guān)測(cè)儀器和測(cè)量?jī)x器。正是運(yùn)用這些儀器所進(jìn)行的觀(guān)測(cè)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，使人們對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)發(fā)展到一個(gè)新的階段。
更明顯的例子是關(guān)于恒星距離的測(cè)量。恒星都是遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)的思想很早就有了，但這種理性認(rèn)識(shí)長(zhǎng)時(shí)期找不到實(shí)驗(yàn)的證據(jù)。很多科學(xué)家都測(cè)量過(guò)遙遠(yuǎn)天體的距離，但都以失敗告終。到十九世紀(jì)中葉，測(cè)量恒星距離的條件才成熟，德國(guó)的白塞耳、俄國(guó)的斯特羅維、英國(guó)的漢德遜先后分別測(cè)量得三顆恒星的距離，發(fā)現(xiàn)它們都要比太陽(yáng)遠(yuǎn)上好幾十萬(wàn)倍，甚至百萬(wàn)倍以上。
事物的發(fā)展是無(wú)限的。我們今天還不知道的東西，明天、后天一定會(huì)知道，而宇宙間根本沒(méi)有什么不可知的東西。但是，就在恒星距離剛測(cè)量得之后不久，法國(guó)唯心主義哲學(xué)家孔德就武斷地宣稱(chēng)：人類(lèi)永遠(yuǎn)也無(wú)法知道這些遙遠(yuǎn)天體的化學(xué)成分。
事實(shí)是最好的回答。僅僅過(guò)了十多年，由于光譜分析方法的發(fā)現(xiàn)和在天文學(xué)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，不僅使這個(gè)不可知論的觀(guān)點(diǎn)徹底破產(chǎn)，更重要的是它從此成為深入認(rèn)識(shí)宇宙的強(qiáng)有力武器。
憑借光譜分析方法以及照相術(shù)等新技術(shù)的運(yùn)用，天文學(xué)的一個(gè)新分支從十九世紀(jì)中葉起很快地發(fā)展起來(lái)了，這就是天體物理學(xué)。
光譜分析方法已經(jīng)為我們揭開(kāi)了天體的許多秘密：大小、距離、溫度、壓力、質(zhì)量、密度、磁場(chǎng)、化學(xué)組成、元素的豐富度、自轉(zhuǎn)速度、在視線(xiàn)方向上的速度，等等?？上攵?，在十九世紀(jì)中葉以前，天文學(xué)家對(duì)于天體的本質(zhì)知道得實(shí)在是非?？蓱z，而現(xiàn)有的各種知識(shí)幾乎都是在最近一個(gè)世紀(jì)中逐步積累起來(lái)的。
現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展
天文學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)越來(lái)越強(qiáng)大的科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝備。大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的制造成功，以及各種特殊用途的光學(xué)觀(guān)測(cè)儀器的先后出現(xiàn)，為天文學(xué)家進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了良好的前提。電子學(xué)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)電技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)等新技術(shù)在天文學(xué)領(lǐng)域中越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用，而每一種新技術(shù)的運(yùn)用，都加深了我們對(duì)客觀(guān)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。譬如用專(zhuān)門(mén)的雷達(dá)裝置來(lái)觀(guān)測(cè)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(duì)高層大氣情況的了解。流星經(jīng)過(guò)地方的氣體分子被電離后稱(chēng)為流星余跡，利用這種余跡對(duì)無(wú)線(xiàn)電波的反射作用，可迅速得知該層大氣的風(fēng)向等等。再加上火箭、高空氣球、人造衛(wèi)星等新的觀(guān)測(cè)工具，科學(xué)家有可能不是被動(dòng)地而是主動(dòng)地對(duì)自己要研究的天體進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。利用火箭把實(shí)驗(yàn)儀器主動(dòng)地送到月亮附近，讓它對(duì)準(zhǔn)我們從未看見(jiàn)而很想了解的月球背面進(jìn)行照相，從而揭開(kāi)了月球背面的疑謎，就是一個(gè)明顯的例子。
強(qiáng)有力的理論工具，也是天文學(xué)家的得力助手，象原子物理學(xué)、原子核物理學(xué)、量子力學(xué)，以及數(shù)學(xué)中的一些分支，在很大程度上促進(jìn)了天文學(xué)的發(fā)展。借以建立的理論天體物理學(xué)，已有可能對(duì)遙遠(yuǎn)天體的內(nèi)部進(jìn)行探討和研究；反過(guò)來(lái)，天文學(xué)的每一個(gè)新進(jìn)展，也有助于其它科學(xué)更快地發(fā)展起來(lái)。
二十世紀(jì)天文學(xué)發(fā)展的主要特點(diǎn)之一，是射電天文學(xué)的建立?？茖W(xué)家對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的深化，由于有了新的實(shí)驗(yàn)工具――射電望遠(yuǎn)鏡等，而有所提高。多少年來(lái)科學(xué)家只是通過(guò)大氣的光學(xué)“窗口”窺探宇宙的現(xiàn)狀得到了改變，現(xiàn)在有了第二個(gè)“窗口”――無(wú)線(xiàn)電“窗口”。這個(gè)天文學(xué)新分支的建立雖則只有短短數(shù)十年的時(shí)間，但已解決了一些以前光學(xué)天文學(xué)所未能解決的問(wèn)題。所有天體幾乎都發(fā)射出各種不同波長(zhǎng)的無(wú)線(xiàn)電波，以月亮為例，過(guò)去我們只知道月球表面的溫度變化很劇烈，而射電天文學(xué)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(shuō)明月球表面覆蓋物的導(dǎo)熱率是很小的。
可見(jiàn)，從發(fā)明望遠(yuǎn)鏡算起，僅僅幾百年的時(shí)間，我們對(duì)宇宙間天體的認(rèn)識(shí)已經(jīng)提高了不知多少倍，但這絕沒(méi)有到頭。事物的發(fā)展是永恒的，我們的認(rèn)識(shí)也會(huì)隨著時(shí)間而無(wú)限地深入和提高?，F(xiàn)在，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡可以觀(guān)測(cè)到半徑達(dá)四五十億光年
（一光年約等于十萬(wàn)萬(wàn)萬(wàn)公里）的宇宙空間，射電望遠(yuǎn)鏡的觀(guān)測(cè)范圍還要更大些。在大規(guī)模的科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，隨著客觀(guān)世界的發(fā)展，我們遵循著認(rèn)識(shí)事物的客觀(guān)規(guī)律，“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)，這種形式，循環(huán)往復(fù)以至無(wú)窮，而實(shí)踐和認(rèn)識(shí)之每一循環(huán)的內(nèi)容，都比較地進(jìn)到了高一級(jí)的程度”（《實(shí)踐論》），越來(lái)越深入地認(rèn)識(shí)我們周?chē)奈镔|(zhì)世界。
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