天文学的发展：从张衡到祖冲之

人类对天文的兴趣是自然而然、不可避免的。当人类观察到太阳、月亮、星星的运行，自然会生出许多疑问，也尝试做出许多解释。远古时代，有很多关于太阳、月亮、星球、季节、昼夜的神话，还有星象学的研究。星象学和天文学在古代是分不开的，两者都始于观察太阳、月亮和其他天体的运行和相对位置。当人们观察到，天体的运行是产生四季、昼夜、潮水涨落的原因，直接影响到我们的生活时，就推而广之，认为天体的运行也会影响我们的工作、作息、心情、运气，星象学因而逐渐走向跟符号语言、艺术、休闲有关的领域。比如，在《三国演义》里，诸葛亮夜观天象，看出曹操的气数未尽，也看到关羽已经身亡。今天，天文学已逐渐发展成为严谨的科学。在中国历史上，东汉时代的张衡可说是最有名的两位天文学家之一，另一位是南北朝的数学家、天文学家祖冲之。至于西方，古希腊时代的哲学家、数学家，已经开始对天文做深入的研究和探讨，其中很重要的一位是埃拉托斯特尼（Eratosthenes，前276～前194年）。以时间点来说，埃拉托斯特尼比张衡早三百年左右。到了16世纪，最重要的天文学家自然就是尼古拉·哥白尼（Mikołaj Kopernik ，1473～1543年）。

在大家的心目中，宇宙包罗了所有的物质和能量，也包罗了所有的时空事件。我们在前面也说过，整个宇宙大约有1020颗恒星，宇宙的直径大约是1024公里。但是，在天文学里，我们心目中的这个宇宙，应该叫作“可以观察得到的宇宙”。顾名思义，是不是宇宙里还有我们观察不到的部分？这个问题到现在还没有定论。为什么宇宙可能有观察不到的部分呢？这和宇宙的“大爆炸模型”有关。因为光的速度是固定的，如果一个物体以光的速度离开，我们就不能观察到这个物体了。那么，宇宙中有没有物体以光的速度离开我们呢？这还是一个没有完整答案的问题。(www.xing528.com)

还是让我们先讨论可以观察得到的宇宙吧。宇宙中最重要的成员就是恒星，比如，太阳是离地球最近的一颗恒星。大致来说，恒星是一团氢气和氦气，氢气经过核子融合反应变成氦气，经由物质能量的转换，产生热和光。