研究天文学的意义精选(九篇)

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第1篇：研究天文学的意义范文

关键词：师范 天文 教学

中图分类号：Pl-4

文献标识码：C

DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.135

天文学与数学、物理、化学、生物、地球科学并列为六大基础自然学科。天文学从其诞生之初起就为人类社会提供定位、时间和历法等服务。时至今日，天文学理论已发展成为含天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支的完整学科体系，天文学的应用已经渐拓展到人类生产生活的方方面面。然而，中国现行的天文普及教育尚未形成完整体系，零散的天文学内容通常归并人中小学的《地理》或《科学》课程中，包括大学生在内的大众天文知识的缺乏正在从教育体制问题衍生成社会问题。建立大众正确的宇宙观和世界观，是现实生活的需要，也是社会和谐发展的需要。高等院校师范生是基层科学普及工作的主要参与者和实施者，科学教育和地理教育的专业师范生成为基层天文学普及师资的主要来源，提高相关专业高校师范生的天文学素养成为天文普及教育工作的当务之急。然而，传统强调数理基础和观测实践的天文教学，面临着专业师资缺乏和仪器简陋等诸多现实问题，影响了天文学的教学和普及效果。笔者通过长期面向不同层次师范生的基础天文学教学实践，系统探讨了师范院校基础天文学的教学和普及经验，为区域科普天文教育人才的培养和中小学天文教育工作的开展提供参考。

1 整合资源和营造氛围

天文学是研究宇宙的学科，而肉眼看到的宇宙是极其有限的，所以天文学从某种程度上是基于“望远镜”的科学。国际天文热唤醒了人们的天文热情，也引发了网络和现实天文教学资源的大爆发。基于现代教育技术的多媒体课件设计和制作是开展天文科普教学的首选方法，多媒体手段通过图片、动画、音频和视频等形式可真实再现望远镜里的宇宙，从而缩短学生与天体之间的距离感，但多媒体手段是对宇宙空间的简化和抽象，与现实的宇宙尚存在距离。而综合多媒体技术、虚拟现实技术和空间观测技术最新成果的计算机和手机星空模拟软件（ Stellarium，StarryNight，SkyView）通过虚拟的三维数字宇宙，更是为基础天文学教学提供了一个综合性的全天候的虚拟教学平台。学生学习过程中仿佛置身于真实的天空之下，根据需要演示即时即地的天文现象，并通过随时更新的天体数据库了解目标天体的基本特征。基于星空模拟软件的基础天文学教学突破传统的“先讲授后演示”的传统教学模式，使学生在现实中学习，在现实中应用，减少不必要的教学环节，大大提高了课堂效率，更重要的是切实提高了学生对于天文学基本原理和基本方法的应用能力，特别适合于基础天文教学，值得普及和推广。

2 热点导入和激发兴趣

激发学生的学习动机是基础天文学教学的首要环节。国际盛行的天文热使天文现象和天文事件常常见诸于报端，大众对基本天文概念似乎都已耳熟能详，但对于基本概念背后的天文学原理却不得而知。教师应即时抓住学生这种基于有限的感性认识而引发的求知欲望，结合近期天文热点，激发学生的学习动机，导人理论课程内容，使学生的学习从零散转向系统，从感性到理性，从被动接受到主动探索，这种教学模式符合人的心理认知规律，也符合建构主义的教学理念。如讲授“太阳系”时，可结合狮子座流星雨、火星探测、冥王星的归属等太阳系的相关科学问题等；而讲授“地月系”时，可结合日月食和月球探测等；讲授“星空区划”时，可结合国际星空区划中的“星座神话”和中国星空区划中的“星官”和“分野”制度等。从而使学生从天文现象人手，自觉迈人天文学习的殿堂。

3 侧重过程和注重类比

现代天文学包括天体测量学、天体力学和天体物理学三大学科分支，而这也代表了天体研究由浅人深的三个层次，不同尺度天体由于观测条件的差异研究程度自然也不尽相同，反映在天文学教材上不同尺度天体介绍的详略不同。但传统天文学教材对此并未说明，从而使初涉天文的学生往往对这种相对凌乱的知识体系准备不足，对课程的重难点也把握不准，深陷于海量的天体数据和轨道参数等天体测量学特征，无暇顾及测量学特征背后的天体力学和天体物理学原理。鉴于此，面向非天文专业学生的基础天文学教学应强调面向天体运动过程的原理解释和现实意义，测量学内容作为天体静态特征可随时查阅。此外，宇宙是不同天体系统形成的自组织结构，不同尺度天体的形成、分类和演化具有类似的特征。实际天文学教学中在从宏观到微观讲授天体系统时，应注意教学内容前后的逻辑性和类似性，以点带面，合理分配学时。如宇宙的演化、星系的演化、恒星演化、太阳系的演化的教学；再如星团的分类、星系的分类、星云的分类等内容均可实现类比，不仅有效提高了理论课堂的教学效果，增强了学生对于天文学原理的迁移能力，而且可将更多的精力放在更为重要的天文学应用的教学中。

4 仪器演示和数字模拟

天文学相对抽象的理论内容需要学生有丰富的空间想象能力和敏锐的逻辑思维能力，而初涉天文的学生的宇宙框架尚未完全建立，实际教学通常配合配备相当数量的天文演示仪器辅助理论教学，加深学生对天文学原理的理解和认识。常用天文演示仪器有天象仪、天球仪、三球仪、电子活动星图等等。值得注意的是，考虑到地区天文发展水平的差异，天文演示仪器的选用在经济条件有限的前提下应尽量小型化、便携化、自制化、数字化和拟人化，在保障课堂演示效果的同时，有效降低教学成本，更重要的是使学生有机会自己重复实验过程，便于课后巩固和复习，也利于天文学的普及和推广。近年来数字星空模拟软件的成熟为这种教学思路提供的契机，该类软件可集中展现天体周日视运动、周年视运动、四季星空、日月食、行星凌日、五星连珠、彗星回归和流星雨等诸多天文演示功能，从而在有多媒体教学条件的课堂中成为最佳的教学和实验平台，大大提高了教学效果。

5 角色扮演和时空对应

天文学的基础教学通常不可避免的涉及到基本概念的识记和理解，也成为天文科普教学中常见的门槛。例如，星空区划是是科普天文教学的重点，但其中涉及的全天88星座的记忆是实际教学中的难点，也是学生识别四季星空的基础。实际教学中，教师按照传统方法根据当地星空的可视情况对多星座进行简化的同时，可将特定星座的名称和相对位置与学生的姓名和籍贯的地理位置逐个对应起来，每个学生扮演一个星座，地球表面的学生籍贯的相对位置也对应星座在天球上的相对位置，而且教学时也要求“对号入座”，保持彼此间的相对位置关系，从而使教学过程中的每一次“点名”和“落座”都成为星空区划知识的复习巩固。更重要是，在课时有限的前提下，调动了学生的积极性，使学生从抽象晦涩的天文学理论中解脱出来，在轻松的氛围中到达满意的学习效果。

6 来源现实回归现实

天文学是来源于现实的科学，与人类生产生活息息相关。而面向非天文专业师范生的基础天文学教学的最终目的也是将有限的天文知识运用到学生自己的专业和社会实践中。理论课程讲授要从现实出发，最后又回到现实。引导学生从天文现象的感性认识出发，探讨的天文现象背后的基本原理，了解研究这些基本原理涉及的基本方法，进行总结归纳分类，然而再推而广之。实际教学中，可针对学生不同的知识背景设计不同专题应用内容，如面向文科生的“天文年代学”教学，面向理科生的“天文气候学”、“天体物理学”等专题。这种面向现实的基本教学理念应渗透到天文学基本原理和方法的教学环节中，减少不必要的中间教学环节，切实提高学生对天文学基本原理和方法的实际应用能力，而且为自己将来的教学和科普奠定基础。

21世纪以来，以载人航天和空间探测为主题的天文热开始在全球盛行，现代天文学进展和各种天文现象开始受到越来越多的大众关注，良好的社会氛围为我们开展天文科普工作提供了契机。高等师范院校是区域天文科普教育的中心，提高科普天文教育人才的培养质量，促进地方天文科普事业的发展，是区域高等师范院校应履行的社会责任。高等师范院校应充分整合天文教学资源，灵活运用教学方法，并结合丰富的天文实践，使高质量的天文科普教育通过高校辐射到基层中小学，从而使天文学真正从书本回归社会。

参考文献：

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【4】朱慈.天文学教程（第二版）下册【M】.高等教育出版社，2003.

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【6】胡中为.普通天文学【M】.南京大学出版社，2003.

【7】刘学富.基础天文学【M】.高等教育出版社，2004.

【8】袁启荣.高校天文选修课教学实践中的困难和挑战【J】.北京师范大学学报（自然科学版），2005，（3）：233-235.

【9】王志刚，王庆禄.如何在理论力学课中加强天文教学【J】.北京师范大学学报（自然科学版），2005，（3）：255-257.

【10】毕雄伟，朱肇瑞，张雄.云南师范大学天文学教育的发展与展望【J】.北京师范大学学报（自然科学版），2005，（3）：249-251.【11】孙艳春.天文专业基础课的教学改革和全校天文公选课的设想【J】.北京师范大学学报（自然科学版），2005，（3）：241-243.

【12】苏宜.以人为本说理而不说教学生评书不为应试为修身【J】.北京师范大学学报（自然科学版），2005，（3）：252-254.

【13】张燕平，杨静，杜升云，刘学富，张同杰.多媒体教学手段在天文教育中的应用――天文教学系列软件“探索宇宙”简介【J】.北京师范大学学报（自然科学版），2005，（3）：297-299.

第2篇：研究天文学的意义范文

根据来自斯隆数字巡天项目的数据，一个国际天文学家小组发现了一个创纪录的类星体集群结构，其延伸超过40亿光年。类星体又称为似星体、魁霎或类星射电源，它是宇宙早期的星系核心。所谓类星体，是一类极端明亮、极端活跃且年轻的活动星系。该项研究的第一作者，英国天文学家罗杰・克洛斯表示：“这项发现很大程度上来讲是一个惊喜，因为它着实突破了我们所知晓的宇宙中最大结构的尺度。”相比之下，我们所在的银河系直径不过仅有数十万光年，而银河系所处的上一级结构，即室女星系团，其延伸也仅有数亿光年而已。

挑战现有理论

克洛斯表示，天文学家们多年前便已经知道类星体可以形成巨大的集群，延伸超过7亿光年。然而此次所发现的，由73个类星体组成的超级集群延伸的距离实在是让人大为吃惊。

天文学家们之所以感到惊愕不已，是因为现有的天体物理学模型似乎限定了宇宙中所存在结构的规模上限是其尺度不应超过12亿光年。克洛斯表示：“因此，这一发现对我们现有的知识理论构成挑战，我们此次并不是解决了一个问题，而是新发现了一个问题。”

这一巨大的结构被简单地称作“大型类星体团”，它的发现同时还颠覆了另外一项基本宇宙学原理，那就是当在大尺度上进行观察时，宇宙应当是总体均匀的。克洛斯说：“这可能意味着以前我们对于宇宙的数学描述都过于简单了，更好的模型或许应当是远比这更加困难和复杂的。”

揭示星系奥秘

第3篇：研究天文学的意义范文

盖天说与浑天说是中国古代天文学上两大主流学派的理论，两派都创造了许多天文仪器，用于观测、记录、研究和演示天象。浑天学派的浑天仪和浑象奇瑰雄浑，在历史上备受推崇，盖天学派的圭表也广为世人所知。其实，盖天派还创制了一种盖天图仪，同样闪烁着先哲智慧的光芒，然而遗憾的是，这种盖天图仪在中国天文学史上却鲜有提及，所以今天仍有必要介绍和探讨。

盖天说是中国一种古老的天文学理论，传说出自周人之手的《周髀算经》说：天象盖笠，地法覆盘。古人于伞盖之下，仰观其形有若天穹，于是绘制星辰图像于其上，就成为一幅盖天图。与盖相类者有笠，笠无柄，顶戴于头遮日防雨。用笠制作法天之器，作用与盖相同，故有盖笠一词。但笠小盖大，盖上可以绘制更多星辰，这大约就是后代多称盖天的原因吧。

盖天图仪之形与天穹相似，人可站立其下仰视，也可以回转盖图以示天空星辰旋转，还可以斜置以演示北极倾斜之状。既简单又直观，可谓古人法天最理解的器具。这种图，天区星度布局比较均匀，完全不像后来的平面盖天图误差那么大。但古代完整的盖天图仪并没有流传下来，我们只能就相似的车盖等来探讨其形制。《隋书》中记有一辆南齐帝车：及平齐，得其舆辂，藏于中府。有乾象辇，羽葆圆盖，画日月五星，二十八宿，天街云罕。乾象即天象，这正是盖天图仪的形制。另一类盖天图绘于古墓葬中，汉至隋唐的许多墓室设为穹顶，上绘天象，虽稍简陋，但屡见不鲜。

流传于古籍中的平面盖天图，则是将球面图形加以平面化，其好处是制作简易，方便携带。但这样一来所绘星位必然因照顾角度而牺牲距离，而与实际天象不合，于是广受诟病。其实，在表现天象方面，浑天派也有缺点。浑象上绘出的星图是目视星空的反象，相当于人从天外向下俯视。从这一点说，它还不如盖天图直观形象。

中国历史上曾多次发生浑盖之争，由于浑天说占据了主导地位，盖天图仪遂长期为人们所忽视。今天再进行浑天之争当然已经毫无意义，但如果把盖天图仪纳入人类天文学史，则依然是很有意义的。

5．下列关于作者写作本文原因的表述，不正确的一项是（ ）

A．盖天学派跟浑天学派一样，也是中国古代天文学的主流学派，创造了许多天文仪器。

B．盖天图仪和浑天仪等，都是古代用于观测、记录、研究和演示天象的重要天文仪器。

C．浑天派的浑天仪和浑象，以及盖天学派的圭表在历史上备受推崇，广为世人所知。

D．盖天图仪是盖天学派创制的，这一仪器闪烁着先哲智慧的光芒，但后人却鲜有提及。

6．下列理解和分析，不符合原文意思的一项是（ ）

A．作为天文学理论的盖天说诞生甚早，在春秋时代周朝人所著的《周髀算经》中就有天象盖笠，地法覆盘的说法。

B．盖天图仪状如伞盖，上绘日月星辰，人可站立其下仰视。盖图可以旋转、倾斜，演示星辰运动状态。

C．古代完整的盖天图仪实物已经失传，但在古人的车盖、墓室穹顶上仍绘有盖天图，形制与其相似。

D．平面盖天图虽然所绘星位因照顾角度而牺牲了距离，但是比起浑象来，仍然显得直观形象，而且容易携带。

7．根据原文的内容，下列推断不正确的一项是

A．所谓盖天图是说像伞盖一样的天象图，但古代也有用笠制作的法天之器，所以应该也有以笠为名的图。

B．虽然从古人车盖和墓室穹顶上所绘制的盖天图可以探知古代盖图仪的主要形制，但是盖天图仪原物必定更加复杂。

C．历史上曾多次发生浑盖之争，最后浑天说占据了主导地位，但盖以仰视，浑以俯视，应该说两者各具其妙。

D．正因为浑象上绘出的星图是人们目视星空的反象，所以浑象上星辰的位置、距离也有不符合实际天象的。

参考答案：

5．C（原文的表述是浑天学派的浑天仪和浑象奇瑰雄浑，在历史上备受推崇，盖天学派的圭表也广为世人所知。C项说法与原文不符。）

第4篇：研究天文学的意义范文

这个星系团叫做凤凰星系团，是宇宙中最大的星系团之一。2010年，研究人员借助南极望远镜发现了该星系团。研究人员利用苏尼亚耶夫·泽尔多维奇效应，并借助南极望远镜发现了许多这样的星系团。苏尼亚耶夫·泽尔多维奇效应使巨大的星系团在宇宙微波背景上留下印记，这种背景是宇宙大爆炸遗留下来的光线产生的一种横贯宇宙的微弱光亮。跟所有的星系团一样，凤凰星系团是由暗物质、恒星和气体混合而成的，总质量为太阳的25000万亿倍。

迈克尔·麦克唐纳供职于麻省理工学院的科维里天体物理与太空研究所，在凤凰星系团刚刚被发现之时，他领导的一组天文学家就给予其关注。起初，麦克唐纳及同事利用基于太空的钱德拉望远镜研究了凤凰星系团，后来通过10架太空和地面望远镜拍摄的观测资料进行了进一步研究。这些望远镜在各种不同波长的状态下拍摄了该星系团。通过综合观察，研究人员得出结论：风凰星系团的中心正在以每年诞生750颗恒星的惊人速度造就恒星。

“这是一个非常奇特的大量恒星形成的事件。”麦克唐纳说。他注意到，比起第二多产的星系团，凤凰星系团的恒星诞生速度至少是其5倍。麦克唐纳及同事还发现了证据，证明流入星系中心的气体正在快速冷却。

“宇宙中多数快速冷却的星系团恰好是恒星急速形成的活跃区，这绝不是巧合。”麦克唐纳说，“我们认为，这种冷却的气体为星暴活动提供了丰富的燃料供应。”

那么，为什么天文学家没有在其他星系团看到类似的星暴呢？麦克唐纳称，其中的不同或许在于：由于其他星系团中心黑洞喷出的物质产生了热效应，使流人中心的气体的冷却速度缓慢下来。

第5篇：研究天文学的意义范文

【关键词】 毕达哥拉斯；数论；美学探微；

基金项目：江苏省教育厅高校哲学社会科学研究项目（2010SJB720001）

古希腊数学在阿那克西曼德更为抽象的思维方式影响下，逐渐从具体的感官实体世界中提升而出。毕达哥拉斯学派与古代埃及、巴比伦和其他的经验主义数学范式不同的是，开创了许多基本和重大的科学与哲学观念，将数学建立在一个不是以经验和感觉为知识判断标准，而是以推理和论证为基础的全新的概念框架之上的，赋予了外在世界某种形而上学的意义，哲学研究的范式也因此具有了革命性的转换。

一、数论思想

毕达哥拉斯约在公元前580-570年之间生于萨摩斯，公元前500年死于梅塔彭顿。毕达哥拉斯是最早提出并使用“爱智慧”即“哲学”这个名称的的人。关于毕达哥拉斯的传说很多，他的理想是要让其门徒塑造优秀的政治品德，为国家利益服务，使个人服从整体。毕达哥拉斯的父亲是个商人，在这样文化氛围的家庭中，毕达哥拉斯从小就培养起对数学的浓厚兴趣，他是集希腊理性精神与宗教精神于一身的典型代表，他所组成的毕达哥拉斯学派在古希腊影响了数百年之久。该学派在公元前5世纪末，分化为从事哲学、科学研究为主的数理学派与从事宣扬宗教神秘主义为主的信条学派，公元前1世纪融入新柏拉图主义之中。但在其流变的数百年之中，科学与哲学始终相互影响着。

毕达哥拉斯学派最初是秘密结社，其数学上的发现被视为结社的公有财产，并对外界保密。毕达哥拉斯学派“专心从事艺术和工艺，又研究音乐、医学，特别是数学。”[1]数论是毕达哥拉斯学派的核心概念，毕达哥拉斯创设了毕达哥拉斯定理，为此曾举行百牛大祭。“数学”这个词也是毕达哥拉斯学派首先采用的，他们在数学上研究发现的深度和广度，在当时世界各民族中遥遥领先。尽管他们最初的研究是从埃及和东方得到启发，但他们已将东方那种偏于实用的数学上升到抽象的普遍的定理。亚里斯多德为此总结到，他们把全部时间用在这种研究上，进而认为数学的始基就是一切存在物的始基。这种创造本身就是世界性的思维范式的根本性革命。

毕达哥拉斯学派研究数学是基于哲学的追问，当时并没有建立起一门数学学科。尽管数论是毕达哥拉斯学派的“中心思想”但它同时又是该学派追问世界的外在传达形式。毕达哥拉斯学派有条基本的原则，即数是最智慧的，和谐是最美的。事实上，对于数学而言，直到亚里士多德的时候，数学才被定义，成为一门研究数量的学科。毕达哥拉斯学派自觉地将数看作是世界的根基，即把它看作存在物的质料因，又将此描述存在物的性质和状态。由于他们在数目中间见到了各种各类和谐的特性与比例，而一切其他事物就其整个本性来说都是以数目为范型的，数目本身则先于自然中的一切其他事物。所以他们由此而推论，数目的元素就是万物的元素，整个的天是一个和谐，一个数目。毕达哥拉斯学派认为，数既具有物理意义上的实在性的存在，更具有形而上学的终极意义。毕达哥拉斯学派注意世界上形式关系的事实，他们发现量度、秩序、比例和始终一致的循环，可以用数来表示。他们由此而推断，数是万物的基质，一切其它的存在则是数的外在表现形式，数是世界的终极原因。作为非物质的事物，如正义、德性、爱情、友谊等都由数来统摄。爱情与友谊用数字“8”来表示，因为爱情与友谊如同音乐的八个音度一样是和谐的。

二、天文学信仰

第6篇：研究天文学的意义范文

关键词：儒家文化古代科技古代科学家

关于中国古代是否有科学的问题，学术界至今仍有不同意见。不少学者根据卷帙浩繁的古代文献，用历史事实证明中国古代有科学，甚至认为，中国古代曾有过居于世界领先地位的科学技术。正如英国著名的中国科技史家李约瑟所言，古代的中国人在科学技术的许多重要方面“走在那些创造出著名的‘希腊奇迹’的传奇式人物的前面，和拥有古代西方世界全部文化财富的阿拉伯人并驾齐驱，并在公元三世纪到十三世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平”，中国的科学发现和技术发明曾经“远远超过同时代的欧洲，特别是在十五世纪之前更是如此”[]。然而，也有一些学者则根据中国古代没有近代意义的“科学”，近代科学没有在中国产生，以证明中国古代没有科学。笔者持中国古代有科学的观点，并认为，中国古代的科技具有明显的儒学化特征，不同于近代意义的“科学”。这一看法对于理解中国古代科技曾有过辉煌但又没有能够实现向近代科学的转型，或许会有一定的帮助。

一．儒学化的中国古代科学家

从科技与社会相互关系的角度看，科学技术总是在一定的文化背景中孕育并得以发展的，因而必然会受到一定的文化的影响。儒家文化是中国传统文化的主流，儒家文化对于中国古代科技的发展不可能不具有重要的影响。这种影响首先表现为儒家文化对于古代科学家的影响，表现为大多数科学家都不同程度地与儒学有着密切的关系。

关于中国古代科学家，目前，国内有两部较为重要的传记著作，其一，由杜石然先生主编的《中国古代科学家传记》，[]共选入中国古代科学家235位，另有明清时期介绍西方科技的外国人14位，该书收录的古代科学家较全；其二，由卢嘉锡先生任总主编的《中国科学技术史》中有金秋鹏先生任主编的《中国科学技术史•人物卷》，[]该书精选了春秋战国时期至清末的著名科学家77位（除汉代数学家张苍和清初地理学家刘献庭之外，大都包括在《中国古代科学家传记》之中），该书收录的古代科学家较精。以下就以杜石然先生所主编的《中国古代科学家传记》为依据，参照金秋鹏先生所主编的《中国科学技术史•人物卷》，分析古代科学家与儒学之间的关系。

根据笔者分析，在《中国古代科学家传记》中所收录的科学家，大都与儒学有着程度不同的关系。依据这些科学家与儒学的关系的密切程度，可分为以下两个层次：

其一，在儒学发展史上具有较重要地位或撰有儒学研究著作的科学家。这类科学家有：汉代的张衡、崔寔，魏晋南北朝时期的陆玑、虞喜、何承天、祖冲之，隋朝的刘焯，宋代的沈括、黄裳，明代的罗洪先、宋应星、张履祥，清代的朱彝尊、戴震、阮元、汪莱、李锐，等等。其中汉代的天文学家张衡著《周官训诂》；东晋时期的天文学家虞喜“释《毛诗略》，注《孝经》”[]；南北朝时期的天文学家何承天对《礼论》进行整理，“删减合并，以类相从，凡为三百卷”[]，数学家、天文学家祖冲之“著《易》、《老》、《庄》义，释《论语》、《孝经》”[]；隋朝时期的天文学家刘焯著《五经述义》；宋代的科学家沈括撰《孟子解》，天文学家、地理学家黄裳撰《王府春秋讲义》；明清之际的科学家宋应星撰《谈天》、《论气》；清代的数学家汪莱撰有《十三经注疏正误》、《说文声类》等经学著作，数学家李锐协助阮元校勘《周易》、《谷梁》和《孟子》，并撰有《周易虞氏略例》、《召诰日名考》等等。

其二，明显受儒学影响、具有儒家理念或运用儒家经典中的知识进行科学研究的科学家。这类科学家较多，比如（按年代顺序），班固、刘洪、张仲景、皇甫谧、裴秀、刘徽、郦道元、贾思勰、王孝通、贾耽、杜佑、李吉甫、陆龟蒙、韩鄂、苏颂、唐慎微、刘完素、郑樵、张从正、李杲、宋慈、李冶、秦九韶、杨辉、郭守敬、朱世杰、王祯、朱震亨、鲁明善、戴思恭、马一龙、李时珍、徐春甫、程大位、朱载堉、陈实功、徐光启、张景岳、邢云路、方以智、王锡阐、梅文鼎、杨屾、徐大椿、陈修园，等等。

这些科学家与儒学都有着密切的关系。需要指出的是，以上所罗列的这些科学家几乎囊括了古代科技体系中数学、天文学、地理学、医学和农学五大学科的最著名的科学家，是科学史上各个时期最具代表的科学家。而且在事实上，除了以上科学家之外，还会有其他许多科学家与儒学有着直接的关系，比如，大多数官吏科学家必然要受到儒家思想的影响；一些道教、佛教科学家，在他们的成长过程中，在他们的科学研究中，也会与儒家思想有着这样或那样的关系。

古代科学家与儒学的这种关系，与儒家文化是中国传统文化的主流有关。在这样的文化背景下，古代中国人自小都学习过儒家经典。儒家经典是古代文化的载体，学习文化知识，不能不学习儒家经典；同时，儒家经典是培养理想人格的教科书，要成为有道德的人，也不能不学习儒家经典。而且，儒家经典是古代科举考试的重要内容，要进入仕途，也必须学习儒家经典。古代的绝大多数科学家当然也不例外。而且在社会交往中，古代科学家大都免不了与儒士交往。从家庭成员到老师，以至朋友同事，总会有儒家学者，或者有儒家背景的文人学士。宋朝时期的法医学家宋慈，先是师从朱熹弟子吴雉，又经常向朱熹弟子杨方、黄干、李方子、蔡渊、蔡沈等学习。入太学时，他的文章得到著名理学家真德秀的赏识，并拜师受学。清代科学家梅文鼎，他的父亲就是饱读儒家经典的书生；后来，他又与著名经学家朱彝尊、阎若璩、万斯同以及清初儒家李光地、著名儒家黄宗羲之子黄百家等等有过密切的交往；他的许多思想，包括一些科学思想的形成都或多或少地与他所交往过的儒家学者有关。又比如，清代的数学家李锐，曾师从于著名经学家钱大昕，在数学研究上与经学家焦循多有交往，与焦循、汪莱一起被称为“谈天三友”[]。

中国古代科学家在成长的过程中、在社会交往以及学术交往中，大都处于儒家文化的氛围之中，儒家文化是他们心灵、思想、学识、情感的不可分割的重要组成部分，从而使得中国古代科学家带有明显的儒学化特征。他们大都具有儒家的价值观念和道德品质，具备深厚的儒家文化知识，对儒家经典有着浓厚的学术情趣，以至于在他们的科学研究中，或是包含着对儒学的研究，或是运用了儒家经典的知识，或是蕴涵着儒家的情怀。

二．儒学化的古代科学研究

在儒家文化为主流的中国传统文化背景下，不仅科学家的价值观念、人格素质、知识学问要受到儒家文化的影响，而且在科学研究中，科学家的科研动机、基础知识乃至科研方法，都在很大程度上受到儒学的影响。

（1）儒家的价值观影响科学研究的动机

古代科学家研究科技的动机大致有三：其一，出于国计民生的需要；其二，出于“仁”、“孝”之德；其三，出于经学的目的。

古代科学家研究科学的动机首先出于国计民生的需要。北魏时期的农学家贾思勰在其所著的《齐民要术》中对此有很好的论述。该书的“序”在阐述作者研究农学的目的时说：“盖神农为耒耜，以利天下。尧命四子，敬授民时。舜命后稷，食为政首。禹制土地，万国作乂。殷周之盛。《诗》、《书》所述，要在安民，富而教之。”[]他还举了许多例子：“耿寿昌之常平仓，桑弘羊之均输法，益国利民，不朽之术也”；“任延、王景，乃令铸作田器，教之垦辟，岁岁开广，百姓充给”；“皇甫隆乃教作耧、犁，所省庸力过半，得谷加五”；“《书》曰：稼穑之艰难。《孝经》曰：用天之道，因地之利，谨身节用，以养父母。《论语》曰：百姓不足，君孰与足”。这些论述无非是要说明他撰著《齐民要术》的目的在于“益国利民”，为的是国计民生。元朝时期农学家的王祯在所著《农书》的“自序”中说：“农，天下之大本也。一夫不耕，或授之饥；一女不织，或授之寒。古先圣哲，敬民事也，首重农，其教民耕织、种植、畜养，至纤至悉。”他撰著《农书》的目的也在于国计民生。中国古代科技之所以在数学、天文学、地理学、医学和农学这些学科较为发达，概由于当时这些学科与国计民生密切相关。数学以解决实际问题为基本框架和内容，其中所涉及的问题大都与国计民生有关；天文学讲“敬授民时”，地理学讲治国安邦，医学讲治病救人，也都与国计民生相关联。

古代科学家研究科学的另一个动机是出于“仁”、“孝”之德。东汉时期医学家张仲景研究医学，旨在“上以疗君亲之疾，下以救贫贱之厄，中以保身长全，以养其生”，在于“爱人知物”、“爱躬知己”[]。魏晋时期医学家皇甫谧在所著《针灸甲乙经》的“序”中说：“若不精通于医道，虽有忠孝之心、仁慈之性，君父危困，赤子涂地，无以济之，此固圣贤所以精思极论尽其理也。”可见，他研究医学的动机在于落实“忠孝之心、仁慈之性”。唐朝时期的医学家孙思邈也在所著《备急千金要方》“本序”中指出：“君亲有疾不能疗之者，非忠孝也。”金代医学家张从正更是明确把自己的医学著作定名为《儒门事亲》，以表明他研究医学的动机在于“事亲”。事实上，科学研究的动机出于国计民生的需要与出于“仁”、“孝”之德，这二者是一致的，关注国计民生是“仁”、“孝”之德的进一步推广；所以，那些出于国计民生的需要的科学研究，同样也是出于“仁”、“孝”之德。

除此之外，古代科学家研究科学还有一个动机，这就是经学的动机。古代数学家大都把自己的数学研究与《周易》、《周礼》的“九数”以及儒家的“六艺”联系在一起。魏晋时期数学家刘徽在所撰《九章算术注》“序”中说：“昔在包牺氏始画八卦，以通神明之德，以类万物之情，作九九之数，以合六爻之变”，“周公制礼而有九数，九数之流，则《九章》是矣”；《孙子算经》认为数学是“六艺之纲纪”，能够“穷道德之理，究性命之情”；唐朝时期的数学家王孝通在《上缉古算经表》中说：“臣闻九畴载叙，纪法著于彝伦；六艺成功，数术参于造化”；这一切都是为了说明他们研究数学是对儒家经学的继承和发挥。宋朝时期的数学家秦九韶在《数书九章》的“序”中认为，数学“大则可以通神明、顺性命，小则可以经世务、类万物”，元朝时期的数学家朱世杰在《四元玉鉴》“卷首”中认为，数学“以明理为务，必达乘除升降进退之理，乃尽性穷神之学”，这里讲“通神明、顺性命”以及“明理”，无非是要说明数学与理学在根本上是一致的，而他们的数学研究的动机也正在于此。事实上，宋代以后的科学家较多地把科学研究与求“自然之理”联系在一起，所谓“数理”、“历理”、“物理”、“医理”之类；在他们看来，当时所谓的“自然之理”是包含在儒家“大道”中的“小道”，正如朱熹所言，“小道亦是道理”[]，所以，研究科学也是为了阐发儒家的道理。

从根本上说，古代科学家研究科学的以上三种动机都是围绕着儒家的价值观而展开的。出于国计民生的需要，就是为了落实儒家的民本思想；出于“仁”、“孝”之德，就是实践儒家的仁爱理念；出于经学的目的，就是要发挥儒家之道。因此，古代科学家的研究科学的动机最终都源自儒家的价值观。

（2）儒家经典成为科学研究的知识基础

科学研究需要有相当的知识基础和专业基础，而在儒家文化占主流的背景下，大多数科学家的基础知识甚至一些专业基础知识最初都是从儒家经典中获得的。儒家经典中包含了丰富的科技知识。就古代数学、天文学、地理学、医药学和农学五大学科而言，《周易》等著作中包含有某些数学知识，《诗经》、《尚书•尧典》、《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》以及《春秋》等著作中包含有某些天文学的知识，《尚书•禹贡》、《周礼•夏官司马•职方》等著作中包含有某些地理学知识，《周易》、《礼记•月令》等著作中包含了与医学有关的知识，《诗经》、《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》等著作中包含有农学知识。应当说，儒家经典中具备了古代科学家从事科学研究所需要的基础知识以及一些专业基础知识。因此，儒家经典中的科技知识，实际上成为许多科学家的知识背景，成为他们的知识结构中非常重要的组成部分。

古代许多科学家的科学研究正是在儒家经典中所获得的科学知识的基础上，经过自己的进一步研究、发挥和提高，从而在科学上做出了贡献。从一些科学家的科学研究过程以及他们所撰著的科学著作中，可以发现，他们的科学研究与儒家经典中的知识密切相关，在一定程度上是对儒家经典中某些知识的发挥和提高。

古代数学家必定要讲《周易》。魏晋时期的著名数学家刘徽在为《九章算术》作注时说：“徽幼习《九章》，长再详览，观阴阳之割裂，总算术之根源。探赜之暇，遂悟其意。是以敢竭顽鲁，采其所见，为之作注。”[]也就是说，他是通过《周易》的阴阳之说“总算术之根源”，从而明白《九章算术》之意，并为《九章算术》作注。宋元时期的数学家讲河图洛书、八卦九畴。宋代著名的数学家秦九韶对《周易》揲蓍之法中的数学问题进行研究，从而引伸出一次同余组的解法，即“大衍求一术”，被认为达到了当时世界数学的最高水平；又有数学家杨辉对“洛书”的三阶纵横图进行研究，直至对十阶纵横图的研究；还有元代著名数学家朱世杰撰《四元玉鉴》，运用《周易》概念论述了多元高次方程组的求解问题，被美国科学史家乔治•萨顿称为“中国数学著作中最重要的一部，同时也是中世纪最杰出的数学著作之一”[]。

古代天文学家必定要以《尚书•尧典》为依据，同时结合《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》、《诗经》、《春秋》“经传”等儒家经典中有关天象的纪录和天文知识，进行研究，同时，古代天文学家在编制历法时也经常运用《周易》中的概念。李约瑟说：“天文和历法一直是‘正统’的儒家之学。”[]充分揭示了中国古代天文学与儒学的关系。由于古代的天文历法研究需要涉及大量的儒家经典，所以，在历史上，大多数天文历法家都是饱读儒家经典的儒者，从汉唐时期的张衡、虞喜、何承天、祖冲之、刘焯到宋元时期的苏颂、沈括、黄裳、郭守敬，这些著名的天文历法家都曾经读过大量的儒家经典，他们所撰著的天文历法方面的著作采纳了儒家经典中大量的天文学知识。

古代的地理学则不可能不讲《尚书•禹贡》、《周礼•夏官司马•职方》。东汉的班固所撰《汉书•地理志》辑录了《尚书•禹贡》的全文和《周礼•夏官司马•职方》的内容；魏晋时期的地图学家裴秀所制《禹贡地域图》主要是根据《尚书•禹贡》。此后的地理学家郦道元、贾耽、杜佑、李吉甫都无不通晓《尚书•禹贡》，并以此作为地理学研究的基本材料。

在农学方面，《周易》的“三才之道”是古代农学研究的思想基础。而且，以《礼记•月令》为基本框架的月令式农书是古代重要的农书类型，先是有东汉的崔寔撰《四民月令》，又有唐朝韩鄂撰《四时纂要》，后来还有元朝的鲁明善撰《农桑衣食撮要》，等等。即使是其它类型的农书，其中也包含了大量从《诗经》、《尚书》、《周礼》、《礼记•月令》、《尔雅》等儒家经典中引述而来的农学知识。

当然，作为科学家，他们的知识并不只是从儒家经典中所获得的那一部分科学知识，他们还拥有从前人的科技著作以及其它著作中获取的知识，更重要的，还有他们的经验知识以及他们通过科学研究所获得的知识。但无论如何，在他们的知识结构中，从儒家经典中所获得的知识是他们进行科学研究最基础的同时也是最重要的知识。

（3）儒家的经学方法成为重要的科学研究方法

在儒家文化的背景下，科学家在研究科学时，不仅研究动机与儒家思想有关，所运用的知识中包含着从儒家经典中所获得的知识，而且在研究方法上也与儒学的经学方法相一致。

中国古代科学家的科学研究往往是以读书为起点，然后用经验知识验证前人的理论和观点，并作适当的发挥、诠释和概括。与这样的研究程序相关，科学研究首先要求广泛地读书，博览群书，其中也必然包括儒家经典，这就是“博学以文”。在此基础上，科学家还要用亲身的实践对前人的知识进行验证，尤其是地理学家、医药学家、农学家更是如此，这就要求“实事求是”。因此，古代科学著作有不少都是对以往科技知识的整理和总结。

古代的科学研究由于与儒家的经学研究有许多相似之处，都是围绕着前人的著作而展开的，所以一直有尊崇经典的传统。古代科学家首先必须尊崇儒家经典，尤其是包含科技知识的那些儒家经典，《诗经》、《尚书•尧典》、《尚书•禹贡》、《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》、《周礼》、《周易》以及《春秋》“经传”等都是古代科学家所必须尊崇的经典。此外，科学中的各个学科也都有各自的经典：数学上有“算经十书”，包括《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《五曹算经》、《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》、《五经算术》、《缀术》、《缉古算经》；天文学上有《周髀算经》、《甘石星经》等；地理学上有《山海经》、《水经》等；医学上有《黄帝内经》、《神农本草经》、《难经》、《脉经》、《针灸甲乙经》等；农学上有《氾胜之书》、《齐民要术》、《耒耜经》等等。这些经典是各学科的科学家所必须尊崇的。

由于尊崇经典，所以科学研究只是在经典所涉及的范围内展开，只是在对经典的诠释过程中有所发挥。先有《九章算术》，后有《九章算术注》；先有《水经》，后有《水经注》；先有《神农本草经》，后有《神农本草经集注》，诸如此类。这与儒学的经学方法是一致的。尤其是，明清之际，西方科学传到中国，当时中国的科学家大都持“西学中源”的观点，并且采取引中国古代经典解释西方科学的方法进行研究。这一科学研究方式依然是承袭了儒学的经学方法。[]

三．儒家文化对古代科技特征的影响

由于古代科学家的科研动机、知识基础以及研究方法在很大程度上受到儒家文化的影响，因而中国古代科技所具有的实用性、经验性和继承性的特征，事实上也与儒家文化有着密切的关系。

在儒家文化的影响下，古代科学家进行科学研究的重要动机之一在于满足国计民生的需要，所以，大多数具有儒家价值理念的科学家在研究科技时，所注重的主要是科技的实际功用，这就决定了中国古代科技的实用特征，富有务实精神。虽然也曾有一些科学家对纯科学的问题进行过研究，但在总体上看，古代科技的实用性特征是相当明显的，是主要的。在论及中国古代数学史上最重要的经典著作《九章算术》与儒家文化的关系时，中国数学史家钱宝琮先生说：“《九章算术》的编纂者似乎认为：所有具体问题得到解答已尽‘算术’的能事，不讨论抽象的数学理论无害为‘算术’；掌握数学知识的人应该满足于能够解答生活实践中提出的应用问题，数学的理论虽属可知，但很难全部搞清楚，学者应该有适可而止的态度。这种重视感性认识而忽视理性认识的见解，虽不能证明它渊源于荀卿，但与荀卿思想十分类似。”[]如果对于中国古代数学发展具有重要影响的《九章算术》，其实用性的特征是受到儒家文化的影响，那么，整个古代数学的发展与儒家文化的密切联系，也就不言而喻的了。除此之外，中国古代的天文学、地理学、医学和农学的实用特征在很大程度上也与儒家文化的务实精神有着直接的关系。

与实用性特征相联系，古代科学家较为强调感觉经验，注重经验性的描述，因而使古代科技带有明显的经验性。在科学理论上，则主要是运用某些现成的、普遍适用的儒家理论以及诸如“气”、“阴阳”、“五行”、“八卦”、“理”之类的概念，经过思维的加工和变换，对自然现象加以抽象的、思辩的解释，只注重定性分析，而不注重定量分析。其结果是，科学研究仅仅停留在经验的层面上。比如，唐朝时期的天文学家僧一行，他在天文仪器制造、天文观测等诸方面多有贡献，他所编制的“大衍历”是当时最好的历法。然而，他在解释他的“大衍历”时则说：“《易》：天数五，地数五，五位相得而各有合，所以成变化而行鬼神也。天数始于一，地数始于二，合二始以位刚柔。天数终于九，地数终于十，合二终以纪闰余。天数中于五，地数中于六，合二中以通律历。……故爻数通乎六十，策数行乎二百四十。是以大衍为天地之枢，如环之无端，盖律历之大纪也。”[]再比如，宋代科学家沈括在解释黄河中下游陕县以西黄土高原成因时，他说：“今关、陕以西，水行地中，不减百余尺，其泥岁东流，皆为大陆之土，此理必然。”[]他还说：“五运六气，冬寒夏暑，旸雨电雹，鬼灵厌蛊，甘苦寒温之节，后先胜复之用，此天理也。”[]由于停留在经验性的描述和思辩性的解释上，科学在理论上相对较为薄弱。

由于古代科学家的科学研究较多地受到儒家经学方法的影响，因此对科学家来说，不仅儒家思想是不可违背的，而且，各门学科的“经典”也是不可违背的。这种崇尚经典的学风使得后来的科学家在科学研究中更多的是对前人著作中的科学知识和科学理论的继承、沿袭或注疏、诠释，并在此基础上有所补充、改进。因此，古代的科学著作大都少不了引经据典，广泛吸取前人的多方面、多学科的知识，因而表现出明显的继承性。即使有所创新和发展，也主要是在既定的框架内做出适当的改变和发挥。

中国古代科技的实用性、经验性和继承性的特征实际上正是在科技的层面上对儒家思想的延伸和展开。由于要实践儒家之道，所以古代科技重视实用，重视经验，在实用科技方面较有优势，而在科学理论上则相对薄弱；同时，又是由于要尊崇儒家之道，所以古代科学家总是把自己的研究与儒家学说、儒家经典联系在一起，重视知识的积累，表现出明显的继承性。由此可见，中国古代科技的特征与儒家思想密切相关，儒家文化对于中国古代科技特征的形成具有重要的影响。

综上所述，在以儒家文化为主流的中国传统文化背景下，中国古代科技的发展在很大程度上受到儒家文化的影响，甚至在某种意义上可以说，中国古代的科学家大都是儒学化的科学家，中国古代的科学研究大都是儒学化的研究，中国古代科技大体上带有明显的儒学特征，中国古代的科学是儒学化的科学。

参考文献：

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[16]新唐书•历志三上[A]．中华书局本．

第7篇：研究天文学的意义范文

50年前，天文学再次迎来了一次里程碑式的进展。33岁的加州理工学院教授施密特（Maarten Schmidt）使用当时世界上最大的望远镜——帕洛玛天文台的著名的200英寸（约合5米）海尔望远镜，测量了一个类似恒星的奇异天体的光谱，结果发现这颗“恒星”并非看起来那样简单。三年后，施密特的发现使他登上了著名的《时代周刊》的封面，尽管当时学术界对他和其他人的有关观测结果依然百思不得其解。在那时，虽然人们尚未完全接受施密特的这一发现，但它将会为探索宇宙最遥远的地带开启一扇大门。

寻找光学对应体

射电天文学的出现为类星体的发现铺平了道路。第二次世界大战中雷达的迅猛发展，导致星空中的自然射电源被偶然发现。在接下来的数十年间，射电天文望远镜观测了很大一部分天空。但是要深入了解一个单颗射电源，通常首先需要找到其光学对应体，这是一项似易实难的任务。

直到上世纪70年代末，射电望远镜的观测结果还相对地比较粗糙。在高精度相干观测法出现以前，射电天文学家们只能粗略地测出一个射电源的位置。要想在一片看似普通的恒星和星系中识别出射电源的光学对应体是极为困难的，除非有一个明显的异常光源正好和射电源的模糊位置相对应。

天文学家Cyril Hazard发明了一种巧妙的射电源定位方法——月掩星法。当月面从一个射电源前方经过时，它的信号就会被立即遮掩，这时其位置就在月面边缘所处的一段弧线上。当该射电源在月面另一侧重新出现，或者月面以稍有不同的路径再次将其遮掩时，就能确定第二段弧线。这两段弧线交点就是该射电源的准确位置。

Hazard及其同事使用位于澳大利亚的著名的帕克斯射电望远镜，观测了射电源3C 273的的三次月掩星，3C 273代表《剑桥第三射电源表》上的第273个源，编号是以天置的赤经排序的。他们对这个射电源的定位精度达到了亚角秒量级（如需了解更多关于Hazard工作的信息，可登录skypub. com/3c273）。后来的观测显示，它与两个可见光源对应：3C 273 A看起来像是出自3C 273 B的一道纤细喷流，而后者则是一个相当明亮的13等天体，看上去像是一颗恒星。3C 373 B不同于其它照片中恒星的点状外观，看起来似乎被包裹在一团暗淡的模糊光斑中。

在帕洛玛天文台，施密特开始着手研究这些光学对应体的性质。获取了射电源的准确位置后，他应用了天文学中最强大的分析工具——光谱。不过他拍摄的可见光光谱反而让问题更复杂了。3C 273 B的光谱特征是完全陌生的，在人们预想的谱线位置上，居然是空白一片，什么也没有。

不过几周后，施密特发现，其实3C 273 B的光谱中有一组非常熟悉的谱线：氢原子光谱的巴耳末线系。不过它在光谱中红移了16%。

一个学生最近提出一个问题，为什么3C 273的红移没有被立即发现？毕竟，这种形式的发射谱线与恒星形成区和行星状星云的谱线相似。类似的谱线在赛弗特星系中也能看到，赛弗特星系是拥有明亮星系核的近距离旋涡星系，后来证明这种星系是类星体的“失败”近亲，在一定意义上说就是较暗弱的类星体。

要理解为什么说施密特的发现是一项伟大的成就，可以先看一下后文中的原始资料。Schmidt必须首先拍摄光谱，而在1963年，对光谱的解释工作更像是一门技巧，而不是科学。将200英寸海尔望远镜获取的光谱，与现代使用94英寸（约合2.4米）的Hiltner望远镜上的CCD探测器记录的光谱相比较，微弱的低对比度特征在CCD光谱中立即可以被认出是发射线，而同样的特征在摄影光谱中几乎无法看出，即便高对比度的谱线也显得十分弥散。

遥远而明亮的天体

为什么这16%的红移令人吃惊？

天文学家早已知道宇宙膨胀可以导致遥远天体的光谱线发生红移，结果就是越遥远的天体看起来其退行速度就越快。甚至在上世纪60年代初期，天文学家们就已经发现了红移高达20%的遥远星系团，它们的红移比3C 273更大。

不过这些星系团并没有3C 373的超高亮度。越遥远的天体看起来越暗弱，所以如果3C 373真的距离地球20亿光年，那么它的亮度将至少是当时已知的最明亮星系的40倍。

此外，施密特在他的原始论文中认为，如果该类星体的喷流（3C 273 A）源于3C 273 B，那么它必须至少延伸16万光年。即使它以光速运动，这一喷流要想达到当前的长度也至少要16万年的时间；由于它的速度一定远不及光速，因而所需时间甚至肯定更长。如果3C 273 B总是保持同一亮度，那么在这段时间内，它辐射出的总能量将会比1亿颗超新星的能量更大。尽管如此，施密特依然坚持“最直接而至少可接受”的解释，是3C 273的红移是宇宙膨胀造成的。

但是，很多天文学家依然对它能够在这样长的时间内产生如此巨大的能量感到怀疑。尤其当观察到个别类星体在数天内，而不是在数月或数年内就发生了亮度变化时，问题就变得更加复杂了。观测结果显示，某些天体居然在几光天的空间范围（差不多等于太阳系的大小）内，产生了和一个星系相当的光度。是什么在如此小的空间内制造了如此大的能量？

由于需要这么多的能量，有一些天文学家认为，类星体的红移也许并不是宇宙膨胀造成的。他们提出，类星体的距离可能并没有那么遥远，也许它们就在本星系群附近。

当时有三种可选择的理论允许假定类星于邻近宇宙之中：

一、类星体可能是以接近光速运动的邻近天体。

二、类星体的光可能发生了引力红移，由于黑洞的巨大引力，它在逃离过程中损失了能量。

三、类星体的红移现象可能是由于某种未知的“新物理学”造成的。

不过这三种可能答案都存在疑点。如果类星体以接近光速运动，那么按照相对论，蓝移的类星体将比红移的类星体更容易被探测到，不过至今没有发现这种情况。这大大降低了类星体是邻近天体的可能性。同时类星体的光被引力红移的观点会导致各种矛盾：发出这种发射线所需的大量低密度气体必须存在于一个强引力场中，而这么强的引力场会将物质压缩至无法形成发射线的极高密度。第三种解释则纯粹是一种猜想，没有任何证据支持。

在施密特的发现以后，关于类星体红移的论战持续了15年，直到决定性证据出现，证实了类星体的确是非常遥远的天体。1978年，Alan Stockton（夏威夷大学）证实，类星体处在具有相同红移的普通星系之中，有时候其红移量甚至比预期的更大。

更多的证据进一步证实了类星体的极远距离：Dennis Walsh（焦德雷班克天文台）领导的团队证认出了第一个因前景星系而发生引力透镜作用的类星体，这种现象只能在宇宙学距离的前提下才能解释。而在1982年，Todd Boroson和John Beverly Oke（帕洛玛天文台）研究了另一个著名类星体3C 48周围的模糊光斑，证实那是来自其宿主星系的星光。

类星体的能源

如果说类星体红移是宇宙学性质的，那么就存在一个能量来源的问题。无论其能源是什么，它都必须能够在一个太阳系大小的很小体积内释放出巨大的能量。

几位天体物理学家——苏联的Yakov Zel’dovich和Igor Novikov，康奈尔大学的Edwin Salpeter在1964年，英国剑桥大学的Donald Lynden-Bell在 1968年，分别独立提出，唯一可行的解释是气体被吸积到数百万倍太阳质量的巨大黑洞之中。尽管根据定义黑洞不能发光，不过当它吞食气体时却会变成强大的光源。当气体盘旋落入巨大黑洞中时，会释放出重力势能，形成覆盖整个电磁波谱的辐射。

到了1984年，剑桥大学的著名天文学家马丁 ·里斯令人信服地指出，星系核的任何活动都不可避免地导致形成一个特大质量黑洞。尽管直接的观测证据依然并不充分，但天文学家们开始倾向于接受特大质量黑洞的吸积活动是类星体能源的观点，因为这种解释是当时仅剩的最后一种可能。

有意思的是，证实特大质量黑洞存在的第一个有力证据并非来自类星体，而是它们看上去并不活跃的“同胞”。围绕星系中心运转的气体和恒星证明，几乎所有大型星系的中央都寄宿着特大质量黑洞。类星体与普通星系的唯一区别在于，它们的中心黑洞吞食物质的多少。

类星体的结构

多年来，天文学家逐渐梳理出了类星体的完整故事：这些奇异的天体如何演化，以及它们的真实面貌究竟如何。不过在回答这些问题之前，首先要找到更多的类星体。

最初，天文学家们用射电波区分类星体与普通恒星。类星体的射电波来自其明亮的喷流，这种喷流是从星系中心爆射而出，进入星系际空间中的。不过天文学家很快意识到，类星体的其它性质，例如其特殊的光谱、多变性以及X射线发射等，都可以将它们从附近的恒星中区别出来。在这个过程中，他们发现，相对容易被找到的“射电强”（现在活动星系核被分为“射电强”与“射电弱”两类——编者注）的类星体其实只占全部数量的5%到10%。

到上世纪80年代初，各种观测项目已经发现了数十万个类星体，目标的距离也越来越远。斯隆数字化巡天是一个覆盖全天四分之一的自动观测项目，它在过去8年间发现了超过12万颗类星体。随着类星体的统计数据越来越完备，完整的演化过程也最终被勾画了出来。

目前的理论认为，在星系的形成时期，类星体就在星系核中开始成长，那时候宇宙的年龄只有数亿年。30亿年后，类星体的数量达到峰值。不过之后的数十亿年里，由于特大质量黑洞逐渐耗尽了气体供给，导致其晚年变得越来越平静。

事实上，类星体可能是被自己破坏的：极高的自身光度将正在被吸积的气体加热到极高的温度，甚至将其完全吹走。结果就是黑洞的物质供给不足，而在黑洞年轻时，却因为这些燃料而有极高的亮度。曾在100亿年前统治宇宙的类星体的全部遗骸，就是目前平静地蛰伏于邻近的大型星系中心的特大黑洞。

尽管目前没有望远镜可以在如此远的距离上直接拍摄到类星体的精细结构，不过50年来的研究已经找到了许多探索其真实面貌的间接方法。所有理论的基础都一样：那里有一个气体吸积盘向特大质量黑洞提供物质。但是具体细节依然很难探究。

观测显示，一些类星体被一圈尘埃所包围，特别是那些光度较低的类星体。尘埃环可能是吸积盘本身的延伸，也可能与吸积盘吹出的风有关。无论哪种情况，这些尘埃若要存在，就必须远离吸积盘内部的强光和高热。从赤道方向透过这层阻碍观察类星体，与从垂直方向看到的不同——许多经常帮助我们识别类星体的重要特征，比如较宽的发射线，在垂直方向上都是看不到的。尘埃层可以帮助解释类星体的种类变化。

第8篇：研究天文学的意义范文

Gamma Ray Bursts

Discoverer: U.S. scientists

The coming of the “space age” ushered[引领] in a golden age of astronomy that is still going on today. That golden age began, strangely enough, not in space but with the turning point in cold war relations, that also contributed to our next great discovery.

In the 1960s, despite a nuclear test ban treaty, The Soviet Union refused to allow on-site[现场的] inspectors at its nuclear facilities. As a result, the U.S. opted[选择]

to monitor the Soviets by developing an orbital satellite

system, capable of detecting gamma ray bursts

produced by nuclear explosions. Because the satellite’s detectors looked up as well as down, scientists decided to use them to see if supernovae[超新星] produced gamma rays when they exploded. Between 1969 and 1972, they detected evidence of 16 short gamma ray bursts scattered across the sky. There was just one problem. None of the bursts correlated[相互关联] with any of the known supernova events. And the mystery deepened.

Over the next two decades, astronomers detected an average of one gamma ray burst a day, but each burst happened so quickly that it was over before astronomers could get a telescope aimed at it. Finally, astronomers

began to solve the puzzle with the help of the BeppoSAX注1

space telescope, which was designed specifically to

detect short bursts of gamma and X-rays and precisely pinpoint[精确定位] their locations.

On December 14th, 1997, BeppoSAX located a gamma ray burst, leading to the first photographs ever taken of a burst in wavelengths other than gamma. To their astonishment, astronomers discovered that the burst took place in a galaxy 12 billion light years away, making

it one of the universe’s most powerful explosions. Since then, dozens of other gamma ray bursts have been

similarly documented, all just as powerful and far away. As for what it all means, the discovery of gamma ray bursts have once again shown us that, hidden out there behind the veil of the earth’s atmosphere are objects that are not only strange and hard to fathom[进行探测] black holes, pulsars[脉冲星], quasars[类星体] but they’re lethal[致命的], too. Gamma ray bursts are now considered a possible cause of past extinction events on earth.

The scientist Sir Arthur Eddington once noted, “Not only is the universe stranger than we imagine, it is stranger than we can imagine.” He could have been

talking about gamma ray bursts, the expanding universe or the theory of general relativity. It also happens to be a perfect description of our next discovery.

Planets Orbiting Other Stars

Discoverer: Alexander Wolszczan, Geoffrey Marcy and other scientists

Once, it would have been impossible for

astronomers to imagine discovering other solar systems with planets like our own. But today, astronomers can imagine, thanks to powerful space- and ground-based telescopes like the one here at the Lick Observatory in Mount Hamilton, California, where Jeff Marcy is hunting for new planets.

Nye: How do you go about finding a planet around a star?

Marcy: Well, it’s very easy. We watch the star to see if it wobbles[摇摆] in response to the planet yanking[猛拉] on it gravitationally.

Nye: Oh, you just need one of these.

Marcy: That’s right. This is the three-meter Lick

Observatory telescope.

The search for extra-terrestrial[地球的] planetary systems gained momentum[气势] in the early 1990s, when a Polish astronomer made a surprising discovery.

Marcy: There’s a wonderful discovery by Alex Wolszczan of a system of three planets orbiting a pulsar, and the way he found them was quite

exciting. He watches the pulses coming from the

pulsar, and the arrival of those pulses changes as the pulsar approaches and recedes[后退] us. These are hideous[可怕的] stars. Pulsars

have ultraviolet[紫外线辐射],

X-rays and gamma rays coming off them. They’re the bizarre[奇异的] end products of a supernova explosion, and despite that bizarre

environment, here we have earth-sized planets going around it. If there’re earth-size planets around pulsars, you can bet there are earth-size planets around other stars.

Since Wolszczan’s discovery, Marcy and other astronomers have found more than 130 extra-solar planets.

Marcy: We thought we would never find even one planet, and we have found the world’s only

triple[由三个部分组成的] planet system and quad-

ruple[由四个部分组成的] planet system with this telescope. These are planets the size of our Jupiter, Saturn, and the smallest are Neptune-sized, so it’s quite exciting. We’re finding planets of Jupiter size, but even those a few times bigger than the earth.

While no earth-like planets have yet been found, the search continues.

The Universe Is Accelerating

Discoverer: Saul Perlmutter and other scientists

As the universe expanded following the Big Bang, logic dictated that the gravitational attraction of all matter should pull at that expanding material and cause the expansion to slow. But how much was the universe slowing down? In the 1990s the Hubble space telescope made it possible

for teams of scientists to answer the question by studying the brightness of light from a special type of exploding star called a Type 1-A supernova.

I paid a visit to the

Lawrence Berkley National Laboratory in San Francisco,

and met with astrophysicist Saul Perlmutter, who

headed-up the Supernova Cosmology Project.

Nye: So what did you find out?

Perlmutter: So we started to make a measurement to try to find out how much the universe, in its extension, is slowing down. When we first saw the data, you…you say, “Well, that’s kind of funny. It kinda looks as if the universe isn’t…isn’t slowing down.” You check each step of the process, and little by little, it really looks like the universe is actually speeding up. This acceleration of the universe doesn’t fit at all. We understand pretty well what all the forces are in the universe and what all the objects are in the universe, and this is one of the first times that we’ve come across something that we wouldn’t have predicted.

Nye: Why is it accelerating?

Perlmutter: Well, that’s the question that has us all dying to know the answer, and, I mean, one way to think about it is that if you have a[n] energy, of this odd sort that would pervade[遍及] all of space, it can actually speed up [the] universe where gravity’s trying to slow it down. And we’re calling that “dark energy,” just to

reflect the fact that we don’t know what it is.

Here we have SNAP注2 that we’re hoping to be able to launch in the not-too-distant future. This one goes out to a location out past the moon. From that vantage point[有利位置]

you can measure the expansion history with such detail that we could actually see the little changes, when it goes from

deceleration[减速] to acceleration. Back when the universe was

really dense and close together, gravity was more important and it slowed the expansion down. As it kept expanding, though, even slower and slower, it lost out and gravity became less important than the dark energy, which took over and started to accelerate

the expansion. And we’re after exactly how that changeover

occurred, and that will tell us about what different possible

theories could be right, to explain the dark energy.

Nye: Always expanding…

Perlmutter: Exactly.

Nye: …but slowly then speeding up.

Perlmutter: Exactly.

Nye: And that’s where we are now.

Perlmutter: Exactly. So it’s this issue of… “Did it slow down and then suddenly spurt[突然急速行进]? Or did it slow and come to a

wobble and then take off?” You know, what…what was that

transition like?

Just like the ancient astronomers, modern scientists have discovered something about the cosmos that we can not yet

explain. It’ll be up to observers and theorists to figure out what’s

going on in our expanding universe. For this, they’ll need new ideas and better instruments. Now, whether this mystery is solved soon or far in the future, you can be certain of one thing

we will keep watching the skies to understand our place in the cosmos. We will continue to explore, understand and discover.

伽玛射线爆发

发现者:美国科学家

“太空时代”的来临开启了天文学的黄金时代,至今方兴未艾。但奇怪的是,这个黄金时代的开始并非来自太空,而是来自冷战时期美苏关系的转折点。这也促成了我们的下一个伟大发现。

20世纪60年代,虽然有禁止核试验条约,苏联拒绝让实地考察员进入其核能设施检查。因此,为了监察苏联的动态,美国开发出一套轨道卫星系统,用以探测核爆产生的伽玛射线。由于卫星探测器可以对其上空和下空进行探测,科学家决定用其观测超新星爆炸时会否产生伽玛射线。1969到1972年间,他们探测到16次分散于星空的短伽玛射线爆发。问题在于,没有一次爆炸与已知的超新星有关。谜团越来越深。

在往后20年里,天文学家平均每天都能探测到一次伽玛射线爆发,但每次爆发都异常迅速,他们根本来不及用望远镜瞄准它。最后,天文学家借助比普卫星才得以解开这些疑问。这个卫星专门用于探测伽玛射线及X射线的短爆发,并能准确定位爆发位置。

1997年12月14日,比普卫星找到了一次伽玛射线爆发的位置,从而拍摄到第一批伽玛射线以外的、其他波长射线爆发的照片。天文学家们惊讶地发现,这次爆炸发生在120亿光年之外的星系中,是宇宙中威力最强大的爆炸之一。随后,天文学家又记录到数十个伽玛射线爆发事件,它们具有同等强大的威力,距离我们都很远。这一发现的意义在于――伽玛射线爆发这个发现再度告诉我们,在地球大气之外的外太空里藏着许多奇妙的星体,不仅难以测量――比如黑洞、脉冲星和类星体,而且其威力足以致命。现在,伽玛射线爆发被认为可能是其中一个造成古代地球生物

灭亡的原因。

(英国)科学家亚瑟・艾丁顿曾说:“宇宙的奇妙不仅超出我们的想象,甚至是我们远远无法想象的。”他所说的话既可以用来形容伽玛射线爆发、宇宙膨胀或广义相对论,也能贴切地概括我们的下一个伟大发现。

行星绕行其他恒星

发现者:亚历山大・沃尔兹刚、

杰弗里・马西及其他科学家

过去,天文学家们根本想不到人类会发现其他拥有像地球这样的行星的太阳系。但如今,多亏了太空及地表高倍望远镜――例如(美国)加利福尼亚州汉密尔顿山利克天文台的这具望远镜,天文学家能够尽情想象(这样的星象)。杰夫・马西在此寻找新行星。

纳尔:你如何寻找绕行恒星的行星?

马西:这很简单。我们观察恒星,看其是否因应行星重力的拉扯而摆动。

纳尔:噢,你只要借助这么一个

大家伙。

马西:没错。这是口径为3米的利克

天文望远镜。

20世纪90年代初期,寻找太阳系外行星系的势头日渐增大,因为当时一位波兰天文学家有一个惊人的发现。

马西:天文学家亚历克斯・沃尔兹刚有一个伟大的发现,他发现了一个有三颗行星绕行一颗脉冲星的星体系统,而且他发现的方式也相当令人振奋。他观测来自脉冲星的脉冲,而那些脉冲抵达时(的状况)会随着脉冲星接近或远离我们而改变。这是些很可怕的星体。脉冲星能放射出紫外线、X射线和伽玛射线。它们是超新星爆炸后怪异的最终产物,虽然环境奇异,我们却发现有一些和地球体积相当的行星围绕它运行。假若有地球大小的行星绕行脉冲星,你就可以肯定有地球大小的行星绕行其他恒星了。

继沃尔兹刚的发现之后,马西及其他天文学家又发现了超过130个太阳系外

行星。

马西:我们原本以为不可能发现任何行星,但藉由这具天文望远镜,我们发现了宇宙中唯一一个三连颗系外行星以及四连颗系外行星。这些行星的大小相当于我们太阳系的木星和土星,最小的也有海王星那么大,因此这是一项让人兴奋的发现。我们正在寻找木星大小的行星,但即使那样的行星还是比地球大好几倍。

只要仍未找到像地球一样的行星,寻觅工作仍将继续下去。

宇宙加速膨胀

发现者:索尔・普密特及其他科学家

大爆炸之后,宇宙不断向外扩张。理论上,物质间的引力会对物质的膨胀起到牵制作用,减慢其膨胀速度。然而宇宙膨胀的速度到底减缓了多少?上世纪90年代,哈勃太空望远镜让科学家们得以解开这个疑虑――方法是研究某种特别的爆炸恒星,也就是1A型超新星的

亮度。

我造访

了(美国)旧金山的劳伦斯伯克利国家实验室,前去拜访天体物理学家

索尔・普密特。他是“超新星宇宙学计划”的带头人。

纳尔:请问您发现了什么?

普密特:一开始,我们进行了测量,尝试找出宇宙膨胀减缓的程度。第一次看到那些数据时,我们想:“真奇怪,宇宙似乎没有减慢膨胀的速度。”在检查过计算的每一个步骤之后,渐渐地,我们发现宇宙真的正在加速膨胀。宇宙的这种膨胀并不合理。我们已经很清楚宇宙中的各种力量以及宇宙中存在什么星体,这是我们第一次遇到超出预测的

东西。

纳尔:为什么宇宙会加速膨胀呢?

普密特:这就是我们竭尽全力试图解答的问题,我的意思是,你可以这么想,假如有一种怪异的能量遍布整个太空,它能加速宇宙膨胀的速度――尽管引力却试图给膨胀减速。我们把它称为“暗能量”,意思是目前我们还不知道它是一种怎样的能量。

这是超新星加速探测器,我们希望能在不久的将来将其发射升空。它升空后将飞越月球到达某个定点。在那个位置上,你可以详细测量宇宙的膨胀史,这样我们就可以观测到其从减速到加速的微小变化。过去宇宙密度很高的时候,星体之间非常贴近,引力占据主导地位,可以减缓宇宙膨胀。随着宇宙继续膨胀,速度越来越慢,最终停止,那时引力的重要性就比不上暗能量,暗能量就会取代引力,加速宇宙膨胀。我们正在追寻这种改变究竟是如何发生的,这样我们就能知道哪些不同的理论可能正确解释

暗能量。

纳尔:一直在膨胀……

普密特:是的。

纳尔:……但减速后再次加速膨胀。

普密特:没错。

纳尔:这就是我们所处的状态。

普密特:完全正确。因此问题就在于……“(宇宙)到底是先减速然后突然加速?还是减速后经历一个拉锯过程再急速膨胀呢?”你知道,这种变迁究竟是怎样的呢?

就像古代天文学家一样,现代科学家已经发现了一些目前无法解释的宇宙现象。这个重任将落在观测者及理论家身上,他们要弄明白膨胀中的宇宙里到底发生了什么事情。他们需要新观念和更好的观测仪器来追寻答案。无论这个谜团的解答会出现在不久的将来还是遥遥无期,我们可以肯定的是――人类会继续观测天空,从而了解自身在宇宙中的定位。我们会一直坚持探索和了解,继续发现。

第9篇：研究天文学的意义范文

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.