科学专栏：科学历史特写

变化中的宇宙认知

这段在天文方面有所成就的时期改变了人们对宇宙的看法！

作者：Michael E. Bakich

从我们的祖先开始观察天空起，在对宇宙的理解方面，我们已经走过了很长一段路。这段时间说明了在过去的几千年里，我们对宇宙的看法发生了很多改变。

很久以前，地球被人们认为是静止不动的。人们认为天空和天上的星星在我们的头上慢慢转动，移动的天体（太阳、月亮和行星）与上帝有关。因为这些天体都是在他们所属的星座中相对固定的运动，所以那些星空图更为重要。约公元前5000年的占星术是第一个使行星间的影响形式化的，被称作bibbu或野山羊（wild goats），因为它们看起来像腾跃并穿过星座。晚些时候，希腊人把这个路径叫做太阳、月亮和跟随着zodiakos kyklos的星星，或叫“动物圈”即黄道带。

公元前2500年，“史前巨石阵”, 一个在英格兰南部建造的环状石制工程被用于天文学的研究。

这个半身像象征着希腊哲学家亚里士多德。——莫斯科的达尔文自然博物馆。

公元前350年，希腊哲学家亚里士多德发展了地心说。亚里士多德不是地心说的创造者，但他从一个错误的途径概括的说明了它。他认为行星由四个元素组成：土、水、空气和火。天体都存在于第五元素“以太”中。

公元前240年，阿斯旺地区的天文学家埃拉托西尼测出了地球的赤道周长。他得出的结果大约为25000英里，他测出如此精确的数据仅凭借基础几何学。

公元前140年，比托勒密更出名的天文学家Claudius Ptolemaeus把亚里士多德的学说运用到工作理论中，他从数学上创立了一个圆绕着其它圆旋转的复杂系统来解释行星的运动。

1543年，尼古拉斯·哥白尼的《De Revolutionibus Orbium Coelestium》（天体运行论）出版了。这本书认为太阳是太阳系的中心，而不是地球。

1610年，伽利略用望远镜观测木星的四颗卫星。这些卫星绕木星的轨道而行，不是地球的轨道，证明了地心说的错误。许多怀疑论者不相信，却又拒绝通过伽利略的望远镜观测。

1687年，随着艾萨克·牛顿的万有引力定律的创立，进入了被称作“近代天文学”的时代。天体的位置能精确的定义和预测。

威廉·赫瑟尔于1781年发现天王星。——皇家天文协会

1781年，英国天文学家威廉·赫瑟尔发现天王星，加深了人们对太阳系的认识。赫瑟尔最初认为他发现的天体是彗星，但其他天文学家仔细研究的结果表明，那是一颗有着固定运行轨迹的行星。

1782年5月赫瑟尔对北部星空的一千个星云进行了详细观测，这些星体中的固定方向运行的特性——特别是他不能解决的——对赫瑟尔来说是未知的。

1846年，发现海王星，使人们对太阳系大小的认识扩大了50%。海王星的发现是天文学理论的胜利，牛顿地心引力学说起了重要作用。这颗行星的位置同时被两个天文学家计算出来，他们是Urbain LeVerrier和John Couch Adams。

19世纪80年代，天文学家们开始争论星云是银河系的一部分还是距银河系较远。这场争论持续到1912年，当亨利埃塔·李维特在小麦哲伦星云中发现25个造父变星（用于确定精确距离的星座，银河系中的一个卫星群），这使得天文学家们同意建立并校准先前恒星的“距离阶梯”。因为一个造父变星的变化周期与它的发光度（恒星的真实亮度）有直接关系，天文学家能够测量它的周期，并与亮度比较，从而算出它的距离。

1920年，Harlow Shapley和Heber D.Curtis对一个问题给出了两种不同答案，这个问题是：“螺旋状星云对它们自己来说是在银河内部还是外部”Shapley认为星云是一种在银河系内部的云，Curtis的观点与之相反，认为在外部，规律类似但距离很远。当天文学家Edwin Hubble在仙女星座发现造父变星后，这场争论以Curtis的胜出而结束。计算出螺旋状星云与银河系的距离甚至比Hubble预测的最远距离还要远很多。

1963年，发现第一个类星体，类星体名字（quasar）的词干出自“类似恒星的无线电来源（quasi-stellar radio source）”。那时，类星体是被观测到的最远的天体，但看起来不可能很小。它们涌出相当于1000个星系的能量，但仅仅是一个一般星系大小的0.1%。类星体使我们观测宇宙的距离伸展到10亿光年，现在我们又发现了10倍远的类星体。

1965年，在贝尔实验室，当Arno Penzias和Robert Wilson试图消除无线声波探测器的噪音时，它们发现了宇宙创造的剩余温度——3K宇宙微波背景辐射。它们的发现是对Georges Lemaitre第一次提出的宇宙大爆炸理论的有力证明。

19世纪80年代，一个新的观点——膨胀理论，开始被天文学家们逐渐接受。这个理论认为宇宙只是大爆炸后的一个小碎片，在经历大爆炸后以令人难以置信的速度膨胀，然后减速膨胀，就是我们现在看到的。

1998年，天文学家在对远距离和近距离的超新星研究时发现，不仅宇宙将永远膨胀下去，而且它的膨胀正在加速。

现在，天文学家相信重子物质（可见的物质）仅仅占宇宙中所有物质的0.5%。其余部分是暗物质（约三分之一）和暗能量（约三分之二）。要了解更多关于暗物质和暗能量的信息，请阅读2003年11月将出版的天文学读物《Absurd Universe》。（译者：神速剑客专为本站提供）