“世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈,一件是我們心中崇高的道德準則,另一件是我們頭頂上燦爛的星空。”——這是德國著名哲學家伊曼努爾·康德的一段名言。神秘星空帶給我們的絕不僅是心靈上的震撼,而且由此產生了一個學科——天文學。
1.學科特性及其對經濟社會的影響
天文學是研究宇宙中天體及其係統的形成、結構、活動和演化的科學。天文學以觀測的天體信息和實際探測為基礎,是一門古老而又富有生命力的學科。它也研究如何利用天體知識來造福人類。探索天體演化是人類認識自然規律中的最根本的問題之一。天文學與其他科學技術相互影響、相互促進,它與我們的生存環境息息相關,它在提高全民族的文化素質、培養科技人才和樹立正確的世界觀等方麵有著不可替代的作用。
(1)促進社會生產力的快速發展。天文學的誕生和發展是與人類社會的需求和科學技術的進步分不開的。早在原始農業發展時期,當人們發現季節變化與天文現象有關而開始有意識地觀測天象時,天文學就誕生了。在古埃及,人們很早就把天體的出沒規律與尼羅河河水漲落及泛濫的關係結合在一起;在中國、印度、古巴比倫這些古代文明發達的地區,幾千年前的人們就觀察天象,編製曆法,指導農牧業生產,創造了古代天文學的輝煌,有力地促進了生產力的發展。
(2)揭示宇宙奧秘的帶頭學科。16~17世紀,隨著哥白尼日心說的提出、望遠鏡的發明及牛頓力學的創立,人類認識宇宙發生了第一次飛躍,天文學取得了劃時代的進展,有力地促進了自然科學的革命,推動了數學和力學的發展。19世紀中葉,隨著天體攝像和分光技術的發明,誕生了天體物理學,天文學產生了新的飛躍;20世紀中葉以來,電波望遠鏡開始廣泛應用於天文觀測,在1960年取得了被稱為“天文學四大發現”(微波背景輻射、脈衝星、類星體和星際有機分子)的新成就;隨著射電、光學和航天技術的不斷發展,人類可以突破地球大氣層的阻隔,到地球以外觀測天體的紫外線、紅外線、X射線、γ射線等波段的輻射,天文學發生了革命性的變革,進入了全波段發展的新時代。激動人心的發現不斷湧現,新認識、新理論層出不窮,天文學空前活躍起來,成為自然學科中最活躍的前沿學科之一,在人類認識宇宙的第二次飛躍中成為無可爭辯的主角和帶頭學科。
(3)推動關聯學科的進步。天文學是觀測科學,觀測手段、技術和方法的改進常常是天文重大發現和突破的先導。天文學的研究反過來又常會對技術進步產生重大的影響。曆史上牛頓運動定律的發現、核聚變概念的發展,都對近代科技發展起過重大的作用;現代天文觀測和研究追求極微弱信號的探測、極高的空間和時間分辨率、極精準的空間定位和計時等,這些要求無疑會對技術的進步產生巨大的推動作用。航天技術和產品也日益走進百姓的生活,大到航天發射特種技術、低溫技術及加注技術等應用於汽車電子類、新能源設備等領域,衍生廣泛的高科技含量產品;小到數碼相機、微波爐、條形碼、紙尿褲等這些便利我們日常生活的發明,最初都是為了航天發展的需要而創造的。
(4)提高全民科學素質。天文學在提高全民族的文化素質、培養科技人才和樹立正確的世界觀等方麵也有著不可替代的作用。宇宙豐富多彩、充滿魅力,自古以來就吸引了人類極大的興趣和關注。以研究宇宙為根本任務的天文學自然就成為傳播科學知識和科學思想方法最積極而有效的學科之一。天文學的每一項重大成就都大大地豐富了人類的知識寶庫,給愚昧和迷信以沉重打擊。哥白尼的日心學說把自然科學從神學中解放出來,開創了人類思想史上第一次偉大的革命就是最好的例證。培養高素質的勞動者和專門人才,對我國21世紀社會和經濟的發展有著重大戰略意義。天文學在提高全民族素質的曆史性任務中無疑有著不可替代的作用。它不僅可以培養人們強烈的求知願望、勇於創新的精神和科學的思維方法,而且可以幫助人類認識自己在自然界和宇宙中的地位,樹立起辯證唯物主義的認識論和正確的世界觀。
2.學科現狀與熱點問題
當代天文學發展的最顯著特點是觀測手段的迅速發展和全波段研究的開拓。近年來一係列大型的先進設備相繼投入使用,包括口徑十米級的光學望遠鏡、口徑2.4米的哈勃空間望遠鏡、高靈敏和高空間分辨率的空間紫外、紅外、X射線和γ射線望遠鏡、地麵和空間長基線射電望遠鏡等。這些設備的使用使各波段的空間分辨率和探測能力都有量級的提高,從而使各波段的觀測資料第一次得到匹配,開創了天文學全波段研究的嶄新紀元。
在探測手段和能力方麵,當前國際上天文學的發展重點有四個:一是追求更高的空間、時間和光譜分辨率;二是追求更大的集光本領和更大的視場,以便進行更深的宇宙探測;三是實現全波段的探測和研究;四是建立資料更完善、使用更方便的數據庫。