晴朗的夜晚，我們仰望蒼穹：點(diǎn)點(diǎn)繁星，迢迢河漢，廣袤無(wú)垠的宇宙以它神秘的色彩展現(xiàn)在我們眼前。亙古至今，經(jīng)歷了幾十萬(wàn)年的歲月，人類不懈地觀測(cè)它、探索它、研究它，歷盡千辛萬(wàn)苦，從而創(chuàng)建了一門叫做“天文學(xué)”的科學(xué)。
宇宙到底是一個(gè)什么概念呢?在西方，一直到19世紀(jì)，還認(rèn)為宇宙只是一個(gè)包羅萬(wàn)象的空間及其中的一切天體。到了20世紀(jì)，愛(ài)因斯坦才提出了“四維時(shí)空”的見(jiàn)解：其中“三維”是指長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向度量的空間，另“一維”是指時(shí)間，指出了宇宙是空間和時(shí)間的統(tǒng)一。我國(guó)這個(gè)觀點(diǎn)的出現(xiàn)，卻比西方早了兩干多年。古籍《淮南子·原道訓(xùn)》中就有記載：“四方上下曰宇，古往今來(lái)曰宙，以喻天地?！比藗円话惆延钪孀鳛樘斓厝f(wàn)物的總稱，實(shí)質(zhì)上它包含了無(wú)窮無(wú)盡的空間、無(wú)始無(wú)終的時(shí)間和無(wú)限的運(yùn)動(dòng)著變化著的物質(zhì)。
人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)首先就是從觀測(cè)天空開(kāi)始的。人們都知道，動(dòng)物對(duì)于季節(jié)的變化有一種本能的反應(yīng)，例如紫韶和雪韶一到冬季就會(huì)長(zhǎng)出濃密保溫的長(zhǎng)毛；松鼠入冬前一定會(huì)備足松果；大雁開(kāi)春才會(huì)返回北方；大馬哈魚卻在春末夏初要上溯到黑龍江上游產(chǎn)卵……而人類是不同于動(dòng)物的，逐漸脫離茹毛做血時(shí)代的遠(yuǎn)古人類，已經(jīng)開(kāi)始有意識(shí)地去觀測(cè)天空、觀測(cè)周圍、留心寒暑易節(jié)的更替。他們?yōu)榱松?，需要比較準(zhǔn)確地掌握自然界變化的規(guī)律。進(jìn)入新石器時(shí)代以后，更因?yàn)檗r(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的需要，對(duì)于天空的觀測(cè)成了他們生活中一項(xiàng)極為重要的內(nèi)容，作為自然科學(xué)的率先學(xué)科——天文學(xué)的幼苗，正是在這種原始的觀測(cè)中破土而出的。恩格斯在《自然辯證法》一書中指出：“首先是天文學(xué)——單單為了定季節(jié)，游牧民族和農(nóng)業(yè)民族就絕對(duì)需要它?！庇腥さ氖牵乩砩舷嗑嗪苓h(yuǎn)的各個(gè)古老民族中，天文學(xué)都是獨(dú)立發(fā)展起來(lái)的：古埃及重視對(duì)“天狼星”的觀測(cè)，因?yàn)樗c太陽(yáng)一起東升的那天，尼羅河就開(kāi)始泛濫，泛濫后的沃土正是播種的好地方。因此馬克思說(shuō)：“計(jì)算尼羅河水漲落期的需要，產(chǎn)生了埃及的天文學(xué)”；古代巴比倫則特別看重“五車二”這顆星，因?yàn)榇蠹s五千年以前，五車二晨升時(shí)，標(biāo)示著春天的來(lái)臨；住在愛(ài)琴海半島和島嶼上的古希臘民族最重視觀測(cè)所謂“航海九星”，它們是軒轅十四、角宿一、心宿二、河鼓二、北落師門、室宿一、婁宿三、畢宿五和北河三。這九顆星中的八顆(除北落師門外)，當(dāng)時(shí)它們依次的“赤經(jīng)差”大致相等，這無(wú)疑地成為了航海者們的天然“燈塔”；我國(guó)古代非常注意“大火”星(即“心宿二”)在黃昏出現(xiàn)。那時(shí)的黃河流域，大火昏見(jiàn)正好與春耕播種的日子相吻合。又由于我國(guó)的緯度位置很容易看到拱極星的運(yùn)動(dòng)，于是自古以來(lái)就有以北斗七星的回旋來(lái)定四時(shí)的辦法，這就是所謂“斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬(見(jiàn)《鵑冠子》)”。
人們觀測(cè)天體、測(cè)量太陽(yáng)、月亮、星星在天空的位置，研究它們的位置隨時(shí)間變化的規(guī)律，古代天文工作者日復(fù)一日年復(fù)一年地為此傾注自己的心血，于是確立了時(shí)間，制定了節(jié)氣．編寫了歷法，創(chuàng)建了最初的“天體測(cè)量學(xué)”。早在16世紀(jì)以前，中國(guó)的天象觀測(cè)就已經(jīng)達(dá)到了非常精確的程度。中國(guó)古代天文學(xué)家如落下閎、張衡、祖沖之、一行、郭守敬等人，設(shè)計(jì)出了十分精的天文觀測(cè)儀器，他們通過(guò)對(duì)恒星的觀測(cè)，制定歲時(shí)，上百次地改進(jìn)歷法。在西方，古代天文學(xué)家則以極木的熱情和力量，去研究行星在星空背景中的運(yùn)動(dòng)，最終導(dǎo)致了中世紀(jì)哥白尼“日心學(xué)說(shuō)”的創(chuàng)立。
日心學(xué)說(shuō)的發(fā)展在17世紀(jì)達(dá)到了高峰，英國(guó)科學(xué)家艾薩克。牛頓也是那個(gè)時(shí)代一顆璀燦的天文學(xué)明星，他總結(jié)了當(dāng)時(shí)力學(xué)和天文學(xué)方面的一系列重大發(fā)現(xiàn)，科學(xué)地把力學(xué)概念應(yīng)用于行星運(yùn)動(dòng)的研究。還是在20歲左右的時(shí)候，牛頓就已經(jīng)開(kāi)始思索行星運(yùn)動(dòng)的原因，那時(shí)他還是英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生。這之前，開(kāi)普勒和胡克等學(xué)者已經(jīng)提出過(guò)天體相互吸引的概念，并且猜測(cè)過(guò)“引力與距離平方成反比”的規(guī)律。牛頓花了差不多20年的時(shí)間，在他45歲的時(shí)候，終于令人信服地證明了地球和其它天體間的引力也確實(shí)是按照這個(gè)規(guī)律變化的。他提出了著名的牛頓萬(wàn)有引力定律：
任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。
于是，天文學(xué)上一個(gè)嶄新的分支——“天體力學(xué)”誕生了，它使天文學(xué)從單純描述天體的幾何關(guān)系進(jìn)入到研究天體之間相互作用的階段，或者說(shuō)，從單純研究天體的運(yùn)動(dòng)狀況，進(jìn)入到了研究這些運(yùn)動(dòng)的原因。牛頓創(chuàng)立的天體力學(xué)帶來(lái)了天文的第一次飛躍。那個(gè)時(shí)代的牛頓真正是碩果累累：研究萬(wàn)有引力使他創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué)；他進(jìn)行光的分解使新型的光學(xué)得以問(wèn)世；二項(xiàng)式定理和無(wú)限理論的建立，使數(shù)學(xué)領(lǐng)域別開(kāi)生面；而認(rèn)識(shí)力的本性又使力學(xué)研究大放光芒!牛頓無(wú)疑地是一個(gè)彪炳千秋的偉人，而這位科學(xué)偉人卻十分謙遜地說(shuō)：“如果我所見(jiàn)的比笛卡爾要遠(yuǎn)一點(diǎn)，那就是因?yàn)槲沂钦驹诰奕说募缟系木壒省?，“但真理的大海，我還是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。”
天體之間的引力作用雖然解釋了許多天文現(xiàn)象，如地球運(yùn)動(dòng)、潮汐現(xiàn)象、太陽(yáng)系天體乃至星團(tuán)、星系的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象等等，但卻不足以說(shuō)明天體的本質(zhì)。19世紀(jì)中葉開(kāi)始，物理學(xué)上的一系列重大發(fā)現(xiàn)又把天文學(xué)推向了一個(gè)新的階段：以測(cè)定天體亮度和分析天體光譜為起點(diǎn)的“天體物理學(xué)”成為了天文學(xué)科的一個(gè)新生長(zhǎng)點(diǎn)。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，量子論、相對(duì)論、原子核物理學(xué)和高能物理學(xué)的創(chuàng)立，更給了天文學(xué)以新的理論工具。這樣一來(lái)，研究天體的化學(xué)組成、物理性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和演化規(guī)律等課題都相繼展開(kāi)了，人類對(duì)天體的認(rèn)識(shí)逐漸深入到了問(wèn)題的本質(zhì)，天文學(xué)家們從此可以有根有據(jù)地談?wù)撝祗w的演化，這是天文科學(xué)的第二次飛躍，它標(biāo)志著現(xiàn)代天文學(xué)的起點(diǎn)。
隨著天文學(xué)的進(jìn)展，天文觀測(cè)的手段也在日新月異。17世紀(jì)以前，天文工作者在漫長(zhǎng)的歲月里只是靠肉眼來(lái)觀測(cè)天象，能看到的星星加起來(lái)不過(guò)六、七干顆而已。17世紀(jì)，伽利略首創(chuàng)了望遠(yuǎn)鏡，使人類的視野豁然開(kāi)朗。隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，望遠(yuǎn)鏡的口徑愈來(lái)愈大，從直徑2米直到8米—10米。這些大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，使人們觀察到了包含著數(shù)以千億計(jì)的恒星和星云組成的銀河系，數(shù)以十億計(jì)的河外星系也呈現(xiàn)在我們眼前。人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，天宇是如此的豐富多彩，空間是如此的廣袤無(wú)邊!20世紀(jì)初，兩個(gè)年輕的美國(guó)人央斯基和雷伯，他們用自制的儀器捕捉到了來(lái)自天空的電磁波，成為了“射電天文學(xué)”誕生的契機(jī)，人們研制出的“射電望遠(yuǎn)鏡”使天文觀測(cè)的領(lǐng)域擴(kuò)展到了整個(gè)電磁波段，除了肉眼可見(jiàn)的光波以外，天體發(fā)出的紫外、紅外無(wú)線電波、X射線、Y射線等等，無(wú)不盡收眼底，難以預(yù)見(jiàn)的一些重大發(fā)現(xiàn)給人們一次又一次的驚喜!20世紀(jì)中葉，第一顆人造衛(wèi)星升上了天空，接著是宇宙飛船、載人航天飛機(jī)上天。先進(jìn)的科學(xué)使人類擺脫了地球的引力，直接置身于大氣層外去探索宇宙的秘密，觀測(cè)手段的飛躍進(jìn)步使現(xiàn)代天文學(xué)進(jìn)入了又一個(gè)空前活躍的階段，它不但為天文學(xué)的本身展現(xiàn)了一派迷人的前景，而且對(duì)人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自然、改造自然也必將帶來(lái)不可估量的影響。
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