牛津通識讀本：天文學簡史 [A Very Short Introduction：The History of Astronomy] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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産品特色

編輯推薦

《天文學簡史》由劍橋大學科學史和科學哲學係主任邁剋爾?霍斯金撰寫，霍斯金所編的《劍橋插圖天文學史》被西方學者譽為“天文學史插圖指南”。上海交通大學科學史係主任、中國首位天文學史專業博士江曉原作序推薦。

內容簡介

　　史前的農夫利用天上的星辰判斷季節的更替；古希臘天文學與古巴比倫天文學閤流；17世紀，牛頓提齣萬有引力定律；19世紀中期，天體物理學迅猛發展；二戰後，天文學傢展開對星際空間的探索；托勒密、哥白尼、伽利略、開普勒、哈雷和牛頓在這段曆史長河裏熠熠生輝。由於天文學的特點，天文學史比其他學科史具有更多的趣味性和津樂道的故事。

作者簡介

　　邁剋爾·霍斯金，劍橋大學科學史和科學哲學係主任。教授天文學史逾30年。1970年創辦《天文學史》，並一直擔任主編。曾任國際天文學聯閤會天文學委員會副主任，並曾作為唯1的曆史學傢受邀在該聯閤會講學。2001年，該聯閤會將12223號小行星命名為“霍斯金星”。

精彩書評

　　全世界能夠描繪齣如此宏偉畫捲的專傢屈指可數，博學多識的邁剋爾·霍斯金是其中一位。他從繁浩的史料中理齣瞭一條主綫。他的敘述嚴謹、明晰、詳略得當。
　　——哈佛大學天文學史教授歐文·金格裏奇

目錄

1 史前的天空
2 古代天文學
3 中世紀的天文學
4 天文學的轉變
5 牛頓時代的天文學
6 探索恒星宇宙
後記
索引
英文原文

精彩書摘

　　第一章 史前的天空
　　天文史學傢主要依靠遺存下來的文獻（古代文獻在數量上比較零散，占壓倒性多數的文獻齣自近代）以及儀器和天文颱之類的人造物進行研究。但是，在文字發明之前就生活於歐洲和中東的人的“宇宙觀”中，我們能夠發現天空所起的某些作用嗎？是否曾經甚至有過一種史前的天文科學，使得當時的某個傑齣人物得以預告交食現象？
　　為迴答這些問題，我們主要依仗遺存下來的石碑——它們的排列、它們和地形的關係以及我們在某些石碑上發現的雕刻（通常是意義不明的）。當某一塊石碑很獨特時，根本的判斷方法問題就最容易受到爭議。例如，巨石陣在一個方嚮朝嚮夏至日的日升，而在另一個方嚮則朝嚮鼕至日的日落。我們怎麼能認定，這樣一種在我們看來具有天文學意義的排列，正是巨石陣的建築師因為該理由而選擇的呢？它會不會是齣於某種非常不同的動機或甚至是純屬偶然呢？另舉一個例子，一座建於公元前3000年左右的石碑朝嚮東方，可能是因為金牛座中的亮星團即昴星團在東方升起，可能是因為它朝嚮夏至和鼕至日升方嚮的中點，可能是因為在那個方嚮有一座神聖的山，或者選擇這個方嚮隻不過是為瞭利用地麵的坡度。我們如何能判定，建造者懷有的是其中的哪一個想法（如果有的話）？
　　當論及散布於廣闊地域中的大量石碑時，我們就不會那麼盲目瞭。西歐的考古學傢研究瞭石器時代晚期（新石器時代）的公墓，那個時候狩獵者的遊牧生活已經被農夫的定居生活所取代。這樣的墳墓為氏族的需要服務瞭許多年，因而它們都有一個入口，當有需要時，其他的屍體可由此放入。我們能夠確定，墳墓的朝嚮正是裏麵的屍體通過入口嚮外“眺望”時的視綫方嚮。
　　在葡萄牙中心區有很多這樣的墳墓，它們具有獨特的而且是瞬間即可辨認的形狀和構造，由習俗相同的人們所建造。它們散布在東西長約二百公裏，南北寬度也近二百公裏的一個無山地區，但是作者曾經測量過的177座墳墓全都麵朝東方，在太陽升起的範圍以內。
　　不僅如此，鞦鼕季節太陽升起的方嚮也是被優先考慮的。現在我們從書麵記載得知，在許多國傢基督教堂的傳統朝嚮為日升方嚮（一年中兩次），這是因為冉冉升起的太陽是基督的象徵；建造者通常在建設開始之日使教堂麵嚮日升方嚮來保證這一點。假定新石器時代的這些墳墓建造者遵循相似的習俗，假設他們也將升起的太陽視為一個生命來臨的象徵，那麼既然他們無疑在收獲之後的鞦鼕季節纔有空閑從事諸如此類的工作，於是我們就有望發現我們實際所發現的朝嚮模式；難以想象任何其他解釋可以說明這種引人注目的朝嚮。所以，推斷新石器時代的建造者將他們的墳墓朝嚮定為日升方嚮，應該是閤理的。
　　如果事實確是如此，則我們有證據認為，天空在新石器時代宇宙觀中所起的作用，就同它在教堂建造者的宇宙觀中曾起過（和正起著）的作用一樣，但是，這同“科學”無關。主張史前歐洲的確存在一種真正的天文學的是幾十年以前的一位退休工程師亞曆山大o湯姆，他查勘瞭英國境內的幾百個石圈。湯姆認為，史前的建造者在設置石圈的位置時確保從這些位置看齣去，太陽（或月亮）會在某個重要的日子——例如，就太陽而言，為鼕至日——在一座遠山的背後升起（或落下）。在至日前後幾天以內，太陽差不多在地平綫的同一位置升起（或落下），隻有用很精密的儀器，纔可以確定至日的正確日期。依據湯姆的說法，史前的傑齣精英們利用石圈和遠山構成瞭範圍達方圓好多英裏的儀器；他們利用太陽周和太陰周的知識，能夠預報交食現象並由此確立瞭他們在人群中的優勢地位。
　　湯姆的工作激起瞭人們巨大的興趣，當然也引發瞭爭議。但是，人們重新調查他的研究處所後能得齣這樣的結論：他知道他挑齣的那些遠山會符閤其觀念，而這樣的排列可能純屬偶然並且和史前建造者沒有任何關係。現在幾乎沒有人相信湯姆的猜想瞭，雖然任何一個試圖理解史前宇宙觀的人都應該因為他將注意力引嚮這樣的問題而感激他。
　　我們可以肯定，在史前時期，天空至少為兩類人（航海者和農夫）的實際需要服務。今天，在太平洋和彆的地方，航海者利用太陽和恒星探尋他們的航程。史前地中海的水手無疑也是如此，但是在這方麵幾乎沒有什麼資料留存下來。關於農曆——農夫始終需要知道何時播種及何時收獲——我們倒有些綫索。即使在今天，在歐洲有些地方，農夫還在利用希臘詩人赫西奧德（約公元前8世紀）在《工作與時日》中為我們描述的天體信號類型。每年太陽在恒星之間完成一次巡迴，所以某顆恒星（例如天狼星）會因為太靠近太陽而有幾個星期在白晝不可見。但是，隨著太陽的繼續運動，天狼星在拂曉的天空中閃現的日子就會來臨，這一刻即為“偕日升”。赫西奧德描述瞭偕日升序列，他那時的農夫把這一序列用於他們的曆法中，而這就定然將前幾個世紀裏匯集起來的知識和經驗濃縮納入其中。令人驚訝的是，似乎有早得多的這樣一個序列被銘刻在馬耳他姆那德拉寺院的柱子上，這個寺院可追溯到公元前3000年左右。我和我的同事找到瞭一連串似為計數單位的雕刻的小洞，在分析瞭數目之後，我們發現它們很好地錶述著一次重要的偕日升和下一次之間所隔的日數。正如我們將要看到的，天狼星的偕日升很快就在附近埃及的曆書中起到瞭關鍵的作用。
　　第二章 古代天文學
　　現代天文學的開端最初在公元前第三個和第二個韆年的史前迷霧中浮現，起始於在埃及和巴比倫發展起來的日趨復雜的文化。在埃及，一個遼闊王國的有效管理依賴於一部得到認可的曆法，而宗教儀式要求有在夜間獲知時刻以及按基本方嚮定齣紀念物（金字塔）方位的能力。在巴比倫，王位和國傢的安全依賴於正確解讀徵兆，包括那些在天空中被見到的徵兆。
　　因為在太陰月或太陽年中沒有精確的日數，同樣在一年中也沒有精確的月數，所以曆法曆來是，現在也依然是難以製定的。我們自己月長度的異常雜亂正說明這是自然界嚮曆法製定者提齣的一大難題。在埃及，生活為一年一度的尼羅河泛濫所主宰。當人們注意到這種泛濫總是發生在天狼星偕日升前後，也就是當這顆恒星在經曆幾周的隱匿後再度齣現於破曉的天空中時，他們就找到瞭曆法問題的一種解決方案。因此，這顆恒星的升起可以被用來製定曆法。
　　每年由12個朔望月和大約11天構成，埃及人從而製定齣一種曆法，其中天狼星永遠在第12個月中升起。倘若在任一年中，天狼星在第12個月中升起得早，來年就還會在第12個月中升起；但若在第12個月中升起得晚，則除非采取措施，否則來年天狼星將在第12個月過完之後纔升起。為瞭避免這樣的事發生，人們就宣布本年有一個額外的或“插入的”月。
　　這樣一種曆法對於宗教節慶而言是適宜的，但對於一個復雜的和高度組織化的社會的管理而言則不然。所以，為瞭民用目的，人們製定瞭第二種曆法。它非常簡單，每年都是精確的12個月，每個月由3個10天的“星期”組成。在每年的末尾，人們加上額外的5天，使得一年的總日數為365天。因為這種季節年實際上稍長數小時（這就是為什麼我們有閏年），所以該行政曆法按照季節緩慢地周而復始，但是為瞭管理上的方便而采用這樣一種不變的模式還是值得的。
　　因為有36個10天構成的“星期”，所以人們在天空中選用36個星群或“旬星”使得每10天左右有一顆新的“旬星”偕日升起。當黃昏在任一夜晚降臨時，許多旬星將在頭頂顯現；到瞭夜晚，地平綫上將每隔一段時間齣現一顆新的旬星，標誌著時間的流逝。
　　天空在埃及的宗教中起著重要的作用，因為在其中神祇以星座的形式齣現，埃及人在地球上花費瞭巨大的人力，以保證統治著他們的法老有朝一日會位列其中。公元前第三個韆年，法老的殯葬金字塔幾乎精確地按南北方嚮排列成行，我們從中看到瞭一些端倪，至於這一排列是如何實現的，已有諸多爭論。一個綫索來自排列的微小誤差，因為這些誤差隨建造日期而有規律地變化。最近有人提齣，埃及人有可能是參照一條虛擬的綫，這條綫連接兩顆特殊的恒星。在所有時間裏，這兩顆恒星都可以在地平綫上見到（拱極星），當該綫垂直時，就取朝嚮這條綫的方嚮為正北。如其如此，由於地軸擺動（稱為進動）所緻的天北極的緩慢運動就可以解釋這種有規律的誤差。
　　埃及人為他們幾何學和算術上的原始狀態所製約，對恒星和行星的更難以捉摸的運動不甚瞭瞭，尤其是他們的算術幾乎是無一例外地用分子為1的分式來運算。
　　相比之下，在公元前兩韆年，巴比倫人發展瞭一套算術符號，這一項瞭不起的技術成為他們在天文學上獲得顯著成就的基礎。巴比倫的抄寫員取用一種手掌大小的軟泥版，在上麵用鐵筆刃口嚮外側刻印錶示1，平直地刻印錶示10，按需要多次刻印，他就可以寫齣代錶從1到59的數字，但是到60時，他就要再次使用1的符號，就像我們錶示10這個數字那樣，類似地可以錶示60×60，60×60×60，等等。在這個60進製的計數係統中，可以書寫的數字的精確性和用途是沒有限定的，甚至在今天我們仍然在繼續使用60進製來書寫角度以及用時、分和秒來計算時間。
　　巴比倫宮廷官員對所有種類的徵兆都保持著警惕——尤為關注的是綿羊的內髒——他們保留著任何一個不受歡迎但接著發生的事件的記錄，以便從中吸取經驗：當徵兆在未來再次發生時，他們就會知道即將到來的災難的性質（該徵兆是一種警示），於是就可以舉行適當的宗教儀式。這就促使人們匯編瞭一部包含7000個徵兆的巨著，它成形於公元前900年。此後不久，為瞭使他們的預測更為精確，抄寫員開始係統地記錄天文（及流星）現象。這樣的記錄延續瞭7個世紀，太陽、月球和行星運動的周期開始逐漸地從記錄中顯露。藉助於60進製計數法，抄寫員設計齣運算方法，利用這些周期來預報天體的未來位置。例如，太陽相對於背景星的運動在半年中加速，在半年中減速。為瞭模擬這種運動，巴比倫人設計瞭兩個方案：或者假定半年采用一個均勻速度，半年采用另一個均勻速度；或者假定半年采取勻加速運動，半年采取勻減速運動。兩者都僅僅是對真實情況的人為模擬而已，但他們完成瞭這項工作。
　　對於公元前4世紀以前的希臘天文學，我們的知識非常零碎，因為很少有那個時期的記載留傳下來，而我們所擁有的，很多是即將被亞裏士多德（公元前384-前322）抨擊的主張中的引證。但有兩個方麵引起瞭我們的注意：首先，人們開始完全按自然的條件來理解自然，而沒有求助於超自然；第二，人們認齣瞭地球是個球狀體。亞裏士多德正確地指齣，月食時地球投射在月麵上的影子總是圓的，隻有當地球是一個球體時，纔會如此。
　　希臘人不僅知道地球的形狀，而且埃拉托斯特尼（約公元前276-約前195）還對地球的實際大小做齣瞭相當準確的估計。從那以後，受過少量教育的人都知道地球是球形的。
　　看起來，天空也是如此。而且，我們始終看見的正好是天球的一半，因此地球必定是位於天球的中央。於是經典的希臘宇宙模型形成瞭：一個球形地球位於一個球形宇宙的中心。
　　在艾薩剋o牛頓時代仍被用於劍橋大學教學的亞裏士多德多捲著作中，亞裏士多德比較瞭位於宇宙中心的地球區——幾乎延伸到遠至月球處——和位於其外的天區。在地球區，變化、生死、存滅都在發生。地球在最中心；環繞著地球的是水層，然後是大氣層，最後是火層。物體由這些要素按不同比例構成。在沒有外力的情況下，物體會按直綫運動，或者嚮著地心或者背離地心，從而使得離地心的距離閤乎其元素構成。於是，本質似泥土的石頭嚮著地心墜落，而火焰則嚮著火球升騰。
　　緊接著，火球之外就是天區的開始。在天區裏，運動是周期性的（從不是直綫運動），所以不存在真正的改變。天空最高處是轉動著的球層，由不可計數的“固定”恒星構成，之所以說“固定”，是因為恒星的相對位置從不改變。不固定星體的數目正好是7個：月球（明顯是所有星體中最近的）、太陽、水星、金星、火星、木星和土星。這些星體相對於固定恒星運動著，並且因為它們的運動是永遠變化的（的確，5個較小的星體實際不時地反嚮運動），所以它們被通稱為“流浪之星”或“行星”。亞裏士多德的老師柏拉圖（公元前427-前348/前347）天生是個數學傢，曾視行星為對他的信念（我們生活在一個受規律支配的和諧宇宙中）的一種可能的反駁。但是，這是否也可能錶明，行星的運動實際上像恒星的運動一樣具有規律，唯一的差彆是支配行星運動的規律更為復雜而不是一目瞭然？
　　應對挑戰的是幾何學傢歐多剋斯（約公元前400-約前347），他為每顆行星設定瞭一個由三四個同心球構成的疊套係統，用於以數學方法演示行星的運動畢竟是似有規律的。他想象每顆行星位於最內球體的赤道上，該球作勻速轉動並攜帶著行星運動，它的極被認為嵌入邊上的球中並被其帶動著也作勻速轉動。第三個和（就較小行星而言）第四個球的情況也是如此。每個球的轉動軸的角度都經過仔細地選擇，其轉動的速度也是如此。每種情形下，最外層的球産生該行星繞地球的周日軌跡，例如，月球諸球分彆按24小時、18.6年和27.2日的周期作勻速轉動，所以月球的閤成運動反映著所有這三個周期。
　　……

前言/序言

　　天文學作為一門自然科學，有著與其他學科非常不同的特點。例如，它的曆史是如此悠久，以至於它完全可以被視為現今自然科學諸學科中的大哥（至少就年齡而言是如此）。又如，它又是在古代世界中唯一能夠體現現代科學研究方法的學科。再如，它一直具有很強的觀賞性，所以經常能夠成為業餘愛好者的最愛和首選；而其他許多學科——比如數學、物理、化學、地質等等——就缺乏類似的觀賞性。
　　由於天文學的上述特點，天文學的曆史也就比其他學科的曆史具有更多的趣味性，所以相比彆的學科，許多天文學書籍中會有更多令人津津樂道的故事。例如，法國著名天文學傢弗拉馬利翁的名著《大眾天文學》裏麵充滿瞭天文學史上的遺聞軼事——事實上，此書幾乎可以當做天文學史的替代讀物。
　　西人撰寫的世界天文學通史性質的著作，被譯介到中國來的相當少，據我所知此前隻有三部。這三部中最重要的那部恰恰與本書大有淵源——那就是由本書作者霍斯金主編、被西方學者譽為“天文學史唯一權威的插圖指南”的《劍橋插圖天文學史》（The Cambridge Illustrated History of Astronomy）。
　　霍斯金（Michael Hoskin）是劍橋丘吉爾學院的研究員。退休前曾在劍橋為研究生講授天文學史30年。在此期間他還曾擔任科學史係係主任。1970年他創辦瞭後來成為權威刊物的《天文學史》雜誌（Journal for the History of Astronomy）並任主編。在國際天文學聯閤會（International Astronomical Union）和國際科學史與科學哲學聯閤會（International Union for the History and Philosophy of Science）的共同贊助下，他還擔任由劍橋大學齣版社齣版的多捲本《天文學通史》（General History of Astronomy）的總主編。而這本《天文學簡史》則可以視為上述多捲本《天文學通史》的一個綱要。
　　天文學的曆史非常豐富，但是在傳統觀念支配下撰寫的天文學史，則總是傾嚮於“過濾”掉許多曆史事件、人物和觀念，“過濾”掉人們探索的過程，“過濾”掉人們在探索過程中所走的彎路，“過濾”掉失敗，“過濾”掉科學傢之間的鈎心鬥角……最終隻留下一張“成就清單”。通常越是篇幅較小的通史著作，這種“過濾”就越嚴重，留下的“成就清單”也越簡要。本書正是這樣一部典型作品。
　　這種作品的好處是，讀者閱讀其書可以比較省力地獲得天文學曆史發展的大體脈絡，知道那些在傳統觀念中最重要的成就、人物、著作、儀器、方法等等。這類圖書簡明扼要，讀後立竿見影，很快有所收獲。
　　這種作品的缺點是，讀者閱讀其書所獲得的曆史圖景必然有很大缺失——歸根結底一切曆史圖景都是人為建構的，故曆史哲學傢有“一切曆史都是思想史”、“一切曆史都是當代史”這樣的名言。人為建構的曆史圖景，永遠與“真實的曆史”——我們可以假定它確實存在過——有著無法消除的距離。
　　曆史圖景之所以隻能是人為建構的，根本原因之一就在於史料信息的缺失。而曆史的撰寫者，無論他撰寫的史書是如何捲帙浩繁、巨細靡遺，都不可能完全避免上麵談到的“過濾”，這就進一步加劇瞭史料信息的缺失。況且每一個撰寫者的過濾又必然不同，結果是每一次不同的過濾都會指嚮一幅不同的曆史圖景。
　　所以，曆史永遠是言人人殊的。
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