天文學簡史

從時間的開端說起

人類自古以來就對天空十分著迷。最早的人類文明認為，月亮和太陽以及它們的升起和落下是由眾神控制的。那時的人們看見天空中有五顆行星在運動，認為它們是在向大地傳達某種信息。

哈拉帕（印度河流域的古文明）人、瑪雅人和古代中國人利用天文學來測算時間，并試圖預測未來，這就是占星術的起源。古巴比倫人和古埃及人都用月相來設計日歷。其中，古巴比倫人以七天為一個單位劃分時間，稱之為星期。一個星期里的每一天都用太陽、月亮和另外五個已知行星的名字來命名。

公元前八世紀，希臘人開始為星座命名、記錄它們的位置并研究它們在一年內的移動規律。亞歷山大大帝（Alexander the Great）在公元前343年見到了亞里士多德（Aristotle），并學習了天文學。他在四處征戰的同時，也把從希臘學來的知識傳播到了世界各地。

在黑暗的中世紀，羅馬帝國時代積累的許多知識都失傳了，但中東的伊斯蘭天文學家保留了他們從希臘學到的知識，并把它們發揚光大。

十六世紀

十六世紀，尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）宣布，他的觀測表明，是地球繞著太陽轉動，而不是太陽繞著地球轉動，他因此被指責為異端。1539年，領導德國新教改革的馬丁·路德（Martin Luther）得知日心說后，稱哥白尼為“傻瓜”。哥白尼寫的書在當時爭議很大，直到他死后才得以出版。

伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）是太陽系日心說模型的另一位先驅。據說在1608年，漢斯·利伯謝（Hans Lippershey）首先發明了望遠鏡。于是伽利略用望遠鏡研究木星，并發現了它的四大衛星——后來被稱為“伽利略衛星”。這是人類首次發現太陽系中有不圍繞太陽運轉的天體。

現在大家都知道，地球當然是圍繞著太陽公轉的，但是當伽利略出版了一本書支持哥白尼的理論時，他也被天主教會扣上了異端的罪名，遭到審判。他被迫公開道歉，并撤回了他的理論。不過，事實證明他是對的。許多年后，梵蒂岡對此做出了正式道歉。

十七世紀

十七世紀初，約翰內斯·開普勒（Johannes Kepler）提出了一種理論，可以正確解釋太陽系行星的運動方式。他的理論基礎源于天文學家第谷·布拉赫（Tycho Brahe，于1601年去世）的大量觀測結果。第谷和開普勒分別在1572年和1604年看到了一種特殊天象，他們認為這是銀河系中有新的恒星形成時的現象。其實恰恰相反，他們看到的天象是一顆恒星的爆炸性死亡，因此它短時間內急劇增亮，使得原本肉眼不可見的星變得可以輕易看到，就好像一顆新的恒星誕生了一樣。因此，這種天象被稱為“超新星”。

1655年，荷蘭天文學家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）首次發現了土星的光環及其衛星——土衛六。1664年，羅伯特·胡克（Robert Hooke）發現了木星上的大紅斑。

據傳記作家威廉·斯托克利（William Stukeley）說，在1665年至1666年間的某個時間，艾薩克·牛頓（Isaac Newton）獨自坐在一棵蘋果樹下，想出了萬有引力的概念。大約20年來，他一直把萬有引力理論藏在心里，直到埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）到劍橋拜訪他并詢問有關地球繞太陽公轉的問題。1682年，哈雷計算出了一顆彗星的運動軌跡——它就是大名鼎鼎的“哈雷彗星”。

十八世紀

1726年，牛頓一生最重要的著作——《自然哲學的數學原理》（Principia Mathematica）出版了最終版。我們至今還在使用牛頓運動定律來描述物體之間的引力作用。

在十八世紀，天文望遠鏡進一步發展，英國天文學家威廉·赫歇爾（William Herschel）對此做出了最大貢獻。在他的一生中，他建造了約400架天文望遠鏡。1781年，他用其中一架望遠鏡發現了天王星。1789年，赫歇爾建成了他最大的一架天文望遠鏡，它的焦距約為12米，口徑約為1.2米。他用這架望遠鏡發現了土星的兩個衛星，并為使用更大的天文望遠鏡觀測更深遠的宇宙打下了基礎。

十九世紀

在赫歇爾發現天王星（數百年來首次發現的新行星）之后，天文學家再次對太陽系產生了興趣。他們開始在火星和木星之間搜尋新的行星，結果卻只發現了一些小而暗弱的天體，它們并不是行星——比如1801年發現的谷神星（Ceres）。

繼谷神星之后，人們又發現了智神星（Pallas）、婚神星（Juno）和灶神星（Vesta）。這是最早被發現的幾顆小行星，今天，我們把這一區域叫作“小行星帶”。不過，有一位天文學家成功地找到了一顆新行星。1846年，約翰·格弗里恩·伽勒（Johann Gottfried Galle）根據奧本·勒維耶（Urbain Le Verrier）和約翰·柯西·亞當斯（John Couch Adams）的精確計算，發現了海王星。

隨著各種業余和專業的天文學俱樂部在全世界興起，俱樂部成員們開始在世界各地旅行，追逐各種天象——比如日食。在1874年和1882年，天文學家觀測到了金星從太陽前面經過。

二十世紀

二十世紀初，亨麗愛塔·勒維特（Henrietta Leavitt）研究發現，有一些恒星比其他恒星距離地球遠得多，即使它們在天空中看起來一樣亮。這就是恒星分類學的起點。

二十世紀二十年代，埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）開始發現遙遠的星系，其中一些甚至距離我們1億光年之遙。他還研究了這些星系的運動，留下了第一批實測數據，表明宇宙正在膨脹。

二十世紀三十年代，科學家發明了射電望遠鏡，人類開始探索電磁波譜，觀察可見光以外的其他波段上宇宙的樣子。

1967年，喬瑟琳·貝爾·博內爾（Jocelyn Bell Burnell）發現了第一顆脈沖星，這是一種奇怪的恒星，它飛速自轉，發射出高能輻射束，只有當輻射束指向地球時，才能被我們看到。因此，這種恒星看起來像是在發出脈沖，因此得名“脈沖星”。

同時，美國與蘇聯之間的登月競賽開始了。50多年前的1969年，人類終于第一次登上了月球。

1995年，人類開始系統地搜尋地外文明。因為某些特定頻率的無線電是不會自然產生的，所以人們通過監聽這些頻率的無線電，希望能發現地外文明的蹤跡。

現在

自從第一個人抬頭仰望星空、好奇天上到底有什么以來，我們已經走了很長一段路。但是關于宇宙，我們還有很多東西需要學習。100年前，我們還不知道其他星系的存在，那么在未來100年內，誰知道我們又會發現什么呢？二十世紀二十年代，有些天文學家還會把其他星系認作是星云——聚集在一起將會形成恒星的塵埃云。而現在，我們已知宇宙中至少還有1000億個星系。

直到1991年，人類才發現系外行星——即我們太陽系之外的行星。而截至2019年2月，確認發現的系外行星已經有3976顆。其中一些系外行星可能還有系外衛星——科學家們已經發表了第一個系外衛星存在的證據。

時至今日，公民科學家也能取得許多發現。通過各種各樣的科研數據網站，任何人都可以為天文學研究做出貢獻，比如對星系進行分類，或者尋找從彗星落到地球上的塵埃。

如果你想名留天文學史，不妨試試參與公民科學項目。如果你參與某個項目，并且有了新發現，你的名字就會被寫進科學論文。2016年，一對公民科學家發現了一個全新的星系，這個星系現在以他們的名字命名。還等什么呢？現在就開始仰望星空吧！