天文学论文（优秀3篇）

在个人成长的多个环节中，说到论文，大家肯定都不陌生吧，论文一般由题名、作者、摘要、关键词、正文、参考文献和附录等部分组成。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗？以下是人见人爱的小编分享的3篇《天文学论文》，可以帮助到您，就是差异网小编最大的乐趣哦。

天文学论文 篇一

宇宙中有第二个地球吗？宇宙是如何形成的？为什么地球能产生生命？太阳的运动对地球有什么影响？玛雅人为什么会消失？天文学中的十万个为什么总能勾起人们的求知欲望！

天文学是自然科学中的一门基础学科，它和人类历史同样悠久。天文学的研究内容和许多概念总是伴随着人类社会的文明和进步而不断发展的。

在望远镜发明以前，天文观测采用的是目视方法，直接观测天体在天空的视位置和视运动，另外也粗略的估计星星的亮度和颜色。17世纪以后相继有了望远镜、分光镜和光度计，不仅提高了天体位置观测的准确度，而且扩大了人们对宇宙的认识。到了20世纪，由于大口径望远镜的问世，使得人类探测宇宙的深度和广度与日俱增，不少模型、学说由观测得到证实，新天体、新发现大量涌现。20世纪30年代以后，人们越来越广泛的使用无线电方法研究天体和宇宙间的辐射，从而诞生了射电天文学。20世纪50年代人造地球卫星发射成功，人类把观测范围由地面扩展到地外空间，天文学家可以自由地探测天体的各种辐射。现代，天文空间探测已经有了长足的发展，人类不仅把望远镜送上天，而且借助太空飞行器踏上月球，或把仪器送到其他行星上进行直接观测或实验。

我一直都觉得天文学是一门很神秘的学科，尤其在观看课堂的视频后，真是不得不感叹天文学的魅力，以及现在科学的强大。

对于天文学，我最感兴趣的是以下几个方面：

一、宇宙大爆炸

宇宙大爆炸(Big Bang)是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。 大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。

比利时牧师、物理学家乔治·勒梅特首先提出了关于宇宙起源的大爆炸理论，但他本人将其称作“原生原子的假说”。 这一模型的框架基于了爱因斯坦的广义相对论，并在场方程的求解上作出了一定的简化。描述这一模型的场方程由苏联物理学家亚历山大·弗里德曼于1922年将广义相对论应用在流体上给出。1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移，这一膨胀宇宙的观点也在1927年被勒梅特在理论上通过求解弗里德曼方程而提出，这个解后来被称作弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。哈勃的观测表明，所有遥远的星系和星团在视线速度上都在远离我们这一观

察点，并且距离越远退行视速度越大。如果当前星系和星团间彼此的距离在不断增大，则说明它们在过去的距离曾经很近。从这一观点物理学家进一步推测：在过去宇宙曾经处于一个极高密度且极高温度的状态，在类似条件下大型粒子加速器上所进行的实验结果则有力地支持了这一理论。

2003 年 2 月 12 日，美国宇航局公布了探测器拍到的宇宙“婴儿期照片”，为宇宙大爆炸理 论提供了新的依据。根据这张照片科学家还精确地测量出了宇宙的实际年龄是 137 亿年。图 片中的微波光线来自宇宙大爆炸后的38万年，大约是在130多亿年前。美国宇航局的科学家说， 这张照片中可以观测到的辐射是一种电磁波，它充满了整个宇宙。电磁波里包含的微观模型信息，显示了形成星系以及我们周围一切结构的萌芽的特征。这次公开的宇宙“婴儿期照片”清晰地显示了这个遗迹的存在，有力地支持了宇宙大爆炸理论。另外， 图片还显示宇宙中最早的恒星诞生于宇宙大爆炸发生的2亿年后，比许多科学家认为的要早 得多。宇宙起初是由不断相互影响的粒子和射线所构成的一团炽热且无定形的云状物组成的：大爆炸后又过了40万年，宇宙膨胀和冷却到一定程度时，电子和质子结合成中性原子，它们再 与周围的射线相互影响。

经过科学研究，目前被绝大多数人接受的结论是：宇宙诞生之前，没有时间，没有空间，也没有物质和能量。大约150亿年前，在这片四大皆空的“无”中，一个体积无限小的点爆炸了。时空从这一刻开始，物质和能量也由此产生，这就是宇宙创生的大爆炸。但，若真是四大皆空的状态，那么宇宙为何会爆炸？爆炸后的物质又是从哪里来的？不是说自然界的一切物质都是守恒的，那么这个宇宙大爆炸是如何无中生有的呢？

二、黑洞

黑洞（black hole ）是由一个只允许外部物质和辐射进入而不允许物质和辐射从中逃离的边界即视界所规定的时空区域。

根据第七节课影片的介绍，黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。2010年11月16日凌晨1点30分，美国宇航局宣称，科学家通过美国宇航局钱德拉X 射线望远镜在距地球5000万光年

处发现了仅诞生30年的黑洞。这是有史以来所发现的最年轻的黑洞。

据科学家揣测，银河系的中心是一个超巨型黑洞。超巨黑洞位于星系中心，据推测每个星系都有，质量一般约为星系总质量的0.5%。目前，关于超巨黑洞的形成主要有两种理论。一种观点认为，它可能是随着星系的诞生一次性产生的。但也有推测说，超巨黑洞是以质量更小的黑洞为基础形成的，后者就好比是一些“种子”，随着时间的推移进化成了巨型黑洞。

因为所有的能量都是守恒的，科学家们提出设想，既然宇宙中有黑洞，那么一定存“白洞”。黑洞可以用强大的吸力把任何物体都吸进去，而白洞可以把这些东西都吐出来。科学家们设想，黑洞与白洞是连在一起的，黑洞把物质吸进去，物质在里面会经过一个叫做“奇异点”的东西，然后物质就到达了白洞的“管辖范围”，会被白洞“吐”出来。然后物质就到达了另一个宇宙（第一平行宇宙到达第二平行宇宙）。但是，如果白洞存在，所有的物体将会以极快的速度离开。这会是我们这个宇宙形成的原因吗？我们是否就生活在被白洞所抛出的物质至上呢？

三、太阳活动与农业生产

太阳活动主要是指周期为11年左右的太阳黑系活动和太阳爆发活动，它们将对地球上的水文、气候、地震活动以及无线电通讯、卫星运行和人类健康有极大的影响。对太阳黑子的活动，我国早在2000多年前 （ 公元前4 3 年汉光帝永光元年） 《 汉书》中就有 “日中黑子，大如弹丸”的记载。1 8 4 4 年德国天文学家许瓦培首先提出太阳黑子活动具有周期性变化，其平均长度约为111年。后经国际规定，从资料比较可靠的1755年那次黑子数量最低年起作为第一个周期。从1755年到1976年，即第一周到2 1 周始，从1 9 8 6 年起太阳黑子活动使进入第22周，1990年太阳活动进人高峰期，黑子活动和太阳耀斑活动频繁。在太阳黑子活动的每个周期中，太阳黑子数通常从极小直径经 3～4年后达到黑子数的极大值，到极大值后黑子数下降较慢，大约要经7～8年后才降到黑子数的极小值，然后开始下一周期。峰年间隔最长1 7.1 年 （ 第4周） ，最短7.3 年 （ 第 7周） ，平均周期为11.1年。黑子极大年又称“太阳活动峰年”。

太阳活动周期的气候变化。 太阳辐射是地球上能量的主要源泉，也是支配地球气候的外因中重要的因素之一。反映在太阳黑子数的变化是，当太阳黑子数增多时，太阳活动增强，结果使地球气温升高； 当太阳黑子数出现特多时，有时太阳辐射反而减弱，使地球气温下降。气象学家从长期的气候变化规律中观测到，太阳黑子活动周期的单数周与双数周气候变化存在着明显的差异。在太阳黑子活动周期数的单数周， 气候一般都是由冷转暖；在双数周气候一般都是由暖变冷。 研究指出，在太阳发生耀斑大爆发后的一个月内，一些地方的

地面温度有明显的升高。黑子峰年和谷年或峰年、谷年附近， 会出现大范围气温偏低，春寒，夏韶之气候。我国著名气象学家竺可桢等人曾利用大量的历史资料，发现太阳活动频繁，我国往往是南涝北早， 1 9 8 0 年，1 9 9 1 年正是太阳活动峰年，长江中、下游出现了严重的洪涝灾，庄稼被淹，而北方却千旱，伏雨奇映。

太阳活动峰年与气候异常。根据统计分析资料表明，天气和气候异常与太阳黑子活动似乎有一定相关性。太阳活动峰年，大气径向 （ 南北向） 环流加强、发展，有利于南北冷暖空气交换，造成温带气旋活动次数增多，高空多大槽大脊活动，多暴风雪、大到暴雨、雷阵雨、冰雹等强对流性天气。同时。当冷空气频繁南下时，天气寒冷，暖空气北上时，回暖快，升温多。在冬春季节常有寒潮、降温，冷雨湿雪，春寒夏凉的天气。太阳活动与农业生产的关系极为密切，这种相关的科学依据，目前科技界还只能作一些粗浅的研究和分析。我们只有掌握和利用太阳活动规律，合理安排生产，方可夺取农业丰收。

四、玛雅预言

关于玛雅人预言的2012世界末日是我最感兴趣的一个部分。地球上有多处迹象表明玛雅人曾经生活在这个地球上过，可是他们为什么消失了？在过去的时间里，也曾有许多关于世界末日的说法，但当所被预言的那一刻真正到来时，所有的预言就不攻自破了。那么玛雅预言也是这样吗？随着2012的渐渐来临，关于玛雅预言的有关事迹、传闻、猜测越来越多。玛雅预言受到了前所未有的关注！

根据玛雅历法的预言传说，我们所生存的世界，共有五次毁灭和重生周期——每一周期即所谓的“太阳纪”。按照这一传说，现在我们正处在第四个“太阳纪”，而2012年左右将是“第5太阳纪”的开始；并且，当时的玛雅人认为，在每一纪结束时，都会在我们生存的家园上演一出惊心动魄的毁灭悲剧。

玛雅预言为何会受到如此多的关注呢？

玛雅人认为一个月等于20天，一年等于18个月，再加上每年之中有5未列在内的忌日：一年实际的天数为365天，这正好与现代人对地球自转时程的认识相吻合。玛雅民族在天文学方面的成就是十分突出的。

玛雅古国有五大预言：

1：玛雅文明的终结。也就是他自己的末日，自己预测到了。却改变不了。

2：汽车，飞机，火箭的出现时期。

3：大魔头（希特勒）的出生和死亡的大致时期。

4：毁灭性战争的爆发时期（一二战）。

5：2012年12月21日太阳落下以后。将不会出现。

这五大预言中的前四个都已准确的实现，如今就差世界末日这一预言。它会像前四个预言一样准确的实现吗？

科学家对玛雅预言并不信以为然，他们首先利用玛雅历法来揭穿所谓的“世界末日”预言。玛雅历法并没有结束于2012年，因此玛雅人自己也没有把这一年当作是世界的末日。不过，2012年12月21日（冬至）肯定是玛雅人的一个重要日子。美国科尔盖特大学考古天文学家安东尼-阿维尼是一名玛雅文化研究专家。阿维尼表示，“在玛雅历法中，1872000天算是一个轮回，即5125.37年。”

玛雅人对于时间的计算比其他许多文化都要精细。阿维尼介绍说，玛雅人曾经发明了所谓的“长历法”，这种历法把最初的计算时间一直追溯到玛雅文化的起源时间，即公元前3114年8月11日。根据“长历法”，到2012年冬至时，就意味着当前时代的时间结束，即完成了5125.37年的一个轮回。长历法于是重新开始从“零天”计算，又开始一个新的轮回。阿维尼认为，“这仅仅是一个重新计时的思想，与我们每年元旦或周一早上重新开始一年或一周生活完全一样。”

也有一种这样的说法，地球环境正在遭受前所未有的破坏，2012世界末日说纯粹是为了提醒人类保护地球的重要性。最近世界总是不太平静，地震、暴雨不停侵袭着人类的家园，造成人类巨大的损失。无论2012是否真的存在，我们都应该珍惜每一天的美好生活！

五、外星文明

茫茫宇宙中，地球上的人类建立的文明是微不足道的。因为地球文明是如此短暂，人类开始创造文明才不过几万年，发展科学技术不过几百年，探索航天技术不过几十年，这和地球年龄的46亿年、银河系年龄100亿至150亿年相比，何异于沧海一粟。因此，我始终坚信外星人是真实存在的，他们就在我们的周围，在某一个星球上，只是我们的科学技术还不够发达，我们无法发现对方。

早在19世纪，人们就在想办法和外星文明联系上。在20世纪的四分之一的时间中，我们已在不停地用电波轰击太空，现在电波在所有方向上已经传播了70光年，覆盖了数千个恒星系统。我们可以设想，某个星球上的智慧生命，现在已经打开收音机，正在收听地球上的一些流行歌曲。

目前科学家一直不懈的努力着、假设着外星人的一切，外星人居住的环境或许与地球相似，但由于大气比例不同，他们生活的星球或许比地球高温，或许比地球潮湿，或许比地球压强大。或许那个存在生物的星球的环境真的会像视频中那样，有飞鲸、跟踪鸟、气球草。

天文学的一切以其未知性和不确定性不停的勾起人们的求知欲望。人们不停假设、不停研究，想要知道宇宙是如何形成的？黑洞究竟是怎么一回事？外星文明是否存在？外星人是什么模样？

天文学的研究对于我们的生活有很大的实际意义，对于人类的自然观有很大的影响。本学期我选修了《天体物理概观》这门课程，向老师绘声绘色的讲课、播放有趣的天文短片，都让我收获了很多关于天文学的知识，也有了不少感想，使我对天文学的定义、研究方向、研究领域、研究理论以及矮行星和中子星等重要的天体有了系统的了解，也丰富了我的知识体系，拓宽了我的知识面。我期待天文学取得更大的进展，也期待我国的科学事业的发展越来越好。

最后，祝老师身体健康，万事如意！

天文学论文 篇二

〔摘要〕

刘子华1918年赴法就读于巴黎大学医学院时，业余爱好天文，将现代天文数据同《周易》宇宙论相合，以独特的易学象数思维方法，开展研究，从而预测太阳系存在有待发现的的第十大行星而轰动欧洲。本文着重研究刘子华如何运用《周易》的象数思维方法进行其科学预测，从而首创宇宙太极中心论，综观宇宙星系；阐发两仪配偶律，探索星际关系；营建八卦家族，编排星群结构；借重阴阳平衡律，测算木王星数据以及取象比类的直觉思维之妙用。

〔关键词〕

刘子华；《周易》象数原理；研究天文；预测太阳系；思维方法

中国近代易学史上，从象数易发展为科学易，杭辛斋开其先河，沈仲涛、薛学潜踵事增华，刘子华独获硕果。杭辛斋《易学笔谈》(1919)乃传统象数学向科学易过渡。沈仲涛《易卦与代数之定律》(1924)、《易卦与科学》(1934)、薛学潜《易与物质波量子力学》(1937)，是易学同现代数学、物理学结合的尝试。刘子华独辟蹊径，将易学象数原理用于研究天文，预测太阳系存在有待发现的第10大行星，轰动欧洲。

刘子华(1899-1992)四川成都洛带人。1918年中学毕业，官费赴法勤工俭学，就读于巴黎大学医学院。业余爱好天文，对《周易》情有独钟。

刘子华是客家人。客家人素有“东方犹太人”之美誉，具有敏锐的科学思维头脑。当时欧洲盛谈太阳系是否存在第10大行星。刘子华将现代天文数据同《周易》宇宙论结合，劳心苦思，以独特易学象数思维方法，开展研究，终于写成博士论文《八卦宇宙论与现代天文——一颗新行星的预测》，1940年获得博士学位。

刘子华流寓法国近20年，掌握西方天文学最新成果，了解天文研究的前沿课题。他查阅巴黎所能获得的近700种易学著作，对令人眼花缭乱的易图，特别感兴趣。终于从易图中找到科学研究的突破口，以易图为工具，进行创造性思维和精密数学运算，取得惊人成就。

他身居巴黎，有接受世界最新科学思想的优越条件。曾亲聆著名科学家居里夫人、爱因斯坦、郎之万等的学术讲演，打开了广阔胸襟。他手捧《周易》，仰望星空，独自沉吟：“天为帐蓬地为毡，日月星辰伴我眠。仰望北斗挂霄汉，俯察地形囊万千。”不难想象，用《周易》思维探索尚未发现的大行星，其难度不亚于凭一叶扁舟横渡大西洋。好学深思的“东方犹太人”，竟然横渡大西洋，凯旋而归，博得当时法国补日尔天文台台长摩尔的“高声祝贺”。

首创宇宙太极中心论，综观宇宙星系

公元1930年，冥王星被发现，人们已知太。阳系共有9大行星，绕太阳运转，月亮只是地球的卫星。刘子华把恒星、行星、卫星看作整体，以《周易》理论予以新解释，别出心裁创立宇宙太极中心论。这是他萌发的第一个中心论点。此论点受《周易·说卦传》中“坤为地，坎为月，离为日”的思想启发。他说：“《说卦传》既能明显的将上述三卦配太阳系中的三颗星球，则其余五卦未尝不可配合其余之五颗星球。”因此，他力图找出其余五星在八卦中的位置。他遍查易学书籍，“断然以伏羲先天卦位与易学对五星之排列相互对照，才能确定某一卦位应合某一星球。”在四川知名易学家明代来知德《易经来注图解》中，发现一幅《日月五星周天图》，对“合定”五星颇有参考价值。星与卦合定结果为：震合木星，兑合火星，乾合土星，巽合金星，艮合水星，加上离日、坎月、地坤，八卦已各与一星相合。星与卦相合，是刘子华一大创造。它打破太阳中心论，将太阳同行星并列；不取月球卫星说，将其与行星并重。尽管看似违背现代天文知识，却奠定了宇宙太极中心论的基石，迈出了科学预测第一步。刘子华说：“我国古人似乎已彻底明瞭，这万象的底蕴，综合在八卦之上，……我即从这些卦的各种排列或配合中，推演出本书的八卦宇宙论。”星同卦相联系，在中国传统文化中不无根据。《易纬·乾凿度》云：“天地灿明，日月星辰布设，八卦错序，律历调列。”刘子华论述其放弃太阳中心论的理由说：“哥白尼以太阳为中心，故需将地球与五星同列，而本书则更进一步，以太极为中心，故太阳亦应失其相对的主体而与五星同居客位。”

刘子华大胆创立宇宙太极中心论，基于他对易学思想的深刻认识。他说：“由无极而太极，由太极而阴阳，由阴阳而生万物。故在任何存在中，均无不含有太极与阴阳。”八卦宇宙论实以太极宇宙论为基础，从宏观角度，用易学整体思维方法，玄思宇宙，放眼六合，对浩渺星空作整体把握，超越现有天文视角，提出独到见解，绕开实证方法，直 扣科学殿堂大门。

阐发两仪配偶律，探索星际关系

八星与八卦合定后，刘子华进一步探讨卦与卦之间的关系。发现单卦（经卦）与双卦（别卦）都有男女（阴阳）区别，存在配偶关系。使他打开一条新思路。他说：“四象、八卦等等，无一不由阴阳之互相分化和交换而来。此即表明，太极与两仪为万有宇宙构成之基础。”又说：“伏羲除用阴阳记号（--、一）表示卦爻以外，并将单卦列成圆形。这是宇宙论最重要的基础。”所指圆形图即《先天八卦图》，刘子华称之为“初期八位系”。

从而深入探讨八卦之间的配偶关系。他在图上加一条斜线，将图分为两半，对各卦附上男女长少之称。在图的中心加一“9”字。他解释其意义说：“可见卦一、二、三、四居图之左半周，卦五、六、七、八居图之右半周”。“男卦者有乾，震，坎，艮（单卦）……，女卦者有坤、巽、离、兑（单卦）。……凡成直径相对之两卦，均属男女两性，并老少对称。……凡如此对应之两卦，即称为配偶。”这些配偶卦有三个特性：“一、每对卦均含有同数的阴爻及阳爻。二、每对卦之阴阳爻，均按照地位次序而相对。三、每对卦爻数之和为九划，……，此证明各对卦均有相同之平衡存在。”他将阳爻作一划，阴爻作二划。配偶卦均为9划，故图中设“9”字。《先天八卦图》是刘子华象数思维利用的基本图，图中加上斜线和9字，是他对此图的新认识，赋予新含义，对其行星预测有特殊作用，此为历代易学家所不及，显示刘子华象数思维的智慧。他将配偶卦的特性，称为阴阳平衡律，成为他进行科学预测的重要法宝。

刘子华将八卦配偶思想应用于观察天体，发现星球之间有某些相似现象。利用天文学家佛那马雍、爱斯克郎恭提供的研究成果，认为太阳同木星相似，月球同金星相似，地球同水星相似。刘子华把相似的星亦看作配偶，然后将各星球的天文数据代入，经过计算，证明它的确也构成平衡的常数。使他的行星预测工作又前进一大步。

刘子华进一步利用配偶律研究三个王星。从历学古籍《天原历理三书》（1682年徐发圃撰），知有“四隅星”之说，盗星在西南，种陵在东南，天狗在西北，女帛在东北。刘子华将四隅星同三个王星配合，盗星合天王、种陵合冥王、天狗合海王、女帛无星与合。他预感莫非是未知的第10大行星。他继续从易图中探索，发现元代易学家张理《易象图说》内篇，有《先天八卦对待图》，（如图二）如获至宝。他对此图作了特殊解释。写道：“今按卦加上星球，则见太阳与木星同出于少阴，月球与金星同出于少阳，地球与水星同出于老阴，……以此证之日与木、金与月、水与地之成对相似，确有令人不能不诧异之符合。”据此图应有第4对双生卦，其对应之星球当为土与火。但刘子华考订，从星球看来，“土不似火而类木”。

刘子华想到，既然八个相差很大的天文数据相加，可以得到相同的常数，将它们联结成三对配偶，也得出与之相应的恒数，若再进一步，将三个王星相配，则冥王星同海王星成双，天王星却等待着配偶。为天王星寻求配偶，成为强大驱动力。刘子华依已知三王星的速度、密度及其同太阳的距离，通过反复验算，得到天王星的配偶星的一些参数。他喜出望外，肯定他所要寻找的大行星必然存在。

营建“八卦家族”，编排星群结构

刘子华确定整个太阳系应是由12颗星构成的一大家族，其中有初期八大星球，加上已发现的三王星，还有尚待发现的新星。他用“家族”模式看待太阳系，是基于《周易》原理的认识。他说：“八卦为伏羲和文王之科学的、有结构而有系统的、有定规而有变易的一种特别而又具体的原理表示，亦即有关万有宇宙之发展的总模式。”这一表述有以下合理内涵：一、太极原理是关于宇宙万有的总模式；二、此原理的核心思想是系统结构；三、它不止具有规律性并有变易法则。这的确把握了太极原理的基本思想。

刘子华创立的“八卦家族”论，有以下基本内容：阴阳配偶是基本概念，乾坤父母，三男三女均成配偶；八卦与八星（日月五星加地球）合定，是家族中基本成员；临、复、姤、遯四双卦为兑、震、巽、艮四隅卦之子，故属乾坤二卦之孙辈、三王星及未知星正好同四隅卦之子合定，形成父母、六子、四孙三代共荣的八卦家族。而其中心动力总数则经过计算为198。（如图三）

刘子华用八卦原理概括中国特有的宇宙论，利用八卦组合及卦星合定方法，赋予八卦新涵义，使之利于联贯思索与运算操作。这种思维方法是传统象数易学难以做到的。刘子华做到了，取得预期效果。在已知八卦家族中11颗星的数据的前提下，依照配偶及母子关系，就可算出未知行星的数据。“八卦家族”模式，实为刘子华科学预测的桥梁。《周易》象数思维方法，在中国科学发展史上，的确曾经发挥过这种桥梁作用。刘子华巧妙地利用这一思维模式，获得硕果，再创易学史上的奇迹。

借重阴阳平衡律，测算木王星数据

刘子华十分清楚，现代科学依靠的是精确数据。他说：“人们常谓：无数量不成科学。因此举上述八卦宇宙论在性质上之证实，姑无论如何明显，均可认为偶然之巧合。所以必须有现代天文上测量与计算之证实，方有科学之意义。”为了进行数量计算，他再次乞灵于易图。朱熹《周易本义》卷首附有《河图》。刘子华说：“卦之男女两性，固已见诸《周易》。至男女性之价值，则吾人须求自《河图》。”原先的《河图》并未同八卦相联系，刘子华从宋元之际易学家胡方平《易学启蒙通释》（见《四库全书》）中意外地发现《河图与八卦相配图》。（如图四）正如欲横渡大西洋而觅得一叶扁舟，喜不自禁。他以河图之数称为八卦男女性价值，作为数量计算之基数。他说：“八卦男女性价值之发现，确在八卦宇宙论上展开一个新局面，因为由此可推演得到数量的规律。”刘子华对此图作了几点说明。一、河图与八卦联系，古已有之，孔安国云：“河图即八卦。”二、河图之数即八卦男女性价值，未来的计算以此为准。三、图中心的五与十两数，居太极位置，为绝对中心，绝对静止，故无卦与之相配。

八卦分男女两性，各有不同价值，是八卦宇宙论又一新观点。依上图，其男女性价值为：乾7、兑2、离8、震3、巽4、坎9、艮1、坤6。一般易学著作极少应用此数。刘子华化腐朽为神奇，赋予妙用，以之验证配偶星、母子星之间的平衡关系。刘子华解释母子星时说：“母子行星之说，虽为比喻，而确有实际之价值。因各个母星之速度，均约等于其子星速度的666倍。恰如某家庭分财产，凡子辈之所得，均各与其父母所得成相等比例。这种比例相等关系，毫无疑义的证明上述四个现代行星配偶之合理。”卦分男女性价值，亦旨在证明“配偶之合理”。

刘子华赋予太阳系12颗星球以男女性价值，组成三代共荣的八卦家族，实际上涉及太阳系各主要星球的平均进行速度和平均密度的恒数，十分完善的符合，实在令人惊异。前八星（日、月、地及五星）三对配偶星，其速度与密度的比例恒数，简直完全相同，均为60。（见图三）

刘子华根据八卦家族的系统关系，经过复杂运算程序，终于得到未知木王星的几个基本数据，其平均轨道速度为每秒2公里，平均密度为每立方厘米0.424克，离太阳平均距离为74亿公里，后来算出运转周期为736年。运算程序虽出自卦理，其结果可脱离卦理而独立。刘子华对这一成果非常自信。他说：“以现代天文资料来证实宇宙的真面目能与八卦宇宙学理相吻合。……本书所有引据，纯系现代天文学以优良之工具和最近数世纪若干科学家辛苦研究所得之科学知识，故其结果应毫无疑义地相当精确而完备。”

法国巴黎大学科技史学院院长、刘子华博士论文审查委员会主席阿伯海尔，不通八卦卦理，反复研究论文后说：“关于科学方面，其结果令人满意。”论文评审者法国著名汉学家马伯乐本已拒绝论文答辩，经反复考虑，收回成见，同意将论文印交答辩委员会。他对刘子华说：“你拿我们的数字，证明你们玄之又玄的八卦，再拒绝，就等于我们的数字错了。”论文获得一致通过，木王星的预测得到法国权威天文学家的认同，引起轰动，对八卦宇宙论的魅力大为震惊。

取象比类的直觉思维之妙用

刘子华的科学思维方法，十分古怪，天文学家难以认同，这只能从中国易学中得到解释。他所运用的是中国先哲常用的“取象比类”的象数思维方法。中国古代医学、天文、历法、乐律、内丹的发展，都得益于这一思维方法。《易传》说：“其称名也小，其取类也大。”取八卦、六十四卦的卦象（“象”），触类旁通，比拟其他各类事物（“类”）。这种象数思维的特点，如王弼所说，可以“得鱼而忘筌”，“得意而忘象”。刘子华通过易图，运算天文数据，得到天文结果，是“得意忘象”的范例。取象比类思维方法，是理论思维的一种特殊形态，它将归纳法同演绎法统一，是分析与综合的灵活运用。它通过喜闻乐见的卦象联系，去探讨客观对象之间的实际联系。刘子华所运用的“先天八卦方位图”、“先天八卦对待图”、“河图与先天八卦对应图”，以及阴阳配偶，男女两家、母子卦、八卦家族、宇宙太极中心等形象描述，无非是把易图视为过河的桥梁。

象数思维方法在科学中的运用，更表现为利用直觉思维诱发灵感。正如刘子华所说：“我之所以能将八卦原理应用于太阳系，决不是偶然的。因我发现现代科学家对宇宙的认识或论点，与我国相传甚久的太极八卦图象很有共通之处（均源于旋涡形状）。”又说：“我国常见之太极图，既显出螺旋形状，其象征必与宇宙有关，或与太阳系研究有密切联系。”正是通过易图形象，产生一种直觉，这种直觉导向科学探索的明确目标，针对目标，努力探索，果有理想结果。刘子华总结自己的探索过程道：“八卦宇宙学理固因科学而得完美的证实，但科学之对于宇宙，特如太阳系，亦以卦理而有更深切完整之认识。科学可以证实卦理，卦理亦可以补充科学，且同时又可以反证天文数字之正确。”

刘子华有勇于创新的精神。正如英国哲学家罗素所说：“创立近代科学的那些人有两种不一定并存的长处：作观察时万分耐心，设假说时有大无畏精神。”刘子华的大无畏精神，是人所公认的。他大胆利用直觉思维这一点，得到博士论文审查委员会继任主席、巴黎大学哲学系主任、哲学史教授爱米尔卜勒野的肯定。他公正地写道：“我对于刘子华先生在巴黎大学所提之论文，非常尊重。他费了许多考证与灵巧，来阐明近代科学与中国古代单凭直觉而构成之科学，有深奥的符合。……它（指论文）指出人类思想，乃同归而殊途，一致而百虑也。”法国哲学家、汉学家、天文学家们没有因为刘子华离开西方实证方法、依靠直觉思维而取得的成果，就置之不理或加以歧视，他们懂得：“科学的论断，却是在盖然性的基础上，按尝试的方法提出来的，认为随时难免修正。”物理学家普恩迦赫说得更直率：“科学大多数的创获——定律的发现和假设的成立——实有待于“灵机”和“顿悟”的洞见和直觉——一种超常的、创造性的想象力。”

刘子华的确富有“超常的、创造性的想象力”，同时富有精密计算的科学精神。在博士论文中，他用了31幅易图来帮助自己构思，更用了27张表格来精确计算各种参数，从而求得木王星的几个必要的基本数据，若没有这些易图作桥梁，所需要的数据无法求知；若没有无容挑剔的科学数据，其论文决不会让法国权威天文学家与哲学家们折服。刘子华无愧为：“把中华的古老文化与西方的现代科学结合起来的先驱者。”八卦宇宙论及第10大行星的预测，是中西文化结合的结晶，堪称中国易学史上的奇葩。

天文学论文 篇三

1.导言

说到西方古典观测天文学，对此稍有了解的人会立即联想到著名的丹麦天文学家第谷·布拉赫（TychoBrahe）。他对星体位置的精确和详细的观测直接促成了其助手约翰内斯·开普勒（JohannesKepler）发现行星运动的三大定律，而这又进一步帮助艾萨克·牛顿（IssacNewton）奠定了经典力学的基础。如果说牛顿的名言“站在巨人们的肩膀上”的确具有正面含义的话，那么，第谷无疑是这些巨人中的一个（文献中对第谷·布拉赫的简称不统一，有称布拉赫，有称第谷，本文采用后者）。第谷在观测天文学领域的贡献是极其重大的，在他之后鲜有人能够达到类似的高度。然而在天文学史上，的确有一位堪与第谷相媲美的观测天文学家，他就是本文所要叙述的波兰天文学家约翰内斯·赫维留（JohannesHevelius）。

2.出身与早年生涯

赫维留1611年1月28日出生于格但斯克（Gdansk），该城市虽然位于现今波兰的北部，在历史上，却曾多次被德国占领，因此它还有个德语名，叫做但泽（Danzig）。格但斯克位于波罗的海沿岸，是个海港城市，赫维留诞生时，该城市正处在由波兰统治和管辖的黄金时期，它在当时不但属于汉撒同盟，在贸易上享有特权，而且在民族和宗教上也享有充分的自由，使其成为当时欧洲少有的笼罩在繁荣开放、和平富裕气氛下的城市。赫维留出生在格但斯克的一个啤酒酿造世家，从小被寄予传承家业的厚望。他的母语是德语，其家族是具有德国和捷克血统的路德教贵族。他6岁起在家乡格但斯克接受基础教育，12岁时，家人为使其通晓波兰语，将他送到格但斯克南边的一个通行波兰语的村镇上学，三年后回到格但斯克继续学习。

在格但斯克，有一位叫彼得·克鲁格（PeterCrüger）的数学老师，对赫维留今后的人生与事业起了至关重要的作用。克鲁格曾就读于德国维滕堡大学（第谷也曾就读于此），本身是一名优秀的天文学家和数学家。他不但教授赫维留数学与天文知识，还向他传授天文仪器制造技术和雕刻术。受老师影响，年轻的赫维留对天文产生了浓厚兴趣，尤其敬仰第谷卓越的观测技术及其在天文领域的成就。20岁时，赫维留被家人送往荷兰莱顿大学主修法律。尽管如此，他仍心系天文，在学业完成后，游历了英国和法国，在那里结识了一些著名学者，包括天文学家皮埃尔·伽桑狄（PierreGassendi）和伊斯马尔·布里奥（IsmaelBoulliau）。23岁的他回到家乡，开始接手家业并于次年和其隔壁酿酒商的女儿卡特琳（KatharinaRebeschke）结婚。1639年6月1日，格但斯克发生日食，赫维留对此进行了细心的观测。五天之后，克鲁格告别人世，临终前他希望赫维留能够继续保持天文观测和研究。恩师的离世以及对天文的持之以恒的兴趣终于让赫维留下定决心，从此投身于天文事业。

3.天文成就

赫维留在天文领域的贡献主要有如下几个方面：月球观测、太阳和恒星观测、行星和彗星观测、仪器制造和星图绘制。这些将在下文中一一阐述。

3.1月球观测

从1642年开始，赫维留使用自己制造的望远镜对月球进行了历时5年的观测，终于在1647年正式出版了其生平第一部天文着作--《月面图》（Selenographia）。月面图，顾名思义，就是描绘月球表面的图谱，总共六十幅，其中包括三幅直径约29厘米的满月面大铜版画，以及诸多描绘不同月相表面的小铜版画。这些铜版画均由赫维留亲自制作，其精湛的绘画与雕刻技艺在此得以充分施展，而在这之前尚无人能够如此精确详细地绘制月球表面（图2）。在这本着作中，赫维留用地球上的地名来标注所观测到的月面地貌特征，虽然同时期的意大利学者吉奥瓦尼·瑞齐奥利（GiovanniRiccioli）也创立了人名法来命名月球地貌并被广泛采用，但地名法依旧在一定程度上保留并沿用至今。

赫维留的月面图集首创性、学术性和精致性于一身，堪称当时天文界之鸿篇，它的出版为赫维留赢得了当时欧洲天文界乃至科学界和社会界的崇高威望。1651年，他受聘为格但斯克市议员。1664年，被推选为伦敦皇家学会会员。另外还必须提及的是，在绘制月面图期间，赫维留发现了月球的经天平动。天平动是指从地球上观察，月球的可见部分会出现上下左右的浮动。上下浮动称为经天平动，左右浮动称为纬天平动。由于天平动，使得人们能够看到月球表面多于50%的区域（而不是正好50%）。今天，人们知道，天平动是由多种因素造成的，其中经天平动是月球绕地轨道为椭圆所致。

3.2太阳和恒星观测

赫维留在1642~1645年间对太阳黑子进行了观测。他认为太阳是个火球，黑子是极细的蒸汽聚集体，耀斑则是太阳表面最明亮的地方。他测量了太阳的直径，并推测其自转周期约为27天。他还多次对日食进行了观测记录（包括1639,1659和1661年）。

赫维留对著名的鲸鱼座o星进行过长期观测。鲸鱼座o星也叫米拉变星，中文名为蒭藁增二，由于其亮度不断变化，因此很早就被天文学家所注意。最早描述该星的是德国天文学家大卫·法布里奇乌斯（DavidFabricius），他在1596年搜寻水星时发现它。1638年荷兰天文学家约翰·霍华德（JohannHolwarda）确定其变光周期为11个月。从1659年开始，赫维留对这颗变星进行了长达25年的观测。他曾撰写了专论--《米拉星之历史》（HistoriolaMiraeStellae），第一次将该星命名为米拉，意思是不可思议、美妙无比。在此，他根据时间顺序，将前人的研究成果加以介绍，随后给出了自己的观测结果。他最终认为，米拉星的变光原因在于该星拥有很厚的云层，这些云层密度的变换导致了其亮度变化。今天我们知道，蒭藁增二是一颗脉动变星，其亮度变化起源于其自身的收缩与膨胀，变光周期为80~1000天。

经过对恒星坚持不懈的观测，赫维留成功编撰了新的星表--《赫维留星表》（CatalogusStellarumFixarum）。该星表有两个版本，手写版由赫维留亲自制作完成，现收藏在美国犹他州杨百翰大学的克拉克图书馆中，而印刷版则出自1690年的《天文导览》（ProdromusAstromiae）一书（该书内容虽在赫维留生前已完成，但在他死后才出版）。印刷版的星表共107页，大小为35.5×22.0厘米，共收录1564颗恒星，其中有600多颗是赫维留新发现的星，而在此之前的《鲁道夫星表》（TabulaeRudolphinae）共收录1005颗恒星（包括第谷的777颗和开普勒补充的228颗）。

3.3行星和彗星观测

赫维留对五大行星均有观测记录。1661年水星凌日，他对此作了详细观察，给出了水星大小、轨道倾斜角等数值，并发现《鲁道夫星表》在预测凌日发生的时间上存在较大误差。他把这些观测结果总结在其1662年出版的《水星凌日》（MercuriusInSoleVisusGedani）一书中。

他观测了水星、金星和火星的相位，观察到了木星表面上的暗斑和条纹，推测木星自转周期远长于一个月。还观察了木星的四颗伽利略卫星，给出了它们的直径。对于土星，赫维留认为，它是由一个球形和两个月状天体所组成，由此来解释在目视观测中土星所呈现的变化多端的形状，并将这一理论发表在1665年出版的《论土星的真实形状》（Dissertatio,DeNativaSaturniFacie）一书中。另外，他还对土星的卫星进行了观测，并给出了其与土星之间的距离。

赫维留对彗星颇有兴趣，对它们作了极其仔细的观测，并将其结果总结在《彗星导览》（ProdromusCometicus）、《彗星研究》（DescriptioCometae）和《彗星图》（Cometographia）三本着作中。其中最为著名的是《彗星图》，该书于1668年出版，厚达近1000页，赫维留不但在书中标出了他所观测的彗星在天球上的移动轨迹，并由此推测彗星的运动轨迹是抛物线，而且还绘制了单个彗星的图谱，这些图谱详尽记录了彗核和彗尾的外观、形状、大小、长度等细节，其高超的绘画技艺在此又派上了用场。图3展示的是该书的卷首插图。左边是亚里士多德，手里拿着的图表明他的观点，即彗星游走于月球和地球之间。右边是开普勒，认为彗星是沿着直线运动的。中间坐着的则是赫维留，他与前两者的观点都不一样，认为彗星以抛物线轨迹绕日运行。

3.4仪器制造

同第谷一样，赫维留也是一位出色的天文仪器制造家。他独立于荷兰物理学家和天文学家克里斯蒂安·惠更斯（ChristiaanHuygens），发明了精确到秒单位的摆钟。当时，望远镜刚刚兴起不久（伽利略于1609年第一次将望远镜用于天文观测），为了便于科学研究，赫维留亲自磨制镜片制造望远镜，由于当时镜片磨制技术有限，导致望远镜在实际观测中产生很大像差，不能得到满意结果。为减小观测误差，赫维留采用了通过加长物镜焦距来弥补镜片不足的方法，为此他甚至制造了焦距四十多米的超长望远镜。

赫维留的老师克鲁格曾试图制造过半径1.5米的水平式四分仪，但没有完成，1644年，格但斯克市把此遗物托付予赫维留，后者将其完成。随后，他又制成了半径分别为1.8米和2.4米的木制六分仪。后来，他又改用黄铜作为材料制作了类似器具。四分仪和六分仪是赫维留最为常用的天文仪器，前者用来测量星体相对于地平线的高度，后者用来测量两个星体之间的角距离。

赫维留建有自己的天文台，并将其称为星堡（第谷也将自己的天文台称为星堡）。在那里，赫维留不但安置了各种天文仪器，而且还建造了工房、印刷所、图书馆等设施，其先进程度在当时的欧洲堪称第一，甚至连当时波兰和法国的国王也慕名前来参观。直到17世纪70年代巴黎和格林尼治天文台建立之前，赫维留天文台始终保持着欧洲领先地位。

1673年，赫维留出版了著名的《天文仪器上卷》（MachinaeCoelestisParsPrior），对其所使用的天文仪器（测量仪、钟、望远镜）和天文台进行了详细描述。他在书中宣称，肉眼观测比使用望远镜更加精确。事实上，赫维留一直对望远镜持保留态度，只将其限于对月球、太阳和行星的观测，而他的其他观测活动则主要靠肉眼（借助四分仪和六分仪）来完成。这引起了以罗伯特·胡克（RobertHooke）为首的一些学者的不满，因为胡克刚刚研发了具有瞄准功能的带十字叉丝的望远镜，贬低望远镜就是贬低他的发明功劳。胡克挑衅般地指责赫维留的观测方法既老掉牙也不准确。而当时英国皇家天文学家约翰·弗拉姆斯蒂德则表示，赫维留的肉眼观测精度不亚于那些使用望远镜得到的结果。一场学术论战随即爆发，双方各不相让。为平息这场论战，皇家学会于1679年5月特意派埃德蒙德·哈雷（EdmondHalley）前往格但斯克去探个究竟。哈雷花了数星期时间，将其用望远镜瞄准具观测到的数据与赫维留的肉眼观测数据作对比，最后得出结论，后者的精确程度的确不亚于前者。数月后，哈雷将这一调查结果发表在哲学学报上，这无疑是对赫维留精湛的观测技术的极大褒奖。

3.5星图绘制

赫维留对天文的另一重大贡献是绘制了《赫维留星图》（FirmamentumSobiescianum），它与《拜耳星图》（Uranometria）、《波德星图》（Uranographia）和《弗拉姆斯蒂德星图》（AtlasCoelestis）并称为欧洲四大古典星图。此星图同赫维留的星表一起出现在《天文导览》一书中，包括两幅南北半天球图以及54幅星座图，总共73个星座。其中，北半天球图直径为46.5厘米，上面的大部分星体位置由赫维留亲自测定。而南半天球图上的星体位置则是参考了哈雷的数据。其余的54幅图则精细地绘制了各个星座并标明了其所在天区的星体。在此，赫维留仍旧采用了黄道坐标系而非更为先进的赤道坐标系，且未给恒星标注字母，星体位置也是左右镜像的，这些都限制了该星图的实际应用。尽管如此，赫维留星图的精确性与细致性的特点影响了此后的诸多星图绘制者，在西方古典星图领域可谓影响深远。20世纪60年代和70年代，赫维留的星图曾被分别翻译成俄文和日文出版。

另外需要指出的是，赫维留在绘制星图过程中，创建了一些新的星座，其中有7个得以沿用至今，它们分别是六分仪座（为感谢该仪器对他的帮助）、盾牌座（为感谢支持他的波兰国王索比斯基，后者于1683年打败了围困维也纳的土耳其军队）、猎犬座、天猫座、小狮座、狐狸座和蝎虎座。

4.晚年的不幸和万幸

赫维留68岁时，即1679年，不幸的事情发生了。这年的9月26日，在赫维留外出之际，他的天文台发生了重大火灾（据说是因为他解雇了一名员工而遭到后者的纵火报复），诸多珍贵的仪器、着作和尚未发表的手稿因此被毁。这对赫维留来说无疑是一场巨大的灾难。好在他得到了各方朋友的同情与赞助，其中包括法国和波兰国王。他很快将天文台重新修好，再次投入到观测研究之中。在此，他的第二任妻子（第一任妻子在1662年去世）伊丽莎白（ElisabethaKoopman）对其在事业上给予了极大的支持（受赫维留影响，伊丽莎白对天文也有极大兴趣），同他一起观测记录，并将结果写在1685年出版的《危机之年》（AnnusClimactericus）一书中。1687年1月28日，正好在76岁生日之际，赫维留在格但斯克去世。他死后，多亏伊丽莎白将其尚未出版的手稿加以整理，并于1690年正式出版，这就是前文提到的《天文导览》，赫维留星表和星图均在其中。

5.结语

今天，赫维留依旧是格但斯克市的象征之一。在其老市政厅前，树立着一座赫维留手持六分仪观测星空的雕像（图4）。正对着他的是一面绘着赫维留星图的墙壁（图5）。在老市政厅里的墙上，挂着一块赫维留纪念像（图6）。

赫维留从一个爱好天文的少年到最终成为名垂千古的伟大学者，他将一生中的大部分时间都献给了天文事业。赫维留不但详细观测了太阳、月球、行星、恒星、彗星等诸多天体，而且还自己发明和制作天文仪器，并绘制编撰星图和星表，不愧是继第谷之后在古典观测天文学领域最为杰出的集大成者。他给后人留下的那些不朽之作，将作为灿烂的里程碑永远矗立在人类探索自然和宇宙的宏伟历程中。寂静的夜晚，当我们再次抬头仰望那深邃浩渺的星空时，请不要忘记这位成就卓越的伟大学者。

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