天文學論文范文范文

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天文學它一開始就同人類的勞動和生存密切相關。遠古時候，人們為

了根據生活的需要而對太陽、月亮和星星進行觀察，確定它們的位置、找

出它們變化的規律，并據此編制歷法，因此說天文學是最古老的自然科學

學科之一

古代的天文學家因為沒有可以憑借的工具，只能靠肉眼觀察天空。我

國自古以農耕為主，春種秋收，季節最為重要。中國古代天文學家用來觀

測星象最重要的工具是渾儀。在望遠鏡發明以前，渾儀是世界上最先進的

天文觀測工具。（現今存世最早的渾儀是明代正統七年（1442）制成的，

陳列在南京紫金山天文臺）

公元二世紀時，古希臘天文學家托勒密提出的地心說，這一學說統治

了西方對宇宙的認識長達1000多年。十六世紀，波蘭天文學家哥白尼提

出新的宇宙體系的理論，日心說，天文學的發展進入了全新的階段，使天

文學擺脫宗教的束縛，并在此后的一個半世紀中從主要純描述天體位置、

運動的經典天體測量學，向著尋求造成這種運動力學機制的天體力學發展。

到了1610年，意大利天文學家伽利略某某某制造折射望遠鏡，成為最早

始應用。到了20世紀60年代，取得了稱為“天文學四大發現”的成就：

微波背景輻射、脈沖星、類星體和星際有機分子。而與此同時，人類也突

破了地球束縛，可到天空中觀測天體，通過發射的航天探測器來了解一些

太空信息。除可見光外，天體的紫外線、紅外線、無線電波、X射線、γ

射線等都能觀測到了。這些使得空間天文學得到巨大發展，也對現代天文

學產生很大影響。

宇宙中的物質開始是聚集在一個小的體積內，溫度很高。而隨著宇宙

的膨脹溫度逐步下降，大約3分鐘后質子與中子開始結合形成輕元素氫和

氦，即今天宇宙中主要的兩種物質組成，其比重是氫占77%，氦占23%。

根據宇宙大爆炸學的觀點，在宇宙年齡約10年時星系開始形成，并逐漸

演化為今天的樣子。

在眾多的恒星中，最后可能形成三種產物，即白矮星、中子星或黑洞。

在20xx年8月24日在捷克首都布拉格舉行的第26屆國際天文學大

會中確認了矮行星的稱謂與定義，關于矮行星的描述如下：

1、以軌道繞著太陽的天體；

2、有足夠的質量以自身的重力克服固體應力，使其達到流體靜力學

平衡的形狀（幾乎是球形的）；

3、未能清除在近似軌道上的其它小天體；

4、不是行星的衛星，或是其它非恒星的天體。在行星的基本定義上，

科學家們大致上認同這樣的說法：直接圍繞恒星運行的天體，由于自身重

力作用具有球狀外形，但是也不能大到足夠讓其內部發生核子融合。矮行

星的家族成員有冥王星、卡戎星、齊娜星、谷神星。矮行的基本特點是外

幔和表面由冰凍的水和氣體元素組成的一些低熔點的化合物組成，有的其

中混雜著的一些由重元素化合物組成的巖石質的礦物質，厚度占星體半徑

的比例相對較大，但所占星體相對質量卻不大，內部可能有一個巖石質占

主要物質組成部分的核心，占星體質量的絕大部分，星體體積和總質量不

大，平均密度較小，一些大行星的衛星也具有這種類似冰矮星的結構。

中子星（neutronstar）又名波霎。它是恒星演化到末期，經由重力

崩潰發生超新星爆炸之后，可能成為的少數終點之一、簡而言之，即質量

沒有達到可以形成黑洞的恒星在壽命終結時塌縮形成的一種介于恒星和黑

洞的星體，其密度比地球上任何物質密度大相當多倍。中子星的表面溫度

約為一百一十萬度，輻射χ射線、γ射線和和可見光。中子星有極強的

磁場，它使中子星沿著磁極方向發射束狀無線電波（射電波）。中子星自

轉非常快，能達到每秒幾百轉。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如

果中子星的磁極恰好朝向地球，那么隨著自轉，中子星發出的射電波束就

會像一座旋轉的燈塔那樣一次次掃過地球，形成射電脈沖。人們又稱這樣

的天體為“脈沖星”。

天文學家稱由于恒星死亡形成的天體為恒星級黑洞。一般認為，宇宙

中的大多數黑洞是由恒星坍縮形成的。此外，在許多恒星系的中心也有一

個因引力坍縮而形成的超大質量黑洞，比如在類星體星系的中心。在宇宙

它的視界就永遠消失了。在黑洞的奇點附近，現有的任何物理定律都是不

適用的。黑洞的奇點和我們現已認識的宇宙中的所有物質狀態截然不同。

到目前為止，還沒有任何科學方法能用來測量黑洞。

隨著人類社會的發展，天文學的研究對象從太陽系發展到整個宇宙。

天文學的研究范疇和天文的概念也在不斷發展和更新。通過天文學基礎知

識的學習，我們對天文學的定義、研究方向、研究領域、研究理論以及矮

行星和中子星等重要的天體有了系統的了解。它豐富了我們的天體知識體

系，也拓寬了我門的知識面。我期待天文學取得更大的進展，也期待我國

的天文學科學發展越來越好。

天文學是自然科學六大基礎學科之一，它推動了人類社會的進步和科

技的發展。天文學對于提高民族素質、培養創新精神及科學的思維方法，

建立正確的世界觀、宇宙觀方面有著不可替代的作用。普及天文知識，對

破除迷信、反對偽科學也具有重要的科學意義。發達國家及一些發展中國

家的大學、中學都普遍開設了天文學課程。

現在，我們學校也同樣開設了天文學選修課,這為我們這些從小就對

天文產生好奇、現在對天文依然抱有興趣的人開了一扇圓夢的窗口。

九大行星，課堂上老師逐個做了解釋，所謂太陽系“九大行星”是歷

史上流行的一種的說法，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王

星、海王星和冥王星。在2023年8月24日于布拉格舉行的第26屆國際

推導出星系都在互相遠離的宇宙膨脹說。宇宙并非永恒存在而是從虛無創

生的思想在西方文化中可以說是根深蒂固。雖然希臘哲學家曾經考慮過永

恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅持認為宇宙是上帝在

過去一些特定時刻創造的。

這個理論也經歷了很多演變，是現代人類通過一種假象加上研究和證

據得出的理論。大約在50億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，

有著極高的溫度，因而發生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質開始向外大

間形成其中一種特殊關聯。長城是歷代耗費巨資建造的重大的建筑工程，

它在建造之前是否考察天象并按照天體特征進行規劃與布局呢?長城還有

其他的天文特征么?文章將做如下探討。

一、長城修建的天文學背景

中國人對天象的觀察由來已久，人們在天文觀測中了解了星辰起落、

日月陰晴圓缺的奧秘，揭示了宇宙的一般運行規律，建立了指導日常生活

的天文歷法。我國古代有世界上最豐富、最系統的天文觀測記錄。五帝之

一的黃帝依靠對天象的觀察確定了陰陽、五行、十方和十二宮完整的天文

體系，并在公元前2637年確定了中國歷法的開端，這些天文成就奠定了

他崛起中原號令天下的基礎。商代甲骨文記錄著世界上最早的日食、月食

和新星，并已采用干支紀年法。《周禮》對天體星象亦有記載，分設天、

地、春、夏、秋、冬六官。西周時我國已用二十八星宿劃分周天。春秋時

期的星官們創立“上天變異，州國受殃”說法，以天空中的星象變化來預

測不同地區將要發生的吉、兇、禍、福，將各州、國與星空的區域互相匹

配對應形成分野。其所載“保章氏”：“以星土辨九州島之地，所封封域

最重要的一部分，還關系著人們對日常生活的安排，甚至左右著國家領導

對重大事務的決策。“觀天象”成為古人作出重大決定時必須例行的公事。

如古人行某某某打仗前往往用天象預測吉兇后方才出某某某；建造建筑前

亦要按天文現象來布局或決策動土日期。至秦漢時期，觀天之風更加彌漫，

最具有參考價值的史實書籍《史記》中多次提到天象與禍福、行某某某等

重大事件相關聯的事實，為便于觀察天象和有效地將天文原理加以利用，

與之相關的觀天建筑便應運而生。

中國古代至遲在周代以前形成了以北極星(帝星)為中心，四周三垣、

四象、二十八星宿相環繞的古代天宮系統，這個系統深深地影響了歷代王

成萬里長城的兩個歷史時期。關于秦河西長城，據《史記秦本紀》載，厲

公“十六年，塹河旁。以兵二萬伐大荔，取其王城。……簡公六年，塹洛。

城重泉”。秦昭王長城見《史記匈奴列傳》：“秦昭王時，……筑長城以

拒胡。”秦統一后將北部長城連接起來，形成一道天然屏障。

秦長城兼有天文臺的觀測功能。天文臺一般具有兩大功能，一是祭天，

二是觀象，中國早期的高臺建筑都具有觀象性質。長城是高臺建筑，它所

包括的關城、城墻、墻臺、敵臺、煙墩、營、寨和城堡等均具有高空望功

能，可以作為觀察天文現象的場所。長城每隔一段距離便設置相應的關城、

營寨、堡寨等，這些為那些時刻準備出征或等待敵情的決策者們提供了觀

察星象變化的絕佳場所。據《全天星臺遺址及其源流考(考證分冊)》記載：

“秦統一之初與后期，置星、祭星之制大變，全國郡、縣、某某某城、亭

障乃至長城遍置星臺。郡、縣多置心宿。某某某城、亭障多置天某某某、

平星，角宿臺也較普遍，龍文化更進一步體現在星臺文化中”。可見在長

城的各個區域“遍置星臺”已成為秦王朝極為普遍的事情。由此可知，在

它們共同營造了北天極區最完美的天宮某某某，而地上的郡、縣或星臺也

可能與天體星辰相對位，共同完善著這幅巨大的天宮某某某的其他部位。

(見某某某1與某某某2)

秦南段長城原本只有上郡這一段(原稱上郡塞)，秦統一后增加了斗形

部分，使得南段長城從形體上滿足了北斗形。從司馬遷《史記》中描述秦

皇陵“上具天文，下具地理”便知秦始皇十分重視天象，他既然可以動用

數以百萬計的人力打造他死后的人間天堂，也可以在他的國土中創造現世

中的天上宮闕。

(1)成陽城象帝居，渭水象天漢

咸陽城的規劃是法天象地的結果。秦王朝強大后，咸陽城成為秦朝經

濟、某某某治和文化中心。為標榜前所未有的帝王成就，秦始皇將自己比

擬為不可一世的玉皇大帝，在總結并繼承前人經驗的基礎上，將咸陽城用

“象天法地”手法重新規劃和調整，使咸陽城的整體布局與天象呈現一一

星拱極一般，突出了帝都成陽的核心地位。而秦南段長城模擬北斗星形態

和位置而建，最終成為北斗星的象征。

《史記天官書》說：“北斗七星，所謂‘旋、璣、玉衡、以齊七某某

某’。……斗為帝車，運于中央，臨制四鄉。分陰陽，建四時，均五行，

移節度，定諸紀，皆系于斗。”《尚書緯》認為：“七星在人為七瑞。北

斗居天之中，當昆侖之上，運轉所指，隨二十四氣，正十二辰，建十二月，

又州國分野、年命，莫不某某某之，故為七某某某。”《甘石星經》：

“北斗星謂之七某某某，天之諸侯，亦為帝車。”《冠子》記載：“斗杓

東指，天下皆春；斗杓南指，天下皆夏；斗杓西指，天下皆秋；斗杓北指，

天下皆冬。”由此可見，北斗七星不但是協助君王治理天下的“齊某某某”

法寶和輔助辨方正位的重要星辰，還是天帝巡游各地的帝車，象征君王巡

游天下所乘坐的御輦，其重要性可見一斑。秦始皇這個自視功高堪比玉皇

大帝的一代帝王，在咸陽、渭水已經具備的前提下，只要將長城之形略作

改動便可以使自己居住的咸陽穩如天宮，而自己則足以比擬偉大的天帝之

始工具進行測量，春秋以后水準測量已較為普遍。戰國時期的漳水渠、都

江堰、鄭國渠能夠建成，表明當時的測量技術和建筑施工已具有相當高的

水平。數學測算方面也有很大進步，《九章算術》中記載了勾股定理和立

表法、連索法、參直法等先進的測量方法。在堪輿方面，秦朝朱仙桃所著

的《搜山記》，是至今流傳下來的最早的風水學著作。可見，秦朝修建長

城時具備良好的技術基礎，它們保證了長城得以順利的進行天文規劃布局

和實際工程建造的條件。

深刻理解，明帝王極有可能將長城的防御功能比喻為銀河的阻隔作用來設

計建造，明長城因此在文化語義上與銀河具有一定相似性。

第二，從形態模擬角度，明長城沿銀河走向布局。

在比對明長城與銀河走向時發現，明長城與銀河系的走向表現出驚人

的一致性(見某某某4)，這種一致性不但體現在整體走向上，其拐彎處、

分支結構也幾乎相同。歷史上各時期的長城形態與明長城有許多不同，明

長城的起點、終點、蜿蜒走勢、波折點都作了重新調整，而這些調整卻使

明長城的外形與銀河系的固有形態相一致(見某某某5)。

從建造的角度，明長城與其他時期長城的修

建過程略顯不同。在修建長城之初，明廷已推翻了蒙古某某某權，實

現了全國統一、盡管邊防戰事不斷，但國內已經開始大面積的興復工作。

建造長城是興復工作的重要內容，如何合理規劃并保證長治久安是明廷在

建造長城前必須思考的，這使得明長城并非在原長城基址上的“重建”，

而是重新規劃后的“再建”，由此設置了九邊重鎮。因此我們有理由相信

在最初的規劃中，設計者將銀河象征納入到長城設計中的假設。

2.明長城的重鎮與天上明星位置相對

明長城沿線的一些重鎮與銀河系個別亮星的位置相一致(見某某某4)。

每到夏季，銀河系中部的天津四、牛郎(河鼓二)、織女三星在周天中最亮，

即使在城市燈紅酒綠之夜也可肉眼相見，形成了著名的“夏季大三角”現

象。對于這三顆亮星史書上有數不盡的語言在贊美，還有凄婉的故事與之

相連，故此它們在中國的天文史上享有重要地位。這些特殊的亮星與重鎮

不但在位置上相對應，在文化寓意上也表現出相似性，表現如下：

(2)宣化市對位織女星

(3)北京城對位牛郎星(河鼓二)

明朝的北京城無疑是在北方防御戰線上最重要的城市，從擁有重兵的

燕王朱棣的藩府再到后來的國都，它都是最重要的城市之一、牛郎星不但

是排名全天第十二的明星，在我國古代的星象術數學領域又是很重要的天

象星。《說文解字》中說：“物，萬物也；牛為大物，天地之數起于牽牛，

故從牛，勿聲。”古人認為，日月起于牽牛星，從牽牛星左轉，止于北斗。

日月起于此，則天地間一切術數皆起于此。因此，天地萬物之“物”的部

首從牛。北京意味著萬物之中心，一切事物從此衍生并發展，有著同心臟

一樣重要的地位。于是把重要的北京城與牽牛星相對位規劃便可知其原因

了。

(4)山海關對位心宿二

(5)千百某某某堡對應閃閃明星

如果做進一步考證會發現，長城周邊上百千個某某某堡、營寨、關口

等或許與天體星辰是對應設置的(見某某某6)。這些布于不同時期的戰爭

產物體現了中國古代傳統文化的深厚內涵。目前已知建于隋末山西張壁古

堡就是與天文結合緊密的最好例證，其古堡外圍堡墻、堡內東面三口水井、

西面八口水井、南斗六星槐、北斗七星槐、奎星樓、真武廟、張壁村村名

來歷、德星聚門、聯輝門、金墓等均顯示出與天文學的重要關聯。作為某

某某事文化產物的長城堡寨，也有可能在一些或大部分建筑中將建筑設計

與天文科技相結合。由于數量眾多，工程浩大，筆者未能一一考證，希望

日后能有所進展。

四、結語

李先生承認劉歆、一行是古代有貢獻的天文學家，并且都用《周易》

的象數解釋歷法的基本數據。我本以為僅憑這兩點就可以認定《周易》對

古代歷法有積極作用。而李先生則認為，劉歆用《周易》的象數解釋歷法，

“不過是在已經做成的歷法上涂了一層油彩。無論這層油彩的色調如何，

但歷法本身沒有變。”又說：“假如我們把歷法當作一本書，那么，周易，

僅僅被一些人(如劉歆，一行)用來做了這本書的封皮”。憑我的理解，李

先生的觀點是：《周易》對古代歷法是有作用的，只是作用不那么大（或

可有可無）。（不知這種理解恰當否？）

問題一，如果《周易》對古代歷法的作用不那么大，劉歆、一行為什

我個人以為，要否認《周易》對古代歷法有積極作用有很多困難，所

以，我更愿意研究這樣的問題：《周易》為什么能對古代歷法產生積極作

用？若李先生有興趣，我們可進一步探討這樣的問題。

再談《周易》和天文學，向李申先生討教

對于中國古代歷法史上用《周易》象數比附歷法基本數據的現象，李

申先生在《〈周易〉和天文學》中，用不少篇幅論述了古代天文學家所做

出的批評。其實，古代天文學家的不少批評仍然是根據《周易》而做出的。

試舉李申先生所引的兩例進行分析：

為依據，應當“順天以求合”，而不是為了讓天象符合于歷法，不是“為

合以驗天”。

其二，李申先生引邢云路的《古今律歷考》對一行大衍歷的評論。邢

云路的《古今律歷考》的第一卷為《周易考》，討論《周易》和歷法的關

系。其開宗明義便是：《象》曰：“澤中有火，革，君子以治歷明時”，

主張改歷。接著，便是“律歷配六十四卦”，講64卦與12律24節氣相

配。又說：“大衍為天地之樞，如環之無端，蓋律歷之大紀也。”該篇最

后說：

夫是易也，顯道佑神，何物不有，歷固在其中矣……至于氣朔之分秒，

升降，消長、一而不一，則在人隨時測驗，以更正之。正其數即神乎《易》

也（這幾個加點的字，李申先生沒引述，筆者注），漢史不知，遂以大衍

三論《周易》和天文學，向李申先生討教

李申先生在《〈周易〉和天文學》中認為，古代歷法家用《周易》解

釋歷法是牽強附會、“大約有些苦衷”，或者說是，可有可無，不得已而

為之。筆者不敢茍同。我認為，古代歷法家用《周易》解釋歷法反映了三

方面的積極意義：

其三，從科學與文化的關系看，用《周易》解釋歷法是運用文化來促

進科技發展。在中國古代，《周易》文化是一種強勢。用《周易》解釋歷

法可以使歷法得到普及和延續，相反，如果歷法與《周易》相矛盾，不僅

無人會認同，而被拋棄，而且作為歷法家，他們也不可能這樣做。有人可

能會以現代科學與文化的差異性來否認這種做法，但是，在中國古代，科

技是文化的一部分，這一點在拙著《儒家文化與中國古代科技》已作論述。

筆者甚至認為，即使在今天，把科學與文化對立起來也是有危害的，科學

與文化之間應當保持一種和諧。在今天，科技成了強勢，用文化解釋科學，

可能是可有可無，但是，用科學來解釋文化，就非常必要；與此對應，在

古代，《周易》是強勢，用《周易》解釋歷法，當然也非常必要，也具有

全義》作為《崇禎歷書》的基礎文獻，記載了西方球面天文學和三角學的

相關知識，是《崇禎歷書》數學和天文學研究的基礎。

一、《崇禎歷書》的天文學基礎

（一）崇禎改歷與天文學知識

在十七世紀的中國天文學逐漸出現。在封建社會里，歷法的作用不僅

這些傳教士在中國采取了科學傳教的策略，在傳播天主教的同時，也將西

方天文、歷算等科學知識輸入中國。在《崇禎歷書》的天文學知識部分有

大量與開普勒天文學相關的內容。在改歷的過程中，歐洲傳教士金妮閣曾

奉命返回歐洲搜集與天文學相關的研究著作和尋找西方優秀的天文學家，

最終其帶回了七千多部著作回到中國，對《崇禎歷書》的編撰工作產生了

重大的影響。此外，開普勒在《崇禎歷書》的編纂工作中與中國的傳教士

進行過大量的書信往來，詳細回答了鄧玉函在編纂工作中所出現的問題。

（二）《崇禎歷書》中的天文學思想

（三）《崇禎歷書》與天文儀器

16世紀末，歐洲傳教士開始在中國開拓宗教事業。同時將歐洲科學

與研究中。其中《測量全義》是《崇禎歷書》中的基礎，匯集了平面三角

和球面三角的相關知識以及測繪儀器的制造等知識，其內容豐富，是當時

先進的天文學數學知識的總結。《測量全義》詳細講述了平面幾何、立體

幾何、圓錐曲線、球面三角以及球面天文等數學知識。

在平面幾何相關知識中主要對直線三角形、面上、面下、線上和線下

等公式和測量方法進行了總結。通過舉例的方式對定理進行闡述和證明。