以下依据张双南传授2020年8月13日在高山大学内蒙站的课程部门内容整顿而成，经老师考核后公然公布。文章仅为现场内容非常之一，点击文末阅读原文，参加高山大学，相识更多。

全文3483字丨6分钟阅读

作者丨张双南

整顿丨邱施运

编辑丨朱珍

讲课老师：张双南，中国科学院高能物理研究所研究员，中国科学院大学传授，天宫二号空间试验室伽马暴偏振试验、“慧眼”天文卫星以及中国载人航天工程空间天文与天体物理范畴专家组首席科学家。

张双南

讲到天文学史，我风俗以我小我私家总结的七次奔腾作为重要脉络来了解。

第一次奔腾

日心说代替地心说

古希腊的宇宙观，重要是最终由亚里士多德创建起来的一个非常庞大的同心球模子。

同心球模子，图自网络

在这个模子里，地球在中间，而每一个天体，包罗太阳，都被“镶嵌”在差别同心球层上面，有非常庞大的机制，包管每个天体活动是匀速圆周活动。

就履历而言，这个模子很公道。在地球上我们每天履历日升月落，全部天体都市升起再落下；“宇宙围围着地球转”的结论不算谬妄。

美国报纸上颁发过一个民意考试，问家人们究竟是太阳绕地球转，照旧地球绕太阳转？效果相称令人震惊，答案各半。当中有些人答复：“固然学校都教后者，但我本身觉得是前者。”

根据亚里士多德的模子，天体只能往一个偏向跑，不行能倒归去，但是如许一来，理论和人们观看到的究竟又相互违背，由于人们每每观看到火星逆行的征象。于是，地心说的危急显现了。

厥后，天才的托勒密给每个天体加上了一个轮子。每个天体有一个本轮，除了围着地球，也围着本轮转，并且本轮还每每是偏爱轮。以是托勒密模子特别庞大。但只管庞大，却可以把天体的活动形貌得非常准确，并且可以举行天体预言。这就把地心说维持住了。

从今，天文学家的使命就变得既简洁，又庞大——简洁在于只必要对天体轮子的参数举行丈量，庞大在于参数越来越多，每过一段时间就要更新。

然而，哥白尼抗拒庞大的模子。在他看来，好的理论应该简便，于是提出了日心说——全部天体都围着太阳活动，包罗地球。这个假说也能很好解说为什么火星会显现逆行，是由于各自绕太阳的周期差别，是相对活动造成的观察征象。

但其时日心说对天体活动的形貌精度不高，以是没有得到遍及的支持。

精度题目，最终在开普勒这里得到相识决。开普勒这天心说的支持者。巨大的天文学观察家第谷英年早逝，开普勒承继了他的数据，很快，开普勒三定律就诞生了。

开普勒三定律的焦点便是确定了天体绕太阳活动的轨道不是圆周，而是椭圆。

在今日看来，圆变椭圆大概不外是添加了一个参数；但其时从柏拉图开始，全部天文学家都笃志研究匀速圆周活动，在那样的期间配景下，这是了不起的改变。

固然日心说符合了全部的观察究竟。但加了轮子的地心说同样能解说这些观察征象，人们看不见日心说的上风，以是日心说仍旧没有得到支持。

下一个要害突破口，产生在伽利略。他在1609年发明白天文望远镜，通过亘古未有的观察精度，建立了日心说的上风。

起首，发觉月球与其他行星的光都是反射太阳的光，而非本身发光。

别的，还发觉木星有4颗卫星。这意味着宇宙中已经确定了4个不围着地球活动的天体，这对付设定地球是宇宙中间的地心说，是一种打击。

最终，发觉金星盈亏与巨细的改变。这在地心说的理论框架下完全无法解说。假如天体都围着地球转，无论什么时间，都不行能显现满金征象（金星被太阳完全照亮）；相反，假如天体都围着太阳转，不但满金征象能得到解说，金星差别时间的亮度差别，因为与地球间隔差别，也一并得到解说。

用温伯格的话来说便是，“这是地心说棺材上的最终一根钉子。”

从理念上，伽利略的望远镜，使得天文学离开了纯粹的思辨，进入通过天文仪器举行观察并创建理论模子解说天下的新天文期间。这是一个基础性的转变。

直到如今，天下各地包罗中都城在连续建筑种种天文仪器，以此进一步了解宇宙，固然，也包罗我们今日看到的明安图射电望远镜。

除了更准确的观察，伽利略的试验主义，对付其时对天然只能观看、不克不及试验的亚里士多德学派科学气势派头，也有极其庞大的突破意义。

爱因斯坦评价，伽利略开创的科学要领是人类头脑史上最巨大的成绩之一，用试验和论证彻底取代了直觉，标记着物理学真正的开端。

第二次奔腾

太阳系不是宇宙的中间

荷兰天文学家卡普坦丈量了45万颗恒星的间隔——他假定全部恒星的肯定亮度都一样，并通过观察的亮度推导恒星的间隔。

效果，他发觉从地球上观察到的恒星，漫衍并不匀称，有些偏向上多、有些偏向上少，这意味着我们并不处于宇宙的中间。

同时，他也发觉必然间隔之外，就不再有恒星，由此确定了银河系的范围。

美国天文学家沙普利，也做了雷同丈量。他的丈量底子比卡普坦的假定好一些，创建在69个其时已知的球状星团中，而效果是雷同的——我们太阳系不在宇宙的中间，而宇宙也存在一个界限和范围。

第三次奔腾

银河系不是整个宇宙

这是通过哈勃望远镜拍到的一张照片。点状的工具，是恒星，这没有贰言。但除此之外，那些模含糊糊的云状物体，究竟是什么？

假如这些云在银河系内，那么这些云延伸到那边，银河系的界限就大抵到哪。假如这些云在银河系外，那么银河系就不是整个宇宙，而宇宙会非常之大。

最终，这题目是靠哈勃办理。他通过认真观看这些星云，并提拔辨别率越看越请，发觉这些星云现实上和星系无异，只不外是形态差别、间隔很远，并做了分类，这一套分类（哈勃系列）我们至今仍旧相沿。

观看效果也让人们意识到，银河系并非整个宇宙，只是宇宙中很小的一部门。而人类在宇宙当中的职位地方，就显得越来越不特别，也不紧张了。

第四次奔腾

宇宙是膨胀的

依据哈勃的观察，什么时间观察星系都处于稳定的状态，并且在大标准上各方位的漫衍也是匀称的，我们不难推测得到如许的结论——宇宙是无穷的、永恒的。

然而，这结论和陈腐的奥伯斯佯谬孕育发生了抵牾。即假如宇宙无穷大，那么我们在地球上吸收来自于各方位很多天体的光，加起来便是无穷大，那么我们应该会被亮瞎眼。

这明显不切合实际观看。那么抵牾出在那边？这个抵牾，既由哈勃的观察孕育发生，也由哈勃的观察办理。

1929年，哈勃发觉了哈勃定律——星系相对付我们，一向在退却，离我们越远，退却速率越大。

可见，宇宙在膨胀。那么倒推归去，宇宙必定有个劈头。既然有劈头，那么宇宙的寿命必定有限。既然寿命有限，我们吸收到的这些天体的光也就必定有限。有限的时间之内，光芒传输必要时间，以是我们只能吸收到有限的天体的光。云云，抵牾迎刃而解了。

第五次奔腾

宇宙大爆炸孕育发生了宇宙

哈勃定律评释：宇宙有劈头。但劈头是什么，依旧成谜。

1965年，美国两位射电工程师彭基亚斯和威尔逊，通过其时通讯用的天线，偶然发觉了一种四面八方的信号。最初认为是噪声，花了种种要领去噪，一度认为天线挨了鸟粪而清算了一遍，但没有效。

思量到其时已知的天体也孕育发生信号，他们接着再把这些信号去除后，信号仍旧。最终，他们明确，这是宇宙配景里四方八面的微波辐射信号。

在其时，已经有人提出了宇宙大爆炸的理论——爆炸之后的膨胀历程中，宇宙渐渐冷却，一向到如今非常低的温度，进而孕育发生了这微波配景辐射。

两人的发觉建立了哈勃膨胀是由宇宙大爆炸的效果，并于1978年得到诺贝尔物理学奖。

第六次奔腾

宇宙加快膨胀

因为宇宙大标准上只有引力，那么宇宙大爆炸今后，在引力的作用下，膨胀只能就渐渐减速。那么。天文学家的使命就酿成丈量宇宙膨胀的减速参数。

意想不到的是，1988年，三位年轻的天文学家普尔穆特、赖斯和施密特丈量发觉，迢遥的宇宙天体膨胀的确在减速，但靠近我们的那些天体，膨胀速率倒是正在加快。

换句话说，宇宙早期膨胀之后，是先履历了一段减速，接着转向加快。

但假如只有引力，膨胀只会减速，最终不膨胀、塌缩，为什么会加快？以是，人们以为存在一种未知的暗能量，使得天体之间同时存在相互排挤力——只不外早期宇宙密度大，引力更要害，现在天宇宙密度低了，排挤力反超了引力，使得宇宙膨胀从减速转向加快。

至今，我们了解的宇宙，劈头于大爆炸，之后先减速、后加快；身分上，4%由正常物质构成，别的则是暗物质和暗能量。

暗物质和暗能量是现在包围当代物理学和天文学上空的“两朵乌云”，任何突破，将大概带来一次新的物理学革命。

第七次奔腾

大概存在别的天下和文明

为什么要研究其他的地方呢？实在有一个非常紧张的题目。

关于地球生命的劈头，至今仍旧是未知。地球上的生命劈头于海洋，但这些生命的泉源又在那边？大概是地球，大概是太阳系其他行星，乃至其他星系。

1992年，科学家在一颗脉冲星四周，发觉了太阳系外的第一个行星，不外那是一其中子星，但由于情况太恶劣，以是不行能存在生命。

1995年，在飞马座51周边，天文学家发觉了雷同太阳系的行星体系。

现在，在太阳系外3000多个恒星四周，共发觉了4000多个行星。并且当中有一些居于宜居带，行星和恒星的间隔不近不远，来自恒星的辐射能量恰如其分，雷同于地球，以是上面有大概有生命。

但到现在为止，地球以外的其他生命还没发觉。

※高小山※：

对付是否地外生命这个话题，接待在文末互动区留言大概发问，大概下次课程中，张双南传授会就你的题目举行探究~