天文学论文范文范文

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天文学它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。远古时候，人们为

了根据生活的需要而对太阳、月亮和星星进行观察，确定它们的位置、找

出它们变化的规律，并据此编制历法，因此说天文学是最古老的自然科学

学科之一

古代的天文学家因为没有可以凭借的工具，只能靠肉眼观察天空。我

国自古以农耕为主，春种秋收，季节最为重要。中国古代天文学家用来观

测星象最重要的工具是浑仪。在望远镜发明以前，浑仪是世界上最先进的

天文观测工具。（现今存世最早的浑仪是明代正统七年（1442）制成的，

陈列在南京紫金山天文台）

公元二世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说，这一学说统治

了西方对宇宙的认识长达1000多年。十六世纪，波兰天文学家哥白尼提

出新的宇宙体系的理论，日心说，天文学的发展进入了全新的阶段，使天

文学摆脱宗教的束缚，并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、

运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。

到了1610年，意大利天文学家伽利略某某某制造折射望远镜，成为最早

始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：

微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突

破了地球束缚，可到天空中观测天体，通过发射的航天探测器来了解一些

太空信息。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ

射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文

学产生很大影响。

宇宙中的物质开始是聚集在一个小的体积内，温度很高。而随着宇宙

的膨胀温度逐步下降，大约3分钟后质子与中子开始结合形成轻元素氢和

氦，即今天宇宙中主要的两种物质组成，其比重是氢占77%，氦占23%。

根据宇宙大爆炸学的观点，在宇宙年龄约10年时星系开始形成，并逐渐

演化为今天的样子。

在众多的恒星中，最后可能形成三种产物，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举行的第26届国际天文学大

会中确认了矮行星的称谓与定义，关于矮行星的描述如下：

1、以轨道绕着太阳的天体；

2、有足够的质量以自身的重力克服固体应力，使其达到流体静力学

平衡的形状（几乎是球形的）；

3、未能清除在近似轨道上的其它小天体；

4、不是行星的卫星，或是其它非恒星的天体。在行星的基本定义上，

科学家们大致上认同这样的说法：直接围绕恒星运行的天体，由于自身重

力作用具有球状外形，但是也不能大到足够让其内部发生核子融合。矮行

星的家族成员有冥王星、卡戎星、齐娜星、谷神星。矮行的基本特点是外

幔和表面由冰冻的水和气体元素组成的一些低熔点的化合物组成，有的其

中混杂着的一些由重元素化合物组成的岩石质的矿物质，厚度占星体半径

的比例相对较大，但所占星体相对质量却不大，内部可能有一个岩石质占

主要物质组成部分的核心，占星体质量的绝大部分，星体体积和总质量不

大，平均密度较小，一些大行星的卫星也具有这种类似冰矮星的结构。

中子星（neutronstar）又名波霎。它是恒星演化到末期，经由重力

崩溃发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一、简而言之，即质量

没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于恒星和黑

洞的星体，其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。中子星的表面温度

约为一百一十万度，辐射χ射线、γ射线和和可见光。中子星有极强的

磁场，它使中子星沿着磁极方向发射束状无线电波（射电波）。中子星自

转非常快，能达到每秒几百转。中子星的磁极与两极通常不吻合，所以如

果中子星的磁极恰好朝向地球，那么随着自转，中子星发出的射电波束就

会像一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球，形成射电脉冲。人们又称这样

的天体为“脉冲星”。

天文学家称由于恒星死亡形成的天体为恒星级黑洞。一般认为，宇宙

中的大多数黑洞是由恒星坍缩形成的。此外，在许多恒星系的中心也有一

个因引力坍缩而形成的超大质量黑洞，比如在类星体星系的中心。在宇宙

它的视界就永远消失了。在黑洞的奇点附近，现有的任何物理定律都是不

适用的。黑洞的奇点和我们现已认识的宇宙中的所有物质状态截然不同。

到目前为止，还没有任何科学方法能用来测量黑洞。

随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。

天文学的研究范畴和天文的概念也在不断发展和更新。通过天文学基础知

识的学习，我们对天文学的定义、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。它丰富了我们的天体知识体

系，也拓宽了我门的知识面。我期待天文学取得更大的进展，也期待我国

的天文学科学发展越来越好。

天文学是自然科学六大基础学科之一，它推动了人类社会的进步和科

技的发展。天文学对于提高民族素质、培养创新精神及科学的思维方法，

建立正确的世界观、宇宙观方面有着不可替代的作用。普及天文知识，对

破除迷信、反对伪科学也具有重要的科学意义。发达国家及一些发展中国

家的大学、中学都普遍开设了天文学课程。

现在，我们学校也同样开设了天文学选修课,这为我们这些从小就对

天文产生好奇、现在对天文依然抱有兴趣的人开了一扇圆梦的窗口。

九大行星，课堂上老师逐个做了解释，所谓太阳系“九大行星”是历

史上流行的一种的说法，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日于布拉格举行的第26届国际

推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。宇宙并非永恒存在而是从虚无创

生的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永

恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在

过去一些特定时刻创造的。

这个理论也经历了很多演变，是现代人类通过一种假象加上研究和证

据得出的理论。大约在50亿年前，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

间形成其中一种特殊关联。长城是历代耗费巨资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体特征进行规划与布局呢?长城还有

其他的天文特征么?文章将做如下探讨。

一、长城修建的天文学背景

中国人对天象的观察由来已久，人们在天文观测中了解了星辰起落、

日月阴晴圆缺的奥秘，揭示了宇宙的一般运行规律，建立了指导日常生活

的天文历法。我国古代有世界上最丰富、最系统的天文观测记录。五帝之

一的黄帝依靠对天象的观察确定了阴阳、五行、十方和十二宫完整的天文

体系，并在公元前2637年确定了中国历法的开端，这些天文成就奠定了

他崛起中原号令天下的基础。商代甲骨文记录着世界上最早的日食、月食

和新星，并已采用干支纪年法。《周礼》对天体星象亦有记载，分设天、

地、春、夏、秋、冬六官。西周时我国已用二十八星宿划分周天。春秋时

期的星官们创立“上天变异，州国受殃”说法，以天空中的星象变化来预

测不同地区将要发生的吉、凶、祸、福，将各州、国与星空的区域互相匹

配对应形成分野。其所载“保章氏”：“以星土辨九州岛之地，所封封域

最重要的一部分，还关系着人们对日常生活的安排，甚至左右着国家领导

对重大事务的决策。“观天象”成为古人作出重大决定时必须例行的公事。

如古人行某某某打仗前往往用天象预测吉凶后方才出某某某；建造建筑前

亦要按天文现象来布局或决策动土日期。至秦汉时期，观天之风更加弥漫，

最具有参考价值的史实书籍《史记》中多次提到天象与祸福、行某某某等

重大事件相关联的事实，为便于观察天象和有效地将天文原理加以利用，

与之相关的观天建筑便应运而生。

中国古代至迟在周代以前形成了以北极星(帝星)为中心，四周三垣、

四象、二十八星宿相环绕的古代天宫系统，这个系统深深地影响了历代王

成万里长城的两个历史时期。关于秦河西长城，据《史记秦本纪》载，厉

公“十六年，堑河旁。以兵二万伐大荔，取其王城。……简公六年，堑洛。

城重泉”。秦昭王长城见《史记匈奴列传》：“秦昭王时，……筑长城以

拒胡。”秦统一后将北部长城连接起来，形成一道天然屏障。

秦长城兼有天文台的观测功能。天文台一般具有两大功能，一是祭天，

二是观象，中国早期的高台建筑都具有观象性质。长城是高台建筑，它所

包括的关城、城墙、墙台、敌台、烟墩、营、寨和城堡等均具有高空望功

能，可以作为观察天文现象的场所。长城每隔一段距离便设置相应的关城、

营寨、堡寨等，这些为那些时刻准备出征或等待敌情的决策者们提供了观

察星象变化的绝佳场所。据《全天星台遗址及其源流考(考证分册)》记载：

“秦统一之初与后期，置星、祭星之制大变，全国郡、县、某某某城、亭

障乃至长城遍置星台。郡、县多置心宿。某某某城、亭障多置天某某某、

平星，角宿台也较普遍，龙文化更进一步体现在星台文化中”。可见在长

城的各个区域“遍置星台”已成为秦王朝极为普遍的事情。由此可知，在

它们共同营造了北天极区最完美的天宫某某某，而地上的郡、县或星台也

可能与天体星辰相对位，共同完善着这幅巨大的天宫某某某的其他部位。

(见某某某1与某某某2)

秦南段长城原本只有上郡这一段(原称上郡塞)，秦统一后增加了斗形

部分，使得南段长城从形体上满足了北斗形。从司马迁《史记》中描述秦

皇陵“上具天文，下具地理”便知秦始皇十分重视天象，他既然可以动用

数以百万计的人力打造他死后的人间天堂，也可以在他的国土中创造现世

中的天上宫阙。

(1)成阳城象帝居，渭水象天汉

咸阳城的规划是法天象地的结果。秦王朝强大后，咸阳城成为秦朝经

济、某某某治和文化中心。为标榜前所未有的帝王成就，秦始皇将自己比

拟为不可一世的玉皇大帝，在总结并继承前人经验的基础上，将咸阳城用

“象天法地”手法重新规划和调整，使咸阳城的整体布局与天象呈现一一

星拱极一般，突出了帝都成阳的核心地位。而秦南段长城模拟北斗星形态

和位置而建，最终成为北斗星的象征。

《史记天官书》说：“北斗七星，所谓‘旋、玑、玉衡、以齐七某某

某’。……斗为帝车，运于中央，临制四乡。分阴阳，建四时，均五行，

移节度，定诸纪，皆系于斗。”《尚书纬》认为：“七星在人为七瑞。北

斗居天之中，当昆仑之上，运转所指，随二十四气，正十二辰，建十二月，

又州国分野、年命，莫不某某某之，故为七某某某。”《甘石星经》：

“北斗星谓之七某某某，天之诸侯，亦为帝车。”《冠子》记载：“斗杓

东指，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。”由此可见，北斗七星不但是协助君王治理天下的“齐某某某”

法宝和辅助辨方正位的重要星辰，还是天帝巡游各地的帝车，象征君王巡

游天下所乘坐的御辇，其重要性可见一斑。秦始皇这个自视功高堪比玉皇

大帝的一代帝王，在咸阳、渭水已经具备的前提下，只要将长城之形略作

改动便可以使自己居住的咸阳稳如天宫，而自己则足以比拟伟大的天帝之

始工具进行测量，春秋以后水准测量已较为普遍。战国时期的漳水渠、都

江堰、郑国渠能够建成，表明当时的测量技术和建筑施工已具有相当高的

水平。数学测算方面也有很大进步，《九章算术》中记载了勾股定理和立

表法、连索法、参直法等先进的测量方法。在堪舆方面，秦朝朱仙桃所著

的《搜山记》，是至今流传下来的最早的风水学著作。可见，秦朝修建长

城时具备良好的技术基础，它们保证了长城得以顺利的进行天文规划布局

和实际工程建造的条件。

深刻理解，明帝王极有可能将长城的防御功能比喻为银河的阻隔作用来设

计建造，明长城因此在文化语义上与银河具有一定相似性。

第二，从形态模拟角度，明长城沿银河走向布局。

在比对明长城与银河走向时发现，明长城与银河系的走向表现出惊人

的一致性(见某某某4)，这种一致性不但体现在整体走向上，其拐弯处、

分支结构也几乎相同。历史上各时期的长城形态与明长城有许多不同，明

长城的起点、终点、蜿蜒走势、波折点都作了重新调整，而这些调整却使

明长城的外形与银河系的固有形态相一致(见某某某5)。

从建造的角度，明长城与其他时期长城的修

建过程略显不同。在修建长城之初，明廷已推翻了蒙古某某某权，实

现了全国统一、尽管边防战事不断，但国内已经开始大面积的兴复工作。

建造长城是兴复工作的重要内容，如何合理规划并保证长治久安是明廷在

建造长城前必须思考的，这使得明长城并非在原长城基址上的“重建”，

而是重新规划后的“再建”，由此设置了九边重镇。因此我们有理由相信

在最初的规划中，设计者将银河象征纳入到长城设计中的假设。

2.明长城的重镇与天上明星位置相对

明长城沿线的一些重镇与银河系个别亮星的位置相一致(见某某某4)。

每到夏季，银河系中部的天津四、牛郎(河鼓二)、织女三星在周天中最亮，

即使在城市灯红酒绿之夜也可肉眼相见，形成了著名的“夏季大三角”现

象。对于这三颗亮星史书上有数不尽的语言在赞美，还有凄婉的故事与之

相连，故此它们在中国的天文史上享有重要地位。这些特殊的亮星与重镇

不但在位置上相对应，在文化寓意上也表现出相似性，表现如下：

(2)宣化市对位织女星

(3)北京城对位牛郎星(河鼓二)

明朝的北京城无疑是在北方防御战线上最重要的城市，从拥有重兵的

燕王朱棣的藩府再到后来的国都，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，在我国古代的星象术数学领域又是很重要的天

象星。《说文解字》中说：“物，万物也；牛为大物，天地之数起于牵牛，

故从牛，勿声。”古人认为，日月起于牵牛星，从牵牛星左转，止于北斗。

日月起于此，则天地间一切术数皆起于此。因此，天地万物之“物”的部

首从牛。北京意味着万物之中心，一切事物从此衍生并发展，有着同心脏

一样重要的地位。于是把重要的北京城与牵牛星相对位规划便可知其原因

了。

(4)山海关对位心宿二

(5)千百某某某堡对应闪闪明星

如果做进一步考证会发现，长城周边上百千个某某某堡、营寨、关口

等或许与天体星辰是对应设置的(见某某某6)。这些布于不同时期的战争

产物体现了中国古代传统文化的深厚内涵。目前已知建于隋末山西张壁古

堡就是与天文结合紧密的最好例证，其古堡外围堡墙、堡内东面三口水井、

西面八口水井、南斗六星槐、北斗七星槐、奎星楼、真武庙、张壁村村名

来历、德星聚门、联辉门、金墓等均显示出与天文学的重要关联。作为某

某某事文化产物的长城堡寨，也有可能在一些或大部分建筑中将建筑设计

与天文科技相结合。由于数量众多，工程浩大，笔者未能一一考证，希望

日后能有所进展。

四、结语

李先生承认刘歆、一行是古代有贡献的天文学家，并且都用《周易》

的象数解释历法的基本数据。我本以为仅凭这两点就可以认定《周易》对

古代历法有积极作用。而李先生则认为，刘歆用《周易》的象数解释历法，

“不过是在已经做成的历法上涂了一层油彩。无论这层油彩的色调如何，

但历法本身没有变。”又说：“假如我们把历法当作一本书，那么，周易，

仅仅被一些人(如刘歆，一行)用来做了这本书的封皮”。凭我的理解，李

先生的观点是：《周易》对古代历法是有作用的，只是作用不那么大（或

可有可无）。（不知这种理解恰当否？）

问题一，如果《周易》对古代历法的作用不那么大，刘歆、一行为什

我个人以为，要否认《周易》对古代历法有积极作用有很多困难，所

以，我更愿意研究这样的问题：《周易》为什么能对古代历法产生积极作

用？若李先生有兴趣，我们可进一步探讨这样的问题。

再谈《周易》和天文学，向李申先生讨教

对于中国古代历法史上用《周易》象数比附历法基本数据的现象，李

申先生在《〈周易〉和天文学》中，用不少篇幅论述了古代天文学家所做

出的批评。其实，古代天文学家的不少批评仍然是根据《周易》而做出的。

试举李申先生所引的两例进行分析：

为依据，应当“顺天以求合”，而不是为了让天象符合于历法，不是“为

合以验天”。

其二，李申先生引邢云路的《古今律历考》对一行大衍历的评论。邢

云路的《古今律历考》的第一卷为《周易考》，讨论《周易》和历法的关

系。其开宗明义便是：《象》曰：“泽中有火，革，君子以治历明时”，

主张改历。接着，便是“律历配六十四卦”，讲64卦与12律24节气相

配。又说：“大衍为天地之枢，如环之无端，盖律历之大纪也。”该篇最

后说：

夫是易也，显道佑神，何物不有，历固在其中矣……至于气朔之分秒，

升降，消长、一而不一，则在人随时测验，以更正之。正其数即神乎《易》

也（这几个加点的字，李申先生没引述，笔者注），汉史不知，遂以大衍

三论《周易》和天文学，向李申先生讨教

李申先生在《〈周易〉和天文学》中认为，古代历法家用《周易》解

释历法是牵强附会、“大约有些苦衷”，或者说是，可有可无，不得已而

为之。笔者不敢苟同。我认为，古代历法家用《周易》解释历法反映了三

方面的积极意义：

其三，从科学与文化的关系看，用《周易》解释历法是运用文化来促

进科技发展。在中国古代，《周易》文化是一种强势。用《周易》解释历

法可以使历法得到普及和延续，相反，如果历法与《周易》相矛盾，不仅

无人会认同，而被抛弃，而且作为历法家，他们也不可能这样做。有人可

能会以现代科学与文化的差异性来否认这种做法，但是，在中国古代，科

技是文化的一部分，这一点在拙著《儒家文化与中国古代科技》已作论述。

笔者甚至认为，即使在今天，把科学与文化对立起来也是有危害的，科学

与文化之间应当保持一种和谐。在今天，科技成了强势，用文化解释科学，

可能是可有可无，但是，用科学来解释文化，就非常必要；与此对应，在

古代，《周易》是强势，用《周易》解释历法，当然也非常必要，也具有

全义》作为《崇祯历书》的基础文献，记载了西方球面天文学和三角学的

相关知识，是《崇祯历书》数学和天文学研究的基础。

一、《崇祯历书》的天文学基础

（一）崇祯改历与天文学知识

在十七世纪的中国天文学逐渐出现。在封建社会里，历法的作用不仅

这些传教士在中国采取了科学传教的策略，在传播天主教的同时，也将西

方天文、历算等科学知识输入中国。在《崇祯历书》的天文学知识部分有

大量与开普勒天文学相关的内容。在改历的过程中，欧洲传教士金妮阁曾

奉命返回欧洲搜集与天文学相关的研究著作和寻找西方优秀的天文学家，

最终其带回了七千多部著作回到中国，对《崇祯历书》的编撰工作产生了

重大的影响。此外，开普勒在《崇祯历书》的编纂工作中与中国的传教士

进行过大量的书信往来，详细回答了邓玉函在编纂工作中所出现的问题。

（二）《崇祯历书》中的天文学思想

（三）《崇祯历书》与天文仪器

16世纪末，欧洲传教士开始在中国开拓宗教事业。同时将欧洲科学

与研究中。其中《测量全义》是《崇祯历书》中的基础，汇集了平面三角

和球面三角的相关知识以及测绘仪器的制造等知识，其内容丰富，是当时

先进的天文学数学知识的总结。《测量全义》详细讲述了平面几何、立体

几何、圆锥曲线、球面三角以及球面天文等数学知识。

在平面几何相关知识中主要对直线三角形、面上、面下、线上和线下

等公式和测量方法进行了总结。通过举例的方式对定理进行阐述和证明。