以天之语　解物之道

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1、以天之语　解物之道　　今天我讲的题目是《以天之语，解物之道》.共有四个部分：(1)望远镜的发明；(2)中国古代的天体物理；(3)20世纪物理学的发展；(4)21世纪物理学的前景.　　　　1望远镜的发明　　　　大家知道，望远镜发明已经有400年了.1608年秋天在欧洲传播着一个消息，说有人发明了望远镜.不久伽利略就发表了他划时代的著作“星际信使”（SidereusNuncius）.他说：“10个月之前，有一条消息传到我的耳朵，说有一位Fleming地区（今荷兰、比利时）的人制造了一种小望远镜.利用这种望远镜，可以来看物体，虽然物体离眼睛较远，但仍然能被清晰地看到，好像它就在眼

2、前.…”于是伽利略也制造了一架望远镜，如图1所示，就是伽利略制造和使用过的望远镜.当时天主教认可的说法是一切星体都是围绕着地球在转动，地球是中心.可是伽利略用他自己制造的望远镜观看木星，却得出了不同的结论.1610年1月7日，伽利略在观察时，发现木星右边有一个小星，左边有两个小星，见图2；第二天看就变成右边有三个小星，左边没有小星；再过两天看，右边小行星不见了，左边却有两个小暗星；再过一天，左边的一个小暗星变大了；又过一天，所有的小暗星都不见了，变成右边一个小星，左边二个小星.再过一天（1月13日）木星两旁的小星阵式又有大变，成为右三左一！根据这七天的观察结果，伽利略推断这些小

3、星都是木星的“月亮”，就是说木星有四个月亮，而这些木星的月亮都是绕着木星转，而不是绕着地球转！这就是说，并不是一切星辰都围绕着地球转，推翻了当时天主教的错误说法.　　　　　　伽利略的重大发现还有，1591年提出惯性质量和引力质量等价、1609年以后发现月亮上有山脉和陨石坑以及金星的位相等等.1632年他又发表了重要的著作“对话”.可是在这之后，1633年，伽利略被罗马天主教会软禁起来了.在教皇的命令下，不准他发表论文，不准演讲，不准教导，不准和朋友讨论学术问题.四年以后，1637年伽利略的眼睛瞎了，五年后1642年1月8日他就过世了.伽利略的去世有可能使处于萌芽状态的近代科学

4、夭折，但是就在同年，也就是1642年12月25日牛顿诞生了.由于当时的罗马教皇的势力没有达到英国，没有达到全欧洲，使得牛顿能够接替伽利略继续发展了近代科学，否则欧洲的近代科学必然延迟发展，也很可能中断.而在中国，两年之后，1644年，明朝崇祯皇帝自尽，明朝灭亡，中国科学的发展停滞，近代科学未得萌芽，更不用说快速发展了.　　1991年，为了纪念伽利略“惯性质量和引力质量等价”实验的重要发现400周年，中国发行了纪念明信片，那是我设计的（见图3）.　　1993年梵蒂冈教皇约翰•保罗二世代表天主教为伽利略平反并向全球的科学家道歉.当时是由我代表全球的科学家发言（见图4

5、）.我面对教皇说，是地球绕太阳转，还是太阳绕地球转，这两个说法都不错.因为这是相对论.在伽利略时代，人们还不明白这个原理.不对的是教皇强逼伽利略放弃自己的观点，强逼伽利略不能讲学并将他软禁.现在能为他平反，我感到很高兴.　　　　2中国古代的天体物理　　　　在各种不同的天体星辰中，有两类星辰最为突出.一类是“新星”；另一类是“超新星”.新星的亮度大约是太阳亮度的几万倍，超新星的亮度是太阳的百万万倍.新星和超新星都是中国最早发现的.发现新星是在公元前13世纪，这在一片甲骨上有记录（见图5）.这片甲骨上刻有“新大星并火”几个字，上面记录说，某月的第7日傍晚月亮出来的时候，发现了新

6、大星.实际上还有另一片甲骨，说两天以后这个星就消失了.超新星的最早发现也在中国，是在宋朝仁宗至和元年.记录说，1054年8月7日天空突然出现一颗很亮的星，大如鸡蛋.每天都记录它有多亮，一直记录到1056年7月看不见为止.　　《周礼•春宫•大宗伯》说：“以苍壁礼天，以黄琮礼地”.苍壁是什么？黄琮是什么？它们都是玉器.苍璧是圆形的，代表天；黄琮是方的，代表地.苍璧是圆的，但中间有一个洞；黄琮是方的，中间也有一个园洞.为什么礼天的苍璧和礼地的黄琮这两件周代的玉器中间都有园洞呢？还有一件商周时期的玉器叫璇玑（见图6）,根据《书•舜典》记载：“璇美玉

7、也，玑为转远，径八尺，圆周二丈五尺强，玉者正天文之器.”原来，璇玑是一架庞大的天文仪器.可是今日看到的璇玑是商周的遗物，直径仅约30厘米左右，想来这架商周前的巨大天文仪器，到了商周时代已经缩小成为象征性的玉器了.　　可是商周前的璇玑，径八尺，那是什么样的天文仪器呢？如何用来观察，又观察什么呢？中华民族的文化是炎黄文化，是大陆型文化，与其他文化发源不同.可以想象，五千多年前我们的祖先，每天夜间仰观星辰，一定会注意到所有星辰均在转动，每十二时辰转动一周.而这转动有一个轴心，它的位置是“正极”.