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致能大讲坛. 宇宙学基础. 开 讲 人 ：艾 德 臻 工作单位：苏州建设交通高等职业技术学校. 物理学、天文学、天体物理学、宇宙学. 天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科，包括天体的构造、性质和运行规律等，是一门古老的科学，自有人类文明就有重要地位。. 天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支。包括：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化等分支科学。.
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致能大讲坛 宇宙学基础 开 讲 人 ：艾 德 臻 工作单位：苏州建设交通高等职业技术学校
物理学、天文学、天体物理学、宇宙学 天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科，包括天体的构造、性质和运行规律等，是一门古老的科学，自有人类文明就有重要地位。 天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支。包括：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化等分支科学。 宇宙学（Cosmology）是从整体的角度来研究宇宙的结构和演化的天文学分支科学。至少是星系量级，不包括行星、恒星等。
天 问 千古万古至奇之作 屈原 (前335？—前296) 遂古之初，谁传道之?上下未形，何由考之? 冥昭瞢暗，谁能极之?冯翼惟像，何以识之? 明明暗暗，惟时何为?阴阳三合，何本何化? 圜则九重，孰营度之?惟兹何功，孰初作之? 斡维焉系，天极焉加?八柱何当？东南何亏? 九天之际，安放安属?隅隅多有，谁知其数? 天何所沓? 十二焉分?日月安属? 列星安陈?
请问远古开始之时， 谁将此态流传导引？ 天地尚未成形之前， 又从哪里得以产生？ 明暗不分浑沌一片， 谁能探究根本原因？ 迷迷蒙蒙这种现象， 怎么识别将它认清？ 白天光明夜晚黑暗， 究竟它是为何而然？ 阴阳参合而生宇宙， 哪是本体哪是演变？ 天的体制传为九重。 有谁曾去环绕量度？ 这是多么大的工程。 是谁开始把它建筑？ 天体轴绳系在哪里？ 天极不动设在哪里？ 八柱撑天对着何方？ 东南为何缺损不齐？ 平面上的九天边际， 抵达何处联属何方？ 边边相交隅角很多， 又有谁能知其数量？ 天在哪里与地交会？ 黄道怎样十二等分？ 日月天体如何连属？ 众星在天如何置陈？
世界上有两件东西能够深深地震撼我们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。世界上有两件东西能够深深地震撼我们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。 ---------康德 《实践理性批判》1788年
I. Kant (1724-1804) 德国思想家、哲学家、天文学家、星云说的创立者之一、德国古典哲学的创始人、人类思想天空的巨星，永不休止的哲学奠基人 数学、力学、工程学、伦理学、自然科学、物理学、地理学、逻辑学、雄辩学等。
天体物理学的孕育 1609年， Galileo 首次使用光学望远镜观测天体，使人类的视野有了质的飞跃，开创了现代光学天文学。 1655~1656年，Huygens（惠更斯）发现了土星光环和猎户座星云。 1685~1687年，Newton 发表《自然哲学的数学原理》，建立了力学三大定律和万有引力定律。 1695年前后， Halley 预言了 Halley 彗星的回归（1682-1758）。1710年左右, 发现了恒星的自行。 18世纪后期，Herschel 等人开创了恒星天文学。 这是现代天体物理学开始孕育的时期。
Newton 使用的望远镜 15cm Galileo 使用的望远镜4.4cm
Sir William Herschel 1738年11月15日生于德国 Hanover，1757年移居英国。1822年8月25日在英国Slough去世。 Herschel 15岁参加军乐队，当小提琴手。1771年开始成为业余天文学家，自制望远镜，1781年发现天王星。在恒星、星系等方面也有杰出的贡献。
William Herschel 制作使用的望远镜 口径 100 cm 口径18cm
WIDE-FIELDINFRAREDSURVEYEXPLORER 在2009年12月14日发射 宽视场巡天探测器
天体物理学的诞生 十九世纪中叶，三种物理方法 — 分光学、光度学和照相术开始广泛应用于天体的观测和研究。 对天体的结构、化学组成、物理状态的研究形成了完整的科学体系。 天体物理学成为天文学的一个独立分支学科。
1929年，Hubble 提出了Hubble定律，即星系的退行速度与距离成正比。 1931~1932年，Jansky发现了来自银河系中心方向的射电波（美国电报电话公司）。 四十年代，英国军用雷达发现了来自太阳的射电辐射。开创了射电天文学。 六十年代用射电天文学手段发现了类星体，脉冲星，星际分子和宇宙微波背景辐射。 这些曾被誉为天体物理的四大发现。
云南丽江 2.4m 高美古望远镜 2007 年 5月投入使用
LAMOST:大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜 2008年10月落成
1946年，美国开始用火箭在离地面30~100公里高度处拍摄紫外光谱，1957年，苏联发射了第一颗人造地球卫星，使人类冲破了大气层的屏障，实现了在大气外层空间进行天文观测的梦想。开创了空间天文学。 1969年，美国 Apollo 11号的宇航员 Armstrong 第一次踏上了月球的表面。天文学进入了全方位观测的时代。
恒星并非静止不动，只是由于距离地球太远，不借助特殊的天文仪器，很难发现它们在天球上位置的变化，因此古人将其称之为恒星。恒星并非静止不动，只是由于距离地球太远，不借助特殊的天文仪器，很难发现它们在天球上位置的变化，因此古人将其称之为恒星。 为了便于研究和记忆，天文学家把整个星空分成若干个区域，这些区域被称为星座。
黄 道 十 二 宫
近代科学革命是从波兰科学家 Copernicus 的日心说开始的…. Nicolaus Copernicus: Feb. 19, 1473 — May 24, 1543 De Revolutionibus Orbium Coelestium发表于1543年 法律、医学、神学 历史上最杰出的天文学家 神医，机械师，数学、地理、 文学、绘画一流学者，经济学家 语言学家 恒星年误差百万分之一 月地距离误差万分之五
自古以来，人类就在一直不断地探索着宇宙的奥秘。《汉书 ∙ 尸子》(作者尸佼为商鞅的老师）中曾有 “四方上下曰宇，古往今来曰宙” 一说。因此宇宙也就是时间和空间的意思。 作为现代科学的宇宙学研究的是宇宙的起源、结构和演化，也就是研究时间、空间和物质的本质。 在过去，所谓宇宙实际上只涉及到太阳系的范围。1750年，英国人 Thomas Wright 第一次提出了银河系的概念。人类开始跨出太阳系。 1755年，Kant 发展了 Wright 的思想，明确提出，“在广大无边的宇宙中存在着数量无限的世界和星系。” Kant 把星系比作宇宙海洋中的岛屿，认为银河系只是其中一个岛而已，还存在着无数个其他岛屿。
盖天说 盖天说即所谓的 “天圆地方”，南北朝时期的民歌〈敕勒歌〉中就有 “天似穹庐，笼盖四野”。 浑天说 地球为球形，天穹则裹在外面，汉代天文学家张衡说，“浑天如鸡子，地如鸡子中黄…….” 宣夜说（元气说） 三国时学者杨泉在《物理论》中说，“夫天，元气也，皓然而已，无他物焉。” 日月星辰则漂浮在气中。 杞人忧天: 这引起了某个杞人的担忧。
西方的宇宙观 地心说 日心说 稳恒态宇宙 大爆炸宇宙
罗素曾经作过一次关于天文学方面的讲演。罗素在讲完地球如何绕太阳运动，太阳如何绕银河系中心转动后，有一位老妇人站起来说：“你说的这些都是废话，这个世界实际上是驮在一只大乌龟背上的一块平板。”罗素问道：“那这只乌龟是站在什么上面的呢?” “你很聪明，年轻人，”老妇人说，“不过，这是一只驮着一只一直驮下去的乌龟群啊！” 伯特兰.罗素：1872-1970，英国著名哲学家、数学 家、逻辑学家、历史学家，上世纪西方最著名学者、 社会活动家。1950年获得诺贝尔文学奖。
宇宙学真正作为一门学科是在1917年Einstein 发表《根据广义相对论对宇宙所作的考查》一文以后开始的。 1929年，Hubble 在前人大量观测的基础上提出了 Hubble 定律，即星系的退行速度与其距离成正比。 40年代末，Gamov（乔治.伽莫夫）提出了宇宙的大爆炸模型，认为宇宙起源于大爆炸，并预言了温度为3K 的宇宙微波背景辐射。 宇宙微波背景辐射在1965年被两位 Bell 实验室的工程师 Penzias（阿诺.彭齐亚斯）和 Wilson （罗伯特.威尔逊）发现，他们因此而获得1978年的 Nobel 物理奖。
天文学家Edwin P. Hubble (1889-1953) 90年发射，美、欧合作，长13.3米，直径4.3米，口径2.4米，重11.6吨，造价近30亿美元，观察距离可达150亿光年。
发现宇宙微波背景辐射的两位BELL实验室的工程师，1978年物理奖得主A.Penzias (1933-) (右)和R.Wilson (1936) (左)。
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)（大爆炸后379,000年）
WMAP： Wilkinson Microwave Anisotropy Probe 威尔金森微波各向异性探测器 探测宇宙中大爆炸后残留的辐射热
COBE谱和WMAP谱的比较 COBE:1989 Cosmic Back ground Explorer
Herschel 和 Planck: 2009年5月14日 Herschel 空间望远镜将与 Planck 空间望远镜协同工作，揭开红外波谱天文学勘测的新篇章。Herschel 空间望远镜的镜面直径为3.5米，这是迄今发射至太空中镜面直径最大的望远镜，是哈勃望远镜镜面直径的1.5倍。Herschel 望远镜将能够探测到比以往更多的远红外线范围内的天体，包括银河系和银河系之外的天体。Planck 空间望远镜则主要用于对宇宙微波背景辐射的各向异性进行观测，以获得宇宙早期结构起源的信息。中科院国家天文台参与了Herschel 主要设备之一的 SPIRE 的研制。
Planck Herschel
建立在广义相对论基础上的大爆炸宇宙学是目前被大多数人所接受的一个比较成功的理论。一般称之为标准模型（粒子物理也有一个标准模型）。建立在广义相对论基础上的大爆炸宇宙学是目前被大多数人所接受的一个比较成功的理论。一般称之为标准模型（粒子物理也有一个标准模型）。 大爆炸宇宙学不仅在阐明大量与天体现象有关的宏观和微观的特征与过程，如 Hubble 定律，核合成，背景辐射，原子复合，宇宙透明，星系形成等问题上取得了很大的成功，而且与现代物理学互相渗透，相互促进发展，产生了一些交叉学科。 粒子物理和宇宙学原本是互不相干的两门学科，现在却非常紧密地结合在了一起。 宇宙学的研究需要粒子物理的思想、理论和方法，而粒子物理的理论需要在宇宙（特别是早期宇宙）中去验证。
大爆炸理论提出后曾引起很多争论。Big Bang 原本是英国著名天文学家 Hoyle 嘲笑大爆炸理论而起的名字，但 Gamow 等人却觉得这是个非常贴切的名字。90年代曾征求为大爆炸模型起个更好的名字，应征信很多，但最后还是觉得大爆炸模型的名字是最好的。 罗马天主教庭在1951年曾宣布大爆炸理论和《圣经》一致。1981年梵蒂冈曾组织过一次有关宇宙学的学术会议，著名理论物理学家Hawking 等学者参加了会议。教皇在会上说，大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的，但不应该去过问大爆炸本身，因为那是上帝的事务。
