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天文學是一門自然科學,它運用數學、物理和化學等方法來解釋宇宙間的天體,包括行星衛星彗星恆星星系等等,以及各種現象,如超新星爆炸、伽馬射線暴、宇宙微波背景輻射等等。廣義地來說,任何源自地球大氣層以外的現象都屬於天文學的研究範圍。

物理宇宙學[1]與天文學密切相關,但它把宇宙視為一個整體來研究。

天文學有着遠古的歷史。自有文字記載起,巴比倫古希臘、印度天文學、古埃及天文學、努比亞、伊朗、中國、瑪雅以及許多古代美洲文明就有對夜空做詳盡的觀測記錄。

天文學在歷史上還涉及到天體測量學、天文航海、觀測天文學和曆法的制訂,今則一般與天體物理學同義。

到了20世紀,天文學逐漸分為觀測天文學與理論天文學兩個分支。觀測天文學以取得天體的觀測數據為主,再以基本物理原理加以分析;理論天文學則開發用於分析天體現象的電腦模型和分析模型。兩者相輔相成,理論可解釋觀測結果,觀測結果可證實理論。

與不少現代科學範疇不同的是,天文學仍舊有比較活躍的業餘社群。業餘天文學家對天文學的發展有着重要的作用,特別是在發現和觀察彗星等短暫的天文現象上。

歷史

早期天文學只能對肉眼可見的天體作預測。某些古代文化建造過可能具有天文觀測作用的巨大建築物,除了可以舉行儀式以外,還能用於判斷季節、耕收的日期以及一年的時長。

望遠鏡發明之前,人們只能用肉眼觀察夜空。在美索不達米亞、古希臘、波斯、印度、中國、古埃及和中美洲等地,人們開始建造天文台,思索宇宙的本質。早期天文學以記錄恆星和行星在天上的位置為主,今天這項範疇稱為天體測量學。在這些觀測的基礎上,開始萌發出有關行星的運動、日月地在宇宙中的地位等的哲學思想。

理論天文學

理論天文學家的研究手段包括數學模型及用電腦做數值模擬,即天體物理學。數學模型一般能揭示天文現象背後更深層次的原理,數值模擬則可以演示現實中難以觀察的現象。

天文學未解之謎

儘管隨着天文學的驚人發展,人類已經對宇宙的認知有了翻天覆地的變化,但是在今天仍然有一些至關重要的天文學未解之謎。要解答這些謎題,有可能需要新的地面或太空觀測儀器,乃至理論和實驗物理上的新發展。

恆星質量分布從何而來?為什麼不論初始條件如何,天文學家[2]都會觀測到相同的初始質量函數?有待對恆星和行星的誕生過程有更深入的了解。

宇宙中是否存在其他生命體?是否存在其他智慧生物?如果存在,應如何解決費米佯謬?證實地球以外生物的存在,對許多科學和哲學問題有至關重要的意義。太陽系是平平凡凡,還是絕無僅有?

暗物質和暗能量的本質是什麼?這兩者在宇宙的發展和未來有着決定性作用,然而人類對它們的本質尚且一無所知。宇宙的終極命運是什麼?

第一批星系是如何形成的?特大質量黑洞是如何形成的?

超高能宇宙射線從何而來?

元素在宇宙中的豐度為什麼比大爆炸模型所預測的低四倍?

視頻

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對於兩種宇宙理論,天文學家的觀點

參考文獻

  1. 物理宇宙學,虎嗅網
  2. 10大著名天文學家,個人圖書館,2016-12-26