由法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。”“这样一次伟 大的变革是同法拉第、麦克斯韦和赫兹的名字永远联在一起的。这次 革命的最大部分出自麦克斯韦。”[许良英等编译：《爱因斯坦文集》（第一 卷)，商务印书馆，1977年，p292-294] 赫兹发现无线电波以后，美国发明家爱迪生(T.A.Edison, 1847-1931年)，英国物理学家洛基(0J.Lodge,.1851-1940年)，法国 学者诺德曼(C.Nordmann)等都试图探测来自太阳的无线电信号而 失败。1928年，美国无线电工程师央斯基(K.G.Jansky,1905-1950年) 来到贝尔电话实验室工作。1931-1932年，他以14.6米为工作波长进 行检测发现了三种天电噪声：一种来自于附近的雷暴雨；另一种来自 于远处的闪电和雷雨：第三种是来源不明的稳定的嘶嘶声，这种天电 噪声的方向整天都在变化，似乎24小时绕行一周天。1932年，他在 《无线电工程师研究会报》上发表了第一篇论文，宣布了这一发现， 文中认为第三种噪声很可能来自于太阳。这以后，他继续对这无线电 噪声跟踪观测，发现它的极大方向越来越远离太阳，原来它不是24 小时一周天，而是23小时56分一周天，这表明，它对应于天空上某 个固定的点。1933年，他在《无线电工程师研究会报》上发表第二 篇论文，指出这种无线电噪声来源于太阳系之外，他给出了两个可能 的位置，其中一个对应于银心。1935年，他在《无线电工程师研究 学报》上发表第三篇论文，明确提出，当他的天线指向银心方向时， 便接收到最强的天电噪声。央斯基测得的正是来自银心的射电辐射， 他的重要发现揭开了射电天文学的序幕。1937年，一位爱好天文的 无线电工程师雷伯(G.Reber,1911-)制作了第一台经典式射电望远镜
由法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。”“这样一次伟 大的变革是同法拉第、麦克斯韦和赫兹的名字永远联在一起的。这次 革命的最大部分出自麦克斯韦。”[许良英等编译：《爱因斯坦文集》（第一 卷），商务印书馆，1977 年，p292-294] 赫兹发现无线电波以后，美国发明家爱迪生（T.A.Edison, 1847-1931 年），英国物理学家洛基（O.J.Lodge, 1851-1940 年），法国 学者诺德曼（C.Nordmann）等都试图探测来自太阳的无线电信号而 失败。1928 年，美国无线电工程师央斯基（K.G.Jansky, 1905-1950 年） 来到贝尔电话实验室工作。1931-1932 年，他以 14.6 米为工作波长进 行检测发现了三种天电噪声：一种来自于附近的雷暴雨；另一种来自 于远处的闪电和雷雨；第三种是来源不明的稳定的嘶嘶声，这种天电 噪声的方向整天都在变化，似乎 24 小时绕行一周天。1932 年，他在 《无线电工程师研究会报》上发表了第一篇论文，宣布了这一发现， 文中认为第三种噪声很可能来自于太阳。这以后，他继续对这无线电 噪声跟踪观测，发现它的极大方向越来越远离太阳，原来它不是 24 小时一周天，而是 23 小时 56 分一周天，这表明，它对应于天空上某 个固定的点。1933 年，他在《无线电工程师研究会报》上发表第二 篇论文，指出这种无线电噪声来源于太阳系之外，他给出了两个可能 的位置，其中一个对应于银心。1935 年，他在《无线电工程师研究 学报》上发表第三篇论文，明确提出，当他的天线指向银心方向时， 便接收到最强的天电噪声。央斯基测得的正是来自银心的射电辐射， 他的重要发现揭开了射电天文学的序幕。1937 年，一位爱好天文的 无线电工程师雷伯（G.Reber,1911-）制作了第一台经典式射电望远镜
1940年，雷伯以1.87米为工作波长确认了央斯基的发现，并在《天 体物理学杂志》上发表了第一篇射电天文学论文。1951年，由于中 性氢21厘米谱线的预言和证实，射电天文学中一个极重要的分支一 一射电频谱学一一诞生了。 19世纪的“新天文学”，后来所谓的“天体物理学”，始于天文 学家在恒星和星云的研究中寻找物理学的帮助。新学科的主要贡献者 是哈金斯(William Huggins,1824-1910年)，他开创性地把新兴的照 相技术和分光镜应用到天文学，后来得到妻子玛格丽特(Margaret) 的大力协助。太阳光的光谱分析己经表明太阳的组成元素和地球是一 样的，哈金斯决定对恒星进行同样的分析。 19世纪天文学的一个巨大难题是关于星云（夜空里的模糊光点） 的性质。天文学家们面临着三种可能，即星云是： (1)与我们银河系类似的遥远星系： (2)正在凝聚形成恒星和行星的旋转气体云； (3)位于银河系边缘的未定星团。 第一种可能是赖特-康德的多岛宇宙，自失去赫歇尔的支持以 来，已经不流行了；第二种可能是康德-拉普拉斯星云说，正在流行； 第三种可能说，许多星云是迄今尚未认识的恒星集团，随着改进的望 远镜带来的一些发现，这种可能也日益流行起来。后面两种可能与孤 岛宇宙的思想是一致的。 来自光源的光谱能说明强度如何随波长变化。光谱常呈现出被
1940 年，雷伯以 1.87 米为工作波长确认了央斯基的发现，并在《天 体物理学杂志》上发表了第一篇射电天文学论文。1951 年，由于中 性氢 21 厘米谱线的预言和证实，射电天文学中一个极重要的分支— —射电频谱学——诞生了。 19 世纪的“新天文学”，后来所谓的“天体物理学”，始于天文 学家在恒星和星云的研究中寻找物理学的帮助。新学科的主要贡献者 是哈金斯（William Huggins, 1824-1910 年），他开创性地把新兴的照 相技术和分光镜应用到天文学，后来得到妻子玛格丽特（Margaret） 的大力协助。太阳光的光谱分析已经表明太阳的组成元素和地球是一 样的，哈金斯决定对恒星进行同样的分析。 19世纪天文学的一个巨大难题是关于星云（夜空里的模糊光点） 的性质。天文学家们面临着三种可能，即星云是： （1）与我们银河系类似的遥远星系； （2）正在凝聚形成恒星和行星的旋转气体云； （3）位于银河系边缘的未定星团。 第一种可能是赖特-康德的多岛宇宙，自失去赫歇尔的支持以 来，已经不流行了；第二种可能是康德-拉普拉斯星云说，正在流行； 第三种可能说，许多星云是迄今尚未认识的恒星集团，随着改进的望 远镜带来的一些发现，这种可能也日益流行起来。后面两种可能与孤 岛宇宙的思想是一致的。 来自光源的光谱能说明强度如何随波长变化。光谱常呈现出被
称为谱线的或明或暗的狭窄区域。它们是不同波长的明线和暗线，确 定了发射和吸收的原子。哈金斯在他的家庭实验室里，用来自恒星、 星云和彗星的光谱，与放电器电荷激发的元素的光谱进行比较。1863 年，哈金斯终于成功了，向科学界宣布：天空的组成元素跟太阳和地 球是一样的！这为许多古老的信仰敲响了丧钟。人们开始走出教堂， 来天文台了解星空的知识。1864年，哈金斯发现，对准天龙座的一 个行星状星云的分光镜没有呈现热星体那样的连续光谱特征，而是一 些激发气体的特征谱线。“星云之谜解开了，是它的光告诉我们的： 它不是恒星的集合，而是发光的气体。”这个发现扫除了康德-拉普拉 斯星云说的一切疑云。令人困惑的椭圆和螺旋星云也不像过去设想的 那样是“太阳的集团”，“而是气体云”，通过逐渐失去热量而收缩形 成太阳系。这样，第一种可能，即赖特-康德假说，在一些天文学家 看来，寿终正寝了。1890年，女天文学家克莱克(A.Clerke)曾武断 地说：“星云是不是河外星系，这个问题几乎毋需讨论。研究的进展 已经作了回答。面对现在的全部证据，每一个有思维能力的人，谁也 不能够说，有哪一个星云是与银河系同类的恒星系统。”[A.Clerke,.The System of the Star,P.368,London,1890] 与克莱克的武断结论相反，1871年恩格斯已指出：“一部分气 状星云，作为还没有形成的太阳，属于我们的星系，这并不排斥这样 的情况：另一些星云，如梅斯特所主张的，是很远的独立的宇宙岛， 这种宇宙岛的相对发展阶段要用分光镜才能确定。”[恩格斯：《自然辩 证法》第16-17页，人民出版社，1971年8月第1版]天文学的发展完全证 实了恩格斯的这一预见。1899年，德国天文学家沙伊纳
称为谱线的或明或暗的狭窄区域。它们是不同波长的明线和暗线，确 定了发射和吸收的原子。哈金斯在他的家庭实验室里，用来自恒星、 星云和彗星的光谱，与放电器电荷激发的元素的光谱进行比较。1863 年，哈金斯终于成功了，向科学界宣布：天空的组成元素跟太阳和地 球是一样的！这为许多古老的信仰敲响了丧钟。人们开始走出教堂， 来天文台了解星空的知识。1864 年，哈金斯发现，对准天龙座的一 个行星状星云的分光镜没有呈现热星体那样的连续光谱特征，而是一 些激发气体的特征谱线。“星云之谜解开了，是它的光告诉我们的： 它不是恒星的集合，而是发光的气体。”这个发现扫除了康德-拉普拉 斯星云说的一切疑云。令人困惑的椭圆和螺旋星云也不像过去设想的 那样是“太阳的集团”，“而是气体云”，通过逐渐失去热量而收缩形 成太阳系。这样，第一种可能，即赖特-康德假说，在一些天文学家 看来，寿终正寝了。1890 年，女天文学家克莱克（A.Clerke）曾武断 地说：“星云是不是河外星系，这个问题几乎毋需讨论。研究的进展 已经作了回答。面对现在的全部证据，每一个有思维能力的人，谁也 不能够说，有哪一个星云是与银河系同类的恒星系统。”[A.Clerke, The System of the Star, P.368, London,1890] 与克莱克的武断结论相反，1871 年恩格斯已指出：“一部分气 状星云，作为还没有形成的太阳，属于我们的星系，这并不排斥这样 的情况：另一些星云，如梅斯特所主张的，是很远的独立的宇宙岛， 这种宇宙岛的相对发展阶段要用分光镜才能确定。”[恩格斯：《自然辩 证法》第 16-17 页，人民出版社，1971 年 8 月第 1 版]天文学的发展完全证 实 了 恩 格 斯 的 这 一 预 见 。 1899 年 ， 德 国 天 文 学 家 沙 伊 纳
(J.Scheiner,.1858-1913年)经7.5小时露光，拍得了仙女座大星云的 暗淡光谱，发现它和恒星光谱相似，在连续光谱背景上出现很多吸收 线。沙伊纳由此推测，仙女座大星云是遥远的恒星系统。 哈金斯还第一次通过恒星谱线的移动来测量它的径向（离开恒 星走向我们的)速度。这种谱线移动，即今天所说的多普勒效应，是 法国科学家菲索(Armand Fizeau)在1848年预言和计算的。1849年， 菲索也是第一个用地面方法测量光速的人。奥地利物理学家多普勒 (Christian Doppler)在1842年证明，退行（或靠近）的声源。1848 年，他提出恒星因为运动而具有不同的颜色。双星系中的恒星周期性 地改变颜色，趋向我们时变蓝，离开我们时变红。菲索做了正确的计 算，证明事实的确如此。 当光源（如蜡烛或恒星）离开观测者运动时，在观测者看来， 辐射的所有波长会增大而频率会减小；当光源向着观测者运动时，所 有波长会减少而频率会增大。哈金斯在“新天文学：个人回顾”里写 道：“对从岸边冲下水的游泳者来说，每个水波都变短了，在一定时 间里，他经过的波数比他站在水中看到的更多。”[爱德华哈里森：《宇 宙学》，李红杰姜田李泳译，湖南科学技术出版社，2008年10月第1版， 88]尽管由于光速非常大，菲索-多普勒效应非常微小，哈金斯还是在 1868年首次测出了天狼星的视向速度。从此，恒星运动的切向部分 (自行)和径向部分（视向速度）就可以测量了，恒星的空间运动才 真正能被求得。 19世纪末以前，天体分光学的工作主要集中在三个方面，即： (1)用光谱分析方法研究天体的化学组成：(2)恒星光谱分类，如
（J.Scheiner,1858-1913 年）经 7.5 小时露光，拍得了仙女座大星云的 暗淡光谱，发现它和恒星光谱相似，在连续光谱背景上出现很多吸收 线。沙伊纳由此推测，仙女座大星云是遥远的恒星系统。 哈金斯还第一次通过恒星谱线的移动来测量它的径向（离开恒 星走向我们的）速度。这种谱线移动，即今天所说的多普勒效应，是 法国科学家菲索（Armand Fizeau）在 1848 年预言和计算的。1849 年， 菲索也是第一个用地面方法测量光速的人。奥地利物理学家多普勒 （Christian Doppler）在 1842 年证明，退行（或靠近）的声源。1848 年，他提出恒星因为运动而具有不同的颜色。双星系中的恒星周期性 地改变颜色，趋向我们时变蓝，离开我们时变红。菲索做了正确的计 算，证明事实的确如此。 当光源（如蜡烛或恒星）离开观测者运动时，在观测者看来， 辐射的所有波长会增大而频率会减小；当光源向着观测者运动时，所 有波长会减少而频率会增大。哈金斯在“新天文学：个人回顾”里写 道：“对从岸边冲下水的游泳者来说，每个水波都变短了，在一定时 间里，他经过的波数比他站在水中看到的更多。”[爱德华•哈里森：《宇 宙学》，李红杰 姜田 李泳 译，湖南科学技术出版社，2008 年 10 月第 1 版， p88]尽管由于光速非常大，菲索-多普勒效应非常微小，哈金斯还是在 1868 年首次测出了天狼星的视向速度。从此，恒星运动的切向部分 （自行）和径向部分（视向速度）就可以测量了，恒星的空间运动才 真正能被求得。 19 世纪末以前，天体分光学的工作主要集中在三个方面，即： （1）用光谱分析方法研究天体的化学组成；（2）恒星光谱分类，如
塞奇、莫里、弗莱明夫人、坎农、摩根和基南等对于恒星光谱做了不 同的分类；(3)通过测量谱线位移求天体的视向速度。进入20世纪 以后，天体分光学还开辟了天体连续光谱和线光谱的研究，特别是其 中其中线光谱的研究工作，提供了天体上物理条件的大量信息，有力 地推动了天体物理学的发展。而这些研究之所以能得到如此重大的成 功，主要有赖于恒星大气理论和量子力学的建立和发展。 早在1902和1905年，英国天文学家舒斯特 (A.Schuster,.1851-1934年)两次发表论文提出，恒星大气中从内向 外的热转移主要不是靠对流，而是靠辐射，他认为来自恒星内部的辐 射进入恒星外层大气后，一部分被外层大气中的原子所散射，另一部 分被外层大气中的原子所吸收，而这些原子自身再产生热辐射。处于 热动平衡状态下的恒星外层大气吸收来自内部的热辐射，然后再向太 空辐射能量。正是在这种辐射转移的过程中，产生了恒星光谱中的吸 收线。如何从理论上解释吸收线的形成呢？ 1885年，巴尔末(Johann Jakob Balmer,.1825-1898年)发现氢光 谱线频率符合以下公式：v=R1/22-1/n2] 不久，哈金斯测量了氢的紫外部分谱线，也符合该公式。更一 般的公式是里德堡(Johannes Robert Rydberg,.1854-1919年)原理， 发表于1890年： v=R[1/n2-1/22] 普朗克(Max Planck,1858-1947年)对基尔霍夫黑体辐射的研 究，尼尔斯·玻尔(Niels Bohr,.1885-1962年)对氢原子光谱的量子跃 迁解释，奠定了量子力学的基础。为了建立热辐射定律，科学家们希
塞奇、莫里、弗莱明夫人、坎农、摩根和基南等对于恒星光谱做了不 同的分类；（3）通过测量谱线位移求天体的视向速度。进入 20 世纪 以后，天体分光学还开辟了天体连续光谱和线光谱的研究，特别是其 中其中线光谱的研究工作，提供了天体上物理条件的大量信息，有力 地推动了天体物理学的发展。而这些研究之所以能得到如此重大的成 功，主要有赖于恒星大气理论和量子力学的建立和发展。 早 在 1902 和 1905 年 ， 英 国 天 文 学 家 舒 斯 特 （A.Schuster,1851-1934 年）两次发表论文提出，恒星大气中从内向 外的热转移主要不是靠对流，而是靠辐射，他认为来自恒星内部的辐 射进入恒星外层大气后，一部分被外层大气中的原子所散射，另一部 分被外层大气中的原子所吸收，而这些原子自身再产生热辐射。处于 热动平衡状态下的恒星外层大气吸收来自内部的热辐射，然后再向太 空辐射能量。正是在这种辐射转移的过程中，产生了恒星光谱中的吸 收线。如何从理论上解释吸收线的形成呢？ 1885 年，巴尔末（Johann Jakob Balmer,1825-1898 年）发现氢光 谱线频率符合以下公式： ν=R[1/2 2 -1/n 2 ] 不久，哈金斯测量了氢的紫外部分谱线，也符合该公式。更一 般的公式是里德堡（Johannes Robert Rydberg, 1854-1919 年）原理， 发表于 1890 年： ν=R[1/n1 2 -1/n2 2 ] 普朗克（Max Planck, 1858-1947 年）对基尔霍夫黑体辐射的研 究，尼尔斯•玻尔（Niels Bohr, 1885-1962 年）对氢原子光谱的量子跃 迁解释，奠定了量子力学的基础。为了建立热辐射定律，科学家们希