创见为建立银河系的正确图像跨出了革命性的一步。 1925-1926年，瑞典天文学家林德布拉德(B.Lindblad,1895-1965 年)相继发表了两篇题为“星流与恒星系统的结构”的论文，认为银 河系中心不与太阳相重合，而位于人马座方向某处，卡普坦发现的“二 星流”现象，正是银河系自转的一种反映。1927年，奥尔特对银河 系自转问题作了进一步研究。奥尔特指出：(1)如整个银河系象刚体 那样转动，则这种转动将不会造成恒星的视线方向的位移，而银河自 行则具有对称性，但银河系的实际情况与这种图像并不吻合。(2)如 银河系中的大部分物质集中在银心不远处，则离银心较远处天体的运 动将接近于行星绕太阳的开普勒旋转，其旋转速度几乎与1/R2(R为 天体离银心的距离)成正比。于是，银河系将作较差自转，这使得与 银心或反银心成45方向上的恒星有最大的视向速度。奥尔特进一步 推出了银河系较差自转同恒星的银经自行和视向速度的数学关系，建 立了恒星天文学中著名的奥尔特公式。奥尔特对银河系自转的定量研 究有力地证实了林德布拉德的假设，他还根据恒星的空间分布，提出 了银河系具有旋臂结构的正确见解。从此，沙普利的银河系图像才得 到公认。 如果说中世纪的天文学家是几何学家，18世纪的天文学家是天 体力学家，那么到了19世纪下半叶，天文学家必须掌握实验物理学 家所专长的光谱研究的技巧。星光与神秘的星云成了兴趣的焦点，甚 至作为边缘学科的宇宙学也被吸收到天文学研究的主流中来。1825 年，法国实证主义哲学家孔德(A.Comte,1798-1857年)在他的《实
创见为建立银河系的正确图像跨出了革命性的一步。 1925-1926 年，瑞典天文学家林德布拉德（B.Lindblad, 1895-1965 年）相继发表了两篇题为“星流与恒星系统的结构”的论文，认为银 河系中心不与太阳相重合，而位于人马座方向某处，卡普坦发现的“二 星流”现象，正是银河系自转的一种反映。1927 年，奥尔特对银河 系自转问题作了进一步研究。奥尔特指出：（1）如整个银河系象刚体 那样转动，则这种转动将不会造成恒星的视线方向的位移，而银河自 行则具有对称性，但银河系的实际情况与这种图像并不吻合。（2）如 银河系中的大部分物质集中在银心不远处，则离银心较远处天体的运 动将接近于行星绕太阳的开普勒旋转，其旋转速度几乎与 1/R2（R 为 天体离银心的距离）成正比。于是，银河系将作较差自转，这使得与 银心或反银心成 45 0方向上的恒星有最大的视向速度。奥尔特进一步 推出了银河系较差自转同恒星的银经自行和视向速度的数学关系，建 立了恒星天文学中著名的奥尔特公式。奥尔特对银河系自转的定量研 究有力地证实了林德布拉德的假设，他还根据恒星的空间分布，提出 了银河系具有旋臂结构的正确见解。从此，沙普利的银河系图像才得 到公认。 如果说中世纪的天文学家是几何学家，18 世纪的天文学家是天 体力学家，那么到了 19 世纪下半叶，天文学家必须掌握实验物理学 家所专长的光谱研究的技巧。星光与神秘的星云成了兴趣的焦点，甚 至作为边缘学科的宇宙学也被吸收到天文学研究的主流中来。1825 年，法国实证主义哲学家孔德（A.Comte, 1798-1857 年）在他的《实
证哲学讲义》里断言：“恒星的化学组成是人类绝不能得到的知识。” 然而，天体分光术的问世却使这种预言很快就破产了。 早在1666年，牛顿就用三棱镜发现了白色的太阳光原来是由七 色彩带组成。1802年，英国物理学家沃拉斯顿(W.H.Wollaston,. 1766-1828年)在棱镜前加上一个狭缝观测太阳，结果不仅得到了七 色彩带，在其中还发现不少暗线。1814年，德国光学家夫琅和费 (Joseph Fraunhofer,,1787-1826年)用狭缝、准直管、三棱镜和望远 镜构成了第一台分光镜，并用它仔细研究太阳光谱。他发现，太阳光 谱中有十多条非常清晰的暗线，他把这些主要暗线用A,B,C等字母表 示，而在这些主要暗线之间他又数出了574条较微弱的暗线，这些强 或弱的暗线称夫琅和费线。他注意到太阳光谱的橙黄色区域里存在着 双重的D线。当他用分光镜观测某些火焰的光谱时，发现对应于太 阳的双重D吸收线的位置上，恰恰存在着两条明线！夫琅和费发现 了这些现象，但却无法解释。 1853年，瑞典天文学家埃斯特罗姆（A.J.Angstrom,1814-1874 年)在将太阳光谱与一些元素的光谱进行比较后，在一篇论文中提出 了灼热气体可以产生与它形成吸收线时波长相同的发射线的见解，但 由于缺乏严格的论证而未引起重视。 1858-1859年，德国化学家本生(R.W.E.Bunsen,1811-1899年) 发现，把钠、钾、锂、锶、钡等不同物质放在他创制的煤气灯上燃烧 时会发出各不相同的颜色。他想到是否可以根据颜色来判断物质的化 学成分。但当几种物质按不同的比例混合时，含量较少的那种物质的
证哲学讲义》里断言：“恒星的化学组成是人类绝不能得到的知识。” 然而，天体分光术的问世却使这种预言很快就破产了。 早在 1666 年，牛顿就用三棱镜发现了白色的太阳光原来是由七 色彩带组成。1802 年，英国物理学家沃拉斯顿（W.H.Wollaston, 1766-1828 年）在棱镜前加上一个狭缝观测太阳，结果不仅得到了七 色彩带，在其中还发现不少暗线。1814 年，德国光学家夫琅和费 （Joseph Fraunhofer, 1787-1826 年）用狭缝、准直管、三棱镜和望远 镜构成了第一台分光镜，并用它仔细研究太阳光谱。他发现，太阳光 谱中有十多条非常清晰的暗线，他把这些主要暗线用 A,B,C 等字母表 示，而在这些主要暗线之间他又数出了 574 条较微弱的暗线，这些强 或弱的暗线称夫琅和费线。他注意到太阳光谱的橙黄色区域里存在着 双重的 D 线。当他用分光镜观测某些火焰的光谱时，发现对应于太 阳的双重 D 吸收线的位置上，恰恰存在着两条明线！夫琅和费发现 了这些现象，但却无法解释。 1853 年，瑞典天文学家埃斯特罗姆（A.J.Angstrom, 1814-1874 年）在将太阳光谱与一些元素的光谱进行比较后，在一篇论文中提出 了灼热气体可以产生与它形成吸收线时波长相同的发射线的见解，但 由于缺乏严格的论证而未引起重视。 1858-1859 年，德国化学家本生（R.W.E.Bunsen, 1811-1899 年） 发现，把钠、钾、锂、锶、钡等不同物质放在他创制的煤气灯上燃烧 时会发出各不相同的颜色。他想到是否可以根据颜色来判断物质的化 学成分。但当几种物质按不同的比例混合时，含量较少的那种物质的
颜色往往无法看到。他的朋友物理学家基尔霍夫(G.R.Kirchoff, 1824-1887年)建议把火焰的光分成光谱再来进行观察。他们让火焰 的光通过分光镜，当钠、钾、锂、锶、钡等不同物质在火焰上燃烧时， 就会产生不同的明线光谱。凭着元素和光谱之间的对应性，可以判断 在火焰上燃烧的究竟是什么。这样就找到了一种根据光谱来判断化学 元素的方法一一光谱分析法。 在这之后，化学家本生忙于搜罗各种东西来作光谱分析，以发 现更多的新元素。而物理学家基尔霍夫却在为40多年前夫琅和费的 观测事实所困扰：太阳光谱里夫琅和费线的本质是什么？为什么钠具 有两条黄色明线光谱，而太阳中恰恰在这个对应位置上有两条暗线？ 他让太阳光直接穿过本生灯的火焰，并在本生灯上燃烧着钠，结果钠 蒸汽的两条黄线并没有弥补太阳光谱中那两条对应的D线，却反而 使D线更黑了。基尔霍夫又用温度很高的氢氧焰来点燃石灰棒，他 知道这将产生纯粹的连续光谱，接着他还在燃烧的石灰棒与分光镜之 间燃起了钠盐，这时分光镜中并没有出现钠蒸汽的明线光谱，反而出 现两条暗线，其位置和太阳光谱中的的D线位置完全一致。经过一 番思考以后，他终于领悟了夫琅和费线的奥妙。他想到，太阳内部温 度很高，它发出连续光谱，但太阳外围的温度较低，在这其中有什么 元素，就会把连续光谱中的相应谱线吸收掉，产生吸收线。于是，1859 年，基尔霍夫提出了两条定律：(1)每一种元素都有它自己的光谱： (2)每一种元素都可以吸收它能够发射的谱线。这两条定律称为基 尔霍夫定律。基尔霍夫还进一步指出，炽热的固体或液体发出连续光
颜色往往无法看到。他的朋友物理学家基尔霍夫（G.R.Kirchoff, 1824-1887 年）建议把火焰的光分成光谱再来进行观察。他们让火焰 的光通过分光镜，当钠、钾、锂、锶、钡等不同物质在火焰上燃烧时， 就会产生不同的明线光谱。凭着元素和光谱之间的对应性，可以判断 在火焰上燃烧的究竟是什么。这样就找到了一种根据光谱来判断化学 元素的方法——光谱分析法。 在这之后，化学家本生忙于搜罗各种东西来作光谱分析，以发 现更多的新元素。而物理学家基尔霍夫却在为 40 多年前夫琅和费的 观测事实所困扰：太阳光谱里夫琅和费线的本质是什么？为什么钠具 有两条黄色明线光谱，而太阳中恰恰在这个对应位置上有两条暗线？ 他让太阳光直接穿过本生灯的火焰，并在本生灯上燃烧着钠，结果钠 蒸汽的两条黄线并没有弥补太阳光谱中那两条对应的 D 线，却反而 使 D 线更黑了。基尔霍夫又用温度很高的氢氧焰来点燃石灰棒，他 知道这将产生纯粹的连续光谱，接着他还在燃烧的石灰棒与分光镜之 间燃起了钠盐，这时分光镜中并没有出现钠蒸汽的明线光谱，反而出 现两条暗线，其位置和太阳光谱中的的 D 线位置完全一致。经过一 番思考以后，他终于领悟了夫琅和费线的奥妙。他想到，太阳内部温 度很高，它发出连续光谱，但太阳外围的温度较低，在这其中有什么 元素，就会把连续光谱中的相应谱线吸收掉，产生吸收线。于是，1859 年，基尔霍夫提出了两条定律：（1）每一种元素都有它自己的光谱； （2）每一种元素都可以吸收它能够发射的谱线。这两条定律称为基 尔霍夫定律。基尔霍夫还进一步指出，炽热的固体或液体发出连续光
谱，而气体则发出明线光谱（后来人们发现高压气体也发出连续光 谱)。运用这些发现，基尔霍夫和本生将夫琅和费线和一些元素的光 谱线进行对照，很快证明了太阳上有氢、钠、铁、钙、镍等元素，后 来别的人又在太阳大气中发现了许多其他的元素。 尽管牛顿讲了像声波那样振动或像水波那样起伏的“以太波”， 他心里想的却是光由粒子组成，并且反问：“难道光线不是发光物体 发出的微小颗粒吗？”胡克和惠更斯提出了光的波动理论，解释了反 射和折射（光通过棱镜时发生偏转）。一个世纪过后，在19世纪初年， 物理学家、科学家和埃及象形文字权威托马斯·杨(Thomas Young) 说明了波动理论如何解释干涉（相同波长的波叠加增强或削弱）和衍 射（不同波长的波通过缝隙发生偏转）。19世纪中叶的几十年里，杰 出的实验物理学家法拉第(Michael Faraday,1791-l867年)和杰出 的理论物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831-l879年)探索 并统一了电、磁和光的性质，创立了现代电磁理论。 尽管吉尔伯特的电与磁是两种不同现象的观点一直延续到19 世纪，但人们很早就发现了两者之间存有某种联系。水手们不止一次 看到，打雷时罗盘上的指针会转动。电有正负、磁分南北，它们之间 的作用都遵循库伦定律。1820年7月，深受德国自然哲学家谢林关 于自然力具有统一性思想影响的丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted,1777-1851年)公布了通电导线能够使磁针偏转的实验，发 现通电直导线产生的磁力是一种不同于中心力的旋转力。法拉第在称 赞奥斯特的工作时说：“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过
谱，而气体则发出明线光谱（后来人们发现高压气体也发出连续光 谱）。运用这些发现，基尔霍夫和本生将夫琅和费线和一些元素的光 谱线进行对照，很快证明了太阳上有氢、钠、铁、钙、镍等元素，后 来别的人又在太阳大气中发现了许多其他的元素。 尽管牛顿讲了像声波那样振动或像水波那样起伏的“以太波”， 他心里想的却是光由粒子组成，并且反问：“难道光线不是发光物体 发出的微小颗粒吗？”胡克和惠更斯提出了光的波动理论，解释了反 射和折射（光通过棱镜时发生偏转）。一个世纪过后，在 19 世纪初年， 物理学家、科学家和埃及象形文字权威托马斯•杨（Thomas Young） 说明了波动理论如何解释干涉（相同波长的波叠加增强或削弱）和衍 射（不同波长的波通过缝隙发生偏转）。19 世纪中叶的几十年里，杰 出的实验物理学家法拉第（Michael Faraday，1791-1867 年）和杰出 的理论物理学家麦克斯韦（James Clerk Maxwell, 1831-1879 年）探索 并统一了电、磁和光的性质，创立了现代电磁理论。 尽管吉尔伯特的电与磁是两种不同现象的观点一直延续到 19 世纪，但人们很早就发现了两者之间存有某种联系。水手们不止一次 看到，打雷时罗盘上的指针会转动。电有正负、磁分南北，它们之间 的作用都遵循库伦定律。1820 年 7 月，深受德国自然哲学家谢林关 于自然力具有统一性思想影响的丹麦物理学家奥斯特（Hans Christian Oersted, 1777-1851 年）公布了通电导线能够使磁针偏转的实验，发 现通电直导线产生的磁力是一种不同于中心力的旋转力。法拉第在称 赞奥斯特的工作时说：“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过
去是一片黑暗，如今充满了光明。”[秦关根：《法拉第》，中国青年出版社， 1982年，第114页]在奥斯特实验传到巴黎的一个星期后，安培(Andre Marie Ampere,.1775-1836年)就向法国科学院报告，两根平行载流导 体，如果电流方向相同，就互相吸引；如果方向相反，就互相排斥。 不久安培又发现通电的螺线管具有和磁相同的作用。在这些实验基础 上，安培于1822年提出了关于磁的本质的假说，认为一切磁现象均 起源于电流，磁体被看成是分子中的环形电流比较一致的物体。于是， 磁体之间的力可以归结为电流的相互作用，即“电动力”。人们把安 培在1820-1827年间提出的理论称为电动力学。 安培的电动力学是建立在牛顿派的超距说基础上的。到19世纪 中叶，德国的诺依曼(F.E.Neumann,l798-1895)与韦伯(Wilhelm Weber,, 1804-1891)进一步发展了电动力学，使超距说在电磁学中形成为一 种传统。1755年普利斯特列(Joseph Priestley,1733-1804)曾把电荷 间的作用力同万有引力作了类比，猜想电荷间的电力也同电荷间的距 离的平方成反比。10年后法国的库仑(Charles Augustin Coulomb, 1736-1806年)做了这方面的实验，虽然他起初得到的实验数值同理 论预算相差30%，但他仍然相信普里斯特列猜想是正确的，就提出了 库仑定律。1812年泊松根据库仑定律总结出的静电现象与静磁现象 的数学理论同牛顿力学也没有矛盾。人们就开始把一切力都归结为粒 子间的超距作用，如万有引力是质量粒子的超距作用，电的库仑定律 是电荷粒子的超距作用，磁的库仑力是磁荷粒子的超距作用。奥斯特 所发现的旋转力也被安培勉强地解释为中心力的合成。安培用“电动
去是一片黑暗，如今充满了光明。”[秦关根：《法拉第》，中国青年出版社， 1982 年，第 114 页]在奥斯特实验传到巴黎的一个星期后，安培（Andre Marie Ampere, 1775-1836 年）就向法国科学院报告，两根平行载流导 体，如果电流方向相同，就互相吸引；如果方向相反，就互相排斥。 不久安培又发现通电的螺线管具有和磁相同的作用。在这些实验基础 上，安培于 1822 年提出了关于磁的本质的假说，认为一切磁现象均 起源于电流，磁体被看成是分子中的环形电流比较一致的物体。于是， 磁体之间的力可以归结为电流的相互作用，即“电动力”。人们把安 培在 1820-1827 年间提出的理论称为电动力学。 安培的电动力学是建立在牛顿派的超距说基础上的。到 19 世纪 中叶，德国的诺依曼（F.E.Neumann,1798-1895）与韦伯（Wilhelm Weber, 1804-1891）进一步发展了电动力学，使超距说在电磁学中形成为一 种传统。1755 年普利斯特列（Joseph Priestley,1733-1804）曾把电荷 间的作用力同万有引力作了类比，猜想电荷间的电力也同电荷间的距 离的平方成反比。10 年后法国的库仑（Charles Augustin Coulomb, 1736-1806 年）做了这方面的实验，虽然他起初得到的实验数值同理 论预算相差 30%，但他仍然相信普里斯特列猜想是正确的，就提出了 库仑定律。1812 年泊松根据库仑定律总结出的静电现象与静磁现象 的数学理论同牛顿力学也没有矛盾。人们就开始把一切力都归结为粒 子间的超距作用，如万有引力是质量粒子的超距作用，电的库仑定律 是电荷粒子的超距作用，磁的库仑力是磁荷粒子的超距作用。奥斯特 所发现的旋转力也被安培勉强地解释为中心力的合成。安培用“电动