《天文学从社会实践中来》

cy怒放的生命

中国科学院上海天文台
余珊
原载于1973年《自然辩证法》杂志第一期
天文学研究“天”。 “ 悠悠天宇旷”。月亮是离地球最近的天体，也差不多有四十万公里远，太阳则达一亿五千万公里之遥。如果出了太阳系到最近的恒星——比邻星，就“不可以道里计”，只能以“光年”来计算了。
天体在空间上虽然离我们那么遥远，但是同 我们的现实生活却又十分接近。天文学研究的是天上，目的却是为了地上，是要迫使“太阳等等服务于地球”，“我们只可能有以地球为中心的物理学、化学、生物学、气象学等等”。（《自然辩证法》）天文学也同一切自然科学一样，是在生产斗争中产生的，是为生产斗争和阶级斗争服务的，并且是在这种实际需要的推动下不断向前发展的。
古代天文学知识是从生产实践中产生的
天文学是自然科学中最早发展起来的一个部门，它从一开始就是在人类与天奋斗的生产实践中产生出来的。恩格斯说：“首先是天文学——游牧民族和农业民族为了定季节，就已经绝对需要它。”。《自然辩证法》
人类最早的生产活动主要是畜牧业和农业。要放牧牲畜、种植谷物，就要计算时间，掌握昼夜更替、季节转换和气候变化的规律性，这就要知道太阳、月亮同地球的相对位置。热带的阿拉伯人由于白天天气炎热，只能在夜间放牧和迁移。这样的生产活动特别需要掌握月亮明晦盈亏的变化规律，因而积累了大量月亮运动的知识，总结出了以反映月亮运行规律为主的“太阴历”。我国古代以农业生产为主，同样地也积累了大量关于太阳同地球和其他恒星的相对运动的知识。例如借黄昏时北斗星的斗柄所指方向作为春、夏、秋、冬的标志，根据太阳同地球的相对位置的变化，定出了春分、秋分、夏至、冬至四个节气。后来又进一步找出了“清明下种，谷雨下秧”一类的规律性，总结出了二十四个节气。在这个基础上，我国很早就有了反映太阳和月亮运行规律的“阴阳合历”。在古代埃及，农业生产时间决定于尼罗河的洪水泛滥和雨季的到来。古代埃及人在长期生产实践中，从天上找到了洪水和雨季的征兆，即：洪水和雨季到来的两个月以前，天狼星在每天日出时出现在地平线上。这样，正如马克思所说的：计算出尼罗河水位变动的必要，产生出了埃及的天文学。（《资本论》第 1 卷）
古代计时、定季节，主要是根据太阳、月亮和其他行星对于地球的相对位置的变动来测定的。这就不能不涉及“宇宙’（实际上只是太阳系）的结构问题。当时由于生产规模的狭小，限制了人们的眼界，只能根据人们的直观感觉来描述各种天体在“天球’上的“视位置”和“视运动”（从地球上看起来的位置和运动）。在居住在平原上的人们的眼中，“天似穹庐，笼罩四野”，因而就产生了“天圆地方说”。后来，随着奴隶制度的兴起，出现了贸易和船舶，又有了简单的测角器。人们在航海中逐步发现，海船离岸时先隐去船身，最后才隐去桅杆，因此，大地不是平面，而是球形。中国的“浑天说”西方的“地球中心说”就都把地球看作是居于宇宙中心的球体，日月星辰都嵌在天球上绕地球转动。这个学说比起天圆地方说是一个很大的进步，可以更准确地测定太阳年的长度，地球、月亮的大小，并由此发现了“岁差”（春分点沿黄道的移动）。根据这个学说所制定的新“星表”，对于当时的农业生产和航海业都起了很大的作用。
但是，无论是天圆地方说或者是地球中心说，都只是停留在表面现象的描述上，停留在感性认识阶段。这种认识片面地有时甚至是歪曲地反映了太阳系结构的客观实在。在那个时候，由于生产水平和生产规模的限制，“天”作为一种异己的、超自然的力量，对人类起着神秘的、强制的作用。风调雨顺兆丰年，水早风虫成灾殃。人要“靠天吃饭”，不能掌握自己的命运。于是，“占星术”应时而起，企图以天象的变化来窥测人间的吉凶祸福。而那时的天文学，也只能以占星术之类的形式存在。天上的某些未知现象往往被反动阶级用来宣扬唯心论和形而上学。在中国，封建统治者宣扬“天尊地卑”他们自己则“受命于天”，可以“代天牧民”。在西方，教会利用地球中心说，宣扬天界是上帝的住所，上帝创造了人作为天之骄子，被安放在宇宙中心的地球上，地球的最下层则是地狱，是罪恶的渊藏。这样，神、人、鬼各得其所，人们只好永远服从于上天的这种安排。
近代天体力学理论是在社会实践中形成的
十五、六世纪以来，资本主义逐渐从封建社会内部发展起来了。由于新兴资产阶级的政治需要和发展资本主义生产的需要，天文学也逐步由感性认识阶段提高到理性认识阶段，从古代的天体测量学中产生了比较系统的天体力学理论。天体力学不仅要说明天体的位置移动，而且要说明这种运动的规律性和原因。这就要求首先解决究竟是太阳绕地球转还是地球绕太阳转这个根本问题。
封建统治者用地球中心说作为神权的精神支柱。资产阶级要推翻“政教合一” 的封建统治，就需要自然科学的帮助，从思想文化领域中摧毁这个精神支柱。 哥白尼的太阳中心说就是这样应运而生的 。 哥白尼提出，太阳是宇宙的中心，地球不过是绕太阳运行的一颗普通的行星。由此，天尊地卑、人是天之骄子等邪说谬论，便受到了毁灭性的打击。
太阳中心说的出现，也是生产斗争的需要。 “不断扩大产品销路的需要，驱使资产阶级奔走于全球各地。 它必须到处落户，到处创业，到处建立联系”，从而“使一切国家的生产和消费都成为世界性的了”（《共产党宣言》资本主义生产扩大到了全世界，远洋航行事业得到了空前的发展。 在茫茫大海上，差之毫厘，谬以千里。 为了精确地校正航向 ， 要求更准确地确定星体的方位。但是，根据地球中心说所制定的天体运行表却矛盾重重，错误百出。生产实践的发展，要求把天体测量学建立在科学的理论基础上，要求用太阳中心说代替地球中心说。
同时，资本主义农牧业的发展，也需要更精确的历法。当时欧洲以地球中心说为基础的历法长期混乱不堪。 大部分地区仍然沿用公元前一世纪制定的太阳历，每年长 365日，比地球绕太阳公转一周的实际时间约长十一分钟。 这个差数日积月累，到十六世纪已经比实际时间提早了好几天，大大影响了农牧业生产。因此，改革历法成为当时一个十分迫切的实际问题。哥白尼在《天体运行论》中说，他所以“敢于想到地球运动”就是因为地球中心说“不能解释或正确测算回归年（365.2422 日）的固定长度” 。他在书中还专门论述了太阳的运动和“岁差”问题。后来，到一直八二年罗马教皇改历时，就根据哥白尼的数据扣去十天，把十月四日的翌日改为十月十五日，并规定每四百年减去三闰。这就是一直沿用至今的现代的阳历。以后开普勒又根据这个理论编制了“卢多耳夫星表”，可以更准确地预测行星位置，校正航向。四百年以前的太阳中心说和行星运行理论，就是在当时这样的生产需要下产生，又在当时的生产实践中得到应用。
在太阳中心说的基础上，天体力学理论体系逐步形成了。哥白尼以后，伽利略第一次把望远镜指向天上，开普勒概括了行星绕太阳运行的规律，到了牛顿，进一步系统提出了万有引力定律。“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学。（《马克思恩格斯全集》第 1 卷，第 657 页）这个定律使天文学不再局限于测量天体的方位，而进一步揭示了天体运动的内在规律性。这个定律说，天体由于本身具有“万有引力”而产生相对运动，把月亮的下落和一块石头的下落归结为同一原因，天上同地上都服从于同一规律的作用，这就进一步打破了天与人之间的界限。
天体力学的这个形成过程，直接受到了生产实践需要的促进。欧洲航海业的进一步发展，提出了编制更完善的星表以及测定经纬度、绘制精密地图的要求。当时西班牙、荷兰、英、法等国家甚至重金悬赏，征求测定经度的简便方法。十七世纪下半叶法国为了编制地图而设立巴黎天文台，英国为了航海需要测定经纬度而设立格林威治天文台。牛顿的天体力学以更高的精确度计算了地球、月亮、行星、彗星的运动，通过观测月亮和木星周期性地掩遮其卫星的现象来测时定位，确定经度，以满足社会实践的需要。
不用说，这个发展是离不开资本主义大工业发展所提供的实验手段的。“真正有系统的实验科学，这时候才第一次成为可能。”（《自然辩证法》）十六世纪的哥白尼只有简单的象限仪（比较精确的量角器〉，就看不到恒星的视差动（因地球公转而引起恒星的位移），发现不了行星的椭圆形轨道和运动的不均匀性。因而他不可能建立系统的天体力学理论。只有到了十七世纪初，望远镜用于天文观测，才大大延长了人们的视线，扩大了人们的视野，使人们可以在直接生产过程以外独立地观测和研究天文现象，使天文学开始成为相对独立于生产过程的以科学实验为基础的科学。
现代天体物理学是在社会实践需要的推动下发展的
十九世纪下半叶以来，西欧资本主义工业生产迅速发展，一些主要资本主义国家也逐步开始从资本主义向帝国主义过渡，资本主义世界的阶级矛盾日益尖锐化起来。军事需要对天文学不断提出了新的要求。同时，十九世纪以来先后制成了大型的折射式和反射式光学望远镜，把光谱分析和照相术成功地应用于天文观测。二十世纪以来又有了射电望远镜和人造天体等新的观测手段。从此，天文学逐步冲破了天体测量学和天体力学的范围：从研究太阳、月亮和行星扩大到研究恒星和星系，从描述天体的机械运动，深入到探索天体内部的物理、化学性质，由此产生了标志着现代天文学新的发展水平的、具有更大相对独立性的学科一一天体物理学。它更多地依靠各种最新观测手段从天文台的观测中取得资料，而不是象以前那样，主要依靠直接从生产过程中用肉眼进行观察。它同生产过程的联系较之以前更间接一些。
但是，现代天文学表面上独立于生产过程的这个特点，丝毫也掩盖不了它为社会实践需要所制约并服务于这种需要的本质。
天体物理学最早是从研究太阳物理开始的。十九世纪末发现了物质的放射性现象，开始出现了找到一种比所有己知的能量形式巨大得多的新的能源的可能性。这就是原子能。到了二十世纪三十年代，弄清了太阳的光和热来自热核反应，太阳的能源就是原子能。到了五十年代初，在军事需要的推动下，终于在地球上实现了恒星上经常进行着的热核反应过程。在这以后，从天文观测中愈来愈多地发现各种天体上高密、高压、高温等现象，特别是最近十年来所发现的“类星体”，体积只有银河系的百分之一，而辐射的能量却比银河系大几千倍。这是任何已知的能量形式都解释不了的。这些新现象开始展示着更深一层的物质结构，展示着原子能以外的更强大的能源。帝国主义和社会帝国主义竞相投入了大量的人力、物力，争先寻找这种新能源。当然，人们目前还说不出这种能源的具体应用，但是这个目标与军事需要的关系，却是十分明确、十分现实的。
研究恒星物理需要新的观测技术。这种技术上的需要推动了射电天文学的发展。恩格斯说： “社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”（《马克思恩格斯选集》第 4 卷， 1966 年版，第 487 页）射电天文学利用天体辐射电磁波的射电现象，通过射电望远镜进行研究。早在三十年代，有人就发现了天空中的射电源，当时并没有引起重视。第二次世界大战中雷达技术发展了，又发现了太阳射电对雷达的干扰，射电天文学才开始逐步建立起来。六十年代由于发射人造卫星和宇宙航行的需要，射电天文学也就得到了进一步的发展。射电望远镜从它极为广阔的视野里，发现了密度极高的“脉冲星”，能量极大的“类星体”，是际之间含有有机分子的“生物云”，以及星际和星系际空间具有绝对温度三度的微波辐射等奇特现象，为寻求新的能源、探索天体起源—和生命起源的奥秘提供了一些重要的新线索。而研究太阳系和地球的起源、演化问题，又同解决地震、探矿、宇宙航行等实际问题有一定的联系。
如果没有这种社会需要，没有现代工业生产所提供的实验手段，这样的发展是完全不可能的。在天文学的历史上，历代都观测到一些新现象，激动着人们的好奇心，但是，许多新发现却只能在历史的画面上一闪而过，并没有留下更深的印迹。太阳中有黑子，我国早在公元前就发现了，西方也早在十七世纪注意到了这一现象。但是直到十九世纪初，法国一个天文学家仍然认为：“太阳黑子只能引起人们的好奇，但是并没有真正的用处。”我国早在宋代就发现了一颗超新星的爆发（它的残骸形成蟹状星云），几十年前也有人推测过中子星（脉冲星就是其中的一种）的存在。为什么那时候都没有展开对于这些新现象的研究呢？因为没有这样的社会需要，也没有进行这种研究的技术条件。
研究天上，从来就是为了地上，为了地上的阶级斗争、生产斗争和科学实验。我们革命的科学工作者研究天文学，应当更自觉地遵循实践和认识相统一的客观规律，更好地用天文学为社会主义革命和社会主义建设服务。