刘孝贤编著的《天文学的100个基本问题》是一本具有一定专业性的天文学科普读物。本书选取了100个天文学问题，解答天文爱好者对天文学的困惑，介绍天文学的前沿知识，让未接触过天文学的人能够从中了解天文学的基本常识和研究方法，同时给具备天文学基本常识的读者全面了解天文学各学科以及当前天文学界关注的问题提供一点参考。

《天文学的100个基本问题》的编写目的就是想在纯科学研究论著和纯粹科普的天文读物中间补上一段链条，暂说是科普与专业的过渡也无妨。编者刘孝贤试图较全面地向公众介绍天文学的基本内涵和它所面对的未决问题以及人类在提出和解答天空或宇宙的问题时所遇到的困难和经历的磨难。《天文学的100个基本问题》编写的宗旨是从两方面考虑的：让未接触过天文学的人能够从中了解天文学的基本常识和研究方法(对其中较为专业的问题，初次阅读时可以先搁置)；给具备天文学基本常识的读者全面了解天文学各学科以及当前天文学界关注的问题提供一点参考。

一、天文学概论——对天文学的基本认识

 001 天文学研究的对象和内容是什么

 002 天文学研究的意义和地位是什么

 003 天文与哲学有什么关系

 004 天文史学研究什么

 005 天文学是如何发展起来的(一)

 006 天文学是如何发展起来的(二)

 007 星等和星座是如何划分的

 008 什么是考古天文学

 009 光学天文学的研究内容是什么

 010 天文望远镜有哪些类型，功能是什么

 011 望远镜如何改变了天文学发展历程

 012 实用天文学进行哪些方面的研究

二、太阳系家族——略识一二又未知

 013 地球会爆炸吗

 014 科学家对太阳能了解多少

 015 近地小行星对人类和地球有什么危险

 016 太阳系中有哪些小天体

 017 太阳系内还有另外的行星吗

 018 月球形成原因清楚了吗

 019 能说人类已经很了解月球了吗

 020 彗星是怎样的天体

 021 彗星有哪些特征和特点

 022 关于冥王星还有什么问题不清楚

 023 哈雷彗星是如何发现的——寻找历史的启示

 024 小行星是些什么样的天体

 025 什么是流星和陨石

三、生命和文明——科学探讨的主题之一

 026 探索地外文明有什么意义

 027 太阳活动对地球有哪些影响

 028 地球卜生命的含义与生命的基本特征是什么

 029 有哪些科学事实证明存在地外生命

 030 为什么说地外文明探索是艰巨的

 031 星际有机分子的发现说明了什么问题

 032 宇宙中的行星在什么地方

 033 在探索地外文明方面人类已做出了哪些努力

四、星系——宇宙结构的基本单元

 034 银河系是什么样子

 035 什么是星暴星系

 036 银河系核心部位有什么秘密

 037 恒星天文学涉及哪些研究内容

 038 最典型的星系类型是哪些

 039 星系是如何被发现和认证的

 040 星系是如何分布的

 041 星系分为哪些类型

 042 宇宙中的星系也发生碰撞吗

五、现代天文学——人类对宇宙的新探索 

 043 X射线的发现对天文学发展有何影响

 044 什么是X射线天文学 

 045 宇宙中有自由行星吗

 046 什么是红外天文学

 047 空间天文学

 048 射电天文学在哪些领域起作用

 049 现代天文学是如何建立起来的

 050 发现新星体能影响恒星和行星理论吗

 051 星际空间中存在着什么

 052 宇宙中有哪些基本粒子

 053 宇宙射线是天外来客吗

六、天体力学与物理——宇宙运行的法则 

 054 海王星是如何被发现的

 055 太阳物理学

 056 天体力学研究哪些方面的问题

 057 天体动力学

 058 什么是天体物理学

 059 恒星物理学有哪些重要研究内容

 060 行星物理学研究取得了什么成果

 061 行星运动理论包括哪些内容

七、宇宙中的特殊星体——吸引人类的关注 

 062 宇宙微波背景辐射的发现经历了怎样的曲折

 063 探测微波背景辐射能解决什么问题

 064 类星体是如何被发现的

 065 类星体有哪些反常特点

 066 脉冲星是如何发现的

 067 脉冲星有哪些未解之谜

 068 超新星爆发与中子星、脉冲星有什么关系

 069 能在人造宇宙环境中欣赏中子星的特性吗

八、天体测量——探测遥远天体的距离和性质 

 070 天体测量学

 071 分光术、照相术和测光术在天文研究中起什么作用

 072 如何测量恒星之间的距离

 073 如何测定星系的距离

 074 估算宇宙年龄遇到了什么难题

 075 宇宙的年龄是如何计算的

 076 什么是造父变星

 077 宇宙有什么样的结构

 078 宇宙像一张蜘蛛网吗

九、宇宙学问题——从这里了解宇宙大尺度结构 

 079 什么是宇宙学

 080 宇宙化学研究的对象和内容是什么

 08l 爱因斯坦的假设说明了什么问题

 082 大爆炸宇宙论的主要内容是什么

 083 天体演化学

 084 为什么要研究宇宙伽玛暴

 085 宇宙中四种基本力的作用和联系是什么

 086 宇宙中的引力透镜是怎么回事

 087 宇宙中的元素与恒星演化有什么关系

 088 宇宙的未来演化过程是怎样的

十、反物质和暗物质——天文学的前沿问题 

 089 2l世纪初有哪些天文学热点问题和研究 

 090 反质子是什么

 091 怎样认识和理解反物质和反物质研究

 092 到哪儿去寻找反物质

 093 宇宙中存在反物质世界吗

 094 什么是宇宙中的暗物质问题

 095 暗物质在宇宙中是怎样分布的

 096 时间在方向上不对称吗

 097 宇宙是对称的吗

 098 你了解宇宙中的神秘过客——中微子吗

 099 中微子研究中存在哪些问题

 100 什么是虚拟天文台

天文与哲学有什么关系

《中国大百科全书·天文学》卷“天文学”条目中有这样一段话：“天文学是一门古老的科学。它的研究对象是辽阔空间中的天体。几千年来，人们主要是通过接收天体投来的辐射，发现它们的存在，测量它们的位置，研究它们的结构，探索它们的运动和演化的规律，一步步地扩展人类对广阔宇宙空间中物质世界的认识。”

这一解释略显保守，因为天文学实在是既古老又年轻的科学，而且，天文学还在探索着整个宇宙的来龙去脉和宇宙中生物的起源问题。

富含着雄辩和哲理的天文学是伴随着人类文明的脚步，孕育、产生并发展起来的。在5000年有文字可考的人类历史中，关于天文现象的记录从没有停止。东方的文明古国，无论是巴比伦、埃及还是中国，都用各自的文字书写出天文学的第一章。

在神秘的阿拉伯地区，幼发拉底河和底格里斯河世代滋润着两河文明，后来被多种文化所传承，并大放异彩。从这里开始，古希腊天文学进入到了发展期。早期希腊学派认为大地是有限且扁平的薄片，被空气、水和火包围着，大地薄片就飘摇在空气的漩涡中。毕达哥拉斯已经认识到地球是圆的，并且在不停地自转，同时也是宇宙的中心。柏拉图承认地球是圆的，却不同意地球旋转，他认为是包围着地球的星星在动。柏拉图的想法通过弟子亚里士多德传布于整个欧洲，支配了整个中世纪的天文学思想。

希腊天文学的发展受制于希腊人好幻想的天性，其进展是思维的产物，不时出现荒谬的观点。而罗马的天文学，发展伊始就有很好的路子。罗马人注重实际，不但取得工艺建筑上的辉煌成就，也在天文学上留下丰硕的果实。亚利斯塔克最先主张用科学方法研究天体，因而使天文学从哲学思辨中脱离，成为真正独立的学问。被尊称为“天文学之父”的喜帕恰斯，首先将星星分成6个亮度等级，于公元前134年绘制了西方第一份星表。而现代阳历的制定，是由同时期的索琴西斯所完成的，即当时的“儒略历”。

托勒密总结希腊和罗马的天文学，写出《大综合论》，在教会的影响下，这本书成为中世纪的天文典籍并支配中世纪的欧洲达一千多年。再后来就是哥白尼、布鲁诺、伽利略、牛顿、拉普拉斯等闪耀着光辉的科学和哲学的巨人们。

哲学在一般人眼里是高深莫测的，在现实生活中却往往显得幼稚甚至迟钝。当“傻子”思索生活的意义时，聪明人已经把生活安排舒适；当“傻子”思索火的燃烧价值和人剥夺其他动物生命的权利时，聪明人已经将烤熟的鸭子吃完，在篝火边进入梦乡。但是人们还是不能放弃傻子的问题：物体是因为存在才有意义还是因为有意义而存在？宇宙是否可以认识？

哲学是文化现象。历史地看，哲学与科学、艺术、宗教等文化都有共同的起源——神话。古代神话大多来自于对天文现象的敬畏与恐惧，那些一知半解的知识与天文现象有千丝万缕的联系。神话，既是最初的艺术与宗教，也是最初的科学和哲学，它反映出人类对自然和星空的粗浅甚至片面的理解。

古汉语中的“哲”字，有“明白”、“懂道理”的意思，也就是“智慧”的意思(《尚书》：“知人则音”)。有时也引申为“智者”的代词(《左传》：“赖前哲以免”)。所谓“智者”，也就是“哲人”，“哲人”是“愚人”的对立面。“哲人”智慧仁慈，“愚人”蠢笨刻薄。汉语中最早的“哲学”概念，同西方语言中最早的“哲学”概念是相通的。

所有的主张都不能回避两个问题：物质的来源和变化，生命的起源与归宿。天文学关注这两个问题，哲学也关注。

天文学是一门科学。科学的本质是认识，宗教的本质是信仰，艺术的本质是热情。认识、热情与信仰，联系在一起构成人类精神生活的主要内容。这种联系的结构或框架是否合理，需要用超出其上的意识加以审视。哲学作为智慧的结晶，就在这一高度上审视自己和世界。哲学是在最高的层次上设疑，在最低的层次上探索的意识。哲学是烛光之源，力求通过批判为科学和人类寻找前进道路，寻找更和谐的存在方式。哲学是一种努力，更是一个过程而不是结果，是开放的而不是封闭的。而宗教是偏向封闭的。哲学是理性与感性的统一，是自觉的而不是自发的，这是高于艺术的特点。

科学是知识体系，是对客观世界的认识，其内容只能是已有的和实在的、可以被感知和验证的客观事物，而不是可能有、应该有或者想象的事物。对于可能性的推理和假设可以是获得知识的手段，但在被证明以前不能算作知识。深刻的、天才的、富有创造力的事物，可能是美的，但不一定是正确的。

在构成哲学的基本要素中，不仅有知识，而且有人的主观因素，把哲学仅仅归结为科学，等于在哲学中排除了这一切，排除人这一主体，哲学不再成其为哲学。所以天文学不等于哲学，哲学也不是天文学，尽管它们之间相似的东西很多。

哲学，作为人类最高智慧的结晶，作为动力和结构的统一，感性和理性的统一，必须不断吸收和促成新思想。像生命一样，只有发展才能存在，只有面向客观和自然才能获得立脚点。正因为如此，许多科学上、特别是天文学上的重要发现，能够从根本上影响哲学关于人和人在宇宙中的位置的见解。许多大科学家，如17世纪的哥白尼和伽利略，19世纪的拉普拉斯，20世纪的马赫、罗素．爱因斯坦，都曾经深刻地影响了自己时代的哲学。哲学由于这类影响而生机勃勃。

有人说“最早的哲学家都是天文学家”，这话不无道理。但哲学与天文学也有本质的不同。天文学的眼光是向上的，而哲学即使偶有“仰望头顶的星空”之时，最终仍得低下高贵的头颅。关于这个世界是否值得居住，自己的人生是否有待检讨，众生的生活是否需要改进乃至重新设计，人如何才能在瞬息万变的世界上活得自由和尊严，凡此种种，哲学都有义务讲出道理。

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自古以来，人类就想了解和认识宇宙，每个人都对这样的问题怀着虔诚和崇敬：物质是从哪里来的？智慧生命源自何方？我们的星球和人类已经认识到的宇宙来自何处？今后如何演化？我们的祖先不断地重新认识和回答这些问题，每一次做出小小的修正或更改，都要付出巨大的代价。

在历史上，从一般人的角度看这些问题，任何一种解释都可以满足他们的好奇心和敬畏之情；而从科学和理论的站位审视这些问题，则是至今也没有最权威的结论。在人类面对自然已经逃离恐惧和不得温饱的困境后，不仅生活在现代社会的每个人想得到这些问题的答案，所有的世界观也都不能回避对这些问题的解释。

通过生活中简单的知识，人类早已知道自己居住的星球是一个近似球状的星体，经历了长期的辩证和争论，人类也知道地球围绕着太阳旋转，而且太阳带着一个大家族围绕着更大的天体系统——银河系的中心转动。然而，认识到我们的银河系只是一个普通的星系，在宇宙中有上千亿个这样的星系，虽然只是近几十年的事情，却对人类的世界观和宇宙观的发展有着重大的影响。天文学的观测事实和思辨，往往还影响着哲学。

今天，尽管依靠巨型的现代化观测设备，入类探测宇宙奥秘的触角可以达到上百亿光年之外的地方，却仍然不能说人类就已经了解了宇宙的全部秘密。岂止如此，宇宙在人类面前所呈现出的问题其实远远超过人类可以回答的问题，而且，每当解决了一个问题或理解了一个原本不理解的现象后，就会有更多、更深、更广泛的问题摆在人类的面前。面对神秘的宇宙和大自然，人类显得渺小和微不足道，但是也殊显了人类的能力和智慧。人类永远不满足的好奇心，激发了对自然和宇宙的探求精神和欲望。正因如此，人们的好奇心和探求精神也不时遭到心怀叵测者的蹂躏，解释自然现象和宇宙行为的“伪作”和“赝品”也不断出现在正直和善良的公众面前。

科学研究的成果和结论最终要走出研究所和实验室，要面对社会和公众。历史上的重大成果早已成为今天各级学校教科书中的经典内容，昨天的科学成就，今天正在转化为社会财富和解释问题的工具，而今天的科学前沿问题，很快就会成为公众注目的焦点。人类在前进，社会也在进步，让社会和公众了解科学前沿中的问题，是科学和教育界人士的责任之一。

天文科普读物正在不断地涌现，从知识和内容的覆盖面上来说，目前的出版物基本上有两个特点：一是内容重复，内容过于简单，有些书的内容甚至不超过中小学物理和常识课本所涵盖的范围；二是所涉及的问题面过窄，专论某一问题，如宇宙起源、流星雨等。这样一来，只能针对社会公众的一小部分人的需要，对于想系统了解和认识天文学的基本问题，了解当今天文学前沿研究而又不从事天文学事业的人来讲，相应的知识读物则并不多见。

这本书的编写目的就是想在纯科学研究论著和纯粹科普的天文读物中间补上一段链条，暂说是科普与专业的过渡也无妨。编者试图较全面地向公众介绍天文学的基本内涵和它所面对的未决问题以及人类在提出和解答天空或宇宙的问题时所遇到的困难和经历的磨难。编写的宗旨是从两方面考虑的：让未接触过天文学的人能够从中了解天文学的基本常识和研究方法(对其中较为专业的问题，初次阅读时可以先搁置)；给具备天文学基本常识的读者全面了解天文学各学科以及当前天文学界关注的问题提供一点参考。

天文学是一门日新月异、焕发着青春的古老(说她古老是因为历史悠久)学科，对天文现象和事实的解释常常是事出有因却查无实据，就连宇宙大爆炸理论目前也只能说是较为合理的假说，它还有不能自圆其说的地方。因此，对于尚无定论的问题，书中尽量采用最新的资料，并用客观的态度介绍不同的观点。此外，为了方便知识的介绍，本书内容编排没有严格按照天文学学科分类方法做。

这本书容量有限，用平均每篇不到2000字的篇幅解释一个问题，只能作粗浅的介绍，甚至无法涉及问题的全貌；而对一门自然科学的基础学科作介绍，也不是只提出100个题目就可以说清楚的。文图并茂自然是这类书籍受大众欢迎和喜爱的条件，但也因篇幅所限，所备大量精美的天文照片只好弃用。

编者自小学时代起就被星空吸引，受弗拉玛利翁《大众天文学》的熏陶，终生喜爱天文，并在高校教授天文学基本知识历经十数载。即使有这些基础，承担编写这本书的任务仍感到有压力，这主要是因为天文学结论求证困难，“假说”甚多。此外，历经严寒酷暑两个假期，并始终注意新的天文科学的新进展，想给读者一本体现“最新”内容的书，终究还是不能做到，因而有“写意未尽”的遗憾。

编写本书参考了大量公开发表的文献，书后所列仅为其中一部分，此外还有一些资料难以查找最原始的出处，无法一一当面向这些文章和资料的权利人致谢，在此一并说明。

愿意接受读者的批评和建议，当会认真思考并改进。

刘孝贤

于山东大学草坪书屋