杨天林，理学博士，宁夏大学教授，中国科普作家协会会员。文理兼通，面向大学生开设了自然科学史、化学史、古代文明史等公开课，广受学生欢迎。
发表作品200余万字，主要侧重科普散文和历史文化散文创作。出版学术、科普及文学著作10余部。曾获全国宝钢优秀教师奖。在国内外重要学术期刊发表论文100余篇，其中30余篇被SCI收录、6篇被EI收录。主持完成国家自然科学基金等项目10余项。

“科学的故事丛书”跨越了不同文化领域和不
同历史时空，在自然、科学与文学之间架起了一座
桥梁，为读者展现了一个五彩缤纷的世界，能有效
地与读者进行心灵的沟通，对于科学爱好者欣赏文
学、文学爱好者感悟科学都有很大的感染力，是奉
献给读者的精神大餐。
——中国科普作家协会原理事长、中国科学院
院士 刘嘉麒故事是昨天，科学历程。故事是今天
，生活现实。故事是明天，繁花似锦。喂，科学的
故事呀！先睹为快吧！
——著名科学史家、中国科学院自然科学史研
究所研究员 戴念祖
科学是文化的重要组成部分，也是现代教育的
核心内容和主要方法。丛书回顾反思古往今来著名
的科学人物及其故事，追溯探究宇宙天体、自然演
化和生命进化，给读者以知识的浇灌、文化的润泽
、精神的滋养和情感的沟通，是教师和家长开展青
少年科学教育的必备读本。
——著名科学教育专家、中央教育科学研究院
研究员 赵学漱
这是一套由中国学者精心编著的有水准的科普
读物，涵盖了最基本的七大科学门类，采撷了从古
代到近现代的精彩科学史片段，讲述了代表性人物
及重要发现和发明，还融合了现代科学前沿知识，
用巧妙的故事形式、浅显生动的语言娓娓道来，读
之开阔视野，读之启迪思维。
——资深科技史学者、清华大学教授 戴吾三
在科技引领创新发展的今天，原创科普已经成
为传承文化、沟通世界的重要载体。丛书将理性思
维和文学艺术完美融合，用极其通俗易读的语言把
读者带入科学的世界，是一套难得的原创科普佳作
。我们相信并且期待，未来的科学大师即将诞生于
年轻一代读者中！
——《大学科普》执行主编、重庆大学高校科
协理论研究中心主任 靳萍

本套丛书的写作花费了近三年时间，但与此有
关的积累和准备工作远超过十年。对文学的爱好和
对科学的执着使我找到了一个好的契合点，那就是
尽可能用文学的语言讲述科学发展的历程及著名科
学家的故事。工作之余，我的几乎所有业余时间的
写作都与科学和文化有关。
此时此刻正是北方的春天，窗外渐浓的绿色和
灿烂阳光似乎传递着自然的某种气息和对生命的某
种祈盼。我首先要感谢科学出版社科学人文分社的
侯俊琳社长，没有他的发现和耐心细致的督促，就
不会有系统的“科学的故事丛书”的出现。
2015年春天，当俊琳社长与我讨论关于丛书的
策划和内容时，我深深感到一位出版人的远见和博
大胸怀。这是一件非常有意义、也很有吸引力的工
作。我认为，我们的一切发展都必须以脚下的历史
为根基。只有在传承科学积淀和历史文化的基础上
，我们才能将人类的科学文化发扬光大，并进一步
开创美好的未来。以往，在自然哲学和自然科学方
面，我们忽视了对历史的关注，本套丛书的出版就
是为了弥补这方面的不足。
书中配了适量有趣的漫画插图，线条流畅、幽
默风趣，与文字配合默契，使所叙述的故事更加生
动、直观和亲切，使读者平添一种身临其境的感觉
。本套丛书面向的是那些具有中学以上文化程度的
读者，他们对数学、物理学、化学、生物学、天文
学、地理学和自然的基础知识有一定了解和理解，
同时渴望知道科学的起源，渴望走近源头汩汩不息
的溪流。
感谢所有为本套丛书的出版付出心血的人，感
谢科学出版社相关领域的专家和审稿人为丛书的面
世所做的大量工作，作者从中受益良多。特别感谢
本书的责任编辑朱萍萍、张莉、田慧莹、程凤、张
翠霞、刘巧巧等老师，他们本着精益求精的原则，
对书稿的质量进行了严格把关，在审读、加工和校
对的各个环节都表现出了高度的专业精神和责任感
。感谢中国科学院自然科学史研究所张柏春所长和
关晓武研究员的关心和支持，感谢潘云唐、郭园园
、刘金岩、樊小龙、徐丁丁、崔衢、李亮、鲍宁等
专家对丛书的仔细审阅和提出的建设性意见。
在此想说明的是，在篇幅有限的作品中，我特
别注意文字的可读性、知识的教谕作用和思想的启
蒙价值。可以说，书中的每一个单元都是一篇科学
散文，我的初衷就是走进历史深处、挖掘科学文化
。书中也表达了我在科学教育、科学研究及阅读、
写作过程中产生的一些想法和观点，错误和不当之
处在所难免，希望富有见解的读者和学者批评指正
。
杨天林
2018年3月

总序 科学中有故事 故事中有科学
前言
第一章 构筑自然的穹庐：古希腊的天文学
一、从荷马时期开始
二、爱奥尼亚学派的天文思想
三、雅典学派的宇宙观念
第二章 为天体量身，为宇宙测时：古代中国的天文学
一、古老的观象授时
二、两汉至南北朝时期的天文观测和历法
三、唐宋时期的天文观测和历法
四、郭守敬：集“观象授时”之大成
五、徐光启：精编《崇祯历书》
第三章 其他文明古国的历法、天文观测和宇宙观
一、古代埃及
二、两河流域
三、古代印度
四、伊斯兰教与天文学
第四章 “希腊化”和罗马时期的天文学
一、最早的“日心说”
二、喜帕恰斯：在几何与天文之间
三、托勒密：托起铅云
四、儒略历
第五章 惊世骇俗：哥白尼和他的“日心说”
一、奠定基础
二、历史背景
三、更新宇宙模型
四、宇宙是和谐的
五、思想的星空
六、在寂寞中超越
第六章 布鲁诺：带着思想的诺亚方舟远行
一、为真理殉道
二、思想和信仰的力量
三、辩证思考
第七章 窥探宇宙奥秘：伽利略的故事
一、光的性质与人类的幻想
二、伽利略的望远镜
三、窥探宇宙奥秘
四、从与教会周旋到平反昭雪
五、打开近代天文学的大门
第八章第谷·布拉赫：站在“地心说”与“日心说”之间
一、教育背景
二、天文观测
三、徘徊在“地心说”和“日心说”之间
第九章 开普勒：为天空立法
一、让思想得到沉淀
二、巧夺天工
三、为天空立法
四、没有辜负第谷的嘱托
五、为光学奠基
六、在平凡中孕育伟大
第十章 庐山真面目：不一样的彗星
一、因何而存在，因何而远游
二、哈雷彗星及其发现
第十一章 万有引力支配下的宇宙：从幻想走向有序
一、为天体力学奠基
二、数学家的杰出贡献
第十二章 拉普拉斯：构建天体力学大厦
一、从行星运动到星云假说
二、在天体力学之外
第十三章 在哲学云雾中：康德的宇宙观
一、寂寞人生也充实
二、回归哲学
第十四章 走向遥远星河的脚印
一、发现光行差
二、威廉·赫歇尔：在恒星云雾中穿梭
三、恒星周年视差的发现
四、纸上的预言：海王星的发现
五、寻找冥王星的寂寞旅程
第十五章 水星：充满悬念的行者
一、从传说开始
二、揭开神秘面纱
三、大气最少
四、密度和内部结构
五、水星地表的奇观
六、水星年和水星日
七、水星凌日
八、神奇的天文现象
第十六章 金星：与神话传说有关
一、初识金星
二、神话传说
三、金星大气
四、高空云层
五、地形地貌
六、火山活动
第十七章 火星：地球的近邻
一、红色的诱惑
二、基本特征
三、火星大气
四、火星极冠
五、季节变化
六、地质变迁
七、山脉和环形山
八、火星峡谷
九、远古洪水
十、不规则的卫星
十一、寻找火星运河
第十八章 木星：行星世界的众神之王
一、史前人就知道它
二、木星的真面貌
三、卫星众多
四、木星光环
五、木星上有强烈持久的风暴
第十九章 土星：比水还轻
一、深植在记忆中
二、神秘面纱
三、迷人的土星环
四、色彩缤纷的卫星世界
第二十章 天王星：乌拉诺斯的冰与岩
一、基本特征
二、天王星的大气和云层
三、天王星的卫星和光环
四、奇特的季节交替
第二十一章 海王星：梦幻的蓝色绵延
一、那里极其寒冷
二、大气组成
三、卫星和光环
第二十二章 冥王星：遥远的矮行星
一、来自冥河的音讯
二、不再是九大行星
三、新视野号探测器的新发现
参考文献
后记

一、古老的观象授时
人们的农业生产和日常生活离不开天文。作为农业民族，华夏先民很早就开始观测气象、制作仪器和编订历法。
1.春秋以前
考古资料和历史典籍告诉我们，在帝尧时代，中国就有了专职天文官，其任务是“观象授时”，那是4000多年前。当时人们已经知道一年的天数，懂得用黄昏时南方天空所看到的不同恒星来划分春夏秋冬四季。
《夏小正》一书据说是夏朝流传下来的，书中记录了许多天文、气象、物候和农事知识，其中天文方面提到北斗斗柄每月所指方向有变化。从甲骨卜辞中可考证出，殷商时代用干支记日、数字记月，规定大月30日、小月29日，闰月置于年终。 《诗经》是我国第一部诗歌总集，其中不乏天文现象描述，如“七月流火”（出自《诗经·七月》），意即七月的大火星向西偏（大火星即心宿二，天蝎座的α星）；“三星在户”（出自《诗经·绸缪》），意即抬头从门框里可以望见河鼓三星（河鼓三星即天鹰座三星）等。这些都是古人对天象的一种解释。
自古以来，在几乎所有人心目中，“天”都居于至高无上的位置。古代社会，人们心中最大的敬畏一定是天，其次才是祖先。从“天子”这一称谓不难理解这一问题。在古代，专门从事天象观测和预言的人不会是凡人，因为他们与天和时间打交道。在精神上，他们有崇高的地位；在物质上，他们有优厚的待遇。这一职业本身为他们赢得尊严。翻阅一下中国历史，你就会发现，几乎所有“观象授时”的人都有令人相当羡慕的行政级别。
不过，最初的“观象授时”远在人类文字的起源之前。从原始社会起，中国大地就开始了星象观测的艰难历程。仰韶文化时期的劳动人民在他们心爱的彩陶作品上描绘过光芒四射的太阳，零星记载了太阳的变化。
在茹毛饮血的年代，我们的祖先遵循的作息时间是“日出而作，日落而息”，那是大自然为人类安排好了的。他们对时间的把握基本上就以天上的太阳为准，日升日落现象一次又一次地让人们悟出了“一天”是怎么一回事。到了商代，时间的划分更加细致些，当时，一天的时间概念按顺序是黎明、清晨、中午、午后、下午、黄昏和夜晚，虽然略显粗糙，但也基本够用。
最早的星象记录既包括天空中的星体种类、数目和位置，也包括日食、月食、太阳黑子、日珥、流星雨等罕见天象，其时间之久远、记载之丰富、描述之详尽、观察之仔细世所罕见，这些记载推动和促进了古代中国天文学的发展，至今仍具有很高的科学价值。这种情况在河南安阳出土的殷墟甲骨文中有充分表现。
2．春秋战国时期
春秋战国时期，我国的天文历法有了明显发展。当时，各诸侯国出于各自农业生产和星占方面的需要，都十分重视天文的观测记录、研究和历法的确定。司马迁（约公元前145-前90）在《史记·历书》中说：“幽厉之后，周室微，陪臣执政，史不记时，君不告朔，故畴人子弟分散，或在诸夏，或在夷狄。”书中的“畴人”就是世代相传的天文历算家。
春秋时期的天文学继承了商代的观测传统，并有所进步。到战国时期，天象观测有了更多数量化的记录。《春秋》和《左传》中有很丰富的天文观测资料，《礼记·月令》中描述了太阳和恒星的位置变化，其基本参照系是二十八宿。公元前722～前481年，共记有37次日食。
与古希腊人不同，我国战国时期的天文学家不是通过一个清晰的地球观念来考虑宇宙结构的，而是从天文观测开始他们探索苍穹的历程。
甘德（生卒年不详，大约生活在公元前4世纪中期）是战国时期著名的天文学家，是中国天文学的先驱者之一。司马迁在《史记》中说他是齐国人，但也有人说他是楚国人。那个时代，诸侯割据，天下纷争，一个有理想的人经常到处漂泊，或输出思想，或卖弄学术。所以，甘德是哪国人并不重要，重要的是他在天文学领域做出了重要贡献。
据文献记载，甘德主要在齐国为官或游学，他的活动年代当在公元前4世纪中期，他或许见过齐威王和齐宣王。当时的齐国是天下知识分子心目中的理想国，因为那里是一个学术中心。诸子们背着竹简，骑着毛驴，跋山涉水，云集稷下，终于在那个乱世里找到了一种“百花齐放、百家争鸣”的氛围。甘德就是百家中的一家，而且是代表性人物。甘德著有《天文星占》八卷、《甘氏四七法》一卷。
石申（又名石申夫，生卒年待考）也是战国中期的天文学家占星学家，比甘德略晚些，是开封人。开封这个地方约在战国时期的魏国境内。石申曾系统地观察了金、木、水、火、土五大行星的运行，发现了其运行规律，测定了121颗恒星方位。这些数据是后世天文学家进行研究的重要参考资料。石申曾著有《天文》八卷，原书遗失。
到了西汉时期，天文学家们广泛搜集先秦时期的天文资料，在拾遗补缺的基础上终于编成了《石氏星经》和《浑天图》。今天，在月球背面的环形群山中，有一座山就是用石申的名字命名的，说明他的工作在2000多年后仍然没有被人们忘记。
P12-14

杨天林著的《天文的故事/科学的故事丛书》以历史为背景，以时间为主线，以故事为衬托，以天文学知识的了解为落脚点。全书主要从远古时期东方世界的历法、天文观测和宇宙观、希腊罗马时期的天文学、中古时期东方世界的天文学、近代以来天文学的发展及宇宙演化等方面进行了介绍。全书在通识教育和素质教育方面做了一个很好的尝试，对天文学爱好者了解相关学科的发展脉络有重要作用。

科学的源头在哪里？科学是如何发展起来的？
在人类社会的发展和变革中，科学曾经产生了怎样
的影响？我们对宇观世界的认识、对宏观世界的认
识、对微观世界的认识是如何得来的？
翻开“科学的故事丛书”，你一定能找到属于
自己的答案。
作者在容量有限的篇幅中，将有关基础知识、
理论和概念融合成一体，在一些领域也涉及前沿学
科的基本思想。阅读“科学的故事丛书”，有助于
读者从中了解自然演变和科学发展的真实过程，了
解散落在历史尘埃里的科学人生及众多科学家的人
文情怀，了解科学发展的线索，了解宇宙由来及生
命演化的奥秘。借此体验科学本身的魅力，以及它
曾结合在文化溪流中、又散发出来的浓烈异香。
本套丛书中，有古今中外著名科学家的趣闻轶
事，有科学的发展轨迹，有自然演化和生命进化的
朦胧痕迹，有发现和创造的艰难历程，也有沐浴阳
光的成功喜悦。丛书拟为读者开辟一条新路径，旨
在换个角度看科学。我们将置身于科学精神的溪流
中，潺潺而过的是饱含科学韵味的清新语言，仿佛
是深巷里的陈年老酒，令人着迷甚至痴醉。希望读
者能够通过阅读启发心智、培养情趣、走进神圣自
然、感知科学经典。
英国著名历史学家汤因比（Arnold Joseph
Toynbee）曾说：“一个学者的毕生事业，就是要把
他那桶水添加到其他学者无数桶水汇成的日益增长
的知识的河流中。”本套丛书就是一条集合前人学
者科学智慧的小溪，正迫不及待地汇入知识河流中
，希望能够为不同学科、不同领域间的沟通和交流
起到媒介、引导作用，也期望更多对自然科学感兴
趣的爱好者能够在阅读中体验到一份来自专业之外
的惊喜和享受。

天文学在人类认识自然、探索物质世界的过程中发挥着重要作用。天文学所取得的成就不仅使人类对宇宙的层次布了清晰的了解，也认识到了自身在宇宙及自然界中所处的地位。天文学所提出的许多问题常常成为真他学科研究的前期甚至成为挑战既有理论的重要问题。
杨天林著的《天文的故事/科学的故事丛书》系统讲述了远古时期东方世界的历法、天文观测和宇宙现、希腊罗马时期的天文学、中古时期东方世界的天文学、近代以来天文学的发展及宇宙演化等内窑，帮助我们更好地理解宇宙，意识到我们脚下的世界只是宇宙中非常小的一个片段。天文学领域星光灿烂，在书中我们会遇到伽利略、哥白尼、开普勒等著名天文学家，他们敢于质疑、坚持真理的科学精神，将鼓励更多年轻人勇敢面对挑战，追求精彩人生。