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現(xiàn)在,這些望遠(yuǎn)鏡隸屬于Pisgah天文研究所(PARI)。PARI是一個(gè)非營(yíng)利性的教育中心,學(xué)生們可以在這里使用貨真價(jià)實(shí)的觀測(cè)設(shè)備來(lái)研究天文、天體物理和工程。PARI的主席Don Cline說(shuō):“在這里,我們可以給學(xué)生們一些親手操作的經(jīng)驗(yàn),幫助他們認(rèn)清科學(xué)和工程究竟是不是自己想要追求的目標(biāo),PARI就是這樣一個(gè)地方?!?/p>
這個(gè)機(jī)構(gòu)成立已10年了,它已成為供學(xué)生們親身實(shí)踐的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室,運(yùn)營(yíng)著“科學(xué)女孩”、“家庭學(xué)校日”和“氣候與空間科學(xué)營(yíng)”等項(xiàng)目。它告訴學(xué)生們,科學(xué)完全可以成為一個(gè)有趣而現(xiàn)實(shí)的職業(yè)。通過(guò)各種項(xiàng)目,這個(gè)機(jī)構(gòu)每年接待大約5000名
中小學(xué)生,并在每年夏季贊助5名在校大學(xué)生來(lái)做駐所實(shí)習(xí)生。
Cline說(shuō):“看著學(xué)生們?cè)赑ARI工作的確非常有趣。”他特別喜歡看著孩子們?cè)谕蝗辉庥鎏魬?zhàn)時(shí)急切的心情,然后在采取行動(dòng)一步步解決問(wèn)題的過(guò)程中迅速成長(zhǎng)。他說(shuō):“他們都要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段過(guò)程,會(huì)遇到許多難題。他們會(huì)遇到噪音、銹蝕,以及其它許多書(shū)本里沒(méi)有的問(wèn)題?!睂W(xué)生們不得不經(jīng)常自己設(shè)法解決設(shè)備的技術(shù)問(wèn)題,這些設(shè)備是在學(xué)校里通常接觸不到的。
PARI最有特色的裝備是羅斯曼地面站的兩架26米射電望遠(yuǎn)鏡。學(xué)生們可以使用它們研究脈沖星,或者練習(xí)調(diào)整配重的位置來(lái)校準(zhǔn)兩架天線的機(jī)械平衡和精度。一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將這兩架大型碟形天線聯(lián)接起來(lái)進(jìn)行相干觀測(cè),從而構(gòu)成一部虛擬望遠(yuǎn)鏡,它可以將兩部天線的觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合起來(lái),從而獲得比單獨(dú)使用任意一部天線更高的分辨率。利用改進(jìn)的觀測(cè)方法,科學(xué)家們希望能夠研究當(dāng)射電源和天線之間有銀河系的塵埃和不可見(jiàn)氣體云時(shí),遙遠(yuǎn)射電源的亮度是如何變化的。研究所還擁有1個(gè)宇宙射線監(jiān)測(cè)站、5個(gè)氣象和大氣觀測(cè)站、美國(guó)最大的攝影底片資料庫(kù)之一,以及10架光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,這些設(shè)施都供學(xué)生使用。
北卡羅來(lái)納州格林斯巴勒市Guilford學(xué)院的高年級(jí)學(xué)生Emma Taylor說(shuō):“我愿意推薦其他學(xué)生來(lái)PARI做實(shí)習(xí)生或者做項(xiàng)目,因?yàn)檫@里可以讓我們見(jiàn)識(shí)真正的科研現(xiàn)場(chǎng)是什么樣的。”她在2012年夏天作為Cline獎(jiǎng)金學(xué)者在PARI工作,負(fù)責(zé)操作“笑臉”的一個(gè)校準(zhǔn)裝置。
“笑臉”就是那臺(tái)4.6米的無(wú)線電碟形天線(上面有油漆畫(huà)的一張笑臉,在冷戰(zhàn)時(shí)期用來(lái)嘲弄?jiǎng)e國(guó)的間諜衛(wèi)星),它是一臺(tái)可以遠(yuǎn)程操作的射電望遠(yuǎn)鏡,高中和大學(xué)的教師可以從遠(yuǎn)處的教室里登錄這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡,用以對(duì)學(xué)生們進(jìn)行關(guān)于天文軟硬件的實(shí)時(shí)教學(xué)。它是PARI使命的一個(gè)標(biāo)志:用一種讓人感興趣的方式,向?qū)W生和公眾科學(xué)家提供一臺(tái)精密的科學(xué)儀器。
重獲新生
PARI的年度預(yù)算約為一百萬(wàn)美元,這些錢(qián)大多來(lái)自于私人捐款,包括Cline先生。他已經(jīng)在南卡羅來(lái)納大學(xué)和北卡羅來(lái)納大學(xué)找到了一些合作者,他和同事們申請(qǐng)并獲得了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)對(duì)幾個(gè)研究項(xiàng)目和普及項(xiàng)目的贊助。Cline還曾經(jīng)前往美國(guó)國(guó)會(huì),是為了爭(zhēng)取獲得4000萬(wàn)美元,這樣就能讓PARI長(zhǎng)期地運(yùn)行下去。迄今為止,他們的募款基本上只用于年度開(kāi)支,最近剛剛開(kāi)始考慮建立一個(gè)基金,還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)爭(zhēng)取到4000萬(wàn)美元的目標(biāo)。
PARI的科學(xué)主任Michael Castelaz說(shuō):“PARI是一個(gè)非常好的項(xiàng)目,我希望它能延續(xù)下去。但是5年到15年后會(huì)發(fā)生什么,現(xiàn)在還不確定。無(wú)論是站址還是未來(lái)的發(fā)展都有些前途未卜?!?/p>
但Cline說(shuō),他不會(huì)放棄。PARI的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)太特殊了,放棄后幾乎不可恢復(fù)。
1963年10月,這個(gè)地面站作為衛(wèi)星跟蹤站體系的一部分,由NASA正式投入使用。當(dāng)時(shí)遍布全美設(shè)立了許多衛(wèi)星跟蹤站,用于追蹤有人或無(wú)人的航天器。后來(lái)在“阿波羅”11號(hào)任務(wù)期間,它曾以羅斯曼地面站的名稱(chēng)參與傳輸尼爾 · 阿姆斯特朗的名言“個(gè)人的一小步,人類(lèi)的一大步”。
在60年代的大約同一時(shí)期,Cline,一個(gè)土生土長(zhǎng)的北卡羅來(lái)納人,正處于職業(yè)生涯的巔峰。1959年他進(jìn)入貝爾實(shí)驗(yàn)室,1977年他離開(kāi)了這家機(jī)構(gòu),和另外三名工程師合作創(chuàng)建了Micro Computer Systems計(jì)算機(jī)公司。為了給家鄉(xiāng)增光添彩,他希望從附近的城鎮(zhèn)招募職員和技術(shù)人員。但是當(dāng)他從北卡羅來(lái)納西部的技術(shù)學(xué)校招聘員工時(shí),卻發(fā)現(xiàn)學(xué)生們只有書(shū)本知識(shí),而沒(méi)有他所說(shuō)的“可以弄臟雙手并做實(shí)際工作解決問(wèn)題的”那種知識(shí)。
當(dāng)他和伙伴們一同壯大自己的科技公司時(shí),航天飛機(jī)時(shí)代開(kāi)始了,NASA對(duì)于使用羅斯曼地面站追蹤衛(wèi)星的需求也不再那么強(qiáng)烈了。1981年,NASA將該站轉(zhuǎn)交給美國(guó)國(guó)防部,此后的冷戰(zhàn)時(shí)期,軍方使用這些碟形天線來(lái)搜集蘇聯(lián)衛(wèi)星通訊的情報(bào)。軍方運(yùn)營(yíng)這個(gè)站址長(zhǎng)達(dá)14年,在此期間,該站不再向公眾開(kāi)放。嚴(yán)格的進(jìn)出管制使這里不再像屬于NASA的時(shí)代那樣平易近人,在此之前,公眾曾經(jīng)可以進(jìn)入這里,了解這里正在運(yùn)行的項(xiàng)目。
在這里工作的天文學(xué)家和教師Bob Hayward說(shuō):“人們開(kāi)始胡亂猜測(cè)這里究竟是什么地方,從地下城到秘密的潛艇基地。有些人至今如此?!?/p>
90年代中期,軍方和政府官員呼吁永久關(guān)閉這個(gè)地面站,用節(jié)省的資源來(lái)維持北卡羅來(lái)納的其它軍事基地。1995年,軍方終止了這些天線的運(yùn)行,將這些設(shè)施移交給美國(guó)國(guó)家林業(yè)局。當(dāng)時(shí),甚至有人在議論是否拆除這些天線和建筑,將這片大約81公頃的土地恢復(fù)為森林。
幸好,這些恢復(fù)措施需要數(shù)百萬(wàn)美元,而林業(yè)部門(mén)拿不出這么多經(jīng)費(fèi)。于是這個(gè)站址便被荒廢了,直到Cline來(lái)到這里。
Cline對(duì)這個(gè)站址的興趣始于聽(tīng)說(shuō)這里有兩架巨型衛(wèi)星跟蹤天線,那時(shí)候他正在北卡羅來(lái)納州Boone市的阿巴拉契亞州立大學(xué),和那里的科學(xué)家一同建設(shè)暗夜天文臺(tái)。在好奇心驅(qū)使下,1995年他駕車(chē)前往這個(gè)站址,當(dāng)時(shí)那些天線剛被關(guān)閉不久。那時(shí)候該站址以及遺留的設(shè)施價(jià)值2億美元。不過(guò)經(jīng)費(fèi)還不是最迫切的問(wèn)題:當(dāng)Cline第一眼看到這兩架巨大的、340噸重的望遠(yuǎn)鏡時(shí),就意識(shí)到他和其他致力于天文教育的人們必須將科學(xué)家和學(xué)生吸引到這里來(lái)。而且,這兩架望遠(yuǎn)鏡太巨大了,根本無(wú)法搬運(yùn)。
下定獲得這個(gè)站址的決心后,1998年,Cline建立了一個(gè)非營(yíng)利性基金(當(dāng)時(shí)他已經(jīng)賣(mài)掉了自己的公司),開(kāi)始籌集資金,以購(gòu)置和翻新設(shè)備,并最終將這里改造為長(zhǎng)期的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育場(chǎng)所。
但是購(gòu)買(mǎi)羅斯曼地面站需要國(guó)會(huì)的許可。Cline等人必須在布羅德河沿岸購(gòu)買(mǎi)另一塊土地,再用它從美國(guó)國(guó)家林業(yè)局手中置換羅斯曼地面站。經(jīng)過(guò)一番游說(shuō)和談判,最終在1999年達(dá)成了交易,他們獲得了這塊夾在兩條山脊之間的80多公頃土地,以及其上的數(shù)臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡和一系列附屬建筑物的使用權(quán),其中包括那兩架26米天線和“笑臉”。Cline等人很快發(fā)現(xiàn),那些山脊對(duì)于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和其它科學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)真是再美妙不過(guò)了。
由于這個(gè)站址已經(jīng)關(guān)閉了很長(zhǎng)時(shí)間,望遠(yuǎn)鏡和建筑物都需要花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元加以翻新,Cline提供了資金支持。所有這些都完成了,美好的前景已經(jīng)擺在眼前:PARI將會(huì)成為一個(gè)與各大學(xué)建有伙伴關(guān)系的教育實(shí)驗(yàn)室,一個(gè)“完全為科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)服務(wù)”的機(jī)構(gòu)。這四大領(lǐng)域的首字母縮寫(xiě)是“STEM”,而Cline說(shuō):“在這個(gè)縮寫(xiě)單詞廣為人知以前,這里就完全在為STEM服務(wù)了?!?/p>
穩(wěn)固的基礎(chǔ)
PARI的未來(lái)仍不確定,但天文學(xué)家Mercedes Lopez-Morales(哈佛—史密松天體物理中心)認(rèn)為,PARI的任務(wù)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并不局限于美國(guó)西南部。她將自己作為系外行星專(zhuān)家所獲的成就部分歸功于PARI,并指出:“這個(gè)站址是美國(guó)西南部吸引有潛力的年輕人致力于天文、物理和工程領(lǐng)域的中心之一?!?/p>
Lopez-Morales是來(lái)到PARI進(jìn)行研究的第一批學(xué)生中的一員,當(dāng)時(shí)該機(jī)構(gòu)甚至還沒(méi)有正式開(kāi)放。她和Cline相識(shí)于1999年,那時(shí)候她還是Chapel Hill市的北卡羅來(lái)納大學(xué)的研究生,正計(jì)劃做一項(xiàng)關(guān)于變星雙星和交食雙星的研究。為了準(zhǔn)備研究論文,她已經(jīng)有了設(shè)備、經(jīng)費(fèi)和積極性等幾乎所有必需的一切,但是還沒(méi)有找到一個(gè)夜空足夠黑暗的地點(diǎn)來(lái)安裝她的設(shè)備。在Cline的游說(shuō)下,她來(lái)到了PARI。
在這里,Lopez-Morales學(xué)到了真正的科研技能,她的研究工作最終為她贏得了一份以著名的系外行星獵人Paul Butler命名的博士后獎(jiǎng)金。Paul Butler將Lopez-Morales稱(chēng)為“年輕天文學(xué)家中最閃耀的明星之一”,并認(rèn)為,對(duì)于像Lopez-Morales這樣希望學(xué)習(xí)和提高自主實(shí)驗(yàn)和自主建造天文設(shè)備的必需技能的學(xué)生而言,PARI是一個(gè)極好的地點(diǎn)。
為了攻讀博士學(xué)位,Lopez-Morales利用一架8英寸(約合20.3厘米)的米德望遠(yuǎn)鏡,自己建造了一臺(tái)自動(dòng)望遠(yuǎn)鏡,在3年中監(jiān)測(cè)了大約10000顆恒星。她從中尋找亮度變化的目標(biāo),這可能是未知的交食雙星,也可能是由于其它因素。她通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了新的低質(zhì)量、大間距的交食雙星;對(duì)于天文學(xué)家所理解的低質(zhì)量主序星的質(zhì)量和半徑之間的關(guān)系,她也進(jìn)行了更精確的觀測(cè)。
Castelaz說(shuō):“Mercedes的變星和矮雙星研究計(jì)劃,從某種意義上說(shuō),是‘開(kāi)普勒’項(xiàng)目的雛形?!?/p>
這項(xiàng)研究還展示了如何用80萬(wàn)美元的有限資金和從天好者市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的裝備來(lái)回答天體物理學(xué)的有趣問(wèn)題。盡管這不是一個(gè)新方法,但卻是第一次在PARI職員的幫助下,由一名研究生來(lái)組裝所有硬件,運(yùn)行自動(dòng)觀測(cè)裝置,并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析工作。
Castelaz說(shuō),盡管有了Lopez-Morales、Taylor等學(xué)生的成就,但批評(píng)者們?nèi)匀槐硎?,在PARI進(jìn)行的這些項(xiàng)目算不上“真正的天文學(xué)”,因?yàn)樗鼈儧](méi)有使用來(lái)自大型天文設(shè)施的數(shù)據(jù)。很明顯,PARI的裝備,其尺寸和規(guī)模都遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法與亞利桑那的基特峰或夏威夷的莫納克亞山的望遠(yuǎn)鏡相提并論,但這家機(jī)構(gòu)也并不試圖成為那樣的地方。Castelaz說(shuō),PARI的目標(biāo)是培養(yǎng)可以在未來(lái)操縱那些大望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)人員和使用它們的天文學(xué)家。
例如,Taylor在“笑臉”上進(jìn)行的項(xiàng)目是開(kāi)發(fā)一種新的信號(hào)噪聲處理裝置,用來(lái)校準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡所觀測(cè)的信號(hào)源的強(qiáng)度。這個(gè)工作是一項(xiàng)大計(jì)劃的一部分,整個(gè)計(jì)劃旨在使“笑臉”的數(shù)據(jù)收集和分析工作能夠更廣泛地被學(xué)生和研究人員所獲取。然而對(duì)于Taylor而言,在“笑臉”上進(jìn)行的工作,以及使用一臺(tái)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)一個(gè)近地天體,都幫助她進(jìn)一步鞏固了對(duì)于天文學(xué)和天體物理學(xué)的興趣。
該機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目推進(jìn)主任Alex Alexander說(shuō):“對(duì)于那些致力于教育的人們,PARI是一件國(guó)寶?!?/p>
康熙是一個(gè)很自負(fù)的皇帝,他不僅想做一個(gè)政治上的至尊者,還想做一個(gè)學(xué)術(shù)上的仲裁者。1687年,康熙曾將幾位以學(xué)問(wèn)見(jiàn)長(zhǎng)的重臣召至宮內(nèi)當(dāng)場(chǎng)考試,他親自出題并閱卷,然后宣稱(chēng):
“朕政事之暇,唯好讀書(shū)……故召爾等面試。妍媸優(yōu)劣,今已判然??傊?,人之學(xué)問(wèn)原有一定分量,真?zhèn)我酌?,若徒肆議論,則不自量矣!”
促使康熙皇帝向西方傳教士學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、天文學(xué)的直接原因,是以楊光先為首的本土派和以湯若望為首的西洋派在歷法制訂上的爭(zhēng)訟。在這場(chǎng)爭(zhēng)訟中,本土派先贏后輸。1677年,康熙令欽天監(jiān)(國(guó)家天文臺(tái))人員學(xué)習(xí)“新法”,即西洋歷法。他本人也要求西方傳教士向他系統(tǒng)地傳授新的歐洲數(shù)學(xué)知識(shí),并“專(zhuān)志于天文歷法十余載”。
康熙所學(xué)的數(shù)學(xué)內(nèi)容中,除了算術(shù)、三角和代數(shù)外,很大一部分是平面幾何。這些知識(shí)在今天,一個(gè)中學(xué)生就可以完全掌握,但在當(dāng)時(shí),掌握了這些知識(shí)的康熙皇帝可以說(shuō)是數(shù)學(xué)水平最高的中國(guó)人之一。
康熙學(xué)習(xí)西方數(shù)學(xué)非常認(rèn)真,也很刻苦。當(dāng)時(shí)向他傳授數(shù)學(xué)知識(shí)的比利時(shí)傳教士南懷仁記述:
“每日破曉我就進(jìn)宮,立即被引入康熙的內(nèi)殿,并經(jīng)常到午后三四點(diǎn)鐘才告退。我單獨(dú)與皇帝在一起,為他讀書(shū)和講解各種問(wèn)題?!?/p>
康熙學(xué)習(xí)西方數(shù)學(xué)的方法,與當(dāng)時(shí)中國(guó)學(xué)者學(xué)習(xí)儒家經(jīng)典的方法非常一致,不僅要理解內(nèi)容,還要背誦所有的定理及其證明過(guò)程。1684年,康熙曾對(duì)大臣高士奇講過(guò)他是如何學(xué)習(xí)儒家經(jīng)典的:
“朕自五齡即知讀書(shū),八齡踐祚,輒以學(xué)庸訓(xùn)詁詢之左右,求得大意而后愉快。日所讀者,必使字字成誦,從來(lái)不敢自欺。及四子之書(shū)既已通貫,乃讀《尚書(shū)》,于典謨訓(xùn)詁之中,體會(huì)古帝王孜孜求治之意,期見(jiàn)之施行。及讀大《易》,觀象玩占于數(shù),圣人扶陽(yáng)抑陰,防微杜漸,垂世立教之精心,朕皆反復(fù)探索,必心與理會(huì),不使纖毫扦格。實(shí)覺(jué)義理悅心,故樂(lè)此不疲?!?/p>
康熙從傳教士那里學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)知識(shí),又傳授給周?chē)娜恕?713年,他在暢春園的蒙養(yǎng)齋設(shè)立了算學(xué)館。法國(guó)傳教士傅圣澤曾經(jīng)描述過(guò)這個(gè)算學(xué)館的情況:
“一個(gè)學(xué)校性質(zhì)的機(jī)構(gòu)建立起來(lái)了。一些獲選的聽(tīng)眾每天來(lái)到皇帝面前,他會(huì)向他們講解某個(gè)歐幾里得的命題。他享受著精通抽象科學(xué)的以及他的新學(xué)生們不失時(shí)機(jī)地給予他贊揚(yáng)的愉悅。
【關(guān)鍵詞】 畢達(dá)哥拉斯;數(shù)論;美學(xué)探微;
基金項(xiàng)目:江蘇省教育廳高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目(2010SJB720001)
古希臘數(shù)學(xué)在阿那克西曼德更為抽象的思維方式影響下,逐漸從具體的感官實(shí)體世界中提升而出。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派與古代埃及、巴比倫和其他的經(jīng)驗(yàn)主義數(shù)學(xué)范式不同的是,開(kāi)創(chuàng)了許多基本和重大的科學(xué)與哲學(xué)觀念,將數(shù)學(xué)建立在一個(gè)不是以經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)為知識(shí)判斷標(biāo)準(zhǔn),而是以推理和論證為基礎(chǔ)的全新的概念框架之上的,賦予了外在世界某種形而上學(xué)的意義,哲學(xué)研究的范式也因此具有了革命性的轉(zhuǎn)換。
一、數(shù)論思想
畢達(dá)哥拉斯約在公元前580-570年之間生于薩摩斯,公元前500年死于梅塔彭頓。畢達(dá)哥拉斯是最早提出并使用“愛(ài)智慧”即“哲學(xué)”這個(gè)名稱(chēng)的的人。關(guān)于畢達(dá)哥拉斯的傳說(shuō)很多,他的理想是要讓其門(mén)徒塑造優(yōu)秀的政治品德,為國(guó)家利益服務(wù),使個(gè)人服從整體。畢達(dá)哥拉斯的父親是個(gè)商人,在這樣文化氛圍的家庭中,畢達(dá)哥拉斯從小就培養(yǎng)起對(duì)數(shù)學(xué)的濃厚興趣,他是集希臘理性精神與宗教精神于一身的典型代表,他所組成的畢達(dá)哥拉斯學(xué)派在古希臘影響了數(shù)百年之久。該學(xué)派在公元前5世紀(jì)末,分化為從事哲學(xué)、科學(xué)研究為主的數(shù)理學(xué)派與從事宣揚(yáng)宗教神秘主義為主的信條學(xué)派,公元前1世紀(jì)融入新柏拉圖主義之中。但在其流變的數(shù)百年之中,科學(xué)與哲學(xué)始終相互影響著。
畢達(dá)哥拉斯學(xué)派最初是秘密結(jié)社,其數(shù)學(xué)上的發(fā)現(xiàn)被視為結(jié)社的公有財(cái)產(chǎn),并對(duì)外界保密。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派“專(zhuān)心從事藝術(shù)和工藝,又研究音樂(lè)、醫(yī)學(xué),特別是數(shù)學(xué)?!盵1]數(shù)論是畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的核心概念,畢達(dá)哥拉斯創(chuàng)設(shè)了畢達(dá)哥拉斯定理,為此曾舉行百牛大祭?!皵?shù)學(xué)”這個(gè)詞也是畢達(dá)哥拉斯學(xué)派首先采用的,他們?cè)跀?shù)學(xué)上研究發(fā)現(xiàn)的深度和廣度,在當(dāng)時(shí)世界各民族中遙遙領(lǐng)先。盡管他們最初的研究是從埃及和東方得到啟發(fā),但他們已將東方那種偏于實(shí)用的數(shù)學(xué)上升到抽象的普遍的定理。亞里斯多德為此總結(jié)到,他們把全部時(shí)間用在這種研究上,進(jìn)而認(rèn)為數(shù)學(xué)的始基就是一切存在物的始基。這種創(chuàng)造本身就是世界性的思維范式的根本性革命。
畢達(dá)哥拉斯學(xué)派研究數(shù)學(xué)是基于哲學(xué)的追問(wèn),當(dāng)時(shí)并沒(méi)有建立起一門(mén)數(shù)學(xué)學(xué)科。盡管數(shù)論是畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的“中心思想”但它同時(shí)又是該學(xué)派追問(wèn)世界的外在傳達(dá)形式。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派有條基本的原則,即數(shù)是最智慧的,和諧是最美的。事實(shí)上,對(duì)于數(shù)學(xué)而言,直到亞里士多德的時(shí)候,數(shù)學(xué)才被定義,成為一門(mén)研究數(shù)量的學(xué)科。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派自覺(jué)地將數(shù)看作是世界的根基,即把它看作存在物的質(zhì)料因,又將此描述存在物的性質(zhì)和狀態(tài)。由于他們?cè)跀?shù)目中間見(jiàn)到了各種各類(lèi)和諧的特性與比例,而一切其他事物就其整個(gè)本性來(lái)說(shuō)都是以數(shù)目為范型的,數(shù)目本身則先于自然中的一切其他事物。所以他們由此而推論,數(shù)目的元素就是萬(wàn)物的元素,整個(gè)的天是一個(gè)和諧,一個(gè)數(shù)目。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為,數(shù)既具有物理意義上的實(shí)在性的存在,更具有形而上學(xué)的終極意義。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派注意世界上形式關(guān)系的事實(shí),他們發(fā)現(xiàn)量度、秩序、比例和始終一致的循環(huán),可以用數(shù)來(lái)表示。他們由此而推斷,數(shù)是萬(wàn)物的基質(zhì),一切其它的存在則是數(shù)的外在表現(xiàn)形式,數(shù)是世界的終極原因。作為非物質(zhì)的事物,如正義、德性、愛(ài)情、友誼等都由數(shù)來(lái)統(tǒng)攝。愛(ài)情與友誼用數(shù)字“8”來(lái)表示,因?yàn)閻?ài)情與友誼如同音樂(lè)的八個(gè)音度一樣是和諧的。
二、天文學(xué)信仰
摘要:中國(guó)古代輝煌發(fā)達(dá)的科技文明,誕生了一批重要的科學(xué)偉人。重要科技人物的思想推動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)梳理科技思想變遷、分析科技發(fā)展動(dòng)因具有重要意義。氣象科技的發(fā)展孕育在天文地理、農(nóng)工水利等各個(gè)學(xué)科中,很多歷史上著名的天文學(xué)家、地理學(xué)家、農(nóng)學(xué)家、水利學(xué)家和醫(yī)學(xué)家等在推動(dòng)古代氣象科學(xué)認(rèn)識(shí)技術(shù)和氣象觀測(cè)技術(shù)發(fā)展方面,做出了重要貢獻(xiàn)。這種多重身份的糅合也使得古代氣象科技人在發(fā)明創(chuàng)造方面具有獨(dú)特的特點(diǎn):發(fā)明主要針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生命健康等方面服務(wù);造就了我國(guó)悠長(zhǎng)的農(nóng)林氣象史;受限于人物個(gè)人發(fā)展,氣象科技發(fā)展具有時(shí)期性。
關(guān)鍵詞 :春秋至隋唐;氣象;科技人物
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于人類(lèi)社會(huì)文明不斷地向前邁進(jìn)起著重要的推動(dòng)作用??茖W(xué)技術(shù)最初在人類(lèi)的生產(chǎn)生活過(guò)程中產(chǎn)生,是一部人類(lèi)認(rèn)識(shí)、改造、控制自然的歷史,是勞動(dòng)人民的智慧經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶①。隨著社會(huì)的進(jìn)步和分工的細(xì)化,出現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)的科學(xué)技術(shù)研究人員。本文通過(guò)總結(jié)我國(guó)春秋至隋唐時(shí)期歷史上在氣象科技方面做出貢獻(xiàn)的典型人物,分析其在科學(xué)思想、專(zhuān)著、技術(shù)發(fā)明等的成就,結(jié)合時(shí)代背景和人物自身經(jīng)歷,研究氣象科技人物的組成特點(diǎn),及氣象科技成就的主要特點(diǎn)。
一、重要?dú)庀罂萍既宋?/p>
1.秦漢時(shí)期的氣象科技人物
秦漢時(shí)期是中國(guó)封建王朝的初建發(fā)展時(shí)期,在這400多年的時(shí)期中,建立了統(tǒng)一王朝,社會(huì)相對(duì)穩(wěn)定,為學(xué)術(shù)文化思想活躍提供了環(huán)境。秦漢時(shí)期的統(tǒng)治者很重視天文氣象的發(fā)展,設(shè)有專(zhuān)門(mén)的官員,在長(zhǎng)安建造觀象臺(tái)靈臺(tái)來(lái)進(jìn)行天象觀測(cè),使得在這一時(shí)期中,中國(guó)的氣象體系走向完善,并在古代一直處于世界領(lǐng)先地位②。這一時(shí)期有張衡、張仲景、王充、董仲舒、京房、崔實(shí)等人在氣象科技方面做出貢獻(xiàn),主要包括張衡氣象儀器的發(fā)明創(chuàng)造;《傷寒雜病論》中的醫(yī)療氣象理論;《論衡》對(duì)于降水、雷電成因的研究;《雨雹對(duì)》中對(duì)于冰雹成因的認(rèn)識(shí);《易飛候》《四民月令》對(duì)于天氣的站占驗(yàn)等③。其中,張衡和張仲景是在這一時(shí)期具有代表性的氣象科技人物。
張衡,字平子,漢族,南陽(yáng)西鄂,南陽(yáng)人,生于公元78年,卒于139年,我國(guó)東漢時(shí)期偉大的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、發(fā)明家、地理學(xué)家、制圖學(xué)家、文學(xué)家、學(xué)者。在氣象方面的貢獻(xiàn),張衡發(fā)明制作了相風(fēng)鳥(niǎo)。相風(fēng)鳥(niǎo)就是一個(gè)很輕的鳥(niǎo)形物懸在桿頭,鳥(niǎo)的頭部所指便是風(fēng)向?!办`臺(tái)”相當(dāng)于國(guó)家天文氣象觀測(cè)所,就安裝了這種銅制的相風(fēng)鳥(niǎo),用來(lái)測(cè)定風(fēng)向和風(fēng)速,這對(duì)于生產(chǎn)生活和軍事都是非常重要的,也為后人的氣象預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)提供了最初級(jí)的基礎(chǔ)④。
張仲景生于公元150-154 年,卒于215-219 年,名機(jī),漢族,南陽(yáng)人,是東漢最有成就的醫(yī)學(xué)家,被稱(chēng)為醫(yī)圣,著有《傷寒雜病論》。張仲景在氣象方面的貢獻(xiàn)體現(xiàn)在醫(yī)療氣象學(xué)上,其理論繼承和發(fā)揚(yáng)《內(nèi)經(jīng)》的學(xué)說(shuō),通篇建立在“氣”的基礎(chǔ)之上。對(duì)于四季的正常氣候,張仲景表述為“四時(shí)之氣”,對(duì)于異常的四季氣候,張仲景表述為“時(shí)行之氣”,比如春天應(yīng)該暖和,結(jié)果出現(xiàn)倒春寒;這種反常的氣候就可能造成人類(lèi)的疾病。醫(yī)學(xué)家對(duì)于正常氣候和異常氣候進(jìn)行精確掌握,并根據(jù)天文氣象知識(shí)采用不同的治療方法,是醫(yī)療氣象理論與實(shí)踐系統(tǒng)走向成熟的表現(xiàn)⑤。
2.魏晉隋唐時(shí)期的氣象科技人物
隋唐的統(tǒng)一,結(jié)束了從西晉末開(kāi)始的近300 年的分裂割據(jù)時(shí)期。這種大一統(tǒng)的穩(wěn)定繁榮局面,對(duì)于思想的活躍發(fā)展,學(xué)術(shù)文化的交流,甚至是中外文化的交流都有著巨大的推動(dòng)作用。在這一時(shí)期,統(tǒng)治者為了政治上的需要,也大力的推動(dòng)天文氣象學(xué)的發(fā)展,使其在深度廣度上都有一定的進(jìn)步。隋唐五代時(shí)期主要?jiǎng)?chuàng)造相風(fēng)旌、占風(fēng)鐸、占雨石,詳細(xì)分析日暈,并合理解釋虹之成因,將風(fēng)力分為10個(gè)等級(jí),并把風(fēng)向分為24個(gè)方位。這一時(shí)期還涌現(xiàn)出許多氣象學(xué)家,如北魏賈思勰所作《齊民要術(shù)》、初唐李淳風(fēng)作《乙巳占》、黃子發(fā)編著預(yù)報(bào)風(fēng)雨的著作《相雨書(shū)》、裴行儉和李?lèi)鍖?duì)于軍事氣象學(xué)的發(fā)展等。其中賈思勰、李淳風(fēng)和黃子發(fā)最具有代表性。
賈思勰,生于公元386 年,卒于543年,后魏時(shí)人,漢族,益都(今山東省壽光市西南)人,曾經(jīng)做過(guò)高陽(yáng)郡(今山東臨淄)太守,是中國(guó)古代杰出的農(nóng)學(xué)家,著有《齊民要術(shù)》,系統(tǒng)地總結(jié)了6世紀(jì)以前黃河中下游地區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、食品的加工與貯藏、野生植物的利用等。在《齊民要術(shù)》的開(kāi)頭,賈思勰就闡述了掌握好氣象條件是農(nóng)業(yè)的根本大事,注意溫度、雨水變化等天氣情況對(duì)于土壤的影響。其中包含了氣候、物候、節(jié)氣、天氣等方面的知識(shí),對(duì)于各種作物都細(xì)致地提出了每一項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo),做到“順天時(shí),量地利”,并計(jì)算其經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于畜牧氣象,也做了具體可行的氣象條件論述。齊民要術(shù)是氣象學(xué)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的典范,對(duì)中國(guó)古代漢族農(nóng)學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生有重大影響⑥。
李淳風(fēng)生于公元602年,卒于670年,漢族,唐代天文學(xué)家、歷算學(xué)家,岐州雍人(今陜西省寶雞市岐山縣),精通天文、歷法、數(shù)學(xué)、陰陽(yáng)學(xué)等,編著中國(guó)古代第一部星象巨著《乙巳占》。在《乙巳占》中,包含有關(guān)于風(fēng)力劃分等級(jí)的內(nèi)容,對(duì)于各種怪雨的情況進(jìn)行了記敘,記載了觀測(cè)太陽(yáng)的許多現(xiàn)象,對(duì)于日月旁的云氣,也做了非常細(xì)致的分類(lèi)。這些都對(duì)古代氣象的預(yù)報(bào)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響⑦。
黃子發(fā),唐朝人,生平失考。著作《相雨書(shū)》共10篇,是古代第一部系統(tǒng)性的天氣預(yù)報(bào)著作。內(nèi)容包括候氣30條、觀云52條、察日月星宿31條、會(huì)風(fēng)4條、詳聲7條、推時(shí)12條、相草木魚(yú)蟲(chóng)玉石14條、侯雨止天晴7 條、禱雨3 條、禱晴9 條,共169條?!断嘤陼?shū)》不是天氣諺語(yǔ),而是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和選擇的預(yù)報(bào)指標(biāo)。其根據(jù)預(yù)報(bào)內(nèi)容的分類(lèi)也為后來(lái)的占驗(yàn)書(shū)提供了參考,很多方法沿用至今。此書(shū)各篇都引用例子,在氣象預(yù)報(bào)的實(shí)用性方面更近了一步⑧。
二、氣象科技人物的特點(diǎn)
1.春秋至隋唐我國(guó)農(nóng)學(xué)家對(duì)氣象科技進(jìn)步具有重要貢獻(xiàn)
氣象和農(nóng)業(yè)是緊密聯(lián)系的,尤其在古代受到生產(chǎn)技術(shù)的制約,農(nóng)業(yè)對(duì)自然環(huán)境的依賴度和敏感性更強(qiáng)。春秋至隋唐時(shí)期在氣象對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的關(guān)注上,主要是對(duì)氣溫、光照、熱量、水分等要素進(jìn)行研究和總結(jié),摸清其時(shí)間和空間分布的規(guī)律,為農(nóng)作物的栽培時(shí)間時(shí)節(jié),農(nóng)作物的種植規(guī)劃布局提供指導(dǎo)。
賈思勰在《齊民要術(shù)》的開(kāi)頭,引用《氾勝之書(shū)》,闡述了掌握好氣象條件是農(nóng)業(yè)的根本大事:
《氾勝之書(shū)》曰:“ 凡耕之本,在于趣時(shí)和土,務(wù)糞澤,早鋤早獲。春凍解,地氣始通,土一和解。夏至天氣始暑,陰氣始勝,土復(fù)解。夏至后九十日,晝夜分,天地氣和。以此時(shí)耕田,一而當(dāng)五,名日膏澤,皆得時(shí)功?!雹?/p>
“趣時(shí)”即“趨時(shí)”,就是掌握氣象變化,對(duì)于耕田來(lái)說(shuō),最重要的是注意溫度、雨水變化,化凍、件對(duì)工作效率、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。賈思勰指出的是季節(jié)變化,即氣象條件的時(shí)間變化。
2.春秋至隋唐中國(guó)氣象科技人物往往具有多重身份
春秋至隋唐時(shí)期中國(guó)的氣象科技人物大多不是專(zhuān)職人員。與現(xiàn)代科學(xué)相比,春秋至隋唐中國(guó)科技的發(fā)展還處于初級(jí)階段,沒(méi)有明確細(xì)致的學(xué)科分類(lèi)。統(tǒng)治者所設(shè)的官方科學(xué)機(jī)構(gòu)所涉及的學(xué)科相對(duì)比較全面,民間的科學(xué)家心系百姓的生活,所研究的領(lǐng)域也十分廣泛。這使得許多氣象科技人物的研究面非常寬廣,并且大多擁有一個(gè)雜糅的身份。他們?cè)趯?duì)氣象科學(xué)進(jìn)行研究并作出貢獻(xiàn)的同時(shí),在農(nóng)學(xué)、軍事學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)和哲學(xué)方面均有建樹(shù),其中,與農(nóng)學(xué)的關(guān)系尤為緊密。因而,其他學(xué)科的科技發(fā)展可以帶動(dòng)氣象學(xué)觀測(cè)研究技術(shù)的進(jìn)步,氣象學(xué)的發(fā)展也可以反作用于這些學(xué)科,促進(jìn)相鄰緊密學(xué)科的進(jìn)步。
此外,春秋至隋唐中國(guó)氣象科技人物大多在朝廷中擔(dān)任官職,并做出了較大的貢獻(xiàn)??梢钥闯觯瑖?guó)家和政府的支持有力地促進(jìn)了氣象科技的發(fā)展。(見(jiàn)表1)
3.中醫(yī)“氣”之思想促進(jìn)了古代氣象在健康方面的服務(wù)作用
氣象要素是影響人類(lèi)健康的主要因素之一。在春秋至隋唐時(shí)期醫(yī)學(xué)實(shí)踐中,學(xué)者認(rèn)為醫(yī)學(xué)來(lái)源于食和巫。即人類(lèi)與自然界的物質(zhì)交換與精神交換。而這兩者,都與氣象有關(guān)。
兩千多年以來(lái),《內(nèi)經(jīng)》不僅是中國(guó),而且也是東方醫(yī)學(xué)的淵源和基礎(chǔ)。其理論核心運(yùn)氣說(shuō),是建立在人與自然關(guān)系,主要是人與氣象關(guān)系的基礎(chǔ)上的?!秲?nèi)經(jīng)》也是古代醫(yī)療氣象理論的大成之作。
東漢名醫(yī)張仲景所著《傷寒論》中的理論,繼承發(fā)揚(yáng)《內(nèi)經(jīng)》的運(yùn)氣學(xué)說(shuō),通篇都是建立在“氣”的基礎(chǔ)上的,如:春氣溫和,夏氣暑熱,秋氣清涼,冬氣冷冽。⑩
上述理論說(shuō)明,那時(shí)醫(yī)學(xué)家對(duì)于正常氣候、異常氣候都能很精確的掌握“按斗歷占之”,大量運(yùn)用了節(jié)氣知預(yù)測(cè)氣候變化,在此基礎(chǔ)上“對(duì)癥下藥”,根據(jù)不同氣候情況采用不同的治法。
通過(guò)本文的分析,可以總結(jié)出氣象人物的如下特點(diǎn):第一,春秋至隋唐氣象科技人物的活動(dòng)研究對(duì)于氣象科技的發(fā)展有著突出的貢獻(xiàn),這些氣象理論及科技發(fā)明廣泛的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和預(yù)報(bào),還應(yīng)用于氣象災(zāi)害的規(guī)避、氣象醫(yī)療和健康等方面。第二,我國(guó)古代氣象科技人物與相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域有較多的聯(lián)系,與農(nóng)學(xué)接觸最為密切,與軍事、醫(yī)療、天文、地理、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等方面均有不同程度的關(guān)聯(lián)。這種學(xué)科領(lǐng)域上的關(guān)聯(lián),使春秋至隋唐中國(guó)氣象科技人物在學(xué)術(shù)思想方面具有較強(qiáng)的兼容性。第三,春秋至隋唐中國(guó)氣象科技人物的身份大多是朝廷官員,由此可以看出國(guó)家政府的投入與支持對(duì)于氣象科技的發(fā)展起到了重要的作用。
引文注釋
①高達(dá)聲.技術(shù)哲學(xué)與技術(shù)史[J].自然辯證法研究,1990,6(5).
②溫克剛.中國(guó)氣象史[M].北京:氣象出版社,2004:139.
③洪世年,劉昭明,著.中國(guó)氣象史(近代前)[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2006:27.
④盧嘉錫,總主編.唐錫仁,楊文衡,主編.中國(guó)科學(xué)技術(shù)史.地學(xué)卷[M].北京:科學(xué)出版社,2000:209-210.
⑤溫克剛.中國(guó)氣象史[M].北京:氣象出版社,2004:105-116.
⑥溫克剛.中國(guó)氣象史[M].北京:氣象出版社,2004:253-254.
⑦溫克剛.中國(guó)氣象史[M].北京:氣象出版社,2004:260-262.
⑧溫克剛.中國(guó)氣象史[M].北京:氣象出版社,2004:262-263.
⑨(北魏)賈思勰,著.齊民要術(shù),譯注[M].濟(jì)南:齊魯書(shū)社,2009.
⑩(東漢)張仲景,著.桂林古本傷寒雜病論[M].北京:中國(guó)中醫(yī)藥出版社,2014.
乙:這一期是讀書(shū)天地欄目,我是主持人——#
甲:我是主持人——#
合:今天,將由我們倆陪大家度過(guò)這段快樂(lè)時(shí)光。
甲:下面也讓我們一起來(lái)欣賞科二年四班同學(xué)的來(lái)稿——地球之謎
地球之謎——看看我們的地球家園
我們生活的地球是個(gè)美麗的家園,它不僅有高山,大海,草原,藍(lán)天,還有花草和動(dòng)物,這些都是地球以外的星球所沒(méi)有的。
那么,地球有多大年紀(jì)了呢 科學(xué)家通過(guò)測(cè)定,發(fā)現(xiàn)他的年齡大約為46億年,地球可真是個(gè)名副其實(shí)的老爺爺了。
那這位老爺爺有多重,多大呢 地球可真是個(gè)大胖子,它的質(zhì)量約為6×10的24次方千克,相當(dāng)于月球質(zhì)量的8倍。那地球的總面積是多少呢 大約是51000萬(wàn)平方千米,我們都知道中國(guó)是個(gè)大國(guó),它是世界上四大國(guó)之一,可是地球的總面積相當(dāng)于53個(gè)中國(guó)那么大!這是多么令人震驚的數(shù)字啊!
乙: 非常感謝肖雨軒同學(xué)讓我們對(duì)地球有了個(gè)簡(jiǎn)單的了解,那么,同學(xué)們,你了解太陽(yáng)嗎
你了解太陽(yáng)嗎
清晨,當(dāng)你站在茫茫大海的岸邊或登上五岳之首的泰山,眺望東方冉冉升起的一輪紅日時(shí),一種蓬勃向上的激情會(huì)從心底油然而生。人們熱愛(ài)太陽(yáng),崇拜太陽(yáng),贊美太陽(yáng),把太陽(yáng)看作是光明和生命的象征。
太陽(yáng)在人類(lèi)生活中是如此的重要,以致人們一直對(duì)它頂禮膜拜。中華民族的先民把自己的祖先炎帝尊為太陽(yáng)神。印度人認(rèn)為,當(dāng)?shù)谝坏狸?yáng)光照射到恒河時(shí),世界才開(kāi)始有了萬(wàn)物。而在希臘神話中,太陽(yáng)神被稱(chēng)為阿波羅。他是天神宙斯(Zeus)的兒子,他高大英俊,多才多藝,同時(shí)還是光明之神,醫(yī)藥之神,文藝之神,音樂(lè)之神,預(yù)言之神。他右手握著七弦琴,左手托著象征太陽(yáng)的金球。
太陽(yáng)處于太陽(yáng)系的中心,是太陽(yáng)系的主宰。它的質(zhì)量占太陽(yáng)系總質(zhì)量的99。865%,是太陽(yáng)系所有行星質(zhì)量總和的745倍。所以,她有足夠強(qiáng)大的吸引力,帶領(lǐng)它大大小小的家族成員圍著自己不停地旋轉(zhuǎn)。
太陽(yáng)是我們唯一能觀測(cè)到表面細(xì)節(jié)的恒星。我們直接觀測(cè)到的是太陽(yáng)的大氣層,它從里向外分為光球,色球和日冕三層。雖然就總體而言,太陽(yáng)是一個(gè)穩(wěn)定,平衡,發(fā)光的氣體球,但它的大氣層卻處于局部的激烈運(yùn)動(dòng)之中。如:黑子群的出沒(méi),日珥的變化,耀斑的爆發(fā)等等。太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生與太陽(yáng)磁場(chǎng)密切相關(guān)。太陽(yáng)周?chē)目臻g也充滿從太陽(yáng)噴射出來(lái)的劇烈運(yùn)動(dòng)著的氣體和磁場(chǎng)。
甲:關(guān)于天文學(xué)方面的知識(shí)還有很多很多,希望這一期的節(jié)目,能帶給您無(wú)限的樂(lè)趣,接下來(lái),請(qǐng)大家欣賞一組音樂(lè)。
(播放鋼琴曲。)
乙:這一期的讀書(shū)天地欄目到這里就結(jié)束了。