中国航天日话说天文，天文学对物理学有啥贡献？

　　昨天是中国航天日，各大媒体也包括我的自媒体科普同行们，发了大量的稿子。不过对于广大吃瓜群众来说，除了那些令人炫目的成果，对于航天的感受就是：这东西太烧钱了。花那么多钱去火星有什么用？再进一步说，研究那些可能我们永远都无法到达的星星有啥用？下面我就来介绍一下，天文学，特别是天体物理学有啥贡献。
　　在人类生存的地球上，所谓的天是相对于地而言的。对于地表和地表附近的物体，我们可以通过实地考察和设计专门的实验来进行研究，现代科学就是采用这样的研究框架。但天文上的研究和地面上的相比表现为方法上的欠缺。然而正是为应对这种欠缺作出的创新，形成了天文学方法的特殊性。
　　宇宙就其现象范围来说，比我们地球上所能期望经历的任何事物都广泛得多。人类一直在观测宇宙和天空，寻找了解世界本质和规律的各种线索。物理学家在研究支配我们世界的自然规律时也转向天文学和宇宙学，寻找支持理论的证据。
　　而天文学又依据物理学在地面实验室中的物理实验和掌握的物理规律去理解天空中的天文现象，物理学和天文学之间这种根本性的相互联系有辉煌的成果，也有汲取的教训。今天的天文学几乎和天体物理学差不多一样了。
　　到目前为止，天文学的方法实质上是广义的天体物理学方法，其三大分支：天体力学、天体测量、天体物理学都是以物理学为基础。特别是天体物理学，它于1984年，国际纯粹与应用物理联合会设立了天体物理学委员会，天体物理学成为了与粒子物理、凝聚态物理平行的学科。近几十年以来，许多重要的天文学现象由物理学家所发现的比例很大。
　　天文学自从诞生之日起就与物理学紧密联系。公元前129年，古希腊天文学家喜帕恰斯目测恒星光度；1609年，伽利略使用光学望远镜观测天体；1655年，惠更斯发现土星光环和猎户座星云；后来哈雷发现恒星自行，到18世纪，赫谢尔开创恒星天文学。这个阶段是天体物理学的孕育时期。
　　19世纪中叶，三种物理方法：分光学、光度学和照相术被广泛应用于天体的观测和研究，推动了天体物理学对结构、化学组成、物理状态的研究，使天体物理学成为了天文学一个独立的分支。
　　天体物理学的发展，促使天文观测和研究的新成果和新发现不断涌现。1859年，基尔霍夫对太阳光谱的吸收线（即夫琅禾费谱线）做出科学解释。他认为吸收线是太阳光球所发出的连续光谱被太阳大气吸收而成的。这一发现推动了天文学家用分光镜研究恒星；
　　1864年，哈根斯用高色散度的摄谱仪观测恒星，证认出某些元素的谱线，以后根据多普勒效应又测定了一些恒星的视向速度；1885年，皮克林首先用物端棱镜拍摄光谱，进行恒星光谱分类，通过对星云的研究，在仙女座大星云中发现新星；
　　1905年，赫兹普龙在观测基础上将部分恒星分为巨星和矮星；1913年，罗素按绝对星等与光谱型绘制恒星分布图，即赫罗图。1920年，萨哈提出恒星大气电离理论，通过爱丁堡等人的研究，逐步建立了恒星内部结构和恒星大气理论；
　　1938年，贝特提出了氢聚变为氦的热核反应理论，成功解决了主序星的能量来源问题，为此，他获得了1967年的诺贝尔物理学奖；
　　1929年，哈勃在研究河外星系光谱时，提出了哈勃定律，极大地推动了星系天文学的发展；1931年，央斯基发现了来自银河系中心方向的宇宙无线电波；上世纪40年代，射电天文学蓬勃发展，60年代用射电望远镜发现了类星体、脉冲星、星际分子、宇宙微波背景辐射；
　　1957年，前苏联发射人造地球卫星，为空间天文观测创了条件，用以探测天体的紫外线、X射线、伽马射线等波段的辐射。到了今天，天文学已经进入到了全波段观测时代；
　　1990年4月24日，空间望远镜（哈勃望远镜）升空，为天文学特别是天体物理学揭开了新的一页，它使人类到大气层外去观测宇宙的梦想得到了实现。
　　如今的天体物理学又诞生出更多的分支：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、天体演化学、宇宙学等分支学科。这些学科在新的物理理论和实验技术的支持下不断为天体物理学提供研究资料，用观测证实理论推断。
　　天体物理学的另外一个作用是解释已知的天文现象，预言尚未观测到的天体和天象。以辐射转移理论为基础的恒星大气理论、以热核聚变概念为基础发展起来的元素合成理论、恒星内部结构理论和天体演化理论，是天体物理学的基础。
　　天体物理学的发展同样促进和丰富了物理学。最近几十年以来，理论物理与天体物理更广泛深入地结合，形成了相对论天体物理、等离子天体物理、高能天体物理等分支，物理学所发现的基本规律在天文现象中起着日益深刻的作用，物理学正在和天文学之间相互渗透，产生了更多的交叉学科。
　　相信随着天文学的发展，尤其是天体物理学的发展，也一定会极大地促进物理学，尤其是理论物理的进步。近百年来，物理学特别是理论物理的发展逐渐缓慢，也许突破的契机就蕴含在天文学中。
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