第二篇科学篇
-对科学的性质与特点的认识
-讨论科学研究中的一些方法论问题
-科学在动态发展中呈现出哪样一些规律性
第一章科学的本质与科学知识的构成
科学的含义及特征
作为认识活动的科学
科学的价值
第一节科学的含义及特征
一、什么是科学？
词源学考察：
中国：
科举（宋代陈亮，“自科学之兴，世之为士者往往困于一日之程文，甚至于老死而或不遇。”）
《大学》中出现“格致”——“格物致知”，
朱熹对“格物致知”的解释：要获得知识，必须考察事物，以求认识事物的理。
明末西学东渐以来，中国的士大夫一直用“格致”来翻译西方的“Science”，称为“格致之学”。
日本：翻译“Science”，使用“科学”
一种说法认为，日本学者西周在1874年的一篇文章中最早使用了“科学”一词。
另一种说法认为，福泽谕吉在1872年刊行的名著《劝学篇》中提出“一科一学”，这被当作是“科学”一词的最早出处。
康有为将这一翻译的方法引入到中国。严复在翻译赫胥黎的《天演论》中第一次公开使用了这一翻译。
英文中的“Science”一词来源于拉丁文scientia，意思是“静观的知识”。——与实践的知识相对立。
康德：“每一种学问，只要其任务是按照一定的原则建立一个完整的知识系统的话，皆可被称为科学。”（包括自然科学、人文和社会科学。现在德语中依然保
留着这层含义）
科学是与知识有关的，而作为知识系统，科学的陈述必须是有根有据、是真的陈述；
科学中的陈述必须共同构成一个系统，科学可以被理解为通过采用一定的方法或程序而达到的某种结果。程序决定了陈述与陈述之间必须相互联系，此联系构成一个整体；
这一系统必须具有说理性与论证性，科学上的所有东西都得被证明一下，起码得自圆其说。（对“毕达哥拉斯定理”的不同态度）
科学的历史形象
—积累的知识传统
—方法
—社会建制
—生产力
—影响人们诸信仰和对宇宙的诸态度的强有力的杠杆
作为知识的科学
—知识：事实、规律、反映
—知识体系：系统性
作为认识活动的科学
-知识生产-科学精神
“知识是探求的结果，而活动才是内容本身。”
作为社会建制的科学
组织化社会化
“所谓科学，就是国家出钱满足科学家的好奇心”
两种意义上的科学
“一种科学是关于自然的经验陈述或形式陈述，以及由一定时间内被人们接受了的科学知识所构成的理论和数据的一种集合。根据这种观点，科学总是一种典型的完成了的产品，因为它出现在教科书和论文中。”
另一种观点将科学理解为“由科学家们的活动或行为构成”，即一种作为人类行为的科学。
这种意义上的科学是科学史、科学哲学、科学社会学、科学政治学、科学伦理和道德等学科的研究对象。对科学的哲学、历史和社会学的研究，有助于我们更清楚地认识科学的本质和特征。
。
二、科学的特征
深刻性（解释性）
确定性（精确性）
可检验性（批判性）
可错性（可变性）
系统性（逻辑性）
主体际性
深刻性(解释性和实证性）
不但描述现象，而且要揭示现象的本质，制约现象出现的规律。
确定性（精确性）
-任何定律、原理在特定的条件下、有限的范围内成立
-结论的表述要系统、严格、精确、明晰
可检验性
—命题要在可控的条件下可以接受实验的检验
可错性或可变性
科学就是在试错中不断发展的。
系统性
—对事实的有组织的、系统地阐述与理解。一概念、判断、推理的逻辑形式表述。
主体际性或主体间性
—知识在交流和讨论（甚至协商）过程中被接受和传播
三、科学划界—科学与非科学、伪科学
逻辑经验主义：命题的意义
批判理性主义：可证伪性或可反驳性
工具主义：效用-劳丹：理论的效力
历史主义：强调科学的社会历史性。-库恩:范式
-费耶阿本德:无标准
逻辑经验主义
亨普尔：“一个句子有经验意义，当且仅当，它不是分析的，而又可以从某个有穷的，逻辑上观察一致的观察句类逻辑地得出。”普遍性、精确性、可证伪性经验证据、理论演绎的逻辑关系
经验论者的缺陷：哥白尼革命
蒯因：经验论的两个教条
一个是认为在分析命题和综合命题之间可以截然划一条界限
另一个是还原论，认为一切命题归根结底可以归结为经验，或者由经验来决定从经验论者到整体论者
观察与理论之间：
是否有泾渭分明的界限？
理论的其他性质：保守性、温和性、简单性、普遍性、精确性
波普：批判理性主义
可证伪性与可反驳性
白天鹅与黑天鹅
库恩：历史主义学派
“各种范式之间的竞争不是那种可以通过实验解决的战斗。”
劳丹：科学进步的主要标志和理论评价的标准在于科学解决问题的效力。
评价科学理论的标准
科学理论具有的主要特征：
第一，理论应当精确
第二，理论应当一致
第三，应有广阔的视野
第四，理论应当简单
第五，理论应当产生大量的研究成果
李约瑟之谜
西方现代科学在16、17世纪兴起的时候，曾经辉煌的中国科学技术为
什么落后了。
延伸的问题：到底近代以前中国有没有科学?
也可以倒过来看，也就是问：为什么西方发展出了科学？也就是说，如
果不从西方中心来看问题，更好的问法就不是为什么中国没有发展出现
代科学，而西方怎么就发展出了现代科学。
威廉·休厄尔：
科学是一种纯粹的欧洲现象，而不应该归功于其他文化或时代。
爱因斯坦：
“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是:希腊哲学家发明形式逻辑体系(在欧几里德几何学中)，以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系(文艺复兴时期)。在我看来，中国的贤哲没有走上这两步，那是用不着惊奇的。令人惊奇的倒是这些发现（在中国）全都做出来了。”
第二节科学价值与科学精神
科学的内在价值与外在价值
科学精神及其文化意义
一、科学价值
国外关于价值的一般理解：
狭义：善、可取、值得。
广义：正当、义务、美德、美、真、神圣等。
马克思：“关系的范畴”
“在主客体关系中，客体是否按照主体的尺度满足主体的需求，是否对主体的发展具有肯定的作用，这种关系的表现就成为价值。”
科学的内在价值与外在价值
内在价值：学术价值。—智力上追求的满足，对真理的追求真理意味着什么？
—符合论—贯通论—实用论
外在价值：科学的社会作用或意义
—科学的物质价值—科学的精神价值
科学是否具有伦理意义？
科学价值中立说：科学与价值无涉
—休谟：科学知识关于事实的陈述
—康德：人类的理性法则分为自然的和道德的。
—韦伯：学术的“价值中立”
科学价值负荷说：科学具有伦理意义
—科学是一种善的事业（培根、马克思）
—科学意味着控制的欲望（卢梭、马尔库赛）
二、科学精神及其文化意义
求真精神——客观公正的心智习惯
理性精神——诉诸理性思考框架
怀疑精神——反权威、民主意识
创新精神——”创新是一个民族的灵魂”
必要的张力：弘扬科学精神与反对科学至上
第三节科学的社会组织
科学家角色（科学认识主体）
科学共同体
科学的体制目标和社会规范
一、科学角色—科学家古代的科学角色
—哲学家、工匠
16、17世纪的业余科学家18世纪末科学家带薪制—职业化
—科学院—大学—企业（工业实验室）—政府部门
二，科学共同体
“由共同的信念，共同的价值观念，共同的规范组成的科学家群体。”
二、科学共同体
1、交流方式
正式交流—书信、书籍、期刊
非正式交流
2、体制特征
激励机制:“承认是科学王国的通货。”—默顿
结构：特殊的分层结构
—分层、而且高度分层
科学革命的大师诺贝尔奖得主院士（或科学顾问）
学科奖得主博士（见以下数据）
论文：
一般的科学家在其整个科学生涯中仅发表3-6篇
1%的科学家发表论文超过10篇
最多产的科学家1年发表40篇（平均每周1篇）
引证：1960—1980年间在得到引证的科学家中：
62%的科学家仅获得5次以下引证
6%的科学家获得100次引证
1%的科学家被引证500次（平均每年25次）
获奖：11%的物理学家获得所有奖励的70%
基金：1979—1980年度提供给美国大学的所有基金，21%由前10所大学获得，前20所占43%，其余3000多所大学只得到36%
诺贝尔奖：5所大学雇用了50%，半数以上诺被奖得主的博士学位来自5所大学，院士：10所大学又有50%
“权威结构”
权威结构—精英治理
知识权威
权威的导师
—著名的导师拥有著名的学生（一系列著名的学生）
原因：
1、精英倾向于知名的大学或研究机构
2、导师的作用
“马太效应”—科学中的不平等
“因为凡有的，还要加给他，叫他有余。没有的，连他所有的也要剥夺。”
马太效应的几种表现：
优势积累：
—参与合作研究的科学家之间，声望由已经有名望的科学家获得；
—独立多重发现，荣誉给予最著名的发现者。
光环效应
回溯效应
棘轮效应
波敦克效应
普朗克效应
普朗克现象
一项重要的科学发明创造，很少是逐渐地争取和转变他的对手而获得成功的，扫罗变成保罗的事是罕见的。
而一般的情况是，对手们逐渐死去，成长中的一代从一开始就熟悉这种观念。
—普朗克
默顿的优势积累理论
早期接近资源对于造就特定的个人具有独一无二的重要性——发展越早、跑得越快。
优势积累在一个系统中运行，奖励可以转换成获得进一步成绩的资源。这使成就和奖励形成上升的螺旋。
在其科学生涯的接续阶段上，科学家面临的机会结构在集中程度上取决于其过去的业绩，正如现在的业绩型构了未来的机会结构一样。
优势积累的结果：科学中的角色表现，存在着鲜明的差异，在获取资源和奖励方向也存在着鲜明的差异。而且这种差异随着科学职业生涯的展开而不断加大。
换言之，科学家之间的最初微小差异，几十年以后就会转化成绩效水平的巨大鸿沟。
三，科学的体制目标和社会规范
体制目标
社会规范
（精神气质）
1、体制目标
爱因斯坦的“三种人”：
—出于兴趣
—出于功利目的
—想摆脱物欲，理性地描述自然
默顿的“扩展确证无
误的知识”。
2、社会规范（精神气质）
默顿，1942，《科学的规范结构》
-普遍主义
-公有主义
-无私利性
-有条理的怀疑
普遍主义（universalism）
科学向一切有能力的人开放；
科学知识向一切人开放；
科学的标准处处一样。
“科学的真理性不依赖于个别人的社会或个人属性。”
公有主义（communism）
科学家无权
独占自己的科学发
现，所有的发现都
是社会协作的产物。
无私利性（disinterestedness）
科学首先是“增进知识、造福人类”，
其次才是“谋生手段”。
有条理的怀疑
（organized skepticism）
“科学家的任务并不
是在于去证明什么，而是
在于总是企图去怀疑什么
、否定什么。”
小学六年级科学知识点汇总资料 （六上）第一单元：工具和机械 一、重要知识点 1、能使我们【省力或方便】的装置叫【机械】。其中像剪刀、扳手等构造简单的 又叫【简单机械】，常见的简单机械有【杠杆、滑轮（定滑轮、动滑轮、滑轮组）、斜面、轮轴】。 2、不同的工具有【不同的用途】，不同的工具有【不同的科学原理】。 3、像撬棍这样的简单机械叫做【杠杆】，它有三个重要的位置，分别是【支点— 支撑并使杠杆围绕转到的位置；用力点—在杠杆上用力的点；阻力点——杠杆克服阻力的点。】 4、杠杆的分类：【省力杠杆——用力点到支点的距离大；】【费力杠杆—阻力点 到支点的距离大；】【不省力也不费力杠杆——用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离】使用杠杆不一定省力【例：省力杠杆——开瓶器、切纸刀、园林剪等；费力杠杠——手术剪、镊子、筷子等；不省力不费力杠杠——订书机、跷跷板、天平】 5、杠杆尺的钩码怎么挂才平衡 （1）如果两边只挂一个点，只要两边挂的钩码数与它离支点的格数相乘的积相等就行。 （2）如果挂1个点以上，杠杆尺两边各个点上的钩码数和格数的乘积的和要相等。 左边【2×2=4】【右边1×4=4】左边【2×1+1×1=3】右边【1×3=3】6、【“称砣虽小，能压千斤”】是杠杆类工具运用的一个典型事例，生活中的实例 还有：羊角锤、尖嘴钳、各种剪刀、镊子、开瓶器等。【小杆秤三点：提绳——支点；秤盘——阻力点；秤砣——用力点】 7、轮子和轴固定在一起，且可以转动的装置叫【轮轴】，生活中常见轮轴有：【门 把手、汽车的方向盘，水龙头，扳手，螺丝刀等】。 轮轴的作用：【A、在轮上用力带动轴省力B、在轴上用力带动轮费力。】【当8、像旗杆顶部的滑轮那样，固定在一个位置转动而不移动的滑轮叫做【定滑轮】。 像塔吊的吊钩上可以随着重物一起移动的滑轮叫做【动滑轮】。把定滑轮和动滑轮组合在一起使用，就构成了【滑轮组】。 名称：动滑轮定滑轮滑轮组 作用：能省力但不能改变力能改变用力的方向，但既能省力，又能的方向。不能省力。变力的方向。
第二十四章生活中的科学常识 第一节生活常识 1 ?物理常识 挑选瓷器：用手或其他物品轻敲瓷器，通过声音就能判断瓷器的好坏。因为有裂缝的碗、盆发出的声音的音色远比正常的瓷器差，通过音色这一点就能把坏的碗、盆挑选出来，当然实际还用辨别音调，观察形态等方法，但主要还是通过音色来辨别的。 监测灾情：通过监测次声波就可知道地震、台风的信息。因为次声波是频率低于20赫兹的声音，人类无法听到。一些自然灾害如地震、火山喷发、台风等都伴有次声波的产生，通过监测传来的次声波就能获取某些自然灾害的信息。 汽车前窗：除大型客车外，绝大多数汽车的前窗都是倾斜的。当汽车的前窗玻璃倾斜时，车内乘客经玻璃反射成的像在车的前上方，而路上的行人是不可能出现在上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来，司机就不会出现错觉，避免因平面镜成像而造成事故。 水管黏手：寒冷的天气，用手触摸自来水金属管时，好像对手有一种黏力”自来水的金属管是热的良导体，当用手接触它时，手上的热量被金属迅速吸收并传走，手表面皮肤层的水分会立即遇冷凝固，将手和自来水管黏”在一起。 2?化学常识 食品保存：为了防止食品受潮、变质或变形，常在食品袋内充入二氧化碳或氮气；或在袋内放干燥剂：生石灰、氯化钙主要是吸水，铁主要是吸收氧气和水；或采取真空包装。 雨后天清：夏日雷雨过后，人们会感到空气特别清新，是因为在闪电时，发生了化学变化，空气中的有些氧气变成了臭氧。浓的臭氧很臭，具有很强的氧化能力，能够漂白与杀菌。稀薄的臭氧会给人以清新的感觉。雷雨后，空气中会弥漫着少量的臭氧，因此人们会感到空气清新。 陈酒更香：白酒的主要成分是乙醇，把酒埋在地下，保存好，放置几年后，乙醇就和白酒中较少的成分乙酸发生化学反应，生成的乙酸乙酯具有果香味。上述反应虽为可逆反应，反应速度较慢，但时间越长，也就有越多的乙酸乙酯生成，因此酒越陈越香。 真题链接 F列关于石灰的说法错误的是（） A ?生石灰通常可以作为食品干燥剂 B ?澄清石灰水放置在空气中易变浑浊 C?汉白玉与石灰石的主要成分相同D.烈火焚烧若等闲”指熟石灰的高温煅烧
小学科学第一单元《天气》知识点整理 第一课：《我们关心天气》 1.天气是指我们居住的地区，在某个时间的大气状况。 2.天气总是在不断地变化着，它影响着我们的活动，也影响着地球上所有的生物。 3.我们可以通过云量、降水量、气温、风向和风速等天气特征来描述天气。 第二课：《天气日历》 1.天气日历是记录每天各种天气现象的 表格。 2.天气日历中一般要记录日期和时间、 云量和降水量、风速和风向、气温等。 第三课：《温度与气温》 1.气温是指室外阴凉、通风地方的温度，每天应该选择同一时间、同一地点测量。 2.一般情况下，同一天中午的气温要比早上高。 第四课：《风向和风速》 1.风向是指风吹来的方向，可以用风向标测量，一般用8个方位来描述风向。 2.风的速度是以风每秒行进多少米来计算的。测量风速的 仪器叫风速仪。 3.气象学家通常把风速记为13个等级，即：0~12级。我 们也可以用风旗简要划分为：0级(无风)、1级（微风）、 2级（大风）。 第五课：《降水量的测量》 1.降水是天气的一个基本特征，也是天气日历中的重要数据。降水的形式很多，常见的 有雨、雪、冰雹等。 2.雨量器是测量降水量多少的装置。降水量的单位是毫米。 3.气象学家根据降水量的多少将降水量划分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大 暴雨，共6个等级。 第六课：《云的观测》 1.天空中的云是由千千万万的小水滴或小冰晶组成的。 2. 根据云量的多少，天气可分为晴天、多云、阴天。3.气象学家通常把云分成三类：层云、积云、和卷云。层云是指靠近地面形成的扁平状 云； 积云是指高于层云、看上去像棉花堆一样的云；卷云是指纤细的羽状云。 第七课《总结我们的天气观察》 1.对天气信息进行整理、总结和分析，可以帮助我们认识天气的某些特征，了解天气变 化的一些规律。 2. 我们还可以借助动物、植物推测天气。 3. 常用的天气符号有：
科学知识的形成与发展 (一)科学知识的构成 （二）科学认识的起点 （三）观察与理论的关系 (四)科学发展的模式理论 (一)科学知识的构成 科学认识过程的成果是科学事实、科学定律、科学假说以及逻辑推理和实验检验而建立起来的科学理论。 1、科学事实 科学事实：是科学认识主体关于客观存在的、个别的事物（事件、现象、过程、关系等）的真实描述或判断，其逻辑形式是单称命题。 科学事实的特点：可重复性 渗透着理论 系统性 相对独立性 科学事实的作用： 科学事实是形成科学概念、科学定律、科学假说和科学理论的基础。 科学事实是确证或反驳科学假说和科学理论的基本依据。 2、科学定律 科学定律：是反映自然界事物、现象之间必然性关系的科学命题。 具有不以人的意志为转移的客观性，以全称命题的形式表现出来。 科学定律的特征： ?绝对真理与相对真理的统一(具体的、历史的) ?简明性特征 科学定律的作用： ?揭示了事物的本质或规律 ?有助于科学概念和科学理论的形成 ?是科学解释和预测的有效工具 3、科学假说 科学假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明，是自然科学思维的一种重要形式。 科学假说：是根据已有的科学知识和新的科学事实，对所研究的问题作出猜测性说明和尝试性解答。 基本要素：事实基础、理论背景、对现象、规律的猜测，推导出的预言和预见. 科学假说——通向科学理论的必要环节 惠威尔:”若无某种大胆放肆的猜测,一般是做不出知识的进展的.” 没有大胆的猜测是做不出伟大的发现 科学假说的一般特征 科学性 假定性 易变性
科学假说的来源 当出现已知科学理论无法解释的新事实时，会产生猜测性说明。 当把某一理论类推到原来适用范围之外，对其对象的属性、规律进行猜测或设想时，会提出新假说。 为解决新旧事实之间的矛盾时会提出假定性说明。 建立科学假说的原则 解释性原则（能解释全部事实） 对应原则（不能与已检验的科学理论矛盾） 可预测性原则 科学假说的检验 ⑴逻辑分析——实践检验的辅助方法 主要是分析假说在逻辑上的合理性，以达到对假说进行初步筛选的目的。 ⑵实践检验——对假说中演绎出的若干可以直接检验的推论，与科学事实进行对照。 依据推论是否与观察或实验获得的经验数据相符合来决定假说的真伪。 ⑶证实与证伪 科学实践作为检验假说的标准，既能证实假说也能证伪假说。 检验中的复杂性 不能完全证实——确证 在逻辑上，方法的保真性是没有保证的 实践研究中不能一出现反例就否定假说 （实践是可错的、辅助性假说易谬） 所以，证实与证伪的对立不是绝对的，两者是对立统一的。 ⑷判决性实验 是形成和发展科学理论的必经途径，是通向科学理论的桥梁。 是发挥思维能动性的主要方式，激发思维创造性的媒介。 不同假说的争论有利于科学的发展，有利于学术繁荣。 4、科学理论 科学理论：是系统化的科学知识，是关于客观事物的本质及其规律性的相对正确的认识，是经过逻辑论证和实践检验并由一系列概念、判断和推理表达出来的知识体系。 科学理论的结构 基本概念——思维的基本单位、逻辑起点 基本原理或定律——是对研究对象的基本关系的反映，是科学理论建立的基础。 科学推论——由基本原理演绎推导出来的结论。 科学理论的基本特征 客观真理性——最本质的特征 要求科学理论必须正确地反映客观事物的本质及其规律性。 全面系统性 从事物的全部现象及其所有联系出发概括出来的普遍本质与规律。 逻辑完备性 整个体系具有内在的逻辑关联性、无矛盾性。
小学生科学知识：日常生活中的科学知识 从古到今，世上的万物是多么的神奇啊。小鸟在树上睡觉为什么掉不下来呢?下过雨后，为什么会出现彩虹呢?这些都是科学知识要我们去学习，去了解。下面是小编整理的小学生科学知识：日常生活中的科学知识，欢迎阅读。 小学生科学知识 1、生活垃圾对人体健康有什么影响? 生活垃圾主要通过土壤污染、大气污染、地表和地下水的污染影响人体健康。生活垃圾若不能及时从市区清运或是简单堆放在市郊，往往会造成垃圾遍布、污水横流、蚊蝇孽生、散发臭味，还会成为各种病原微生物的孽生地和繁殖场，影响周围环境卫生和危害人体健康。 2、生活垃圾有什么污染? 生活垃圾不但占用大量的土地，而且还污染水体、大气、土壤，危害农业生态，影响环境卫生，传播疾病，对生态系统和人们的健康造成危害。 3、什么是大气环境质量基准和环境空气质量标准? 大气环境质量基准是指大气环境中污染物对特定对象(人或其他生物等)不产生不良或有害影响的剂量(无作用剂量)或浓度。大气环境质量基准是由污染物同特定对象之间的剂量-反应关系确定的。环境空气质量标准是国家为保护人群健康和生存环境，对大气污染物(或有害因素)容许含量(或要求)所作的规定。环境空气质量标准体现国家
的环境保护政策和要求，是衡量环境是否受到污染的尺度，是环境规划、环境管理和制订污染物排放标准的依据。环境空气质量标准考虑社会、经济、技术等因素，经过综合分析制定，由国家行政主管部门颁布，具有法律的强制性。 4、什么是大气环境容量? 大气环境容量是指在满足大气环境目标值(即能维持生态平衡并且不超过人体健康要求的阈值)的条件下，某区域大气环境所能承纳污染物的能力，或所能允许排放的污染物的总量。其大小取决于该区域内大气环境的自净能力以及自净介质的总量。若超过了容量的阈值，大气环境就不能发挥其正常的功能或用途，生态的良性循环、人群健康及物质财产将受到损害。 5、什么是大气环境质量? 大气环境质量是指大气环境总体或某种大气污染物对人群健康、生存繁衍以及社会经济发展适宜程度的量化表述，其方式是用大气污染物浓度水平来表征大气环境的好坏。大气环境质量的要素主要包括气态污染物和颗粒物两类。但是只有浓度水平也无法定义大气环境质量的好坏，所以产生了大气环境质量标准，对不同功能区的大气环境含有有害物质或因素限值作统一规定。我国《环境空气质量标准》(GB3095-2012)的环境空气污染物基本项目有：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM10和PM2.5等。 6、雾和霾有什么区别? 雾(Fog)和霾(Haze)是两个不同的概念。雾是由大量悬浮在近地
科学知识大全(审精) 夜晚的天空为什么是黑的 夜晚的天空为什么是黑的？这是经典宇宙学中的一个著名的问题．自古以来，人们就不断地对宇宙进行种种猜测．古代的人们曾经认为星星是镶嵌在一个透明球面上的．中国最古老的宇宙结构学说盖天说的基本观点是天圆地方．托勒政的地心宇宙体系和哥白尼的日心地动宇宙体系中都包括恒星天球的内容．中世纪的思想家尼古拉认为宇宙是无限的．牛顿把空间和时间的无限性作为他的理论的基本原理．他还推断：星星的数目必定是无限的，而且相当均匀地分布在空间．观测上，英国著名的天文学家威廉·赫歇耳和约翰·赫歇耳父子宣布至少某些可观测星云是与银河系具有相同尺度和结构的由分立的恒星组成的系统．这些星系居于整个宇宙之中．19世纪天文学家普遍认为可观测宇宙必须是静态、无限的和均匀的．而对静态、无限、均匀的宇宙的一个著名反对意见即夜黑问题，也称奥伯斯佯谬．这个样谬是说，若恒星发出的光不变且都相同，而空间又是欧几里得的（平直的），则在此种宇宙中整个天空的亮度看起来是均匀的，且与太阳一般亮．因为无论从哪一个方向观看天空，视线都会碰到一个星星．这一点可以用一个简单的几何论证说明：现考虑进入人眼的一束细长的锥形光线．虽然恒星表面的视亮度与距离平方成反比，但锥体的截面积（或恒星的数目）随距离平方而增加，则集中在锥体内的光与它从什么地方发出没有关系，因而整个天空就要亮得像太阳一样，实际上夜空却是黑的．如何才能消除观测与理论之间的矛盾呢？ 奥伯斯的推导基于以下的宇宙学观点： 1．宇宙物质是均匀分布的． 2．宇宙是静态的． 3．宇宙是无限的． 4．宇宙存在的时间已经无限长．为了避免夜晚的天空像太阳那么亮的结论，我们必须重新考察上述观点．一个平均密度随观测距离的增大而减小，并以零为极限的等级式宇宙模型可以消除佯谬，但要付出失去均匀性的代价．但迄今为止的观测结果是：宇宙物质在大尺度空间内的分布是均匀和各向同性的．这个观点称为宇宙学原理，是现代宇宙学理论所必须依据的公理．上述第一点符合宇宙学原理，应予保留．这样等级式宇宙模型应该放弃．由于奥伯斯假定恒星发光不变，这一点今天看来最成问题．如果假定恒星并不是永远那么亮，而是在有限的过去才开始发光，由于远处恒星的光线尚未到达我们这儿，这也可以避免整个天空像太阳那么亮的结论．这使我们面临着是什么首次使恒星发光的问题．如此看来一个具有有限过去的宇宙可避免奥伯斯样谬．此时宇宙在时间上有个开端．另外一个有足够大膨胀速率的宇宙也能避免奥伯斯佯谬，即使它具有无限的过去．因为根据量子理论的观点，光子的能量正比于其频率．远距离高速追行光源的光线将产生非常大的红移，因而其能量将相应减小，使其总和保持有限，甚至可忽略不计．由于观测上尚无放弃宇宙学原理的理由，第一条观点应该 接受，而第二、第四条应该重新考虑． 20世纪初，爱因斯坦创立了广义相对论，这就为研究宇宙的整体结构提供了理论基础．宇宙的整体性质由引力场方程决定．荷兰物理学家德西特首先获得了引力场方程的一个宇宙解，但它是动态的而不可能是静态的：宇宙要么是膨胀的，要么是收缩的．观测上，哈勃发
生活中的科学知识 ·生活中的科学知识·
厨房中的科学知识