摘要：天文學、哲學和數學是從人類文明真正誕生起流傳至今的最古老的三門學科，可以
說人類的文明就是從仰望星空開始。數千年來，對天文學的持續探索促進者我們的科技不斷發展；反過來，一代代更新的科技產品又在提升我們探索無盡星空的能力。從光學折射望遠鏡到射電望遠鏡，從最早的宇宙島之爭都現在對脈沖星的研究，我們一步步走來，相信也會走的更遠。
關鍵字：觀測、星空、望遠鏡
仰望星空
人類對天文學的探索，是永恒不變的追求，因而天文學也是貫穿人類文明始終的科學。從遠古到至今指導人類生活的歷法、在航海時代只因探險者辨明方向的羅盤、和星辰變化密切相關的宗教活動、近代物理學的發展與證明，乃至我們每天時刻關注的測時、守時、授時工作都是天文學直接或間接的產物，都與天文學息息相關，可以說沒有天文學的不斷進步就沒有如今的人類文明。
天文學對人類文明如此重要，那他又是如何發展的呢一切從仰望星空開始。
何以望天
因為天文學研究對象是大氣層以外的天體和宇宙中的一切時間、空間變化，天文學的發展離不開天文觀測，那么從古至今人類的觀測手段有怎樣的演變呢
光學望遠鏡
從遠古開始到歐洲文藝復興時期，人類主要的觀測手段就是肉眼觀察與記錄，觀測的天體范圍也很小，只有一些彗星、恒星和太陽系內的行星。漫長的時間里我們只能不斷靠一代代的傳承積累來掌握形體運行出現的規律，可以說是一直在積累階段。雖然人類也發明制造了渾天儀等一些天文研究儀器，但只是有助于人類對天體運行規律的推演，對天體觀測并沒有太直接的作用。從之后的文藝復興開始，由于科技的不斷發展，伽利略制造了人類第一臺光學望遠鏡人類開始使用望遠鏡來觀測。因為光學望遠鏡進光量大、可接受并儲存光子信息而且可以依靠機械追蹤來長時間持續觀測，大大擴展了人類的觀測范圍。
光學望遠鏡的主要任務有兩個，一是收集光子，因此光學望遠鏡的尺寸越大、透光效率越強，單位時間內的進光量也就越大，觀測效果也就越好；二是將光子成像，這受到鏡面及整個光學系統的加工配置影響。測量星體光度最早用到照相底片，后來使用光電倍增管，之后在兩者基礎上結合了電荷耦合器件，最終成為成熟的觀測手段。在測量恒星分光時，最早用到的是物端棱鏡，之后采用了棱鏡分光以，再后來則是用光柵攝譜儀，可見我們的觀測手段是在不斷提升的。
光學望遠鏡分為折射、反射、折反射三種。折射望遠鏡最早產生，有視線方向與天體方向一致、尋找星體容易、視場較寬等優點，很受歡迎。但是由于不同波長的光對玻璃的折射率不同，在經過望遠鏡鏡片后不能聚焦從而形成色差，會嚴重影響望遠鏡的光學質量?，F在大型天文望遠鏡已經不用折射式，但業余的小型望遠鏡中折射望遠鏡依舊很受歡迎。
反射望遠鏡的物鏡是反射鏡，最早是用金屬打磨而成，后改為用玻璃磨成二次曲面后表面再鍍以金屬來做反光膜。反射望遠鏡的優點在于不存在色差，透過物鏡的光線也不會被玻璃吸收，但由于軸外像差較大使得周圍成像模糊，因此實際使用的反射望遠鏡都會將視場造的很小。不過由于光學元件加工量小，反射望遠鏡的造價遠遠低于折射望遠鏡，反射望遠鏡也因此大范圍使用，現代大型天文望遠鏡都是反射望遠鏡。人類第一架反射望遠鏡是牛頓制造的。
光學望遠鏡分為折射、反射、折反射三種。折射望遠鏡最早產生，有視線方向與天體方向一致、尋找星體容易、視場較寬等優點，很受歡迎。但是由于不同波長的光對玻璃的折射率不同，在經過望遠鏡鏡片后不能聚焦從而形成色差，會嚴重影響望遠鏡的光學質量?，F在大型天文望遠鏡已經不用折射式，但業余的小型望遠鏡中折射望遠鏡依舊很受歡迎。
反射望遠鏡的物鏡是反射鏡，最早是用金屬打磨而成，后改為用玻璃磨成二次曲面后表面再鍍以金屬來做反光膜。反射望遠鏡的優點在于不存在色差，透過物鏡的光線也不會被玻璃吸收，但由于軸外像差較大使得周圍成像模糊，因此實際使用的反射望遠鏡都會將視場造的很小。不過由于光學元件加工量小，反射望遠鏡的造價遠遠低于折射望遠鏡，反射望遠鏡也因此大范圍使用，現代大型天文望遠鏡都是反射望遠鏡。人類第一架反射望遠鏡是牛頓制造的。
1931年，德國光學架施密特發明了折反射望遠鏡，物鏡與反射式相似，但是擴大了反射望遠鏡的視場而且沒有色差，不過由于像差也被加大成像十分模糊。改進后的折反射望遠鏡在球面鏡球心位置加了一片改正透鏡，再把焦平面考慮誠球面，使得望遠鏡成像質量有了很大提升。
由于天文學的不斷發展，天文觀測的要求不斷提升，望遠鏡的口徑不斷增大，隨之而來的是鏡片的加工難度急劇增加。而且由于鏡片巨大，也要考慮不同位置時重力彎沉的情況，這會使得光透過后偏折從而引起成像質量下降。這一系列原因在機械、材料、控制技術不能突破的情況下極大但制約了整塊主鏡面大型天文望遠鏡走到了盡頭，替代它的是由薄鏡鑲拼技術制造的新式望遠鏡。
新式望遠鏡雖然降低了主鏡的加工難度，卻也同樣存在鏡片的重力彎沉及周圍溫度影響，為了克服這些問題主動光學系統應運而生。主動光學系統是說望遠鏡會隨著鏡片位置變化運用控制技術主動使鏡片發生一定形變來保證成像質量。對應的，整塊主鏡是靠著自身厚度和剛性來保持鏡片不發生形變，因而被稱為被動光學。主動光學系統有敏感元件、傳感器、計算機和控制器構成，構成完整的信息反饋回路。主動光學系統不僅能處理由鏡片形變帶來的影響，也可以分辨大氣湍流干擾，矯正波前陣面畸變。
射電望遠鏡
但即使光學望遠鏡經過一次次改良后性能已經得到很大提升，對于人類認識茫茫宇宙還是不夠，因為人眼和光學望遠鏡還是只能觀測可見光范圍內的信號。我們研究天體運動，只有觀測天體傳來的電磁波一種手段，而天體向四周發出的電磁波是包括從波長大于十千米的超長波到波長小于千分之一納米的伽馬射線，可見光波僅是其中很小的一部分。還好，在人類天文觀測不斷進步的歷程中，由于二戰后無線電技術在天文領域的應用，人類發明了能夠接受各個波段電磁波的射電望遠鏡，彌補了之前的不足。自此，天文學家的視野擴展到天體輻射的無線電波段，天文學研究進入全波段天文學的領域。
射電望遠鏡由天線、接收機、數據處理裝置和顯示記錄裝置四部分構成。天線相當于光學望遠鏡的主鏡，靈敏度和分辨率是衡量射電望遠鏡性能的標準。觀測效果與其尺寸正相關，因此增大天線的有效面積十分重要。同時，提升天線的抗噪能力和信號檢測能力也可以提升射電望遠鏡的靈敏度。由于射電望遠鏡觀測到波段范圍要比光學望遠鏡大得多，因此相同口徑的射電望遠鏡分辨率要低得多，成像也更加困難。在觀測中基本只能找出主瓣副瓣區域，大致指出天體所在方向。
在上世紀五十年代天文學家研究出射電望遠鏡的綜合孔徑技術，并創造性地提出建立望遠鏡陣，不光擴大了望遠鏡的有效口徑而且將望遠鏡視場擴大，此外了還可以應用無線電干涉原理綜合陣中各個望遠鏡的觀測結果獲得觀測天體的射電圖形，大大提升了射電望遠鏡的分辨率，使之可以和相同口徑的光學望遠鏡相媲美。
隨著計算機技術的不斷進步，信息傳遞的速度急劇提升。結合數字系統，大量天文觀測所得的數據得到迅速處理。從二十世紀八十年代開始，大量的射電望遠鏡陣建成，在美國、德國等國家都建成，美國國家射電天文臺的射電望遠鏡陣就是其中典型代表。隨著之后的無線電技術繼續發展，相繼產生建立了美國甚長基線陣、印度巨型米波射電望遠鏡陣、英國微波聯線干涉網等大型射電望遠鏡陣。至此，射電天文發展可謂蔚為大觀。
從肉眼到望遠鏡，從光學到射電，從宇宙島之爭到如今發射哈勃望遠鏡，人類仰望星空的能力不斷提升，這是千百年來無數天文學家嘔心瀝血的璀璨成果。雖然我們也曾有誤解，也曾有迷茫，但正是有一代又一代天文研究者的不懈努力，我們一直在進步著。相信憑借著薪火相傳的天文攤就精神，我們一定會在天文道路上的腳步也會越來越堅定、越來越遠。
我的仰望
選學大學天文學是巧合，但在真正上完這門課時，我發現有些改變已經悄然發生。以前也會有仰望星空的時刻，大多數時候僅能看到幾顆星星在城市晦暗的天空上默默懸掛，偶爾能看到漫天繁星，也僅是驚奇如此多的閃光點在天空中懸掛，對于這些星辰存在的價值與意義從未在意過。
現在我明白，原來人類從弱小到如今一直在嘗試著和浩瀚天宇交流，遠古時希望得到庇護與指引，而現在我們在尋找著其他的智慧生物。頭頂的這一片天，不僅僅是遙不可及的陌生存在，無數的天文學家耗盡畢生心血在探索這無盡宇宙，他們中的一些是專門從事天文學研究，而更多是逐漸折服于星辰的無限魅力而成為天文愛好者，在一步步成為天文研究者，也許一生收獲甚少，就像無數年對著虛空自言自語得不到一絲回應；也許成為少數名揚天下的大科學家，但這一切都未可知，但仍有無數仁人志士踏上天文研究道路，在此，向每一位天文研究者致敬。
如今在此抬頭仰望，會想到千百年來無數天文學家前赴后繼的身影，會浮現起世界各地一個個偉岸的望遠鏡陣，回想起一則則有關星辰的美麗神話，會想到無限宇宙中無數星辰的生滅演化。也許我永遠都不會有機會親自用天文望遠鏡看一看這美麗又遼闊的遼闊星空，但他的瑰麗神奇永遠印刻在我心中。
參考書目：
《天文學新概論（第四版）》。蘇宜編著?？茖W出版社
《基礎天文學教程》。邵華木編著。安徽人民出版社
說人類的文明就是從仰望星空開始。數千年來，對天文學的持續探索促進者我們的科技不斷發展；反過來，一代代更新的科技產品又在提升我們探索無盡星空的能力。從光學折射望遠鏡到射電望遠鏡，從最早的宇宙島之爭都現在對脈沖星的研究，我們一步步走來，相信也會走的更遠。
關鍵字：觀測、星空、望遠鏡
仰望星空
人類對天文學的探索，是永恒不變的追求，因而天文學也是貫穿人類文明始終的科學。從遠古到至今指導人類生活的歷法、在航海時代只因探險者辨明方向的羅盤、和星辰變化密切相關的宗教活動、近代物理學的發展與證明，乃至我們每天時刻關注的測時、守時、授時工作都是天文學直接或間接的產物，都與天文學息息相關，可以說沒有天文學的不斷進步就沒有如今的人類文明。
天文學對人類文明如此重要，那他又是如何發展的呢一切從仰望星空開始。
何以望天
因為天文學研究對象是大氣層以外的天體和宇宙中的一切時間、空間變化，天文學的發展離不開天文觀測，那么從古至今人類的觀測手段有怎樣的演變呢
光學望遠鏡
從遠古開始到歐洲文藝復興時期，人類主要的觀測手段就是肉眼觀察與記錄，觀測的天體范圍也很小，只有一些彗星、恒星和太陽系內的行星。漫長的時間里我們只能不斷靠一代代的傳承積累來掌握形體運行出現的規律，可以說是一直在積累階段。雖然人類也發明制造了渾天儀等一些天文研究儀器，但只是有助于人類對天體運行規律的推演，對天體觀測并沒有太直接的作用。從之后的文藝復興開始，由于科技的不斷發展，伽利略制造了人類第一臺光學望遠鏡人類開始使用望遠鏡來觀測。因為光學望遠鏡進光量大、可接受并儲存光子信息而且可以依靠機械追蹤來長時間持續觀測，大大擴展了人類的觀測范圍。
光學望遠鏡的主要任務有兩個，一是收集光子，因此光學望遠鏡的尺寸越大、透光效率越強，單位時間內的進光量也就越大，觀測效果也就越好；二是將光子成像，這受到鏡面及整個光學系統的加工配置影響。測量星體光度最早用到照相底片，后來使用光電倍增管，之后在兩者基礎上結合了電荷耦合器件，最終成為成熟的觀測手段。在測量恒星分光時，最早用到的是物端棱鏡，之后采用了棱鏡分光以，再后來則是用光柵攝譜儀，可見我們的觀測手段是在不斷提升的。
光學望遠鏡分為折射、反射、折反射三種。折射望遠鏡最早產生，有視線方向與天體方向一致、尋找星體容易、視場較寬等優點，很受歡迎。但是由于不同波長的光對玻璃的折射率不同，在經過望遠鏡鏡片后不能聚焦從而形成色差，會嚴重影響望遠鏡的光學質量?，F在大型天文望遠鏡已經不用折射式，但業余的小型望遠鏡中折射望遠鏡依舊很受歡迎。
反射望遠鏡的物鏡是反射鏡，最早是用金屬打磨而成，后改為用玻璃磨成二次曲面后表面再鍍以金屬來做反光膜。反射望遠鏡的優點在于不存在色差，透過物鏡的光線也不會被玻璃吸收，但由于軸外像差較大使得周圍成像模糊，因此實際使用的反射望遠鏡都會將視場造的很小。不過由于光學元件加工量小，反射望遠鏡的造價遠遠低于折射望遠鏡，反射望遠鏡也因此大范圍使用，現代大型天文望遠鏡都是反射望遠鏡。人類第一架反射望遠鏡是牛頓制造的。
光學望遠鏡分為折射、反射、折反射三種。折射望遠鏡最早產生，有視線方向與天體方向一致、尋找星體容易、視場較寬等優點，很受歡迎。但是由于不同波長的光對玻璃的折射率不同，在經過望遠鏡鏡片后不能聚焦從而形成色差，會嚴重影響望遠鏡的光學質量?，F在大型天文望遠鏡已經不用折射式，但業余的小型望遠鏡中折射望遠鏡依舊很受歡迎。
反射望遠鏡的物鏡是反射鏡，最早是用金屬打磨而成，后改為用玻璃磨成二次曲面后表面再鍍以金屬來做反光膜。反射望遠鏡的優點在于不存在色差，透過物鏡的光線也不會被玻璃吸收，但由于軸外像差較大使得周圍成像模糊，因此實際使用的反射望遠鏡都會將視場造的很小。不過由于光學元件加工量小，反射望遠鏡的造價遠遠低于折射望遠鏡，反射望遠鏡也因此大范圍使用，現代大型天文望遠鏡都是反射望遠鏡。人類第一架反射望遠鏡是牛頓制造的。
1931年，德國光學架施密特發明了折反射望遠鏡，物鏡與反射式相似，但是擴大了反射望遠鏡的視場而且沒有色差，不過由于像差也被加大成像十分模糊。改進后的折反射望遠鏡在球面鏡球心位置加了一片改正透鏡，再把焦平面考慮誠球面，使得望遠鏡成像質量有了很大提升。
由于天文學的不斷發展，天文觀測的要求不斷提升，望遠鏡的口徑不斷增大，隨之而來的是鏡片的加工難度急劇增加。而且由于鏡片巨大，也要考慮不同位置時重力彎沉的情況，這會使得光透過后偏折從而引起成像質量下降。這一系列原因在機械、材料、控制技術不能突破的情況下極大但制約了整塊主鏡面大型天文望遠鏡走到了盡頭，替代它的是由薄鏡鑲拼技術制造的新式望遠鏡。
新式望遠鏡雖然降低了主鏡的加工難度，卻也同樣存在鏡片的重力彎沉及周圍溫度影響，為了克服這些問題主動光學系統應運而生。主動光學系統是說望遠鏡會隨著鏡片位置變化運用控制技術主動使鏡片發生一定形變來保證成像質量。對應的，整塊主鏡是靠著自身厚度和剛性來保持鏡片不發生形變，因而被稱為被動光學。主動光學系統有敏感元件、傳感器、計算機和控制器構成，構成完整的信息反饋回路。主動光學系統不僅能處理由鏡片形變帶來的影響，也可以分辨大氣湍流干擾，矯正波前陣面畸變。
射電望遠鏡
但即使光學望遠鏡經過一次次改良后性能已經得到很大提升，對于人類認識茫茫宇宙還是不夠，因為人眼和光學望遠鏡還是只能觀測可見光范圍內的信號。我們研究天體運動，只有觀測天體傳來的電磁波一種手段，而天體向四周發出的電磁波是包括從波長大于十千米的超長波到波長小于千分之一納米的伽馬射線，可見光波僅是其中很小的一部分。還好，在人類天文觀測不斷進步的歷程中，由于二戰后無線電技術在天文領域的應用，人類發明了能夠接受各個波段電磁波的射電望遠鏡，彌補了之前的不足。自此，天文學家的視野擴展到天體輻射的無線電波段，天文學研究進入全波段天文學的領域。
射電望遠鏡由天線、接收機、數據處理裝置和顯示記錄裝置四部分構成。天線相當于光學望遠鏡的主鏡，靈敏度和分辨率是衡量射電望遠鏡性能的標準。觀測效果與其尺寸正相關，因此增大天線的有效面積十分重要。同時，提升天線的抗噪能力和信號檢測能力也可以提升射電望遠鏡的靈敏度。由于射電望遠鏡觀測到波段范圍要比光學望遠鏡大得多，因此相同口徑的射電望遠鏡分辨率要低得多，成像也更加困難。在觀測中基本只能找出主瓣副瓣區域，大致指出天體所在方向。
在上世紀五十年代天文學家研究出射電望遠鏡的綜合孔徑技術，并創造性地提出建立望遠鏡陣，不光擴大了望遠鏡的有效口徑而且將望遠鏡視場擴大，此外了還可以應用無線電干涉原理綜合陣中各個望遠鏡的觀測結果獲得觀測天體的射電圖形，大大提升了射電望遠鏡的分辨率，使之可以和相同口徑的光學望遠鏡相媲美。
隨著計算機技術的不斷進步，信息傳遞的速度急劇提升。結合數字系統，大量天文觀測所得的數據得到迅速處理。從二十世紀八十年代開始，大量的射電望遠鏡陣建成，在美國、德國等國家都建成，美國國家射電天文臺的射電望遠鏡陣就是其中典型代表。隨著之后的無線電技術繼續發展，相繼產生建立了美國甚長基線陣、印度巨型米波射電望遠鏡陣、英國微波聯線干涉網等大型射電望遠鏡陣。至此，射電天文發展可謂蔚為大觀。
從肉眼到望遠鏡，從光學到射電，從宇宙島之爭到如今發射哈勃望遠鏡，人類仰望星空的能力不斷提升，這是千百年來無數天文學家嘔心瀝血的璀璨成果。雖然我們也曾有誤解，也曾有迷茫，但正是有一代又一代天文研究者的不懈努力，我們一直在進步著。相信憑借著薪火相傳的天文攤就精神，我們一定會在天文道路上的腳步也會越來越堅定、越來越遠。
我的仰望
選學大學天文學是巧合，但在真正上完這門課時，我發現有些改變已經悄然發生。以前也會有仰望星空的時刻，大多數時候僅能看到幾顆星星在城市晦暗的天空上默默懸掛，偶爾能看到漫天繁星，也僅是驚奇如此多的閃光點在天空中懸掛，對于這些星辰存在的價值與意義從未在意過。
現在我明白，原來人類從弱小到如今一直在嘗試著和浩瀚天宇交流，遠古時希望得到庇護與指引，而現在我們在尋找著其他的智慧生物。頭頂的這一片天，不僅僅是遙不可及的陌生存在，無數的天文學家耗盡畢生心血在探索這無盡宇宙，他們中的一些是專門從事天文學研究，而更多是逐漸折服于星辰的無限魅力而成為天文愛好者，在一步步成為天文研究者，也許一生收獲甚少，就像無數年對著虛空自言自語得不到一絲回應；也許成為少數名揚天下的大科學家，但這一切都未可知，但仍有無數仁人志士踏上天文研究道路，在此，向每一位天文研究者致敬。
如今在此抬頭仰望，會想到千百年來無數天文學家前赴后繼的身影，會浮現起世界各地一個個偉岸的望遠鏡陣，回想起一則則有關星辰的美麗神話，會想到無限宇宙中無數星辰的生滅演化。也許我永遠都不會有機會親自用天文望遠鏡看一看這美麗又遼闊的遼闊星空，但他的瑰麗神奇永遠印刻在我心中。
參考書目：
《天文學新概論（第四版）》。蘇宜編著?？茖W出版社
《基礎天文學教程》。邵華木編著。安徽人民出版社
