對未知世界的探索是推動天文學不斷進步的動力

【作者：黃媂】

「天體物理學」是「天文學」的一個分支學科，是現代天文學的主流，天文學分為三個主要的分支：

• 「天體測量學」
• 「天體物理學」
• 「天體力學」

天體測量學主要研究日月星辰的位置和運動，而天體力學是利用數學和力學的知識來研究日月星辰的運動的規律，天體物理學已經成為現代天文學的一個主流，它是利用物理學的理論、方法和技術來研究宇宙和宇宙內天體的性質、結構和演化，所以天文學這門課程學習的主要內容包括恆星，星系和宇宙的結構、組成、形成和演化的過程。

天文學的研究特點

天文學研究始終是處於發現和探索未知世界的過程裡面，因為所研究的各類天體、各種天象都是在地面上從來沒有見過或者說接觸過的，就像古希臘的哲學家「芝諾」說的，人的知識就像一個圓圈，在圓圈裡面是你所知道的知識，圓圈外面是未知的知識，你知道的越多圓圈就越大，也就意味著未知的世界也就越大，所以天文學在研究的過程裡面不斷地發現了新的規律、新的現象，同時也不斷地發現新的問題，表明天文學始終處在發展中的過程裡面。

天文學研究所面臨的對象以及它所處的物理環境是非常複雜的，這些極端的條件包括：

1. 物理條件：溫度，密度，壓強，磁場。
2. 尺度極大，距離極遠，時標極長。
3. 以小見大，以近及遠，以分類推演化，以空間換時間。

物理條件：

在恆星內部的溫度可以高到上千萬度，在星際空間裡面它的密度遠遠地基於實驗室裡面的真空環境，特殊天體中子星的壓強和磁場都是地球上從來沒有出現過的，所以天文學的研究實際上就是在極端的物理環境裡面去發現去發展物理的規律。

尺度、距離、時標：

我們知道太陽的大小是遠遠地超過地球大小的，而太陽到地球其實是光也要走8分鐘的路程，更不用說那些非常遙遠的天體了所以距離是研究天文現象的一個重要的「路障」，所有天體的研究都涉及到它的演化，但是天體演化的時標是極長的，短的上百萬年，長的可能是幾十億年甚至上百億年，所以遠遠地超過了人類所能夠達到的研究時間極限，這就給天文學研究帶來了很大的困難，但是同時也是對人類智力的一種挑戰。

研究方法：

在研究天體和各種天體事件的過程裡面，採用了的方法叫做「以小見大，以近及遠，以分類推演化，以空間換時間。」

以小見大——雖然天體是非常大的，但是對它的研究卻是從最小的微觀粒子入手的，通過對恆星或者說其他天體內部組成的各種微觀粒子的物理狀態的研究，分析由這些粒子所組成的各類天體的性質。

以近及遠——首先研究近距離的恆星，通過對這些天體的細緻觀察和分析，可以得到它們的一些主要特徵，再把這些特徵推廣到遙遠的天體上面去，從而漸漸地對越來越遠天體的認識就會越來越深入。

以分類推演化——雖然天體的演化的時標是非常長的，但是通過統計對已發現的天體分成不同的類別，這些類別之間的特徵反映了它們在演化上的聯繫。

以空間換時間——雖然有些天體是特別的遙遠，但是我們知道光速在真空裡面是不變的，觀察越遙遠的天體就意味著光所經歷的時間就越長，觀察越遠天體的時候就意味著觀察到的是來自于越早的時期天體的輻射，所以通過觀察不同距離的天體實際上就是看到了一幅宇宙演化的景象。

圖解：宇宙演化模型圖

在天文學研究裡面，觀測是最重要的基礎

觀測的含義包括：『觀察和測量』這兩個方面的含義，既觀察天體和天象本身，也精確地去測量它們的位置和變化等等。

而天文觀測是一種被動的實驗，它的含義就是天上發生什麼事界我們就記錄和分析它，而不是像我們在地面實驗室裡面我們主動的設計實驗，所以通過大量的天文觀測可以積累天體的一些主要的特徵。

通過對特徵的分析可以得到它們其中的一些統計規律，再結合我們所掌握的數學、力學和物理學的知識啊，人們可以去建立各種各樣的理論模型，理論模型到底是否正確還是需要通過觀測數據、觀測事實來進行檢驗，去偽存真，所以通過這樣的循環過程逐步地建立了反映天體性質和演化的一些基本理論，譬如恆星的結構和演化理論以及宇宙大爆炸的理論。

【作者：太空生物學·黃媂】

【編輯：天體生物學·黃姤】

【旁述：餘生】

【黃媂】【科普新星培訓營】95後女學員，今日頭條青雲計劃精選文章獲獎者。創作有關（天體生物學領域.太空生物學領域.科學.科技.科研.科普）的文章，歡迎點讚.評論.轉發.關注互相學習。