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第16章 人类对太空的关注与探索(4)

2.华夏哲人:纵论宇宙解天书

对于宇宙的认识,中国古人就开始研究,如中国天文学家张衡很早就发明了浑天仪、地动仪,这些仪器的工艺精美绝伦,机理的深奥玄妙,令今人拍手叫绝。直到20世纪末(1997年)今人才将张衡发明的地动仪仿制成功。可见古人对天、对地、对宇宙研究的深度和广度。再往前推,有人认为2500多年前的《易经》——六经之首中的太极图已经提示了宇宙事物的阴阳合和,虚实相抱的本质特性。太极科学中对宇宙起源问题已谈到了无极生太极、太极生两仪,两仪生四象、四象生八卦的深奥哲理。实际上太极科学中已指明宇宙起源于无极(即无实体粒子的能海世界),由无极(混沌态)后来又生出太极(即能量浓缩成特异物质——能量团块,即大爆炸前的奇点物质),由此之后,即从大爆炸后产生粒子和波——轻升浊沉,太极生两仪,或说由太极生出两仪世界,即粒子显形世界和波性隐形世界,其中可见光是具波粒二重性的临界物质。两仪世界是对现今世界的阴、阳互抱的具体描述。两仪生四象,即指粒子世界产生后,由两仪世界又衍生出各种阴中有阳,阳中有阴,阴阳互含的四像世界(阳阳、阴阳、阳阴、阴阴世界事物,其中也包括各类生命形式的诞生)。再后来,由于生命的存在,进化、升华等过程又产生精彩纷呈的自然科学和社会科学,于是又产生出先天八卦(优羲所传)乃至后天六十四卦(周文王推演)的更精细的分科分类。每卦都代表着一种特定事物的本象。可以认为,这种太极理论(又称易理)普遍适于地球人类和星体,同时也适合于宏观宇宙和微观宇宙。有人提出,切不可将易经只看成是“算命的小把戏”,易经理论是认识宇宙的哲学总结,是包罗万象事物的真谛。

除了易经之外,我国古代的道教在解释宇宙中也有其观点——道生一,一生二,二生三,三生万物。这里的道可以理解是指宇宙原始的能海世界(即混沌态下的无灬),后来由道凝集而成一(一种甚浓的奇点物质,即能向质量转化的一种准备形式),一生二,即由这种特殊的奇点物质爆炸成粒子世界和波性世界共存的二性世界。二性世界化出生命后便成为三(这个三中的生命适于整个宇宙,不仅局限于地球)。有了三,即有生命存在的世界,以后所涉及到的事物就精彩纷呈了,故称三生万物。

对于宇宙的认识,在很早的佛学理论中也有更为概括而深刻的描述语言,这就是对宏观宇宙和微观宇宙的认识方法:其大无外,其小无内。可有人说,这是对宇宙认识的最精练的描述。佛祖释迦牟尼就认为九层天中各有3000大千世界,水滴中有数千虫。这是对大宇宙的层次(包括生命层次)的揭示和对微观世界(包括细菌、微生物)的认识,这比微生物发现者——荷兰的列文虎克(1632~1723年,生于荷兰德尔夫特市)至少要早2000多年。所以说,古人对宇宙本质的认识已达到相当完美的程度,令今人不得不折服。

3.“火龙冲天”源于中国

中国是世界上公认的火箭发源地。

“火箭”的名称,最早出现在距今1700多年前三国时代的古籍上。到了唐末宋初,随着火药的发明,箭杆上用火药作为易燃物,具有了很大的燃烧威力,于是被迅速地用于军事活动。

这个时期的火箭,虽然有火药燃气喷射的反作用力成分,但它飞行的动力主要还是靠弓、弩发射的力量。

大约到了南宋孝宗年代(公元1163~1189年),民间出现了用火药制作的各种爆竹和花炮。有利用火药一次爆炸产生的反作用力升到空中,然后再引爆另一部分火药炸出响声的“二踢脚”;也有利用自身的喷气反作用力向前推进的烟火“地老鼠”;还有一种在头部绑着火药筒、尾部装上羽毛,点燃后用喷气推动飞行的“起火”。这些原始的娱乐型火箭是最早靠自身喷气推进的火箭的雏形。

元、明时代,火箭进一步发展,在军事上的应用更加广泛,其技术不仅样式增多,而且能多箭齐射。明代茅元仪编著的《武备志》,记载了近300种火箭的结构与作用。其中一种最简单的火箭就是一个带箭头、羽尾的杆上绑着一个火药筒,把火药筒尾端的药捻点燃,火药燃烧产生的推力使箭向前飞行。这种原始火箭虽然没有现代火箭那样复杂,但已经具备了现代火箭的基本组成部分,如战斗部(箭头)、推进系统(火药筒)、稳定系统(尾部羽毛)和箭体结构(箭杆)。

(1)神火飞鸦

用细竹篾或芦苇编织成乌鸦状的篓子。它外封棉纸,内装炸药,鸦身下有4个药线并联在一起。使用时,点燃引线,4支火箭同时喷火,推动飞鸦升高,然后乘风滑行,可飞行300~400米,落地前鸦身内的火药点燃爆炸。从原理上讲,它同现代并联式火箭是一致的。

(2)火龙出水

在一个装有木制龙头、龙尾的薄竹筒里放数枚火箭,龙体下部前后各装2支大火箭。点燃后,龙身便在水面上飞行,火药将燃尽时,引燃龙腹中的火箭,于是火箭从龙口中呼啸而出,攻击目标。这种火箭在原理上已同现代串联式的两级火箭相似。

(3)飞空砂筒

在箭杆上捆绑两支方向相反的火药筒,中间夹放装着细砂的爆竹。使用时,先点燃筒口向后的火药筒,将火箭射出,射在敌方帐篷上,药筒内的火药烧完后引燃爆竹,细砂喷出杀伤敌人,然后点燃筒口向前的药筒,使火箭返回。这种火箭体现了反推火箭的设计思想。

14世纪末,中国明朝出现了一个勇敢的用火箭作动力的载人飞行试验者,他的名字叫万户。据美国火箭学家赫伯特·基姆在其1945年所著的《火箭与喷气发动机》一书中记载:“这位快要活到15世纪的中国士大夫,是一位试验火箭的官员。我们愿将万户评价为试图利用火箭作为交通工具的第一人。他先是做好两个大风筝,并排安放,并将一把椅子固定在风筝之间的构架上。他在构架上绑了47支他能买到的最大的火箭。当一切就绪后,万户坐在椅子上,命其仆人手持火把,他们按口令点燃47支火箭。随即火箭发出轰鸣,并喷出一股火焰,试验者万户就在这阵火焰和烟雾中消失了。这种首次进行的火箭飞行尝试没有成功。”

万户这种大胆而天才的技术构思,比起齐奥尔科夫斯基1903年提出利用火箭进行星际交通的设想,要早几百年。自从基姆引用这条史料后,引起了各国火箭学者的注意,不断被援引和评论。前苏联、德国、美国等国的火箭学者都盛赞过万户的创举。美国画家麦克唐纳还根据基姆的描述画出了万户飞天的插图。因此,美国科学家把月球上的一座环形山以万户的名字命名,万户被世界公认为是“真正的航天始祖”。

4.郭守敬:中国最早的航天研究者

1622年,有一位名叫汤若望的耶稣会传教士从欧洲来华。他知识渊博,在中国生活了44年,直至去世,向当时的中国人传播了许多西方的科学技术成就。当他在中国知道了郭守敬取得的伟大天文成就时,便情不自禁地称赞郭守敬是“中国的第谷”。

对于当时的欧洲人来说,这真是一种崇高的赞誉。第谷确实是很令人钦佩的,他于1546年诞生在丹麦的一个贵族家庭中,从小热爱观察星辰,13岁就进哥本哈根大学学习法律和哲学,16岁又进入莱比锡大学。他17岁时开始了第一项天文研究——木星合土星,26岁在仙后座中发现了著名的“第谷新星”。30岁时,第谷受丹麦国王的资助,在汶岛建起规模宏大的“天文堡”。他研制的许多大型天文仪器,在望远镜时代到来之前可以说已经达到了顶峰。他在汶岛从事天文观测达20余年之久,观测的精度超过以往的任何纪录,并作出了多项重要发现。他在逝世前一年发现了德国青年开普勒才华超群,并在临终前把毕生观测的天文资料全部赠予这位助手。开普勒殚精竭虑地分析这些资料,终于揭示出行星运动的基本规律——著名的“开普勒三大定律”,从而向世人昭示了第谷天文观测的巨大价值。

郭守敬是我国元代杰出的科学家,字若思,邢台人。他诞生于1231年,生活在比第谷早三个多世纪的时代。他的祖父郭荣通晓中国古代文化历史,还擅长数学、天文、水利等多种学科,郭守敬从小深受他的影响。

郭守敬很早就显示出了科学才能。他十五六岁就独立制成了工艺已经失传的计时仪器“莲花漏”。二十岁率领众人修复了家乡的石桥,填补了堤堰的决口。

郭守敬45岁开始全力投入天文事业。他创制的大批天文仪器构思巧妙、精密可靠,大大超越了前人。世界著名的科学史专家、英国的李约瑟博士也说过:“对于非常广泛地应用于现代天文望远镜的赤道装置而言,郭守敬的装置乃是当之无愧的先驱”。300年后,第谷才在欧洲率先采用了同样的装置。

郭守敬在阳城建造的观星台,是我国现存最早的天文台建筑,也是重要的世界天文古迹。他主持的“四海测验”,是中世纪世界上规模空前的一次大范围地理纬度测量。他编制的星表所含的实测星数,不仅突破了历史记录,而且在往后300年间也无人能超越——包括第谷在内。他测定的黄赤交角数值非常精确,直到18世纪欧洲天文学家还用它来证明“黄赤交角随时间而变化”。

郭守敬有一位好朋友名叫王恂,是当时著名的数学家。他们遵照元世祖忽必烈的命令,领导制定了在当时的世界上遥遥领先的新历法“授时历”。这种历法规定一年的平均长度为365.2425天,这只比1年的实际长度多了0.0003天!欧洲人从古罗马时代开始,始终把1回归年的长度当作365.25天。直到公元1582年,罗马教皇格里高利十三世改革历法,所采用的年长才和“授时历”相同,而它的时间却比郭守敬晚了302年。这种“格里历”沿用至今,成了世界通用的公历。此外,郭守敬还撰写了大量的天文、历法著作。

郭守敬是他那个时代世界上为数不多的伟大科学家之一。他为祖国的科学事业与社会繁荣奉献了一生,也为世界科学的发展谱写了新的篇章。七百多年来,人们对他的赞誉可谓众口一词。在当代世界,人们又用许多新的形式表达了对他的敬意。例如,在中国历史博物馆中,陈设着郭守敬的胸像,介绍了他的事迹。我国邮电部于1962年发行了编号为“纪92”的一组8枚“中国古代科学家”邮票,其中有一枚就是郭守敬的半身像,另有一枚的画面是郭守敬创制的“简仪”。1970年,国际天文学联合会将月球背面的一座环形山正式命名为郭守敬。1978年,又将中国科学院紫金山天文台在1964年发现的、正式编号为2012号的那颗小行星命名为郭守敬。1981年,中国科学技术史学会、北京天文学会等联合在北京召开大会,纪念郭守敬诞辰750周年和“授时历”颁行700周年。1984年,郭守敬的故乡邢台市决定为他塑造铜像和建造纪念馆。1986年,占地50多亩的“郭守敬纪念馆”正式对外开放。周培源教授曾为该馆题词:“观象先驱,世代敬仰”;卢嘉锡教授也题词赞扬郭守敬:“治水业绩江河长在,观天成就日月同辉”。

邢台的郭守敬铜像高4.1米,重3.5吨。人们但见郭公昂首阔视,气度非凡。此情此景不禁令人遐想:当初汤若望或别的欧洲人要是先知道了郭公,后来才知晓第谷,那么,他们会不会又反过来把第谷比作“欧洲的郭守敬”呢?这乃是更加令人陡生敬意的褒扬。

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