数学对天文学的推动 - 请谈谈数学对天文学有什麽推动？

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请谈谈数学对天文学有什麽推动？

1. 回答人: 匿名时间: 07-28 19:30:40

数学是包括天文学在内的一切自然科学的基础。微积分、概率、线性代数等现代科学的发展，促进了物理学的大发展，导致了包括牛顿三定律、爱因斯坦的广义相对论等一批物理学理论的问世，正是在这些物理学理论的指导下，天文学也经历了翻天覆地的变化

2. 回答人: 匿名时间: 07-26 16:05:43

天文事件如同高能天文粒子事件一样是随机的，在人们意想不到的时候发生了，人们根本就没有思想上的准备，特别是我们不是专业的天文学家，因此，得不到天文观测设备的准确记录，有的不过是十秒钟，有的也只有十几天。

一、用肉眼观测到的天文现象

天文事件一：
有一颗明亮的星从天上飞过，设观测点的正上方为参考点，观测角度分前45度和后45度，时间为前5秒和后5秒。在前45度，该星所发出来的光是白色的，在到后40度之前，该星所发出来的光也是白色的，然而，在后40度到后45度，该星所发出来的光很快由白色变成了红色，在超过后45度时就看不见了。
请问：该星的速度和距离是多少？
天文事件二：
有一颗明亮的星从天上飞过，设观测点的正上方为参考点，观测角度分前30度和后30度，时间为前3天和后3天。在前30度到后30度，该星以直线飞行，然而，在后30度处，该星与在后30度处的一颗静止的明亮的星发生了相互吸引作用，作用的结果如同二个大小和质量都相等的刚性的球发生碰撞作用，结果使二颗明亮的星向不同的方向飞行，二颗明亮的星的飞行方向的夹角为100度。
请问：该飞行的星的速度是多少？二颗星发生相互吸引作用时与观测点的距离是多少？

二、关于对天文现象的初步分析

关于天文事件一：
该星应该是一颗高速飞行的星，其飞行的速度是否可以由在后40度到后45度，该星由白色变为红色来确定？如果可以确定速度，那么，应该可以计算出该星与观测点的距离。
关于天文事件二：
该星应该是一个遥远的天体，而不应该是太阳系内的行星。否则，这是太阳系内发生的重大天文事件而被专业的天文学家发现、观测和记录，并且行星也飞离了原来的轨道。
如果该星是太阳系外的星，那么，能够被肉眼观测到的明亮的星应该是恒星。由于二颗明亮的星的大小和亮度是一样的，因此，我们可以认为是同太阳一样大小和亮度的恒星。

三、关于对天文现象的粗略计算

对于天文事件一：
由于星的运动使该星所发出来的光由白色变为红色，发生了非常明显的红移，因此，该星的速度可以使用光速来进行计算，显然，该星是一个高速飞行的天体。
目前我们还没有足够的知识来计算该高速飞行的天体的速度和距离，需要其他科学家的帮助。
对于天文事件二：
我们设参考点前30度、参考点后30度和观测点为正三角形，这样，二颗星发生相互吸引作用时与观测点的距离等于该星六天飞行的距离。
这里我们发现了严重的问题：
现代天文学认为，太阳系外最近的一颗恒星与太阳的距离为4.2光年，这样，用4.2光年作为距离来进行计算，该星的飞行速度为 4.2 ×365.25 / 6 ＝255，即该星的飞行速度是光速的255倍！
由此可以知道，现代天文学在恒星距离的测量上存在极大的误差，误差值是测量值的成百上千倍。
我们知道，测量天体之间的距离是一件不容易的事。天文学家利用三角视差法测量离我们比较近的天体的距离。三角视差法是把被测的那个天体置于一个特大三角形的顶点，地球绕太阳公转的轨道直径的两端是这个三角形的另外二个顶点，通过测量地球到那个天体的视角，再用到已知的地球绕太阳公转轨道的直径，依靠三角公式就能推算出那个天体到我们的距离了。
恒星距离的测定，对研究恒星的空间位置、求得恒星的光度和运动速度等，均有重要的意义。离太阳距离在16光年以内的有50多颗恒星。其中最近的是半人马座比邻星，距太阳约4.2光年，大约是40万亿千米。显然，根据我们的计算发现：这一数据存在严重的错误！

四、关于产生测量误差的原因分析

三角视差法是以光的直线传播为基础的。中学的物理上就知道，光在不同介质中传播会发生折射，怎么去掉地球大气抖动的影响是个问题，这点或许利用在太空的哈勃之类的来代替观察，可以消除地球大气的影响，但是，太阳系内的影响呢，太阳系内就没有其他介质了么？光不会发生折射吗？爱因斯坦说过，光线在引力作用下会发生弯曲，这样说来就不是直线了，不是有个“蝴蝶效应”吗？
蝴蝶效应：极小的微观变化就会引起结果的巨大差异，这样看来，天文测量的误差大了，不是简单的谬以千里了，而是多少万、多少亿光年了，这里的天文测量误差真是 “天文数字”！这里的误差不是百分之几，而是百分之千、百分之万、百分之十万！因此，三角视差法只能定性的测定恒星的远近。

结束语

一颗高速飞行的恒星可以通过与另一颗恒星的吸引作用，使另一颗恒星产生高速飞行，这样，在未来的天空中必将存在许多颗高速飞行的恒星，成为未来天空的“基本的场粒子”。
由于二颗星的相互吸引作用发生于一九八三年，因此，如果能够准确测量二颗星发生相互吸引作用时的位置和光度以及现在的位置和光度，对于研究其他恒星的距离和运动速度等将具有重要的意义。

附录：理想的质数定理公式

设Pi（N）表示不大于N的质数的总个数，那么，当 N ≥ 100000000 时，有如下公式成立：
Pi（N）≥ 2 /（1＋√（1－4 / Ln（N）））× N/ Ln（N）≡ Sha（N）≥ N /（Ln（N）－1）
式中Ln（N）为自然对数

3. 回答人: 匿名时间: 07-23 13:44:53

世界上最早的学科是什么?天文学还是数学？答案是数学，因为人们之间的交换慢慢形成了数学，数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。透过抽象化和逻辑推理的使用，由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学家们拓展这些概念，为了公式化新的猜想以及从合适选定的公理及定义中建立起严谨推导出的真理。

数学属性是任何事物的可量度属性，即数学属性是事物最基本的属性。可量度属性的存在与参数无关，但其结果却取决于参数的选择。例如：时间，不管用年、月、日还是用时、分、秒来量度；空间，不管用米、微米还是用英寸、光年来量度，它们的可量度属性永远存在，但结果的准确性与这些参照系数有关。

数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学。简单地说，是研究数和形的科学。由于生活和劳动上的需求，即使是最原始的民族，也知道简单的计数，并由用手指或实物计数发展到用数字计数。

基础数学的知识与运用总是个人与团体生活中不可或缺的一块。其基本概念的精炼早在古埃及、美索不达米亚及古印度内的古代数学文本内便可观见。从那时开始，其发展便持续不断地有小幅的进展，直至16世纪的文艺复兴时期，因著和新科学发现相作用而生成的数学革新导致了知识的加速，直至今日。

今日，数学被使用在世界上不同的领域上，包括科学、工程、医学和经济学等。数学对这些领域的应用通常被称为应用数学，有时亦会激起新的数学发现，并导致全新学科的发展。数学家亦研究没有任何实际应用价值的纯数学，即使其应用常会在之后被发现。
天文学和物理学、数学、地理学、生物学等一样，是一门基础学科。天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位。随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。
由此可知，数学的产生，推动的天文学的极大的发展，也正是数学的发展，也帮助了天文学家能够对天文现象进行预测和分析。

4. 回答人: 匿名时间: 07-16 15:27:38

自远古以来，由于农业生产需要确定季节，人们就进行天文观察。16世纪后期，人们对行星绕太阳的运动进行了详细、精密的观察。17世纪开普勒从这些观察结果中总结出了行星绕日运动的三条经验规律。差不多在同一时期，伽利略进行了落体和抛物体的实验研究，从而提出关于机械运动现象的初步理论。

牛顿深入研究了这些经验规律和初步的现象性理论，发现了宏观低速机械运动的基本规律，为经典力学奠定了基础。亚当斯根据对天王星的详细天文观察，并根据牛顿的理论，预言了海王星的存在，以后果然在天文观察中发现了海王星。于是牛顿所提出的力学定律和万有引力定律被普遍接受了。

经典力学中的基本物理量是质点的空间坐标和动量：一个力学系统在某一时刻的状态，由它的某一个质点在这一时刻的空间坐标和动量表示。对于一个不受外界影响，也不影响外界，不包含其他运动形式(如热运动、电磁运动等)的力学系统来说，它的总机械能就是每一个质点的空间坐标和动量的函数，其状态随时间的变化由总能量决定。

在经典力学中，力学系统的总能量和总动量有特别重要的意义。物理学的发展表明，任何一个孤立的物理系统，无论怎样变化，其总能量和总动量数值是不变的。这种守恒性质的适用范围已经远远超出了经典力学的范围，现在还没有发现它们的局限性。

早在19世纪，经典力学就已经成为物理学中十分成熟的分支学科，它包含了丰富的内容。例如：质点力学、刚体力学、分析力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等。经典力学的应用范围，涉及到能源、航空、航天、机械、建筑、水利、矿山建设直到安全防护等各个领域。当然，工程技术问题常常是综合性的问题，还需要许多学科进行综合研究，才能完全解决。

5. 回答人: 匿名时间: 07-04 11:41:10

天文学是最早运用数学的科学领域，这可以上溯到2 000多年前的古希腊时代。17世纪，牛顿完成了哥白尼所开创的天文学革命，为经典天文学奠定了基础，而他的天文学（天体力学）本质上是数学的而不是物理学的。借助数学方法和计算技术，天体力学在当代获得了引人注目的成就。例如，应用牛顿定律和高速计算机，天文学家们已经预测了太阳系在未来2亿年内的运动情形。

另一个著名的例子是天体物理中的数值模拟。天文学研究的许多问题，如宇宙、星系的演化，太阳系中行星、卫星的形成，其尺度常常是以光年计算的（例如，离太阳系最近的恒星是半人马座比邻星，距离大约为4.3光年；银河系的范围约为10万光年；最近的河外星系的距离约为100万光年），其时间常常是以亿年计算的（例如，太阳系是在距今50～46亿年前形成的），天体及宇宙空间中的超高温、超低温、超高压、超高密度以及其他许多物理条件，都不是世界上任何实验室所能达到的，研究有关的物理过程又涉及极为复杂的多变量微分方程和积分方程。例如，太阳表面的温度为5770 K，白矮星的密度为～克/ ；20世纪20年代，人们发现天狼星的一颗伴星，其质量约为太阳的1.053倍，但半径却只有太阳半径的0.0074倍，平均密度高达克/ ，温度约 K；中子星的密度为～克/厘米3等。因此，对这些问题的研究既需要进行大型的复杂计算，又需要进行大量的模拟试验。随着大型计算机的出现以及计算机科学的发展，数值模拟方法应运而生，成为天文学家手中的强有力工具。

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