天文学的发展及其对人类的意义
系外行星
导语：新的天文观测和发现必将并继续深刻地影响和改变着整个人类的宇宙观，不断加深人类对宇宙的认识。这种在理性指导下的实践活动体现了现代的科学探索精神，也必将为人类认识自然、与自然和谐相处带来无穷的益处。
天文学是人类认识宇宙的科学，是近代科学革命的摇篮，是推动人类进步的源泉之一。早在远古时期，随着人们对日月经天、斗转星移、昼夜更替、寒来暑往等自然现象观测和认识的逐渐深化，在中国、巴比伦、埃及和希腊等文明古国，天文学便开始萌芽、发展了。
在中国古代，天文学已相当发达。中国在公元前13世纪甚至更早就建立了天文台，中国有着世界上历时最长、保存最完整的丰富的天象记录，有不断革新的精确历法，有见地深刻的宇宙论，还有融合高水平机械技术的天文仪器。所有这些，都是世界天文学发展史乃至整个人类文明史上的宝贵财富。
在望远镜用于天文观测400周年的今天，天文学迎来了它的黄金时期。望远镜为人类带来了层出不穷的重大天文发现，极大地增强了人类对宇宙的认识能力。回顾天文学的发展及其对人类的意义是适时和恰当的，也是对即将落幕的国际天文年的最好总结和纪念。
天文学对于人类文明进步与自然科学发展的推动作用主要体现在两个方面：一是天文观测对重大科学理论的建立提供依据和进行正确性检验；另一方面在对地球、生命及其在宇宙中的地位的认识过程中，新的天文观测发现逐渐地、不断地深刻改变着整个人类的宇宙观。
天文观测精确地检验了牛顿力学，并把它推上科学巅峰
1845年，当时的巴黎天文台台长阿喇果(Dominique F. J. Arago)建议勒威耶(Urbain Le Verrier)研究天王星运动的反常问题。勒威耶利用有关天王星的大量观测资料，运用牛顿万有引力定律计算出对天王星起摄动作用的未知行星的轨道和质量，并且预测了它的位置。他将计算结果呈送给法国科学院，与此同时他还写信给当时拥有较大望远镜的几位天文学家，请求帮助观测。他的工作在法国同行中受到了冷遇，但是却获得了德国天文学家伽勒(Johann G. Galle)的协助。1846年9月23日，伽勒收到勒威耶信的当天晚上就进行了观测搜寻。他仅用一个半小时就在偏离勒威耶预言的位置52′处观测到了这颗当时星图上没有的星，即后来大名鼎鼎的海王星。海王星的发现把牛顿力学推上了科学的巅峰。
后来，勒威耶发现水星的近日点进动，在排除太阳引力和其它已知天体的轨道摄动影响后，还有每百年43角秒的多余进动。这是牛顿引力所不能解释的。受海王星发现的启示，勒威耶由此预言了“水内行星”的存在。然而勒威耶穷其一生也无法找到这颗预言的行星。他的水星近日点进动观测结果后来被爱因斯坦用广义相对论成功地加以解释。与牛顿力学不同，在广义相对论中，两个没有自转的物体之间的引力与它们自转起来之后的引力是不同的。这一效应会引起自转轴的进动，水星进动就是由这一效应所产生的。
天文观测对爱因斯坦广义相对论的验证
广义相对论的验证主要是通过天文观测进行的。“天文验证”之一是用广义相对论成功地解释了水星近日点进动问题，计算的进动值在扣除了其它行星的影响后为每100年移动42.91″，与观测值——43″十分吻合。后来观测到的地球、金星等行星近日点的进动值也与广义相对论的计算值吻合得相当好。
“天文验证”之二是利用日全食的观测，验证了引力场中光线弯曲的量是符合广义相对论的。1911年，爱因斯坦就在理论上预言了这一现象。他认为在发生日全食时，可以通过测量太阳附近引力场的某一恒星的星光，与先前这颗恒星的位置相比较，便可以测出偏转的角度。从1912年到1922年，天文学家进行了多次日全食观测。特别是英国著名天文学家爱丁顿(Arthur S. Eddington)自爱因斯坦提出这一理论开始就支持他的预言，并为此做了大量的日全食观测。爱因斯坦关于“太阳的引力可能引起恒星光线偏折”预言的正确性，经坎普贝尔(William W. Campbell)1922年的观测结果的检验才最终被主流科学界所确认。。
“天文验证”之三是在一颗白矮星上观测到了谱线的引力红移。广义相对论认为，光线在引力场中传播时，它的频率会发生变化。当光线从引力场强的地方传播到引力场弱的地方时，其频率会略有降低，即发生引力红移现象。1911年，爱因斯坦计算从太阳射到地球的光线的相对引力红移变化是2×10-6。这个数值很小，测量起来相当困难。而白矮星的质量与太阳接近，但半径只有太阳的百分之一，其发出光的引力红移效应比较显著。1925年，美国天文学家亚当斯(Walter S. Adams)观测了一颗白矮星(天狼星B)，测到的引力红移与广义相对论的理论计算值基本相符。
值得一提的是，在1974年，美国科学家赫尔斯(Russell A. Hulse)和泰勒(Joseph H. Taylor)发现了一颗新的脉冲双星PSR1913+16。通过对这颗脉冲星的转动周期衰减测量，间接证实了广义相对论所预言的引力波。赫尔斯和泰勒也由于此项工作而荣获1993年诺贝尔物理学奖。
