by 敏誠 西洋天文與太空發展史
天文學，從無史可考，到現在粗具規模。從信仰崇拜的幻想世界，到理性科學的自由思想。我們走了很遠。現在，讓我們順著歷史的足跡，來看看天文走過的路，和西方先人們努力的足跡。
- 時間的洪流
- 上古的古文明中，直接影響現今西方天文學思想的，是巴比倫和埃及，印度。直接傳承者便是希臘，羅馬，建立了所謂古典天文體系。隨之而來的近一千年中古黑暗時期中，科學思想被視為異端邪說，中國在這時期保存了相當多的觀測資料，貢獻不可謂不大。隨著十字軍東征，從前傳至阿拉伯世界的天文知識又回流歐洲，風氣漸開，教廷的束縛終於被打破，隨後的三百年，科學突飛猛進。最後，我們踏上了月球，在你我的有生之年，人類也將踏上火星，至於距離我們最近的半人馬座α星？未來，是值得想像的。
- 上古天文學
天文學和所有科學一樣，起源於需要。四季的判別，農耕的時間，乃至於對天象的敬畏崇拜，都造成了天文學的發展。
巴比倫文明：蘇美人已能從月相來訂出曆法，並已知潤月的觀念。巴比倫人更改進並統一了曆法，且訂出了黃道十二宮。亞述人則更認識了黃道和白道，也訂出了一星期七天的制度。隨後的迦勒底人更可預測日月食，對於天文的觀測也是有名的詳實，對於五大行星的紀錄更是如此。總言之，巴比倫文化為日後承接的希臘文化打好了良好的基礎。
埃及文明：埃及的天文學是僧侶祭司的特權，埃及的天文學，在早期第三到第六王朝間發展最為快速，金字塔，太陽曆的訂定都是在這個時期。比較特別的，是埃及人將一天分為晝夜，各分為十二小時，但由於隨季節日夜長短會有變化，所以古埃及一小時的長度不是一定的。
印度文明；印度文明發源雖早，但發展較慢，後期天文發展還有受到希臘的影響。印度使用二十七星宿，他們將一個朔望月分為白月和黑月，又以月圓時月亮所在的星座命名該月份，是比較特殊的。
- 西方古典天文體系的形成 ---- 希臘時代
古希臘素有西方文明搖籃的美譽。從西元前八世紀的荷馬時期起，由於巴爾幹半島上的希臘多山陸路交通不便，所以沒有形成古代東方國家特有的中央集權體制，而形成了另一種新型的城市國家。在主要的城市國家裡，城市平民在和貴族的抗爭中取得了勝利，這些平民在外貿和擴展領地的活動中接觸到了外來的文化，又因為地近埃及，巴比倫，古埃及和巴比倫的天文知識也就這樣為他們所吸收。這些平民，相對來說思想較開放，在這樣的環境下使他們能夠自由的進行科學研究和獨立思考，一個百花齊放的時代便就此展開。
首先登場的是地處小亞細亞，和埃及以及巴比倫最為接近的愛奧尼亞，泰勒斯(Thales)是愛奧尼亞學派的始祖，他曾預言西元前585年的一次日蝕，制止了兩個種族的戰爭。但後來波斯攻陷愛奧尼亞，此學派便漸趨沒落。
隨後而起的是意大利南希臘端民地上的畢達哥拉斯(Pythagoras)學派，畢達哥拉斯曾用船的桅杆，星星的高度，月食時的地球影來證明地球是圓的。但後來此學派因分裂和政治壓迫而告沒落。
愛奧尼亞學派沒落之後，僅尋的學者移居雅典繼續工作，畢達哥拉斯學派的學者也漸聚集在雅典，兩派學者在雅典的聚集造成了雅典學派的興起。柏拉圖(Plato)便是此學派代表人物之一，此學派的歐多克斯(Eudoxus)用許多複雜同心球殼的套疊來證明行星的運動。亞理士多德(Aristotle)不僅支持此學說，並用恆星不動的理由來說明天動說的可信性。賀拉客利特(Heraclides)則由觀測水，金星，認為內行星繞日運動，這點對哥白尼的日心體系具有啟發作用。
西元前四世紀，馬其頓興起，西元前338年，整個希臘被納入馬其頓統治，隨後的亞歷山大大帝，更建立了跨歐亞非三洲的大帝國。後來亞歷山大帝國崩潰，他的大將托勒密佔領埃及，由於他曾為亞理士多德的學生，故重視學術發展，在亞歷山大城設立了一個規模龐大的研究教學機構，還有一間五十萬卷書的圖書館，直接造成了亞歷山大學派的產生。阿利斯塔克(Aristarchus)在那時首先提出日心說，但此想法超前時代太多，不為人接受。後來阿基米德記錄下了這個看法，為一千多年後哥白尼的日心地動說起了重要的啟發作用。阿利斯塔克也是第一個測量日月地距離，地球直徑，黃赤交角的人。
托勒密王朝後來也脫離不了衰亡的命運，逐漸淪為羅馬附庸，學術中心漸轉移至羅德斯島和愛琴諸島，喜帕恰斯是這時代的代表人物，最大貢獻是在觀測天文學上，他的發現十分多，其中他編篡的星表，更在1800年之後，幫助哈雷發現了恆星的自行。曾被人稱為「天文學之父」。
喜帕恰斯的傳人是托勒枚(Claudius Ptolemy)，他的主要著作【大綜合論】(Megale Syhtaxis)涵蓋了希臘化時期所有的天文學成就。拖勒枚承認，行星的運動可以用地球運動來說明，但當時還不了解萬有引力，所以他否定了這個說法。
後來的羅馬人對於科學研究並不醉心，他們只學到了希臘人的科學知識。但並沒學到希臘的研究精神，所以，羅馬時代天文學的進展是很緩慢的。羅馬本來的曆法是陰陽合曆，到了儒略、凱薩(Julius Caesar)的時代，已經和實際的時間差了三個月，於是廢除了陰陽合曆，採用太陽曆，新修改後的曆稱為儒略曆，現今的七月就是Julius的變形。後來的奧古斯都(Augustus)把八月用自己的名字代替，也就是August的由來。
羅馬帝國崩潰之後，傳統的希臘知識被基督教義取代，天文學發展停滯。加上阿拉伯人入侵，毀掉了東方希臘文化的幾個中心。希臘文化就此成為教科書名詞，長達一千年的黑暗時代開始。
- 日心體系和古典天文學的誕生
羅馬帝國衰亡，隨後文化中心的沒落，日耳曼蠻族的入侵，基督教興起。一直到十一世紀，希臘科學和所有的新科學思想被教會以聖經的內容加以壓制。歐洲直到十字軍東征，才又接觸到古希臘和阿拉伯的天文學。遠洋航行技術的進步，造成天體導航的需求，和新航路的開拓，以及資本主義的發生。哥倫布和麥哲倫隨後完成了他們的偉大航行。教會的枷鎖漸漸被打破了。
由於觀測技術的進步，到了哥白尼時代托勒玫地心體系中的圓不斷增加至八十個之譜。如此複雜的系統，已使一些科學家感到不滿。在十三世紀時，知曉天文的西班牙國王阿耳豐索就開了個玩笑，結果連王位都不保。哥白尼(Nicolaus Copernicus)分析了托勒玫體系的行星運動，發現如果把三種共同的運動(周日旋轉，週年運動，歲差)用地球在運動來表示，則複雜的系統變得簡潔明暸。他花了數十年的時間反覆證明自己的論點無誤，最後在臨終前出版了【天體運行論】，改變了人們的視野。
之後的布魯諾，本為牧師，但一生為科學奮鬥。他延伸哥白尼的學說，創造出了和我們如今認同的宇宙觀相當的思想。但在這種宇宙中，沒有上帝的存在，於是他被教會視為公敵，於1592年被教會逮捕，八年後燒死在羅馬。
開普勒(Johannes Kepler)幼年時在神學院接觸哥白尼學說，後來在弟谷(Tycho Brache)麾下與其合作，最後繼承了弟谷的觀測資料，創出了行星運動三大定律。首先，他發現觀測的資料和前人推算的值有8'左右的誤差，而在一千條的火星觀測數據中，都有相同的誤差，他開始試著找出原因。歸納出了第一條行星運動定律-行星在橢圓軌道運動，太陽在其中一個焦點上。隨後又發現了第二定律-面積定律和第三定律-行星公轉週期平方和半長軸立方成正比，為牛頓的萬有引力定律開闢了道路。
和開普勒同時期的伽利略(Galileo Galilei)則是第一位用望遠鏡進行觀測的天文學家。他看到了太陽黑子，月球的表面，木星的衛星，金星的盈虧，這些都證明了哥白尼學說的正確。最後他被教會逮捕下獄，屈打成招，簽下悔過書，軟禁終生。
稍後的牛頓(Issac Newton)生在教會控制較少的英國。他發現了統治行星運動的定律。古典天文學，至此趨於完備。
- 18，19世紀天文學的進展
首先登場的是哈雷(Edmond Halley)，他二十二歲時就因出版了一份南天星表而享有盛名，1705年，他計算出了二十四顆彗星的軌道，發現有一顆是1681-1682出現過的，而且和1607，1531年彗星出現的軌道也相近，於是他預言，下一次將會在1758年回歸。到了1758年，哈雷彗星果然回來了，計算所依據的牛頓定律被大眾完全接受，彗星是大氣現象的說法也不攻自破了。
布拉德雷(J.Bradley)在誤打誤撞的情形下則發現了光行差，求得了更精確的光速數值。他晚年編製了一份龐大的星表，被譽為十八世紀最精密的星表，對近代研究恆星自行有偉大的價值。
十八世紀發現了一條行星位置的規律，將日地距離取為1，則已發現的行星位置都符合0.4+0.3*2^n的規律，稱為提丟斯(Titius)定則，或稱波德守則，於是人們在發現到了天王星後，又在火星和木星間找到了小行星帶，根據天王星的軌道攝動，又找到了海王星。值得一提的，最先計算出海王星位置的是一名英國的大學生亞當斯(J.C.Adams)，這是人們用牛頓力學發現的第一枚星體。
在歐洲文藝復興的時期，東方的中國正處於積弱不振，科學衰落的時期。教會利用這個機會藉傳揚科學知識為傳教活動服務。當時許多派來中國的傳教士都是歐洲一流的天文學家，但由於教規的約束，起初他們傳揚的多半是中古世紀的古老科學思想。開始傳揚日心說，已是十八世紀中葉之後的事了，那時日心說在歐洲已取得絕對的勝利。這些耶穌會教士對於介紹西方數學，天文學到中國，以及將東方古老天文學資料介紹至西方，有著相當的貢獻。
如果說哥白尼創立了行星天文學，則恆星天文學之父應該是威廉、赫歇耳(W.Herschel)，他發現了太陽的自行(太陽朝武仙座方向運動)，又發現了互繞的雙星系統，他在估計銀河的距離時，也開始了恆星統計學的工作。
貝賽耳(F.W.Bessel)則完成了之前許多天文學家想證明的恆星視差，證明了哥白尼地動說唯一未被證明的部份。人類也開始了可測定恆星距離的時代。
此時，分光儀，光度學，照相術也在天文上展露頭角。分光儀使我們得到遙遠星球的溫度，化學組成，甚至視速度。光度學使我們精確地分析行星光度，照相術則使我們能攝取微弱天象。在1850年代，天體物理學誕生了。
1888年，在天體物理學終於釐清星雲星團的面目後，德雷耶耳(J.L.E.Dreyer)發表了星雲星團【新總星表】(簡稱N.G.C.)，一直至今，這個星表還經常使用。
- 二十世紀的天文學
天體物理學在二十世紀才利用於行星的觀測上，南加州威爾遜天文台發現火星大氣的成份不適於生物生存。金星上的紅外線吸收帶，表示有大量的二氧化碳。木星表面存在甲烷和氨分子。使得天文學家開始建立行星表面構造的理論。
1930年，靠著照相術，湯鮑(C.Tombaugh)發現了預言中的冥王星。
莫理(A.C.Maury)則靠著十九世紀哈佛大學的觀測資料，將恆星分成Ｏ∼S數類。最後羅素(H.N.Russel)發表了絕對星等對光譜型的統計圖，世稱赫羅圖。
勒維特(H.S.Leavitt)則利用已知絕對星等的造父變星求出兩個麥哲倫雲的距離，利用這種方法，很多球狀星團的距離也被求出了。
1931年，無線電工程師楊斯基(K.G.Jansky)發現了宇宙背景輻射，開始了無線電天文學，在無線電干涉儀發明以後，無線電狹著不受天候限制以及觀測波譜廣的優點，為天文研究方法造成了革命性的躍進。
1924年，哈柏(E.Hubble)確定了仙女座星系是河外銀河，開闢了河外星系的研究。二戰後，星系集團的研究，更發現了本星系群，甚至超星系群。有人也發現，許多星系的運動方向都遠離我們，再加上宇宙背景輻射的證據，於是，大霹靂宇宙學興起。
- 我們能到那兒去嗎？
二十世紀，除了天文學的進展之外。由於科技工藝的進步，人類終於有機會一償千年以來的夙願---到那兒去。但很諷刺的，航太科技的萌芽，卻是由於戰爭的栽培。
馮布朗，為德國V-2火箭設計者，二戰後來到美國，為美國太空計畫貢獻良多。但第一枚飛上太空的物體，是蘇俄的史波尼克一號衛星。第一位太空人也是蘇俄的蓋佳林。美國不堪受辱，甘乃迪總統於1961/5發表六零年代送人類上太空的宣言，最後在太空競賽中，美國從阿波羅(APOLLO)和諾瓦(NOVA)計畫中擇其易者，集全國之力，擊敗了蘇聯的龍特(ZOND)計畫。
七零年代之後，由於政治因素(美國陷於越戰，民意自大)，所以航太不再佔有重要性的地位。但最近登陸火星的計畫再度登上台面，也許，在2012年以前，人類真能踏上火星呢。
和哥倫布，麥哲倫，以及希臘時代的思想家們一樣，人們千百年來總是好奇著，自己的界限在哪兒，我們能夠踏出太陽系嗎？我們先看看前一頁這張表。（c代表光速，v為太空船速度，ε為燃料效率，w/c為噴射速度對光速比，質量比為出發時重/最後重）
我們現在知道，光憑化學燃料是無法踏出太陽系的，現在有很多人提出了多種理論，核分裂，核融合，電漿推進，或是反物質，光帆，星際衝壓……這裡面有些構想天馬行空，有些十分可行，但要實現，也許需要再一次像登月競賽一樣的動機才可行吧？
隨著無線電天文學的發達，觀測的精度也跟著增加，在1980年代，開始有人試著把無線電望遠鏡朝向天空，試著接收非地球傳來的人造訊號。最近幾年，一個精密的搜尋計畫---SETI計畫(有人翻成賽提)展開了。我們也曾多方送出信息，如果我們的銀河系中真有智慧生物，希望能獲得回音。
到底外星人存在的可能性有多少呢？下面是【德瑞克公式】，後面的估算值是Carl Sagen博士所提出的。
N = R * Fp * n * Fl * Fi * Fc * L
N:銀河系中可能和人類同時存在的文明社會
R:銀河系中一年誕生的恆星數(10)
Fp:在其中擁有行星的比例(1)
n:此行星系中具備生命誕生和演化的行星數(1)
Fl:在如此的行星系中擁有知性生物的比例(1)
Fc:其中擁有星際通訊能力的比例(0.01)
L:這個文明的壽命(10000000)不管外星人是否存在，人類跨出大氣圈是必然的趨勢。火星，也許會成為新人類的故鄉。未來，浩瀚的星海，我們能到那兒去嗎？
注
SETI計畫經費遭刪，許多方面需要援助，例如經費，資料處理……，近幾個月網上有件大事，就是SETI計畫利用全世界個人電腦進行訊號解讀的工作，只要你能接得上網路就可參加，完全免費。請看 :http://setiathome.ssl.berkeley.edu/home_cbig5.html
Client端程式 :
Windows版: http://setiathome.ssl.berkeley.edu/windows.html
Mac版: http://setiathome.ssl.berkeley.edu/mac.html
Un*x版: http://setiathome.ssl.berkeley.edu/unix.html
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