2009年是全球天文年，紀念伽利略使用天文望遠鏡四百年，由于天文望遠鏡的使用，天文科學研究才算踏實。若單就天文的發(fā)展起源來推算，時間可以推前到公元前4000多年。在現(xiàn)今的英格蘭出現(xiàn)環(huán)狀的巨石陣，據(jù)說排列位置和夏至的太陽升起位置有關。另外埃及金字塔內(nèi)的通道，也有指向天狼星的設計。其他如古代的圭表、十字儀、渾儀、簡儀、赤道經(jīng)緯儀、黃道經(jīng)緯儀、地平經(jīng)儀、地平經(jīng)緯儀、象限儀、紀限儀、璣衡撫辰儀等，這些精巧的儀器主要用于觀測天上星體的位置。雖然人類仰觀天象的歷史長達數(shù)千年，但唯有天文望遠鏡的使用，不僅更清楚地記錄星體位置，還能進一步分析望遠鏡收到的星光。隨著相關科學的進展，天文學作為一門嚴格的自然科學，并借由相關觀測儀器的協(xié)助，開始加入實驗科學的行列。初期天文觀測除了不斷地改良可見光望遠鏡，增加影像的品質(zhì)，并提高影像的空間解析度，天文學家不但可以將星體看得更清楚，并且可以獲得星光亮度的空間分布。但只有位置和亮度的仔細記錄是不夠的，若要認識宇宙，還需要對星光做更仔細地分析。除了亮度外，對光的進一步研究始于牛頓，牛頓利用三棱鏡將白光展開，形成彩虹般的光譜布局。19世紀初，德國科學家約瑟夫·馮·夫瑯和費（JosephvonFmunhofer）發(fā)明了精密的分光儀，借此發(fā)現(xiàn)太陽光譜內(nèi)有574條暗譜線，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)其他星體也有類似的譜線，光譜便成為天文學家認識星體的另一項有力工具。由于量子物理的發(fā)展，我們可以正確地了解原子的本質(zhì)與運作，光譜是光在不同波長上的強度分布，根據(jù)物理學，任何物體只要有溫度就會產(chǎn)生連續(xù)光譜，也就是說在各個波長上的強度連續(xù)分布，而光譜線是在特定波長上的線條，光譜線的產(chǎn)生和原子分子的能階躍遷有關，光譜線成為原子分子的指紋，天文學家研究遙不可及的星體已不成難事。到了20世紀中葉，天文學家將觀測的目光延伸到電磁波的其他波段。人類肉眼看到的光線只是電磁波的一小部分，可見光的波長從380納米到740納米，而電磁波依照波長分布，可以從波長數(shù)千米的無線電波到0.001納米的伽馬射線。天文學家發(fā)現(xiàn)宇宙除了有可見光外，還充斥了各種不同波段的電磁波，于是針對各種不同波段的天文學應運而生，例如電波天文學、毫米波和亞毫米波天文學、紅外線天文學、紫外線天文學、X射線天文學以及伽馬射線天文學等，而對應不同波段的天文觀測工具也需要不同的技術，在《古今天文觀測的飛躍》和《電波天文觀測儀器》兩篇文章中，作者就分別針對電荷耦合元件（或稱CCD）以及電波天文觀測做了深入的介紹。此外，電腦對現(xiàn)代天文研究是不可或缺的工具。不論是自動控制大型望遠鏡、遠距遙控望遠鏡、分析天文觀測資料，還是理論的數(shù)值計算以及數(shù)值模擬，都需要高速的電腦計算能力才能完成。一般人提到天文，總是想到星座、流星、彗星和黑洞，還有人會聯(lián)想到外星人。并不是說這些不屬于天文研究范圍，只是天文學的研究范圍非常廣，在空間上，從太陽系到一百多億光年外的宇宙，在時間上，從一百多億年前的宇宙大爆炸到現(xiàn)在，在這樣的宇宙范圍內(nèi)，天文學家研究的題材不僅僅限于星座�，F(xiàn)今天文學家研究的范圍還跨足到其他科學領域，例如研究太陽系內(nèi)的太空科學，研究極限物理條件的高能天體和黑洞，研究星際塵埃的化學特性，從其他星球?qū)ふ翌愃频厍蚺�化的現(xiàn)象以及找尋系外生命的可能性，這些議題可以在本書各篇文章中得到詳細的解答。此外，本書還選了一篇與天文教育推廣相關的文章《探索宇宙的電眼》，介紹對可見光望遠鏡和電波望遠鏡的教育推廣活動。隨著各類科學的快速發(fā)展，天文學和其他科學的關聯(lián)也越發(fā)密切，天文學的研究范圍博大無窮，除了傳統(tǒng)的天文觀測，應用其他領域的專業(yè)技術是不可避免的。本書便是以天文學與其他領域的關聯(lián)與應用為主軸，介紹天文知識，希望讓讀者能有更寬闊的眼光，欣賞我們的宇宙。編者