第一篇 天文学发现中的创造力与技术 3
第1章 以天之语 解物之道 3
中国古代的天体物理 3
望远镜的发明 7
20世纪物理学的发展 10
21世纪的前景 11
参考文献 13
第2章 现代望远镜发展对天文学的影响 14
引言 14
X射线天文学的科技进展 15
X射线天文学在方法论上的传承 20
哈勃空间望远镜 21
欧南台的甚大望远镜 25
钱德拉X射线天文台 29
结论和展望 31
参考文献 32
第3章 找寻宇宙中的“地球”及生命 33
孕育生命的行星的星系环境 33
系外行星的发现及其性质 34
观测到的系外行星的统计特性 38
开普勒任务：搜寻系外地球大小的行星 42
参考文献 45
第二篇 望远镜对我们宇宙知识的影响 49
第4章 星系的形成和演化 49
引言 49
冷暗物质晕 51
星系形成 53
形态演化 62
总结 67
参考文献 68
第5章 宇宙中的结构形成：从暗面到第一缕光 71
大尺度结构 71
第一批恒星 78
第一批恒星的形成 85
未来观测展望 91
参考文献 93
第6章 超新星概述：恒星在爆炸中死亡 94
引言 94
超新星——天堂中的烟火！ 96
Ia型超新星 101
Ia型超新星和加速宇宙 102
核坍缩超新星 105
伽马射线暴及相关的超新星 111
未来的研究 115
结论 116
致谢 117
参考文献 118
第7章 气态星云的黑暗秘密——来自深度光谱测量的最亮点 121
发射线星云 121
光致电离气态星云理论的建立 123
碰撞激发线和光学复合线：两相对立 124
光学复合线深度光谱巡天 128
冷的贫氢内含物的证据 130
含有贫氢内含物的行星状星云光谱分析 136
贫氢内含物起源 137
对新的原子数据的需求 137
总结 139
参考文献 139
第三篇 近期天文学上的一些挑战 145
第8章 我们能探测到暗物质吗？ 145
为什么需要暗物质？ 145
什么是暗物质？ 146
如何能解决暗物质问题？ 149
直接探测实验的简短综述 150
间接探测实验的简短综述 151
GLAST→FERMI升空，首个结果以及暗物质的展望 155
从ATIC、 FERMI及PAMELA实验得到的宇宙线结果 158
总结和结论 160
致谢 161
参考文献 161
第9章 我们能弄清暗能量吗？ 164
介绍 164
发现 165
怎样探测暗能量？ 167
状态方程 168
一些观测技术 176
其他技术 182
当前状况 182
未来展望 183
参考文献 185
第10章 物理宇宙中的天文黑洞 189
引言 189
什么是黑洞？ 190
天文黑洞可以在物理宇宙中形成吗？ 191
我们如何证明我们称为天文黑洞的天体是真正的黑洞？ 195
我们是否已经有足够的证据说明物理宇宙中存在天文黑洞？ 196
宇宙中的所有物质最终都会落人黑洞吗？ 208
摘要、结语和未来展望 209
致谢 211
参考文献 211
第11章 极高能宇宙线 214
引言 214
宇宙线望远镜 218
确定极高能宇宙线源 224
极高能宇宙线加速及理论上的约束 230
暴发源 233
待解决问题及结论 235
参考文献 236
第四篇 解决未来问题的各种技术 241
第12章 射电天文学新技术 241
引言 241
射电天文技术带来的新发现 241
ALMA：阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列 249
SKA：平方千米天线阵 254
为SKA做准备的重要设备 257
总结 260
参考文献 260
第13章 天文学中的先进光学技术 262
引言 262
自适应光学基础 264
自然引导星AO的局限：激光引导星 265
更高的角分辨率、多重望远镜相干组合 265
下一代AO概念 266
宽场AO 267
甚精确波前控制（极端AO） 268
超精确波前控制（空间中） 269
总结 271
参考文献 272
第14章 三十米级光学望远镜的科学机遇 273
引言：大型天文学望远镜的传承 273
实现大型望远镜的两次革命 275
极大望远镜的时代 279
接下去的十年及以后的基本科学问题 282
总结 292
参考文献 293
第五篇 望远镜对社会的思维影响 297
第15章 望远镜出现以前天文学对中国社会的影响 297
引言 297
占星术与中国的古代社会 297
日历与中国社会 303
总结 311
参考文献 311
第16章 1608—1802年望远镜对西方的影响 313
参考文献 324
第17章 望远镜对中国天文学和社会的影响 325
引言 325
望远镜在明朝晚期天文学改革中的作用 327
望远镜对宇宙学思考的影响 330
望远镜对中国社会的影响 333
参考文献 335
第六篇 发端于新知识的“大问题” 339
第18章 系外行星大气及搜寻生命标记 339
引言 339
比较系外行星学与热木星 341
从远处看地球 348
研究类地系外行星大气的前景 350
大气的生物标志 353
总结性评论 354
参考文献 355
第19章 新望远镜能告诉我们关于“其他世界”的什么事情 358
引言 358
现代科学，但还有些推测 359
行星探测手段 360
搜寻其他世界中的生命 375
总结性评论 380
致谢 380
参考文献 381
第20章 多重宇宙论 385
引言 385
各种多重宇宙理论 386
人择精细调节 390
反对多重宇宙观的论据 392
总结 398
参考文献 399
第21章 一个宇宙还是多重宇宙？ 401
引言 401
暴涨宇宙学：为什么是单一宇宙？ 403
暴涨量子涨落 406
永恒混沌暴涨模型 407
弦理论景观 408
宇宙学常数问题的人择解答 411
辩论多重宇宙 413
参考文献 416
第22章 传统中国思想中的宇宙与人 419
引言：伽利略的望远镜观测带来的问题 419
“宇宙”与人：天地、人与万物的世界 421
天理：自然界和道德 422
阴阳、五行等：思考的“关联”模式 424
感应：因果？ 426
自然的规律性：自然法则？ 427
“自然的”自然：眼见为实 429
参考文献 432
第23章 自然法则、道德秩序和宇宙的可理解性 434
耶稣会科学与中国天文学 434
道德法则与自然法则 437
人类知识与自然法则 442
西方科学的宗教正当性 444
结论 445
参考文献 447
第24章 自然定律为何如此？它们存在的基础是什么？ 449
自然定律的存在 449
复杂性的等级制 450
存在的本质 454
自然定律的本质 457
终极原因 461
证据的本质 465
论据的本质 470
参考文献 471
附录 新视野（New Vision 400）会议 474