2009年是全球天文年，紀(jì)念伽利略使用天文望遠(yuǎn)鏡四百年，由于天文望遠(yuǎn)鏡的使用，天文科學(xué)研究才算踏實(shí)。若單就天文的發(fā)展起源來推算，時(shí)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(yáng)升起位置有關(guān)。另外埃及金字塔內(nèi)的通道，也有指向天狼星的設(shè)計(jì)。其他如古代的圭表、十字儀、渾儀、簡(jiǎn)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(jì)限儀、璣衡撫辰儀等，這些精巧的儀器主要用于觀測(cè)天上星體的位置。雖然人類仰觀天象的歷史長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年，但唯有天文望遠(yuǎn)鏡的使用，不僅更清楚地記錄星體位置，還能進(jìn)一步分析望遠(yuǎn)鏡收到的星光。隨著相關(guān)科學(xué)的進(jìn)展，天文學(xué)作為一門嚴(yán)格的自然科學(xué)，并借由相關(guān)觀測(cè)儀器的協(xié)助，開始加入實(shí)驗(yàn)科學(xué)的行列。初期天文觀測(cè)除了不斷地改良可見光望遠(yuǎn)鏡，增加影像的品質(zhì)，并提高影像的空間解析度，天文學(xué)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(xì)記錄是不夠的，若要認(rèn)識(shí)宇宙，還需要對(duì)星光做更仔細(xì)地分析。除了亮度外，對(duì)光的進(jìn)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(jì)初，德國(guó)科學(xué)家約瑟夫·馮·夫瑯和費(fèi)（JosephvonFmunhofer）發(fā)明了精密的分光儀，借此發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)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(xué)家認(rèn)識(shí)星體的另一項(xiàng)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(yùn)作，光譜是光在不同波長(zhǎng)上的強(qiáng)度分布，根據(jù)物理學(xué)，任何物體只要有溫度就會(huì)產(chǎn)生連續(xù)光譜，也就是說在各個(gè)波長(zhǎng)上的強(qiáng)度連續(xù)分布，而光譜線是在特定波長(zhǎng)上的線條，光譜線的產(chǎn)生和原子分子的能階躍遷有關(guān)，光譜線成為原子分子的指紋，天文學(xué)家研究遙不可及的星體已不成難事。到了20世紀(jì)中葉，天文學(xué)家將觀測(cè)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(zhǎng)從380納米到740納米，而電磁波依照波長(zhǎng)分布，可以從波長(zhǎng)數(shù)千米的無線電波到0.001納米的伽馬射線。天文學(xué)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(duì)各種不同波段的天文學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，例如電波天文學(xué)、毫米波和亞毫米波天文學(xué)、紅外線天文學(xué)、紫外線天文學(xué)、X射線天文學(xué)以及伽馬射線天文學(xué)等，而對(duì)應(yīng)不同波段的天文觀測(cè)工具也需要不同的技術(shù)，在《古今天文觀測(cè)的飛躍》和《電波天文觀測(cè)儀器》兩篇文章中，作者就分別針對(duì)電荷耦合元件（或稱CCD）以及電波天文觀測(cè)做了深入的介紹。此外，電腦對(duì)現(xiàn)代天文研究是不可或缺的工具。不論是自動(dòng)控制大型望遠(yuǎn)鏡、遠(yuǎn)距遙控望遠(yuǎn)鏡、分析天文觀測(cè)資料，還是理論的數(shù)值計(jì)算以及數(shù)值模擬，都需要高速的電腦計(jì)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(huì)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(xué)的研究范圍非常廣，在空間上，從太陽(yáng)系到一百多億光年外的宇宙，在時(shí)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(xué)家研究的題材不僅僅限于星座。現(xiàn)今天文學(xué)家研究的范圍還跨足到其他科學(xué)領(lǐng)域，例如研究太陽(yáng)系內(nèi)的太空科學(xué)，研究極限物理?xiàng)l件的高能天體和黑洞，研究星際塵埃的化學(xué)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(xì)的解答。此外，本書還選了一篇與天文教育推廣相關(guān)的文章《探索宇宙的電眼》，介紹對(duì)可見光望遠(yuǎn)鏡和電波望遠(yuǎn)鏡的教育推廣活動(dòng)。隨著各類科學(xué)的快速發(fā)展，天文學(xué)和其他科學(xué)的關(guān)聯(lián)也越發(fā)密切，天文學(xué)的研究范圍博大無窮，除了傳統(tǒng)的天文觀測(cè)，應(yīng)用其他領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)是不可避免的。本書便是以天文學(xué)與其他領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)與應(yīng)用為主軸，介紹天文知識(shí)，希望讓讀者能有更寬闊的眼光，欣賞我們的宇宙。編者