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天文学是自然科学六大基础学科之一，这六大学科是数学、物理学、化学、天文学、地学和生物学。天文学的研究在于探索宇宙及它所包含的所有天体的本质，它与其它五门学科有着比较密切的关系。天文学的每一次重大突破，都对整个基础学科，乃至文明的进程带来巨大的震撼。现代天文学有三大特点。其一是进入了全电磁波段观测的时代。各个波段望远镜的发展吸取了当代最先进的尖端技术，同时也推动了技术的发展。以地面为基地的大型光学和射电望远镜和以太空为基地的X射线、γ射线、紫外、红外望远镜相结合的全波段观测体系已经建成，并以其惊人的发现向世人展示了天文学家揭示宇宙奥秘的巨大能力。其二是天文空间探测已经有了长足的发展，不仅把望远镜送上了太空，而且宇航员还亲自登上月球进行实地探测和实验，发送探测器到火星、金星表面登陆进行考察，以及众多的宇宙飞船到各大行星附近去观测。建立以月球或火星为基地的天文台已成为天文学家探讨的实际课题。其三是已进入天文学和物理学紧密结合、相互促进的时代。从20世纪70年代开始，天文学的巨大成就已使9个天文项目12名天文学家荣获诺贝尔物理学奖，诺贝尔奖是当代科学的最高荣誉。诺贝尔物理学奖也已不再是物理学家的专利。
天文学是一门具有悠久历史的古老学科，它的发展基本上可分为三大阶段。古代天文学可以追溯到5000余年前，包括托勒密“地心说”统治的1500年。近代天文学则以哥白尼的“日心说”的建立为起点，直到牛顿力学定律在天文学研究中广泛应用，天文学研究进入到理性的认识天体运动规律阶段。19世纪中叶物理学的发展促进了揭示天体物理本质的天体物理学新学科的产生，标志着现代天文学的开始，到19世纪末20世纪初，物理学经历了从经典物理学到现代物理学过渡的发展阶段，天体物理学也从经典发展到新的阶段。本书第一讲将介绍天文学发展的历史。
观测是天文学研究的主要实验方法。人类基本上只能被动地接收来自宇宙空间天体发来的电磁波、高能粒子和引力波。不仅被动，而且由于绝大多数天体离我们特别遥远，到达地球的能量非常微弱，因而观测起来特别困难。浩瀚的宇宙所包含的天体数目数也数不清，物理过程极其丰富，规模极其宏大，是地球上的所有实验室都无法相比的。来自宇宙的信息永远是人类取之不尽的知识源泉。观测手段越多、越好，所能得到的信息就越丰富。正因为如此，天文观测技术伴随着天文学的发展始终没有停止前进的步伐，一浪超过一浪，不断进步。目前，天文学的观测手段可以归纳为三种：光学、射电和空间。
从1609年意大利科学家伽利略发明了天文望远镜到现在已接近400年。这是天文学获得迅速发展的400年，在前300多年，光学望远镜几乎是获取天体信息的惟一来源，光学天文学也几乎成为天文学的代名词。近几十年来由于射电天文学和空间天文学的崛起使光学望远镜失去了霸主的地位，但是现代的光学望远镜技术的发展也是令人吃惊的，科学技术的蓬蓬勃勃发展带动了光学望远镜的突飞猛进。当年伽利略望远镜的口径仅仅4厘米多，而今全世界口径8米以上的大望远镜已经有十来台。特别是1990年，重达11吨、主镜口径2 ．4米的哈勃空间望远镜发射上太空，克服了地球大气的干扰，一下子使它的分辨率和灵敏度远远超出当时地面最强大的光学望远镜。然而，地面上的望远镜采用自适应光学系统和干涉等尖端技术以后，又在许多方面超越了哈勃空间望远镜的观测能力。
和光学望远镜近400年的历史相比，射电望远镜仅有几十年，但是射电天文学很快就步入了鼎盛时期。20世纪60年代射电天文学的“四大发现”，即脉冲星、星际分子、宇宙微波背景辐射和类星体的发现成为20世纪中最为耀眼的天文学成就。射电天文已成为重大天文发现的发祥地和天文学家获诺贝尔奖的摇篮。1974年英国天文学家赖尔因发明综合孔径射电望远镜而荣获诺贝尔物理学奖是射电天文技术发展的一个标志性事件，使射电望远镜的分辨率、灵敏度和成像能力都能与光学望远镜媲美。甚长基线干涉观测和其世界性的联网观测更达到空前的分辨率，远远地把光学望远镜抛在后面。
空间天文学是在宇宙航行时代这个大环境下快速地发展起来的。红外线、紫外线、X射线和γ射线在电磁波谱中占据了相当大的部分，蕴藏着宇宙天体极其丰富的信息。从气球、火箭到人造卫星，开辟了一个十分重要的认识宇宙的窗口，使一门新兴的学科迅速发展起来。当今最先进的爱因斯坦X射线天文台、伦琴X射线天文卫星和钱德拉X射线天文台三项大型空间观测设备由于配置了X射线掠射望远镜，大幅度地提高了分辨率和灵敏度，以极其丰富的观测成果令世人瞩目。美国天文学家卡尔多·贾科尼由于对X射线天文学突出的贡献荣获2002年度诺贝尔物理学奖。γ射线波段的观测技术也有了长足的进展，康普顿γ射线天文台成为20世纪空间望远镜的代表作之一。它所携带的γ射线探测设备是当今最先进的，综合探测能力达到了最高峰，不仅使天文学进入了全波段观测研究的时代，还发现了诸如X射线脉冲双星、γ射线暴源这样特殊的天体，形成了新的研究领域。红外天文卫星、红外空间天文台、国际紫外探测者等等一系列探测红外辐射和紫外辐射的空间探测器也获得了许多令人震惊的新发现。
自古以来，人们就幻想着飞上太空亲眼看看那里的奥秘。从1957年前苏联的第一颗人造卫星上天到今天，太空中的人造卫星、航天飞机、宇宙飞船和空间站已构成空间一族。天文学空间探测已成为空间科学的主旋律。从1969年开始，美国“阿波罗”号宇宙飞船先后6次共有12名宇航员登上了月球，在月面累计停留了300多个小时，月面探测80小时，行程90 ．6千米，带回了月球土壤和岩石样品381千克，使我们对月球的认识产生了巨大的飞跃。科学家们又在策划如何利用月球和改造月球的宏伟计划。月球作为人类进行科学研究、开采矿藏、旅游，甚至移民基地的前景展现在我们的面前。我国的空间技术已经步入国际先进行列，并已开始实施登月计划的历程。
行星的空间探测使人类对它们的认识得到了一次巨大飞跃。除了最远、最小的冥王星之外，已经有不同系列的宇宙飞船从各大行星的近处飞过，或成为围绕行星的卫星对行星进行近距离的拍摄和探测，甚至将探测器送上了火星和金星的表面，进行实地考察和取样实验。在九大行星当中，火星是与地球最相似的行星，关于火星上有没有生命这个问题已经困惑了人类几个世纪。因此对火星的探测成为所有行星探测中的重中之重。金星的浓密大气和温室效应；木星的大红斑和它自身具有的比较强的辐射；土星的美丽光环和众多的卫星：这些一直都是天文学家关注的焦点。对于离地球比较远，又比较暗的天王星、海王星和冥王星，地面上的大型望远镜很难看清楚它们及其卫星的细节。空间探测弥补了这个缺陷。在21世纪中将有更多的宇宙飞船探测行星，把宇航员送上火星亲自作科学考察的宏伟理想也可能在20～30年内付诸实现。
天文学的研究对象是宇宙中的所有天体，包括宇宙本身。研究对象包括三大层次，即行星层次、恒星层次和星系层次。所有这些层次的总和即是宇宙。这些层次尺度相差19个数量级，表1给出以光年为单位的这些数据。
现代天文学研究的热门领域或课题自然属于上述三个层次中的天体以及宇宙本身。太阳系行星的研究是个很古老的课题，但是20世纪对行星的空间探测使行星的研究成为最富挑战性的课题。地球上生机勃勃、五彩缤纷的生命世界使人们期望在地球之外、太阳系之外寻找生命和与人类智能相当甚至超越人类的生物。寻找地球之外的生命首先寄希望于太阳系内的行星的探测，然而，探测结果却令人失望，尽管火星的条件与地球如此相像，但并没有找到火星上存在生命的迹象。天文学家转向搜索太阳系之外的行星，特别是与地球类似的行星系统。与此同时，搜寻地外文明发来的电波和主动与外星人联系的宇宙通讯等科学研究都在紧锣密鼓地进行着。自20世纪50年代，人类开始挑战宇宙航行以来，地外生命的探索始终是空间探测的一项重要内容。人们正在期待有突破性的进展。
表1 天体和宇宙的尺度
太阳虽然是银河系中数以千亿计的恒星中普通的一员，但它是离我们最近的一颗恒星，是惟一将它的面容展现给我们、使我们能够加以详细研究的恒星。太阳也是对地球和人类影响最大的恒星，太阳上发生的种种活动现象，诸如黑子、日珥、耀斑等都对地球有巨大的影响。太阳是一个炽热的等离子体气体球，瑞典天文学家阿尔文为了研究太阳上多种多样的磁场变化过程，发展了磁流体力学理论，导致一门新学科的诞生。他也因此荣获了1970年的诺贝尔物理学奖。
宇宙中数不胜数的恒星，它们的化学组成大同小异，质量的差别也不太大，但大小和密度却相差十分悬殊。恒星与宇宙中的万物一样都有一个诞生、成长、衰老和死亡的演化过程。从星云形成的原始恒星，到主序星，发展到不稳定的红巨星、变星，一直到核燃料耗尽后演变为致密的白矮星、中子星和黑洞，经历了几千万年、几亿年，甚至百亿年的岁月。钱德拉塞卡首创的白矮星理论以及他与当时最著名的天文学家的一场关于白矮星质量上限的辩论和他荣获诺贝尔物理学奖的历程令人回味无穷。
恒星的能源、元素合成和太阳中微子之谜是现代天文学研究领域的三个热点课题，这些研究的理论基础是现代物理学最为活跃的核物理和粒子物理学。各类天体中具有各种各样但不尽相同的元素及同位素。美国天文学家福勒解决了恒星元素合成问题，使他荣获1983年度的诺贝尔物理学奖。太阳和恒星能量来源的研究始于20世纪30年代，美国物理学家贝特首先提出太阳核心的氢核聚变是太阳光和热的源泉。这为后来的研究所证实。大质量恒星的能源取自多个热核反应过程。太阳和恒星上的热核反应过程产生了多种元素，也产生大量的中微子。美国的雷蒙德·戴维斯和日本的小柴昌俊因探测太阳中微子的开创性成就荣获了2002年诺贝尔物理学奖。
脉冲星的发现曾轰动世界。1967年英国天文学家休伊什教授和他的研究生乔斯林·贝尔女士一起发现了脉冲星，找到了物理学家预言了30多年的中子星。中子星的质量和太阳相当，但半径只有10千米，成为一种具有超高密、超高压、超强磁场和超强辐射的天体。脉冲星的发现，不仅为天文学开辟了一个新的领域，而且对现代物理学的发展也产生了重大影响，导致了致密物质物理学的诞生。1974年，美国天文学家泰勒和他的学生赫尔斯发现射电脉冲双星，并且确认了这个在轨道运动中的中子星的引力辐射的存在。爱因斯坦预言的引力辐射终于在半个多世纪以后得到了第一例证据。休伊什和泰勒、赫尔斯因他们的发现分别荣获1974年和1993年诺贝尔物理学奖。在天文学中仅有脉冲星的研究这一项目获得两次诺贝尔奖。
黑洞和类星体是两种不同性质的天体，但它们都是在宇宙演化研究中有举足轻重地位的天体。黑洞是理论研究的产物，可以说是理论家计算出来的。黑洞作为大质量恒星演化的归宿，属于恒星层次的天体，但是也有星系层次的黑洞。当今的黑洞研究已越来越多地与天体物理前沿领域众多的热点课题相关联，已经到了采用各种观测手段搜寻黑洞的阶段。黑洞研究的兴起源于爱因斯坦的广义相对论，而霍金把量子理论引入到黑洞研究中导致观念上的重大突破，黑洞的边界不再是密不可透，黑洞还能辐射能量和损失质量。类星体是迄今为止观测到的最明亮、最遥远也是最古老的天体。类星体并不是恒星，而可能是遥远星系的核心部分。它的能量来源、特大红移和“超光速”现象成为当代物理学和宇宙论争论的焦点。黑洞和类星体的重要性绝不亚于白矮星和中子星。虽然黑洞理论已很详尽，但是目前尚未找到黑洞存在的确切证据，类星体虽已发现过万，但它究竟是什么天体也还没有完全弄清楚，所以它们仍然是宇宙中两种尚未彻底揭开其奥秘的天体。
银河系和河外星系是星系层次的天体。由于太阳系在银河系中，我们只能从银河系的内部观测银河系，这与观测任何其他天体都是不一样的。因此，弄清楚银河系的形状和结构很不容易，真所谓“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。最先给出银河系结构的是英国天文学家赫歇尔，他十年如一日地观测了十几万颗恒星，被誉为“恒星之父”。在详细研究恒星的距离和空间分布以后，他得出银河系的大致图像，把人们的目光从太阳系延伸到广阔的银河系，成为人类认识宇宙历史上一个重要的里程碑。银河系是由上千亿颗恒星、众多的星团、星云和星际介质，以及隐藏着的大量暗物质组成的。我们对构成银河系的天体的研究较之其他星系细致得多，深入得多。银河系成为其他河外星系，乃至整个宇宙的一个样板。目前，银河系中心的性质仍是天文学家关注的焦点。银心是恒星较密集的部分，并且越靠近中心的部分就越密集。银心附近充满了大量的尘埃，挡住了可见光的传播，使光学望远镜无法窥视银河系中心的秘密。但是射电、红外和X射线波段的辐射却可以通行无阻，成为探索银河系中心秘密的重要手段。初步查明，银河系中心并不是简单的恒星密集，很可能存在一个质量很大的黑洞。
在银河系以外，还有许许多多与银河系类似的庞大天体系统，它们被叫做河外星系。20世纪20年代，被誉为“星系之父”的美国天文学家哈勃确认了仙女座大星云是银河系之外的比银河系还大的天体系统，从此人们的目光又从银河系扩展到广阔无垠的宇宙空间，实现了又一次认识上的飞跃。哈勃不仅发现了河外星系，还发现宇宙正在膨胀的证据，为确立现代流行的热大爆炸宇宙模型提供了依据。目前已观测到最远的河外星系距离达150亿光年。天文学研究的范围扩展到以百亿光年为尺度的广阔空间，并可追溯到百亿年以前发生的事件，成为现代宇宙学的重要支柱。河外星系按其特性被分为正常星系和活动星系或特殊星系两大类。活动星系和活动星系核是当今最活跃的研究领域。射电星系、赛弗特星系、致密星系、爆发星系和类星体都是属于活动星系。河外星系也聚集成大大小小的集团，有双重星系、多重星系以至于由成百上千个星系组成的星系团。星系团中各个成员之间是由引力相互联系着。星系、星系团以及这种宇宙中的大尺度结构的形成和演化也是宇宙学研究中正在探索着的热点课题。
生活在宇宙中的人们都想知道宇宙是什么，宇宙是如何形成和演化的等一系列问题的答案。从远古时代到今天，人们一直在探讨这些问题。建立在科学基础上的现代宇宙学是20世纪科技发达的时代才开始的。宇宙学是研究整个宇宙演化的学科，不仅是天文学家的重要研究领域，也是物理学家大显身手的学术领域。爱因斯坦率先提出了静态宇宙模型，不到12年就由于哈勃定律的问世而被抛弃，随之诞生了一门新的科学——现代宇宙学。当今流行的大爆炸宇宙学由于获得越来越多观测事实的支持而占了上风，其中宇宙背景微波辐射的发现是最重要的支持。1963年初，彭齐亚斯和威尔逊利用射电望远镜进行射电源的绝对测量时偶然地发现了宇宙背景的3 ．5K的辐射。这种辐射被确认是宇宙大爆炸时的辐射残余，恰好证实了宇宙大爆炸理论的预言。这一发现被公认为20世纪天文学的一项重大成就。他们也因此获得了1978年度的诺贝尔物理学奖。
应《名家通识讲座书系》编委会的邀请编写这本教材，我们选定现代天文学研究中的十四项最为激动人心的成就加上天文学发展历程的回顾，共十五讲。恰好，从2000年到2002年，我们在北京大学开设“现代天文学与诺贝尔奖”全校性通选课的教学实践为编写这本教材作了准备，也找到了编写体现通识素质教育的《现代天文学》教材的感觉。同学们的反映、意见、体会对我们有很大的启发和帮助。
通过三次讲授的实践，深感编写出一本适合大学本科生的天文学方面的通选课程教材是一件很困难的事。从2000年到2002年的三年中，每次选修“现代天文学与诺贝尔奖”的学生都达到200多名，超过了预定的人数，这说明这门课程深受同学的欢迎。同学来自十几个系科，文科和理科的学生数参半，主要是低年级的同学，也有少数高年级学生。除少数天文爱好者外，绝大多数同学都是初次接触天文学，缺乏必要的天文知识。文、理科学生对于理解现代天文学知识和新成就所具备的物理学基础差别也相当大。这对于教材的编写和讲授都带来了很大的困难。
《现代天文学十五讲》要让广大非天文系科的同学接受，首先要让他们读得懂、喜欢读，必须以通俗的语言来讲解深奥的科学问题；同时必须要让同学在学习以后有实实在在的收获，充分发挥“现代天文学”的科学理性和人文价值。
十五讲的每讲大都包括这样三个方面的内容：一是比较系统地介绍现代天文学前沿领域的新成果、新趋势、新信息，虽然力求深入浅出，但仍有一定的难度，作为教学要求定位于“初步了解”；二是要介绍与各讲有关的天文基础知识，这不仅为理解天文学前沿成果的科学内容所必须，也是同学应该掌握得比较好的内容；三是对现代天文学各个突出成就的发展背景和作出杰出贡献的天文学大师的奋斗精神、治学态度、思维方法和高尚的情操加以介绍，为同学提供学习的榜样。
我们很同意北大中文系一年级屠建达同学（2000级）的意见，他在考试答卷上写下了对课程的意见和评说，他指出：“文、理科的划分是学科细化的必需，也是人文与科学隔离的开始。如今有科学而无科学精神，有感性而缺乏理性的无知是教育中的普遍现象。现代天文学学科的庞杂体系，艰深的理论模型，构成了天文学走入民间，发挥其科学理性价值的障碍。而同时，即使是天文学研究者本身也往往失去了其对科学精神的领悟，丧失了其对科学追求的目标与意义。正是从这个角度说，‘现代天文学与诺贝尔奖’这门课才具有独特的意义，从科学方面，它介绍的是科学的基本概念，宣扬的是科学的理性，为天文爱好者和普通人提供了天文观测的门径，使得其能从这里开始走下去，真正地接触天文学；从人文方面来说，它注重的是天文学诺贝尔奖获得者的精神的挖掘，阐述了科学精神的内涵。而这一点，不仅适用于天文学领域，同样也适用于其他科学领域，甚至可以说是教育的所有领域，无论文科和理科，都可以从这一点中获益。”
对于“现代天文学与诺贝尔奖”课在人文方面的作用，几位选修课程学生的体会令我们坚定了撰写这本教材的信心。这也是我们在这本教材中刻意要介绍众多的天文学大师的原因。下面仅摘录几位同学在考卷中的评说。
电子学系二年级童霆同学（1999级）说：“钱德拉塞卡在其年轻的时候就提出了白矮星理论及其质量上限。可以说，在他的身上汇聚了一个诺贝尔奖获得者应具备的绝大多数素质和修养。他善于接受新的物理学观念和成果，始终走在科学发展的前沿；他不盲目迷信和屈服于权威，具有追求真理的崇高理念；他不屈不挠，最终让权威折服。虽然他很年轻的时候就取得了如此大的成就，但在他以后的科学生涯中仍然保持着科学的青春，勤勤恳恳，不懈奋斗。看钱德拉塞卡的一生，不计虚名，不是为得奖而作科学，而是为科学而得奖，为科学而献身。在他七十高龄时获奖，不仅是对其伟大成果的肯定，更是对其崇高科学精神的彰扬。我们决不能为获奖而科学，而应该勤恳踏实地拓宽自己所在各个学科的理论基础和学术素质。一个真正的科学家，应该记住‘科学’才是自己惟一的追求，待到水到渠成时，自然会得到诺贝尔奖的垂青，而只有拥有了一大批这样的科学家，我们才能建设起一个用科学武装起来的复兴的中华。”
俄语系一年级毕维伟同学（2000级）说：“钱德拉塞卡与爱丁顿关于白矮星质量上限的争论表明，天文学的研究不存在辈份的区别，青出于蓝而胜于蓝；天文学界也不会有永远的权威，没有终极的真理，任何一个理论都要经受时间的考验，任何一个天文学家都不能放弃对真理的探索而固步自封。星空无止境，宇宙无止境，探索也必然无止境。还值得一提的是，钱德拉塞卡与爱丁顿并没有因学术上的争论而成为仇敌，他们反而长久地维持了朋友关系，伟大天文学家的虚怀若谷、宽广胸襟由此可见一斑。天文学的研究永远欢迎争论和革新，但争论永远都是为了人类天文学共同的进步。”
数学系二年级杨光同学（1999级）说：“学了这门课，接触到了众多的天文学大师，但其中最让我感动的是贝尔女士。这是一个并没有把自己的名字刻入诺贝尔奖得主史册的人，但她的名字被刻入了每一个人的心里。没有谁能否认她在发现脉冲星上的贡献，尽管最后获得诺贝尔奖的只有她的老师休伊什。有人问，我们该向贝尔女士学习什么，答案自然有好多种，所谓勤勉，所谓好学，所谓持之以恒，所谓改革创新。就算我们把她的这一切都学会了，我们也最多只能算是对了一半儿。我们该问自己，如果与诺贝尔奖如此不公正地错过而毫不抱怨，甚至站出来替自己的老师打抱不平，你能做到吗？其实每一个致力于科学研究的人都该这样问自己，看一看自己到底因为什么而献身科学。科学是属于全人类的，我们本不该在意一项成就被署上谁的名字，我们应该坦然地与全人类一起向前发展。判断一个人的真正价值并不在于他拥有多少荣誉，而在于他曾放弃过多少荣誉。”
法学院一年级黄文同学（2000级）写道：“彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙背景辐射而获得诺贝尔奖是偶然中的必然。他们对天文观测精益求精的态度是他们取得成果的主观原因，观测设备的适宜性又为他们的成功铺平了道路。他们的获奖是无可辩驳的。同时，从这一天文项目的获奖，我们也能看出在天文学的发展道路上，一代又一代天文学家付出的努力，他们中间仅有几个能获得诺贝尔奖，但每一个成功无疑都凝聚着无数未获奖者默默无闻的贡献，他们同样值得我们学习。”
化学学院二年级甘霖同学（1999级）说：“任何一次诺贝尔奖的获得者都是社会、经济、个人素质、机遇等众多因素的综合结果。而其中最为可贵，也是作为科学家能够较好把握和控制的就是自身的科学素质。赫尔斯和泰勒从发现40颗脉冲星到发现第一个脉冲双星，继而验证引力波的存在，都是敏锐的观察力、坚忍不拔的精神、不怕困难的勇气、敢于面对失败的决心、勇于挑战新问题、尖端问题的勇气等良好的科学素质在起关键作用。”
医学院一年级乌维宁（2000级）同学说：“阿尔文创立了磁流体力学而获得诺贝尔奖。他提出阿尔文波的时候，没有人认可。但他坚信自己的研究结果，不被别人的观点所左右，不断为了自己的理论努力，直到探测到阿尔文波的一刻，他胜利了。从不被认同到获诺贝尔奖，这反差是很大的，过程是艰辛的。从阿尔文获奖，我可以学到很多：要勇于面对挑战，要敢于捍卫新鲜的理论，敢于挑战旧有的思想和模式并为之奋斗终生——为理想奋斗终生。”
北大同学的上述体会，当我们在2001年7月在台北举行的“第五届海峡两岸天文教育推广研讨会”上介绍时，受到台湾同行赞赏，认为这些学生的体会富含哲理，回味无穷。台北天文学会理事周联生先生来信说，“研讨会上，您的论文充满着人文气息，《观星人杂志》特别转载，让未与会的读者同感心灵的震撼。”
本教材的十五讲彼此之间有一定的关系，但基本上是各自独立、自成系统的。这将方便教师选择其中的一部分，或某讲中的某些章节作为课程的要求，而把其他内容作为同学的选读。要说明一点的是，虽然我们注意深入浅出地介绍当代最杰出的一批天文学研究成就，但要完美地实现还是有差距的，对同学的学习带来一定的困难。对于文科和理科的同学，低年级和高年级的同学感受可能是不一样的。从教学要求来说应定位于了解现代天文学的杰出成就和最新信息，掌握一些最基本的天文学基础知识。可以根据选课对象提出不同的要求。天文学研究主要依靠观测获取天体的信息，绚丽多彩的天体照片是一个天文知识宝库，也是一个艺术画廊。我们选择有代表性的天体照片共12个彩页。这组彩图和说明便于进行形象化的教学，可以做成PowerPoint 文件，与前言部分结合起来讲授。本书彩色插页中除两幅极光照片外，所有照片都是由哈勃空间望远镜、人造卫星、空间探测器和地面大型望远镜拍摄的。书中的一些插图引用或参考了香港大学物理系“宇宙本质”教材，特此致谢。
为了方便同学学习，特别是帮助文科同学克服天文学和物理学知识不足所带来的困难，在附录1—7中给出了与课程各讲有关的天文和物理名词的解释以及一些最基本的天文学知识、星表和天文学大事记。