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（一）现代田径运动是一项相当复杂的体育运动项目，它能使人类的机体产生一系列的生理上的变化。
如果不断增强人体的各项功能，并且全面的提升田径运动效果，因此就必须在遵循人体机能发展规律的情况下，有目的、有计划地进行科学化的系统田径训练，这样才能让人体的各项生理机能够适应激烈的田径训练，以此来提升田径训练的成绩。
（二）任何事物的发展都需要一个过程，体育运动也是一样的需要由低级运动向高级运动过渡，从一个基点开始通过一系列质的变化来达到新的水平。
田径运动的训练也是如此的，首先还是需要在一种平衡的状态下，让身体的各项器官的机能保持一种较为平衡的状态，当人体进入到运动状态时，原来的平衡就会被打破，这个时候人体的各个机能就需要立刻做出调整，以此来适应新的身体机能的平衡，田径训练过程中正是依照这一规律。如果能够长期坚持进行科学的系统训练，势必会提升其训练水平。
（三）田径运动从运动技能形式的规律上来看，其并不是一项简单的体能运动项目。
在整个的运动过程中需要人体内的高级神经和肌肉进行有机的配合。其实运动技术复杂并且要求很精确，要想精准、合理的应用这些运动技术是需要一个长期的过程，并且还需要长期的坚持实践运用，多次的重复训练最终才能达到效果。由此可以看出，一个优秀的田径运动员成长是需要经过长期的、系统的、专业的训练过程。
二、少儿田径项目实施科学化训练措施
（一）强化专业教练员的技能培训
体育运动教练员做为一种专门的职业，其社会价值已经得到社会的认可。体育运动的教练员是是整个运动训练的直接组织者，其担负着训练运动员的重要职责，尤其在提高运动员的运动技能，实现运动训练的目标，促进运动员各项技能全面发展发挥着极其重要的主导作用。除此之外，运动教练员也是整个训练过程的监督者，一个优秀的教练员会直接影响到整个训练的效果，只有具备高素质、高水平的专业教练员才能培养出优秀的、极具潜力的田径运动员。随着我国的竞技体育的快速发展，对于教练员的综合知识水平来说提出了更高的要求。要想成为高素质的田径教练员，不仅需要具备较强的专业工作能力以及扎实的基础理论知识，还应该有良好的团队意识、文化修养和敬业精神。经过长期的实践证明，全面落实田径教练员的岗位培训是提升其专业素质的主要举措之一，也是巩固田径教练员队伍的重要途径。尤其是国内外青少年运动员训练的成功经历，其更能证明对教练员进行必要培训的重要性。
（二）注重田径的专项竞技能力因素的训练
专项竞技能力因素的训练主要包含身体素质训练、技术训练、战术训练、心理智能训练等几个方面，田径少儿运动员主要是注重以下几个方面的训练：
1、身体素质训练
身体素质是运动员在进行运动中表现出来的进行某种运动的能力，在运动训练中应根据少年儿童的发展特点，采用科学的方法，有利于儿童少年的生长发育，促进身体素质的发展和运动技术的提高。青少年时期是身体发育的旺盛时期，身体的各个系统和器官都发育的比较快，不同阶段由于发育阶段不同，身体素质发展的敏感期也不同。所以在整个的训练中就需要针对其身心发展的规律，注意循序渐进的原则来制定训练计划和实施训练，。这样才能使各器官系统机能获得明显的发展和提高，适合田径运动的需要。就力量素质而言，少儿的肌肉中水分成分较成年人高，肌纤维较细，不可盲目进行绝对力量，不宜过早进行专门性的力量训练，而灵敏和柔软性、协调性活动可优先发展。速度素质的发展是较力量素质为早的，主要是因为少儿神经系统生长发育较早，因此，尽管儿少的下肢爆发力尚差，但速度素质仍然应该较早进行发展。少儿的耐力素质中无氧耐力发展较迟，有氧耐力虽然发展也较迟，但是心血管系统和呼吸系统机能尚未发育成熟的儿童、少年对有氧耐力训练已经有一定的承受力，因此，国内外一致认为，健康儿童完全可以早期恰当的参加有氧耐力的训练，只要合理安排运动强度和运动量，经过训练就会出现肌肉、心脏、血管、血液、呼吸以及免疫系统的适应现象。
2、心理训练
在竞技运动训练与竞赛中，运动员的体能、技能、战术能力以及智能，都会只有在其心理能力的参与配合下，才能得到充分体现。在实战比赛中，时常在运动水平在相差无几的情况下，其具备顽强的意志以及心理的稳定，就成为运动员取胜的关键所在。因此，心理能力训练在现代训练中显得尤为重要，是运动员超长发挥运动水平的基本保障。心理训练主要目的是以培养运动员的心理能力，提升其专业运动心理素质，为比赛做好心理准备。在运动训练的全过程将心理训练手段贯穿于其中是非常重要的，当前采用较为有效的几种心理训练的基本手段有：1、模拟训练法：是在与比赛条件相似的情况下进行的心理训练法；2、生物反馈法：是借助现代化仪器把生理信息传递给运动员，使其经过反复练习，学会调节自己的生理机能；3、呼吸调节法：是利用放慢呼吸频率，加大呼吸量来调节有关的生理机能，从而影响心理状态，达到身心稳定的目的；4、肌肉渐进放松训练法：是以一定的套语进行自我暗示，渐进主动放松，达到全身肌肉的放松。
3、技术训练
田径运动中许多项目对于技术动作的要求很高，因此在少儿田径运动训练中打好技术基础对于运动员今后的专项水平的发展起着至关重要的作用，在技术的训练中要求注重技术的经济性和实效性，形成正确的动作技能和建立巩固动力定型。运动技能的形成经历了泛化阶段、分化阶段和巩固阶段等联系的过程，各阶段尤其特殊的生理过程，也应相应采用不同的教学方法，例如：分解、完整训练法，重复训练法等。可通过技术动作的分解训练和不同的技术辅助练习来提高技术水平；同时让少儿运动员多学习各种练习技能，利用技能良性转移的特性规律帮助技术水平的提高；并注意身体素质和技能水平共同提升来达到技术水平的稳固提高。
（三）采用多元化的训练方式
少儿时期的田径训练是一个基础训练阶段的时期，是为以后进一步的提升奠定基础，少儿运动员正处在生长发育阶段，身体的各器官系统尚未成熟，过早进行专业化训练使得基础训练不全面，技术素质发展不均衡，对其以后的专项发展是极为不利的。田径项目大多数是个人项目，如训练内容和方法陈旧，手段单一，易于造成运动员的生理与心理的疲劳，容易造成机体的劳损以及训练兴趣的减弱。在训练中内容中注意训练方法多样化，注意新颖、创新、趣味性，运用多元化的训练方式，以此来全面提升运动员的整体素质，激发人体生理机能的潜力，为提升未来运动成绩创造必然条件。这样既符合少儿运动员的生理和心理特点，也为该年龄段训练特征打好的训练基础。
三、结束语
显赫的彭加勒家族
130年前的4月29日，昂利•彭加勒出生在法国南希(Nancy)。他的祖父曾在拿破仑军队中供职，隶属于圣康坦(SaintQuentin)部队医院。1817年，祖父在鲁昂(Rouen)定居，并结婚成家，后有两个儿子。大儿子莱昂•彭加勒(LéonPoincaré)生于1828年，他是一位第一流的生理学家兼医生、南希医科大学教授。二儿子安托万•彭加勒(AntoinePoincaré)，曾升迁为国家道路桥梁部的检查官。
莱昂的妻子是一个善良、机敏、聪明的女性，她生有一子一女，儿子就是后来成为伟大科学家的昂利•彭加勒。安托万有两个儿子：一个是昂利的堂弟雷蒙•彭加勒(RaymondPoincaré)，他曾于1911年、1922年和1928年几度组阁，出任总理兼外交部长。1913年1月至1920年初，荣任法兰西第三共和国第九届总统。安托万的另一个儿子吕西安•彭加勒(LucienPoincaré)是中等教育局局长，并在大学担任高级行政职务。昂利就是这个显赫的彭加勒家族中的成员。
据说，昂利不喜欢Poincaré这个姓。因为在法语中，Point是“点”的意思，而Carré是意为“正方形”或“平方”的名词、形容词。在这位著名的数学家看来，Poincaré意味着“点的平方”，这显然是毫无意义的。可是，有人认为，Caré是quarré的后缀，法国古诗中有“挥起正方形的拳头(poingquarté)……”这样的句子，Poincaré这个姓也许由此而来。
走上生活之路
从彭加勒家族成员的显赫名单中，人们也许会想，昂利•彭加勒可能会显示出某些行政管理才能。可是出乎预料的是，他除在童年时代和妹妹以及其他小朋友作政治游戏时做过高官外，从未表现出这方面的能耐。在这些政治游戏中，他总是秉公办事，合理待人，他的每一个伙伴都能从他的“衙门”获取应得的报偿。俗话说，从小看大，三岁看老。昂利•彭加勒后来没有象雷蒙那样成为一个显赫一时的政治家，而成为一位诚实、正直、严肃的科学家。
昂利•彭加勒的童年是不幸的。在幼儿时，他的运动神经共济官能就缺乏协调。他的两手后来虽说都能写字画图，但他的字、画都不好看。乍看起来，他也没有什么超人的天才，这可由一件趣闻佐证。当他后来被公认是他所处时代的第一流数学家时，他接受了比内(Binet，法国心理学家)试验，结果他被断定是一个笨人。由于在他的孩提时代，母亲把全部心血倾注到子女的教育上，所以他的智力发展较快，很早就学会了讲话，不过开始也不大顺利，他思考得很快，而迟迟找不到要说的恰当词语。
五岁时，白喉病把他折磨了整整九个月，从此留下了喉头麻痹症。这次疾病使得他长时期身体虚弱、缺乏自信。他无法和小伙伴们作粗野的游戏了，只好另找娱趣。
他的主要娱乐是读书，在这个广阔的天地里，他的天资通过锻炼逐渐显露出来。大约从七八岁时起，他对博物学发生了兴趣，《大洪水前的地球》一书给他留下了深刻的印象。他读书速度之快令人难以置信，而且过目不忘，往往能说出那页那行讲了些什么。他在自己的一生中都保持着这种视觉记忆(空间记忆)能力。他的时间记忆——以不可思议的准确性回忆往事一一能力也非常强。大多数数学家好像通常通过眼睛看来记忆公式和定理，彭加勒视力极差，他上课时看不到老师在黑板上写的东西，也不好记笔记，全凭耳朵听，这大大增进了他的听觉记忆能力。到后来，他在头脑中能够完成复杂的数学运算，他能够迅速地写出一篇论文而无需大改。人们对此觉得不可理解，在他看来，这却是自然而然的。这种“内在的眼睛”大大有益于他的工作，因为抽象的数学研究正需要丰富的想象和敏锐的直觉。
幼年的残疾弄得他手指不大听使唤，从而妨碍了实验技巧的训练。尽管他后来教过实验物理课程，也掌握了一些实验技能，但总的说来仍比较逊色，这也是他后来主要从事理论研究的原因。有人说，假使他在实验科学方面和在理论科学方面的兴趣一样强烈的话，他也许会成为与牛顿相媲美的人。
彭加勒十分喜爱动物。他初次玩***时，无意中射死了一只小鸟。他为此深感内疚，再也不愿摸枪支了(除在战争期间强制进行的军事训练而外)。九岁时，他写了一篇出色的作文，法文老师认为，彭加勒的作文在形式和内容方面都有独创性，它是一篇“小杰作”。这篇作文第一次表明彭加勒将来会成为一个有出息、有成就的人。
彭加勒在初等学校的学业成绩是优秀的。但是他并没有一天到晚爬在桌子上死啃书本，像其他孩子一样，他也乐于游戏和玩耍。他喜欢跳舞，还自编自演过一出诗剧。功课对他来说就像呼吸一样容易，他把许多时间用来娱乐和帮母亲干活。从小时候起，彭加勒就具有“心不在焉”的性格：他每每忘记吃饭，几乎从未记清他是否吃过早餐。这种性格直到成年也未改，比如离开旅馆时，他有时便稀里糊涂地把房间的台布、床单之类的小物件卷进自己的行李中。
在15岁前后，奇妙的数学紧紧地扣住了彭加勒的心弦。一开始，他就显示出终生的怪癖：当他不停地来回踱步时，那正是在聚精会神地思考数学问题，只有彻底想好了，他才把结果记在纸上。他工作时，各种外界干扰对他来说毫无影响。有一次，一位芬兰数学家长途跋涉到巴黎与彭加勒商讨问题，当女仆告诉彭加勒有客来访时，他似乎没有听到，还在继续来回踱步，整整踱了三个钟头。
1870年，普法战争爆发了，当时彭加勒才16岁。他年幼体弱，没有服兵役，可是也经受了风险。德国侵略者占领了他的家乡南希，他在战地巡回医院协助父亲工作。后来，他随母亲到阿兰瑟(Arrancy)的外婆家去，他童年时代最幸福的日子就是在那里渡过的。阿兰瑟位于圣普里瓦(SaintPrivat)战场附近，母子三人忍饥挨饿，在滴水成冰的天气里越过一个个沦为焦土的村镇。到达目的地，映入他们眼帘的只是一片残垣颓壁，侵略者的铁蹄蹂躏了美好的家园。敌人的兽行促使彭加勒终生成为一名热情的爱国主义者。但是，他从来也没有把敌国的数学和敌国军队的野蛮行径混同起来。正像埃尔米特(C．Hermite，法国数学家)没有反对高斯(C．P．Gauss，德国数学家)一样，彭加勒也从未敌视过库默(E．Kummer，德国数学家)。可是，彭加勒的堂弟雷蒙却迥然不同，每当他提起德国人时，总是伴随着憎恨的尖叫声。在战争期间，彭加勒为了听懂德国兵的交谈和阅读德文报纸，他通过自学掌握了德语。
按照法国通常的习惯，彭加勒在17岁(1871年)进入专业训练之前接受了首次学位(文学和理学学土)考试。在考数学时，他由于迟到而心神不安，连证明收敛几何级数求和公式的简单试题都作错了。由于平时成绩优秀，他还是在数学不及格的情况下通过了学位考试。主考人说：“彭加勒是一个例外，若是其他任何学生，无论如何也不会被录取。”
他进入福雷斯(Forestry)学校学习，在没有记一页课堂笔记的情况下赢得了一次数学奖金，这使他的同学惊讶不已。他们以为彭加勒是个吊儿郎当的人，便闹了个恶作剧，哄骗他代表四年级学生参加数学竞赛，解一个十分难对付的数学题。彭加勒似乎没有怎么思考就直接写出了答案，然后扬长而去，那些垂头丧气的戏弄者还在纳闷：“他究竟是怎样作出来的？”在彭加勒的整个一生中，其他人经常询问同样的问题。的确，当一个数学难题摆在他面前时，他的答案就像刚刚离弦的箭一样飞来。
1871年底，彭加勒进入高等工业学校深造。据说，在入学考试时，一位主考入得知彭加勒是“数学巨怪”，故意把考试推迟了三刻钟，想用一个经过精心推敲的试题难倒他。结果，彭加勒回答得很出色，得到了最高分数。他尽管在数学上名列前茅，但体育成绩很不好，绘画得了零分。按当时的规定，零分意味着淘汰。主考人熟知他的情况，还是破例录取了他。
彭加勒1875年从高等工业学校毕业，其时21岁。他接着到矿业学校学习，打算做一名工程师。他满怀信心地攻读工程技术课程，一有闲空，就劲头十足地钻研数学，并在微分方程一般解的问题上初露锋芒。1878年，他向巴黎科学院提交了这个课题的“异乎寻常”的论文，为此于第二年8月1日得到了数学博土学位。
彭加勒并非命中注定要成为一个矿业工程师，但是在见习期间，他却表现出一个真正的工程师的勇气。在一次矿井爆炸时，他奋不顾身地冲进去营救16个遇难的同事，为此深得矿工们的信赖。然而，这个职业与他的志趣不相投，他又想作一个职业数学家。得到博士学位后不久(12月1日)，他应聘到卡昂(Caen)大学作数学分析教师。两年后，他升迁到巴黎大学执教，讲授力学和实验物理学等课程。除了在欧洲参加科学会议和1904年应邀到美国圣路易斯博览会讲演外，他一生的其余时间都是在巴黎作为法国数学界乃至世界数学界的领袖而度过的。
堪与高斯媲美的大数学家
1789年的法国大革命推翻了成为社会发展桎梏的封建制度和专制政体，促进了科学的发
展，使法国在18世纪末和19世纪初取代英国，一跃而成为世界科学的中心。在这里，只需提一下拉格朗日，蒙日、拉普拉斯、傅里叶、柯西等著名数学家的名字就可想而知法国科学的盛况了。可是，由于启蒙主义在德国的活跃和以普鲁土为中心的各诸侯国的统一，德国在世界舞台上崭露头角，后来居上，在19世纪后半期夺得了科学的主导权。尽管如此，由于彭加勒等人的继往开来，仍使法国有能力自立于世界科学之林。彭加勒被认为是19世纪最后四分之一和本世纪初期的数学主宰，并且是对数学和它的应用具有全面知识的最后一个人。要知道，当时的许多数学分支都变成了封闭的体系，它们各有其特殊的术语和专门的研究方法，要同时跨越几个领域实在不易，要作个通才，更是难上加难。可是，彭加勒就是这样的通才，人们公认他是堪与高斯相媲美的大数学家。
在彭加勒出生后的第二年，高斯(1777~1855)就去世了。高斯是德国著名的数学家，被誉为“数学家之王”。他的研究遍及所有数学部门，也是非欧几何学的创始人之一。可以说，19世纪数学的发展一开始就在数学巨人高斯身影的笼罩之下，而后来却在同样一位数学大师彭加勒的支配之中。他们两人是最高意义上的广博的数学家，并且都在物理学和天文学上做出了重要贡献。事实上，彭加勒在数学的四个主要部门——算术、代数、几何、分析——中的成就都是开创性的。洛夫(Love)在评价彭加勒时说过：“他的权威现在已被公认，他能够进入所有时代最伟大的数学家行列之中，未来的几代人将不可能修改这一论断。”
彭加勒的首次成功是在微分方程理论方面。这项工作开始于1880年，其时他年方26岁。对于常微分方程的研究促使彭加勒从事超越函数新类系——自守函数——的探讨，自守函数是椭圆函数的推广。彭加勒把自己发现的一类自守函数命名为富克斯函数。克莱因(F．Klein)倒是考虑了富克斯函数，但富克斯(L．Fuchs)却没有考虑过，为此克莱因就优先权问题向彭加勒提出了抗议。彭加勒的回答是把自己紧接着发现的一类自守函数命名为克莱因函数，因为这类函数正像有人所幽默地注视到的，克莱因也从未想到过。
1884年，彭加勒在《数学学报》前五卷发表了关于自守函数的五篇重要论文，这一划时代的发现使不到30岁的彭加勒闻名于世。从此，他一生事业的魔杖被抓住了，阿拉丁的神灯被擦亮了。可是，当这组论文的第一篇发表时，克隆尼克(L．Kronecker)却警告编辑说，这篇不成熟的和隐晦的论文会把期刊扼杀掉。
自守函数的研究和微分方程定性理论的研究一样，促使彭加勒重视拓扑学。1887年，33岁的彭加勒被选人巴黎科学院，像这样年轻的新人进入科学院实属罕见。大多数数学家在签署意见时认为，“彭加勒的工作成就超过了通常的赞扬，这必然使我们想起雅可毕(C．C．J．Jacobi)描述阿贝尔(N．Abe)的情况——他解决了在他之前未曾设想过的问题。事实上必须承认，由于椭圆函数的成功，我们正在目睹数学领域里的一次革命，这次革命在每一个方面都可以和半个世纪前出现的革命相比较。”
彭加勒说过，数学家具有两种截然相反的倾向。有的人具有不断扩张版图的兴趣，在攻克某个难题后，便抛开这个问题，急着出发进行新的远征。另外的人则专心致志地围绕着这个问题，从中引出所有能够引出的结果。前者像一个乘汽车的旅行家，后者则象一个徒步游客。彭加勒本人就是这样一个在数学新版图上乘车驰骋的旅行家。法国数学家、彭加勒的传记作家达布(G．Darboux)谈到彭加勒这一特点时说：“他一旦达到绝顶，便不走回头路。他乐于迎击困难，而把沿着既定的宽阔大道前进、肯定更容易到达终点的工作留给他人。”彭加勒属于库恩所说的发散式思维的科学家，对于一个科学开拓者来说，这的确是不可或缺的素质。
就这样，彭加勒接二连三地出击，雄心勃勃地进行新的征服。在函数论方面，他的每个贡献都是拓广的领域的出发点，他在1883年的一个结果导致了整函数和亚纯函数的庞大理论，该理论在80年之后仍未穷竭。他对阿贝尔函数和代数几何学也十分感兴趣。从1881年到1911年，他就这个课题写的论文和自守函数的一样多，他的一些证明方法在1965年之前还未有人超过，这些方法在其他现代问题上也有价值，看来其有效性还远未挖尽。在数论领域，他给出了整数型亏格的第一个普遍定义，给出“秩”(rank)的概念，这个概念的许多问题仍未得到解答，更深入地钻研他的论文也许会导致新的结果。关于代数学，他研究了次数≥3的算术理论、非交换代数、包络代数，发现了李代数中的基本定理：彭加勒-柏克霍夫-维特定理。微分方程及其在动力学上的应用显然处于彭加勒数学思想的中心地位，他几乎每年都要发表这个课题的论文。在这方面最突出的贡献是微分方程定性理论，其中许多都是前人未曾触及到的。关于代数拓扑学，他从1894年开始研究，在十年内发表了六篇奠基性的论文。他定义了贝蒂数，发明了单形的同调论的一整套方法，推广了欧拉多面体定理(现称欧拉-彭加勒公式)，提出了流形同调的著名的对偶定理，引进了挠率概念。有人正确地说过，直到1933年发现高阶同伦群之前，代数拓扑学的发展完全基于彭加勒的思想和方法。在关于概率论的大量论著中，他最先使用了“遍历性”的概念，这成为统计力学的基础。他在数学基础等领域也作了许多工作。尽管如此，彭加勒并不十分满意他已有的成果，他甚至说过，他从来没有发表过一篇既不后悔它的内容、也不后悔它的形式的论文。
在数学哲学方面，彭加勒在发现了逻辑悖论的情况下复活了直觉主义，并且形成了广泛的运动，他的立场使他成为数学直觉主义学派的先驱。他批判了罗素、皮亚诺(G．Peano)等人为代表的逻辑主义和以希尔伯特等人为代表的形式主义，但也不是完全排斥它们。他极力主张，如果不求助于直觉，要从已经接受的逻辑原理推导出全部数学真理是不可能的。他多次强调直觉在数学发明中的重大作用。他说，对于纯粹数学家而言，直觉本领是必不可少的。逻辑用于论证，直觉用于发明。知道如何批判固然不错，知道如何创造当然更好。数学创造并不在于用已知的数学实在构成新的组合。任何一个人都会做出组合，但是这种组合的数目是无限的，它们中的大多数毫无意义。创造恰恰在于不作无用的组合，而作有用的、为数极少的组合。发明就是辨认和选择。可是，你如果没有在所有组合中选择的技巧，就无法辨认一个组合是否正确。逻辑可以告诉我们走这条路或那条路保证不遇见任何障碍，但是它不能告诉我们那一条路能引导我们到达目的地。为此，必须从远处了望目标，教导我们了望的本领是直觉。没有直觉，数学家便会像这样一个作家：他只是按语法写诗，但却毫无思想。彭加勒还形象地比喻了专注于逻辑和受直觉指引这样两种截然相反的思想类型。他说前者“步步进逼，效法符邦(Vauban)，挖壕筑垒，稳扎稳打，没有给机遇留下任何余地”；而后者“象勇敢的前卫骑兵，迅猛出击，以速制胜，但有时也要冒几分风险”。在科学的疆场上，彭加勒这位直觉主义者正是扮演了冲锋陷阵的“前卫骑兵”。
彭加勒认为，整数是不可定义的，整个数学的基础是数学归纳原理，它的可靠性被直觉地认可，也就是说，是综合的、先验的。他嘲笑罗素在《数学原理》(1903年)中把1定义为α{x•α＝i’x}，他说，对于从未听说过数目1的人来说，这是一个“令人赞叹的”定义。
彭加勒认为，数学创造的产生是一个使心理学家十分感兴趣的问题，它是人类思想似乎从外面所得最少的能动性，通过了解这一过程，我们有希望达到人类精神的最基本之处。他说：“潜在的自我无论如何也不比自觉的自我低下，它不是纯粹自动的，它能够辨认，它机智、敏锐，它知道如何选择、如何凭直觉推测。”他通过自己发现富克斯函数的经历，详细地说明了这个问题。他说他怎样在冥思苦想、一无所获的情况下，晚上偶尔喝了黑咖啡，久久不能入睡，构成了稳定的结合。他说他在地质旅行时，脚踩上汽车踏板的一刹那，一种想法突然闯入心头。他说他在海边的悬岩边散步，是怎样突然顿悟的。他说他沿大街散步时，一个相当困难的问题怎样霎时呈现在他的面前。彭加勒总结了这种无意识工作的条件：“如果—方面有意识的工作在它之前，另一方面又被有意识的工作尾随其后，那么这就是可能的，而且肯定是富有成果的。”
开辟了理论天文学的新纪元
自牛顿以来，天文学向数学家提出了许多问题。直到19世纪之前，天文学家在处理天文学问题时所用的武器实际上是牛顿、欧拉、拉格朗日和拉普拉斯所发明的武器的改良。但是，从19世纪开始，柯西发展了复变函数论，他本人和其他人对无穷级数收敛问题进行了研究，天文学的武库通过数学家的努力正在扩充起来。对于彭加勒来说，他很自然地想到自己的解析学，他把这种从未运用过的数学新武器用来进攻天文学。他所发动的战役在当时是如此地现代化，以致在40多年后，还没有几个人能够掌握他的锐利武器。
在19世纪，法国在理论物理学和其他学科方面失去了霸主地位，但在理论天文学方面仍然领先一步。彭加勒是这一光荣传统的继承人，他站在他的同胞克莱劳(A.Clairaut)、拉普拉斯、勒维烈(U．LeVerrier)这些天文学巨人的肩上，当然会看得更远一些。他的主要工作有三个方面：旋转流体的平衡形状(1885年)，太阳系的稳定性即n体问题(1899年)，太阳系的起源(1911年)。
彭加勒对第一个问题的兴趣是被威廉•汤姆孙和泰特(P．G．Tait)的《论自然哲学》一书中的一节激起的。此外，他在讲授流体力学时也对标准教材中关于旋转流体的处理感到不满。
彭加勒在1885年发表的长篇论文中讨论了由雅科毕椭球体派生出来的、角动量渐增的新体系的平衡形状，这种形状后来称为梨形。彭加勒认为，这种体系演化的下一个阶段可能是一大一小彼此绕着旋转的两个天体的平衡状态，该假设肯定不能用于太阳系，某些双星必然会呈现出这样的过渡形式。后来，俄国数学家李亚普诺夫(A.M．Lyapunov)和英国天文学家金斯(J．Jeans)分别在1905年和1915年证明，梨形是不稳定的。当然，现在有些人不再相信，彭加勒的梨形能在宇宙演化中起任何作用。但是，至今仍然有人研究，流质经过旋转不稳定后发生的分裂可能导致形成双星体系，甚至有人认为地球也是梨形，因而彭加勒处理问题的一般方法也许可能再度得势。
彭加勒在天文学上的最大成功表现在对“n体问题”的处理上，这是瑞典国王奥斯卡二世(OscarⅡ)在1887年提出的悬赏问题。设n个质点以任意方式分布在空间中，所有质点的质量、初始运动和相互距离在给定的时刻假定都是已知的。如果它们之间按照牛顿万有引力定律相吸引，那么在任何时刻，它们的位置和运动(速度)怎样呢？对于数学天文学来说，一群星系中的每个恒星都可以视为这样的质点，于是n体问题就相当于今后天空的情况将是什么样子，假使我们有足够的观察资料描述目前天空的普遍结构的话。显然，这个天文学问题不仅具有数学特色，而且具有物理学特色。关于“两体问题”(n＝2)，已被牛顿完满地解决了。著名的“三体问题”(n＝3)后来受到人们的注意，因为地球、月亮和太阳就是三体问题的典型例子。自欧拉以来，人们把它视为整个数学领域最困难的问题之一。从数学上讲，该问题归结为解九个联立微分方程组(每个都是线性二阶的)。拉格朗日成功地把这个问题加以简化，可是其解即使存在，也不能用有限个项来表示，而是一个无穷级数。如果级数在形式上满足方程组，并且对于变数的某些值收敛，那么解将存在。彭加勒在他1889年的论文中提出了一种新的强有力的技巧，其中包括渐近展开和积分不变性，并且在微分方程的接近奇点附近的积分曲线行为方面做出了根本性的发现。
尽管彭加勒没有解决n体问题，但在三体问题上却获得了明显的突破，因此评审团还是把奥斯卡奖——2500瑞典克朗和金质奖章——授予他。法国政府不顾瑞典国王的阻拦，也授予彭加勒宪兵团荣誉骑士的称号。彭加勒在写给奥斯卡奖评审团的信中说：“你们可以告诉你们的君主，这项工作不能看作是对所提出的问题提供了完美的答案，然而它具有这样的意义：它的公布将在天体力学上开创一个新时代。因此，陛下所期望的公开竞赛的结果可以认为是达到了。”
彭加勒在数学天文学方面的早期工作汇集在他的专题巨著《天体力学的新方法》(三卷本，1892、1893、1899年)中。接着该书出版的是1905~1910年出版的另外三卷著作《天体力学教程》，它具有更为实用的性质。稍后又有讲演集《流体质量平衡的计算》和一本历史-批判著作《论宇宙假设》。
彭加勒的传记作者达布断言(他的观点受到许多人的支持)：这些著作中的头一部事实上开辟了天体力学的新纪元，它可与拉普拉斯的《天体力学》和达朗贝尔(D.D’Alembert)关于二分点岁差的工作相媲美。乔治•达尔文爵士在评论《天体力学的新方法》》时说：“很可能，在即将来临的个半世纪内，一般研究人员将会从这座矿山发掘他们的宝藏。”达布在评价彭加勒的这些工作时写道：“在50年间，我们生活在著名德国数学家的定理上，我们从各个角度应用并研究它们，但是没有添加任何基本的东西。正是彭加勒，第一个粉碎了这个似乎是包容一切的僵硬的理论框架，设计出展望外部世界的新窗户。”
彭加勒的《论宇宙假设》普遍地被这个领域的研究者看作是经典的，书中对建立在拉普拉斯星云说上的模型的性质作了全面的分析和认真的尝试。这本书作为回顾太阳系起源的各种理论，即使在今天也值得一读，但是由于忽略了20世纪初其他天文学家提出的一些理论，因而有某些不足之处。彭加勒关于宇宙演化的观点是19世纪末有代表性的，真实世界的进程是渐变的，不可逆的，不连续的变化也明显地发生，但只是在确实需要时才发生，而且不是以大变动的形式。这种观点显然与今天流行的“大爆炸”宇宙学格格不入。
像一个直觉主义者所作的那样，彭加勒在天文学研究中的不少工作与其说是定量的，还不如说是定性的，这种特点导致他研究分析学。在这方面，他发表了六篇著名的论文，使该课题起了革命性的变革。分析学方面的工作又转而顺利地应用到天文学的数学之中。
通过研究天文学，彭加勒深深体会到：“天文学是有用的，因为它能使我们超然自立于我们自身之上，它是有用的，因为它是宏伟的，这就是我要说的。天文学向我们表明，人的躯体是何等渺小，而人的精神又是何等伟大，因为人们的理性能够包容星辰灿烂、茫无际涯的宇宙，并且享受到它的无声的和谐，在它那里，人的躯体只不过是沧海之一粟而已。于是我们意识到我们的能力，这是一种花费越多收效越大的事业，由于这种意识能使我们更加坚强有力。”彭加勒意味深长地说：“星星不仅发出可见光，射入我们的眼睛，而且它们也向我们发出一种极为微妙的光，照亮我们的精神。”
作为相对论先驱的理论物理学家
彭加勒讲授物理学达20年以上，他以特有的求全性和充沛的精力完成这项任务，结果使得他成为理论物理学所有分支的专家，发表了不同论题的文章和书籍达70种以上，其中特别偏好光和电磁理论。他研究了三维连续统的振幅，弄清了许多导热问题，以及势论方面的电磁振荡问题，论证了狄利克雷原理。
说实在的，在物理学方面，彭加勒的运气并不怎么好。为了使他的才能得到体现，他应该晚生30年或多活20年。恰恰在经典物理学进入它的衰老期时，他却处于精力充沛的时期；当物理学重新焕发青春——以普朗克1900年量子论的提出和爱因斯坦1905年狭义相对论论文“论动体的电动力学”的发表为标志——之时，他的头脑却被19世纪的经典理论所充塞，以致于在他逝世前，他几乎没有多少时间消化那些令人惊奇的新事物。尽管如此，他还是在物理学革命的三个领域中作出了重要贡献。鉴于这个问题作者已有专文叙述，此处只扼要地介绍一下。
1895年底，德国物理学家伦琴在维尔茨堡大学实验室发现了X射线，这一发现在西方科学界引起很大的轰动。伦琴当即把关于发现X射线通报的印刷品寄给了一些同行，其中包括彭加勒。彭加勒曾参与过阴极射线本性的争论，力图证明它们是由粒子构成的。伦琴的发现对彭加勒的激励比对其他任何法国科学家都要大。
彭加勒是科学院的成员，有参加科学院周会的习惯。在1896年1月20日的周会上，他展示了伦琴寄给他的第一张X射线照片。当他的科学院同事贝克勒耳问他，射线从管子的哪部分发出时，他回答说，射线似乎是从管子中与阴极相对的区域发出的，在这个区域，玻璃变得发荧光了。贝克勒耳立即想到，X射线可能和荧光有关，第二天就开始试验荧光物质是否会发出X射线，他在几周内进行了一系列实验，从而导致了放射性的发现。放射性的发现又引起连锁反应，促使居里夫人发现了放射性更强的新元素钋和镭。彭加勒对这些新发现满腔热忱，他把镭甚至誉为“当代伟大的革命家”，他看到了科学的巨大革命力量。
彭加勒和洛伦兹一样，也是相对论的先驱。早在爱因斯坦之前，他就提出了建造相对论的一切必需的材料(相对性原理和光速不变原理)。
在1895年，彭加勒就对当时以太漂移实验的研究状况表示不满。他虽然认为洛伦兹理论是现有理论中最好的，但对洛伦兹针对每一个实验事实都要引入孤立的假设的作法进行了批评。他极力强调，人们应该针对以太漂移实验的零结果引入一个更为普遍的观点。这时他已意识到：“不可能测出有重物质的绝对运动，或者更明确地说，不可能测出有重物质相对于以太的相对运动。人们所能提供的一切证据就是有重物质相对于有重物质的运动。”1904年9月，在美国圣路易斯国际技术和科学会议的讲演中，他完整地提出了相对性原理，并把它作为物理学六个普遍原理之一列举出来。他说：“根据这个原理，物理现象的定律应该是相同的，不管观察者处于静止还是处于匀速直线运动。于是我们没有、也不可能有任何手段来辨别我们是否作这样一种运动。”
在彭加勒1898年发表的“时间的测量”一文中，他首次提出了光速在真空中不变的公设。他写道，光速不变是一个公设，没有这个公设，就无法测量光速。他认为，我们无论对于同时或两个时间间隔的相等均不能有直觉，我们自信有此直觉只不过是幻想而已。在1902年出版的《科学与假设》中，他再次强调了他的观点：“绝对空间是没有的，我们所理解的只不过是相对运动而已”，“绝对时间是没有的，所谓两个历时相等，本身只是一种毫无意义的断语”；“不仅我们没有两个相等的时间的直觉，而且也没有发生在不同地点的两个事件同时性的直觉。”彭加勒在1904年圣路易斯的讲演中甚至惊人地预见了新力学的大致图景：“……惯性随速度而增加，光速会变为不可逾越的极限。原来的力学依然保持一级近似，……”
饶有兴味的是，彭加勒在1905年还详细地讨论了利用光信号使时钟同步的问题。彭加勒的讨论不完全等价于爱因斯坦的描述，因为彭加勒在这里安排了两个观察者而不是一个观察者，然而他也得出相同的结果。彭加勒没有达到相对论，除了科学上的原因之外，也有认识论方面的原因。国外学者认为，这是由于他未能把他的约定主义贯彻到底—一在理论上他是一位约定论者，在实践上他却是一位经验论者。
彭加勒对量子论的发展也有过贡献，我们将在下面叙述。不用说，彭加勒也有失误，例如在世纪之交关于原子实在性的争论中，他对原子论持中立态度。但是，当有了确凿的实验证据后，他公开修正了自己的观点。这种态度是光明磊落的。
逻辑经验主义的始祖之一
彭加勒对科学和数学的哲学意义一直兴味盎然，但只是在本世纪初，当他作为一个专门数学家的伟大形象被牢固地树立起来之后，才唤起了他对非专业领域的附带热情。他于1902、1905、1908年先后出版了《科学与假设》、《科学的价值》》和《科学与方法》三本书，它们既是畅销一时的科学哲学著作，也是内容丰富、语言优美的科普读物。在那些年代，经常可以看到工人和店员们在巴黎的公园和咖啡馆贪婪地阅读彭加勒的通俗著作，尽管这些书籍印刷低劣，封面破旧。在法国的图书馆或阅览室，彭加勒的书都用手指翻脏了，显然有许多人借阅过。这些书被译成英、德、俄、西班牙、匈牙利、瑞典、日，中等文字，几乎传遍了整个文明世界。由于他的文字才华，彭加勒得到了一个法国作家所能得到的最高荣誉。人们称他为“法国的散文大师”，文学研究院接纳他为会员。一些妒忌心强的小说家心怀不满地散布说，彭加勒作为科学家能够获得这种独一无二的荣誉，是因为文学研究院经常要编辑权威性的法语字典，兴趣广泛的彭加勒显然能在工作中帮助文学研究院的诗人和语法学家，告诉他们自守函数是什么。但是众人却公正地认为，彭加勒已经得到的荣誉并不比他应该得到的多。
彭加勒在科学哲学上继承了马赫和赫兹的传统，并汲取了康德的一些思想，他的思想显然受到数学研究的影响。他有些接近马赫主义，但并不是一个彻头彻尾的马赫主义者，他被认为是逻辑经验主义的始祖之一。爱因斯坦称他是“敏锐的深刻的思想家”。
在《科学与假设》中，彭加勒坚持“实验是真理的唯一源泉”，明确表示了他的经验主义的哲学立场。从这种立场出发，他仿效马赫，批判了经典力学的一些基本概念和原理。但是他不像马赫那样仅从哲学和逻辑的角度进行批判，他还依据了当时的一些实验事实，而且批判矛头也涉及到经典物理学。他强调假设在科学中不仅是必要的，而且是合理的，并把假设分为三类——极其自然的假设，中性假设和真正的推广——进行论述，并指出假设要经常经受检验和不可滥用假设。彭加勒对科学的统一性和简单性也很感兴趣。他认为科学正在走向简单和统一的道路，其原因在于科学家对自然界的统一性和简单性具有坚定的信念。关于自然界的统一性，这是不成问题的，至于自然界的简单性，却不是一个容易解答的问题，不过人们可以把它看作如此而无危险。在该书中，彭加勒通过对非欧几何学的分析提出了约定主义哲学。他认为约定是我们精神自由活动的产品，但是自由并非任意之谓。约定主义是彭加勒的创造，它后来和马赫的经验主义成为逻辑经验主义兴起的哲学基础。值得注意的是，爱因斯坦在“奥林比亚科学院”时期读过《科学与假设》，该书给他以极强烈的印象，爱因斯坦后来的某些科学哲学思想可能渊源于此。
《科学的价值》引人注目的有三点。其一是关于物理学危机的论述。彭加勒通过对物理学历史和现状的考察指出，物理学已处于危机之中，这种危机是好事而不是坏事，它能加速物理学的改造，是物理学革命的前兆。其二是比较系统地阐述了他的科学观。他认为科学是一种分类方法和关系体系，科学的发展的非直线的、无止境的，科学走向统一和简单的道路，科学的基本原理具有极高的价值，并倡导“为科学而科学”。其三是毫不隐晦地表白了他的唯心主义哲学前提。
《科学与方法》分为“科学与科学家”，“数学推理”、“新力学”和“天文学”四部分。使人感兴趣的是第一部分，这部分除论述了科学创造的心理学外，还集中论述了科学美。在彭加勒看来，科学美是潜藏于自然的感性美之后的理性美，而理性美要由具有理性的人去把握，因而科学美必然带有浓厚的主观色彩。他用“雅致”、“和谐”、“对称”、“平衡”、“秩序”、“统一”、“方法的简单性”、“思维经济”等词语来描述科学美的特征。彭加勒不仅把科学美作为选择事实和理论的一个标准，而且认为科学美也是激励科学家进行科学研究的持续动力。他这样说过：“一个科学家，尤其是一个数学家，他在工作中体验到和艺术家相同的印象，他的乐趣像艺术家的乐趣那样大，而且具有相同的性质。”
在彭加勒逝世后的第二年，还出版了他的一本科学哲学著作《最后的沉思》(1913年)，该书是由勒邦(G．LeBon)集其遗著编辑而成的。该书由九个短篇组成，其内容涉及到规律的进化、空间和时间、数学和逻辑、量子论、物质与以太的关系、伦理学和科学等。关于科学和伦理学的关系问题，其他三本书基本上没有涉及。彭加勒认为，科学能在道德教育中起十分有用和十分重要的作用，科学能促使我们以特殊利益服从普遍利益，能把人们改造成为具有英雄主义行为和献身精神的人。
彭加勒的科学哲学思想中包含着唯心主义的糟粕，但也不乏闪光的珍珠，值得人们探讨、发掘。作者曾就彭加勒的哲学倾向、科学观、方法论等写过几篇文章，此处不拟赘述。
为追求真理奋斗到最后一息
彭加勒说：“热爱真理是伟大的事情”，“唯有真理才是美的”，“追求真理应该是我们活动的唯一目标，这才是活动的唯一价值”。彭加勒言行一致，为追求真理，他一直奋斗到生命的最后一息。
彭加勒富有创造力的时期是从1878年的博士论文开始的，在短暂的34年科学生涯中，他却写出了将近500篇论文和30本科学专著，这些论著囊括了数学、物理学和天文学的许多分支。当我们考虑到那些开创性工作的重重困难时，不能不钦佩他高度的创造性和坚忍不拔的毅力。由于他的杰出贡献，他赢得了法国政府所能给予的一切荣誉，也受到英国、俄国、瑞典、匈牙利等国政府的奖赏。
进入20世纪，彭加勒的声望急剧地增长。1906年，他当选为巴黎科学院主席，1908年，他被选为法国科学院院士，这是一个法国科学家所能达到的最高地位。当时，他蜚声国际学术界，受到同行们的称颂，一些有志干一番事业的年轻人都想拜他为师。特别是在法国，他被视为大智者，他在各种问题——从科学到哲学，从政治到伦理——上的见解总是直率的、明快的，被公众当作决定性的意见而接受。
在最后的四年中，除了恼人的疾病期外，彭加勒的生活总的来说是安定的、幸福的。他有一个美满的小家庭，温厚的贤妻、一个儿子和三个女儿。他喜欢他的子女，特别是当他们还是小孩子的时候。他也爱好交响乐。
可是，彭加勒既没有沉湎于小家庭的脉脉温情，更没有躺在荣誉和地位上高枕而卧。他说：“经验并非一切，而且学者也不是被动的，他没有等待真理跑来找他，或者期待真理碰到他鼻子尖上的机会。他必须去迎接真理，正是他的思考向他揭示出通向真理的道路”。作为一个永不满足、永远进击的学者，他忘我地向新的未知版图挺进。在生命的最后征途上，他依然留下坚实的足迹。
在1908年的罗马国际数学会议上，彭加勒因病未能宣读激动人心的讲演：“数学物理学的未来”。他的病是前列腺肿大，意大利的外科医生为他作了手术，这似乎可以看作是痊愈了。回到巴黎后，他像以往那样不知疲倦地工作着。但是到1911年，他觉得自己身体不适，精力减退，他说他在世上的日子不会长了。可是，他不愿放下手头的工作去休息，他头脑蕴育的新思想太多了，他不愿让它们和自己一块葬入坟墓。
1911年10月30日至11月3日，彭加勒应邀参加了在布鲁塞尔召开的第一届索耳未会议，欧洲21位最著名的科学家出席了会议，会议的中心议题是“辐射理论和量子”。在这之前不久，彭加勒对量子论是完全陌生的，通过参加会议，他变成新理论的倡导者和发展者，从而在量子论的历史上留下了光辉的一页。洛伦兹后来回忆说，彭加勒在讨论中表现出“他的思想的全部活力和洞察力，人们佩服他精力充沛地进入那些对他来说是全新的物理学问题的才干。”
从布鲁塞尔返回巴黎后，奇异的量子使彭加勒难以安静下来。在生命的最后时刻里，他完全沉浸在这个奇妙的世界里，他以难以置信的毅力和速度从事这项困难的研究。1911年12月4日，即布鲁塞尔会议结束后一个月，彭加勒向科学院提交了关于量子论的长篇论文的缩写本（全文发表在1912年1月的《物理学杂志))上)。他在文章中指出，量子论并不是相对论的扩展，新的冲击比过去的冲击更为使人仓皇失措，这无疑是自牛顿以来自然哲学所经历的最伟大最深远的革命。这篇论文的思想在英国物理学界引起很大的反响。
与此同时，彭加勒还在思考一个新的数学定理，这就是把狭义三体问题的周期解的存在问题归结为平面的连续变换在某些条件下不动点的存在问题，这可能是分析中根据代数拓扑学所做出的存在性证明的第一个例子。他感到自己没有时间和精力来证明这个定理了，于是在1911年12月9日一反通常的习惯，写信给《数学杂志》的编辑，询问是否能接受一篇未经深究和修改的专题论文。他在信中写道：“……在我有生之日，我无法解决它们了。不过，它们的最后结果能够把研究引向新的、未曾料到的路线上，在我看来，它们似乎具有十分充分的发展前途。不管它们使我遭到什么蒙骗，我仍将顺从地把它们奉献出来。……”在彭加勒的这一“未完成的交响乐”发表后不久，所需要的证明由美国年轻的数学家伯克霍夫(G．D．Birkhoff)在几个月之后给出了。
1912年春，彭加勒再次患病，可是他还是顽强地奋斗着。同年4月，在法国物理学会的一次讲演中，他又谈到量子论问题，他要求人们不要为推翻根深蒂固的旧见解而烦恼。就在当月公开发表的一篇评述性文章中，他再次强调：“把不连续性引入自然定律”，“这样一个非同寻常的观点能够成立”。他依次讨论了热力学和几率、辐射定律、能量量子、作用量子、普朗克的新理论等。他写道，尽管量子假设面临着一些困难，我们也必须拯救它，否则我们就不会有可供建筑的基础了。他对普朗克的“倒退”感到困惑，认为“坚持最初的观点是比较合适的”。彭加勒猜想，宇宙万物象电子一样，都应当经历量子跃迁。由于在普遍的跃迁之间的不运动状态内具有无法区分的瞬时，因此必然存在着“时间原子”(atomoftime)。这就是逝世前几个月，彭加勒在头脑中酝酿的大胆思想。
临终前三周，即1912年6月26日，彭加勒抱病在法国道德教育联盟成立大会上发表了最后一次公开讲演。他说：“人生就是持续的斗争”，“如果我们偶尔享受到相对的宁静，那正是我们先辈顽强地进行了斗争。假使我们的精力、我们的警惕松懈片刻，我们就将失去先辈为我们赢得的斗争成果。”他还指出：“强求一律就是死亡，因为它对一切进步都是一扇紧闭着的大门；而且所有的强制都是毫无成果的和令人憎恶的。”彭加勒本人的一生就是自由思考、持续斗争的一生。
7月9日，医生为彭加勒施行了第二次前列腺手术，手术是成功的。7月17日，他在穿衣时因栓子(堵塞血管使血管发生栓塞的物质)而十分突然地去世了。他仅仅活了58岁，这正是他的能力的高峰时期。
在茫茫的夜空中，一颗“智多星”陨落了：这颗“智多星”发出了他所能发出的熠熠光亮，给人类带来了一线光明，即使在坠入大地时，也要把最后一道余光毫无保留地奉献出来。彭加勒的所作所为，得到了能够鉴赏他的成就的人的赞誉。据说有这样一件轶事。在第一次世界大战期间，一些英国军官问他们国家的大数学家和大哲学家罗素：“谁是当代最伟大的人？”罗素不加思索的回答：“彭加勒！”“噢，是那个人I”这些对科学一窍不通的军官以为罗素指的是法国总统雷蒙•彭加勒，一个个兴奋得呼叫起来。当罗素得知呼叫的缘由时，便解释道：“我指的不是雷蒙•彭加勒，而是他的堂兄昂利•彭加勒。”
可是，彭加勒也曾被一些人所误解，蒙受了不白之冤。长期以来，在苏联、东欧、日本和我国出版的许多书刊中，他竟被描绘成在科学史上“兴风作浪”的反面人物。当我们用事实拭去抹在他脸上的油彩和尘埃时，难道不应当作一点历史的沉思吗？
主要参考文献
[1]H.Poincaré，TheFoundationsofScience，AuthorizedTranslationbyG.B.Halsted，TheSciencePress，NewYorkandGarrison，N.Y.,1913.
[2]H.Poincaré，MathemalicsandScience：LastEssays，TranslatedbyTohn.W.Bolduc，DorerPublications，Inc，NewYork，1963.
[3]彭加勒(H.Poincaré)；《科学家と詩人》，平林初之輔訳，岩波書店，1927.
[4]E.T.Bell,MenofMathematics,DoverPublicationsPress,NewYork,1937.
关键词：天文教育；公选课；教学实践
引言
科学技术领先的发达国家都非常重视大学生的天文普及教育，发达国家及一些发展中国家的中学与高校也都普遍开设了天文学课程。美国国家天文学联盟副主席肯·威尔科克认为：“对于学生，天文学是检验他们一生对科学兴趣的最好方法”[1]。
我国的天文教育目前很薄弱，与发达国家相比差距很大。我国现有高校3152所，在校生超过2000万，其中高职高专1281所，开设天文选修课的高职院校不到20所[2]。近几年一些高校纷纷开设天文公选课，但目前高职院校中开设天文选修课的仍是凤毛麟角，多数学生天文地理知识贫乏。例如，许多学生不能辨认北斗星、不知道四季更替的原因，或热心于“占星学”，相信网上传播的带有迷信色彩的信息。因此在高职院校中开设天文选修课，普及天文学知识，不仅非常必要，而且势在必行。
我院在校学生有1200余人。自2003年开设“趣味天文”第二课堂，2009年起开设“星空探秘”公选课。至今已运行天文公选课4个学期，选课人数累计198人。随着教学实践的深入，我们不断总结经验改进教学，将天文公选课开成学生喜闻乐见的一门课程。本文分析了天文选修课的必要性，结合近年来我校教学经验体会，介绍我院天文公选课的实施。探讨天文教育的特征、模式、选修课所面临问题及其对策。
1.天文选修课的必要性
人类有别于其他动物的重要标志之一是有思维活动，人的思维活动涉及到其所处环境，包括宇宙环境。高职院校的天文教育，是提高学生科学素养不可或缺的重要环节。天文领域的相关知识和新的发现，能激发学生的科学热情，帮助学生掌握科学思维方法，树立正确的宇宙观。
在高职学生中普及天文知识，对破除迷信、反对伪科学具有重要意义。天文是研究天上发生的现象的学问，而很多迷信也恰恰来源于“天上”。例如，很多学生迷恋“生肖、星座与命运”的所谓对应关系，社会上一度有许多出版物，对这一不科学的论调起了推波助澜的作用，相信所谓“生肖”的因果对应的思潮，对社会良性发展危害性很大。天文知识的普及，正是让学生知晓正确的天文知识、树立正确人生观和科学思考方法、破除迷信和伪科学的有力武器。
大量调查数据的分析，说明学生需要天文知识。公选课实施以来，针对天文公选课，我们进行了连续多个学期的问卷调查。累计发出问卷198份，收回182份。被试学生涵盖高职生和中职生，来自4个学院的9个专业，其中3个文科或艺术类专业。
结果表明，有89%的学生希望学习天文知识。对于学生获取天文学信息的途径，我们让学生在以下6种途径中进行多项选择：⑴多媒体网络⑵电视⑶报刊杂志⑷科普书⑸科普展览或天文馆⑹课外活动。统计显示，使用过小于或等于2种途径的学生占46%，使用过3种途径的占23%，4种途径的占15%，5种或以上的途径的仅占2%，其中绝大多数人是由网络或电视中了解天文信息的。上述结果说明，绝大多数学生很希望了解天文知识，但是获得天文知识信息的途径还很少。问卷中还设计了少量天文基本常识题，从答卷结果看，学生的天文知识很肤浅而零散。
关于学生对天文知识的兴趣点，问卷结果显示了以下几个方面：星座与人生、外星人与UFO、流星及日月食、小行星撞地球、黑洞。
表1是学生回答的选课动机统计表（问卷为多项选择）。可以看出，多数学生的选课动机是积极的。学生希望拓展知识面和提高素质，但也有部分学生的选课目的是为修够学分，其部分原因是可供选择的选修课数量尚不多。
综上可见，高职学生的天文基本常识还很欠缺，他们对天文知识是渴求的，这种渴求正是探索宇宙和认识自然的原动力。因此在高职院校中很有必要提供途径，使学生有机会了解和学习天文知识。
2.天文选修课的教学实践
2.1教学目标的研究与确定
学校应根据学生特点来设置教学目标，这个原则对于选修课更为重要[3]。我院天文选修的授课对象是全院学生，他们专业分散，大部分是二年级学生，五年制高职生约占60%的比例。学生数理基础很差，已有的天文知识很零散且肤浅，基本知识往往局限于一些科技史话或科幻故事等。
根据学生情况，参照其他院校的经验，我们将天文选修课的教学目标定位于：通过本课程的学习，一方面了解一些天文常识和前人的研究历程，拓宽知识面，帮助学生形成较科学的理性思维习惯。另一方面使学生了解天文新成就和进展，激发他们对天文的兴趣。
2.2教学内容的取舍
鉴于选修课的特点和我们的现有条件，我们首先明确一个主导思想：打破纷繁复杂的天文知识体系，根据既定教学目标制订教学内容。经过多学期教学探索，筛选出一些重要的、有趣味性的、适合我校实际情况的内容，重构成为天文选修课的授课内容。制订教学内容时我们设计了两条主线，一是天文现象与天文观测，因为这是天文理论与实践的基础，而且从现象入手的教学更容易为学生所接受。二是天文新成果，介绍一些天文研究最新成果，经常结合媒体报道的科技新闻，以通俗易懂的方式引入相应天文知识或常识，拓宽学生知识面的同时，提高学生的学习兴趣。
教学内容的选取上，我们特别注意了教学内容的趣味性[4]。例如，第二课的题目是“从干支纪年谈起——天文简史”，最后一课“外星人存在吗——探索地外文明”，题目吸引了学生的兴趣。课堂教学中，我们一般选择有趣的事例或经典故事引入教学内容。还利用一些名人轶事、历史典故等，活跃课堂气氛，集中学生注意力[5][6]。另外，教学中还介绍一些科技发展史，一些重要天文成果产生的背景，对学生的思维习惯和能力起到潜移默化的培养作用[7]。
天文公选课没有合适的教材，课题组开发编纂了讲义。内容源于相关图书资料、天文馆资料、图片、官方网站资料、有关科技新闻等。网络资源中有极多可以利用的素材，但也需要花很大精力去选取和浓缩。讲义涉及经典核心知识、历史、研究方法、趣味实验、天文新发现等。教学内容动态变化，紧跟科技发展形势，也是教学内容之一大特点。
2.3教学方法的研究
按照天文选修课的特点，本课特别适合采用活动教学、案例教学和多媒体教学。我们在教学中大量采用多媒体教学方式。多媒体教学手段可以容纳大量知识信息，另一方面还可以展示丰富的、多彩绚丽的天文图片和视频内容。除此之外，还利用多种教学形式，如主题讨论、室外观测、器材及星图使用、观测记录讲评等，多样的课堂形式和大量的信息交流，活跃课堂气氛，学生在活动中既学习了知识，又提高的思维水平。
比如在第一次课上，教师引导做一个有趣的假想“旅行”[8]：多媒体课件演示，从教室出发，由近及远渐渐远离地面、地球、地月系、太阳系、银河系…，直至“宇宙边缘”。这个假想的旅行，展示了宇宙之大而给学生以震撼，学生正确认识了我们人类在宇宙中的地位，同时又进一步提高学习兴趣。这个“开篇”为学生所喜闻乐见，也得到很多教师的好评。
作为天文类课程的重要环节，实地观测是必不可少的。借助逐步完善的观测条件，我们组织学生进行天文观测。利用不同的学期时段所发生的天象，布置和指导学生完成定期和不定期的观测与记录[9]。这些活动有：课程前4周的月相观察和记录；星图的使用练习；夜晚辨认识别星座和认星；二分二至午时太阳高度角的测量；赤道仪和折射镜的使用等。这些活动往往联系着诸多知识、历史神话、常识等，活动使学生拓展了知识、开阔了心胸、陶冶了情操、锻炼了能力。
2.4考核方法的探索
选修课的考核类型一般为考查。经过近几年的教学实践，我们总结了一套适应天文选修课的考核方法。
根据天文选修课程特点，本课不宜闭卷考试。我们采用观测天象记录、知识竞赛、讨论天文新发现、撰写小论文等方式，考核学生对天文选修课的掌握程度。例如在2010年，结合科技新闻“发现最年轻的黑洞”的讨论题，学生写出自己的看法或深度解读，经过查找资料和讨论，评出单元成绩，每个学生都不觉得是在考试，但是掌握了科技新知识。在结课考核的学生论文要求时，学生往往很关心如何要求论文的字数，我们对字数的要求很宽泛，字数不做特别要求，重在论文质量。规定学生可以针对其所感兴趣的内容（天文范畴），发表自己的看法，写出自己的认识或观点，不能抄袭或下载，引用文献要注明出处等。这样的要求下，学生能够发挥出主观能动性，写出言之有物、观点明晰的小论文。培养了他们实事求是的科学态度和严肃认真的治学精神。
3.若干思考
在高职院校中开设天文选修课，是普及天文知识的一种很有效的方式。天文学是对人类文明影响最大的学科之一，天文学与社会政治、宗教、文化、艺术等领域也有久远的关系。天文学的基本知识，对于当代大学生，无论将来从事何种职业，都是值得学习的。
通过对天文学基本知识的学习和观测活动，可以使高职院校学生获得关于天体和宇宙的各种知识，科学地认识宇宙，了解人类生存的宇宙环境和探索宇宙的科学方法，从而开阔学生的视野，树立正确的世界观和人生观，提高科学素质和综合知识水平。
3.1授课内容与方式
天文选修课的授课内容可以包括：天文学简史、认识四季星空、天球坐标系、天体测量概述、太阳及行星系统、恒星和星系、现代宇宙学知识。实践部分包括：普通天文望远镜基本知识、星座辨认、大行星的观测、河外星系观测、彗星及其它天象观测、简易天文望远镜的制作知识等。根据学生学习情况和教学条件的配备，可以对以上内容进行一定的取舍。
针对该课程知识性强，与其它学科的交叉、综合性强，学生好奇性强的特点，理论部分采用课堂讲座方式为主、学生讨论为辅的开放式教学模式。实践部分可适时做基本观测实习，或针对当时特殊天文现象，组织观测活动，丰富和活跃学生学习内容。
3.2天文选修课的实施效果
通过调查问卷，我们要求学生评价课程对自己的“作用”和学习“收获”。表2显示了学生对天文选修课的基本评价。认为天文选修课“有用”和“有收获”的都占到90%以上。
3.3存在的问题与建议
在高职院校开设天文选修课是一项新的教改实验，尚有以下问题要解决：如何定位教学目标、教学内容的组织、平衡教学内容的系统性与趣味性、课外作业内容问题、网络资源的利用、实践活动内容的设置、观测器材购置。
天文选修课的目的应该是：通过选修课学习，了解天文发展历史、天文发现方法和成果，拓宽知识面，帮助学生形成一种科学的、理性的思维方式，培养学生克服困难的意志，提高学生学习的主动性和创新性。
课外作业的选取对学生学习效果影响颇大。作业形式可以是：对某一问题的思考、课外阅读后的课堂讨论、小论文、观察记录、观测数据计算推演。研究和布置的作业要保护学生的学习积极性和热情，进一步引发其探索兴趣。
在教学中发现，文科生的感悟和追求与理科生有所不同。他们在知识的本体之外，更侧重天文奥秘中蕴含着的人类思想的美丽，更善于理解星语、品位内涵，悟出做人的道理，自我培养净化的心灵。我们不妨将他们的这一学习特点和感悟，引入到天文选修课目标中，使理科学生具有更高人文素质。
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相当长一段时期，儒学被误解为科学（指自然科学）的对立面，至少与科学无关。其实这是一个误解。中国古代曾有过居于世界领先地位的科学技术，正如英国著名的中国科技史家李约瑟所言，古代的中国人在科学技术的许多重要方面“走在那些创造出著名的‘希腊奇迹’的传奇式人物的前面，和拥有古代西方世界全部文化财富的阿拉伯人并驾齐驱，并在公元三世纪到十三世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平”，中国的科学发现和技术发明曾经“远远超过同时代的欧洲，特别是在十五世纪之前更是如此”[]。曾居于世界领先地位的中国古代科技是在以儒家文化为主流的中国传统文化的背景中萌芽并发展起来的，儒家文化对于中国古代科技的发展不可能不起着重要的作用。假如作为中国传统文化主流的儒家文化是一种与相科技对立的文化，那么在这样的背景下，又怎么可能会有高度发展的科技？反言之，在一个科技高度发展的社会中，与科技相对立的文化又如何能够成为主流文化？
一．
关于“儒家”，《汉书•艺文志》作了较为全面的概述和界定：“儒家者流，……助人君顺阴阳、明教化者也；游文于六经之中，留意于仁义之际，祖述尧舜，宪章文武，宗师仲尼，以重其言，于道最为高”。从这段总括性的论述中可以看出，原创儒家有三个主要的特点，这就是：求道、为学、致用。
首先，儒家重视求道，“于道最为高”。从《论语》中可以看出，孔子一生致力于求道。《论语•学而》说：“子曰：君子食无求饱，居无求安，敏于事而慎于言，就有道而正焉，可谓好学也已。”《论语•卫灵公》说：“子曰：君子谋道不谋食；耕也，馁在其中矣；学也，禄在其中矣。”《论语•里仁》说：“子曰：“朝闻道，夕死可矣。”显然，求道是孔子一生的追求。孔子的“道”，主要讲的是为人处世之道。孔子说：“君子道者三，……仁者不忧；知者不惑；勇者不惧。”（《论语•宪问》）又说：“有君子之道四焉：其行己也恭，其事上也敬，其养民也惠，其使民也义。”（《论语•公冶长》）但最重要的是“忠恕之道”，曾子曰：“夫子之道，忠恕而已矣。”（《论语•里仁》）
孔子之道，为思孟学派以及后来的《易传》所发挥，从而形成了儒家的“天人合一”之道。《中庸》曰：“唯天下至诚，为能尽其性；能尽其性，则能尽人之性；能尽人之性，则能尽物之性；能尽物之性，则可以赞天地之化育；可以赞天地之化育，则可以与天地参矣。”并且认为，“仲尼祖述尧舜，宪章文武。上律天时，下袭水土。辟如天地之无不持载，无不覆帱。辟如四时之错行，如日月之代明”。孟子说：“尽其心者，知其性也。知其性，则知天矣。”（《孟子•尽心上》）《易传》曰：“大人者，与天地合其德，与日月合其明，与四时合其序，与鬼神合其吉凶。”（《周易•乾•文言》）并且明确提出天道、地道与人道统一的“三才之道”（《周易•系辞下传》）。
正因为儒家讲的“道”是人道与天道的统一，是“天人合一”之道，所以，儒家又重视“天”，重视研究天地自然，从而形成了儒家的自然观，主要包括：思孟学派的阴阳五行自然观、荀子的气论自然观和《易传》的阴阳八卦自然观，充分表明儒学融合自然之道。虽然从现代科学的角度看，儒家的这些自然观并不能算作是科学，但是在中国古代，阴阳五行自然观、气论自然观以及阴阳八卦自然观一直是古代科技的思想基础，是中国古代科技的重要组成部分。
其次，儒家重视为学，“游文于六经之中”。孔子作为教育家，要求自己和学生有广博的知识。《论语•雍也》说：“子曰：“君子博学于文，约之以礼。”孔子讲“博学”，主张“多闻，择其善者而从之，多见而识之”（《论语•述而》），具有知识论倾向；不仅要求学习社会文化，学习伦理道德方面的知识，而且也包括学习自然方面的知识，从而使学生成为“志于道，据于德，依于仁，游于艺”（《论语•述而》）的君子。这里的“游于艺”，就是学习“六艺”，即礼、乐、射、御、书、数，其中的“数”实际上包括了古代的数学知识。而且，孔子还要求学生“多识于鸟兽草木之名”（《论语•阳货》）；思孟学派和荀子的著作以及《易传》等也广泛涉猎自然知识。
正因为儒家重学，也重视自然知识，包容科技，先秦儒家自孔子开始就十分重视对于古代科技著作的研究。他们所整理、研究以及撰写的著作中，《夏小正》、《禹贡》、《月令》等都是当时重要的科技著作，《诗经》、《尧典》、《周礼》等也都包含了丰富的科技知识。先秦儒家把科技知识包容于儒学之中，而这些科技著作以及科技知识事实上成为后世儒家学习和研究科技的知识基础。
再次，儒家重致用。孔子重人道、重学问，最后又落实到致用上。在为政方面，孔子讲“道之以德，齐之以礼”（《论语•为政》），讲道德教化；同时也讲“因民之所利而利之”（《论语•尧曰》），讲利民。这一思想后来被孟子发展成为“仁政”。孟子认为，施行仁政，首先要“制民之产”。他说：“明君制民之产，必使仰足以事父母，俯足以畜妻子，乐岁终身饱，凶年免于死亡。然后驱而之善，故民之从之也轻。”（《孟子•梁惠王上》）因而要发展农业生产，要“不违农时”；“不违农时，谷不可胜食也；数罟不入洿池，鱼鳖不可胜食也；斧斤以时入山林，材木不可胜用也；谷与鱼鳖不可胜食，材木不可胜用，是使民养生丧死无憾也”（《孟子•梁惠王上》）。在儒家看来，讲“仁政”，就要发展农业生产，当然也就离不开发展农业科技。
儒家讲民本，最终又要落实到发展农业，发展农业科技；与发展农业相关，又要研究天文学、地理学以及数学等等。这表明儒家本身具有发展科技的内在要求，儒家文化与科技密切相关。在中国古代科技体系中，农业科技以及与之相关的实用科学发展较快，其原因概在于此。
二．
原创儒家具有的求道、为学、致用的特点，使得儒学融合科学于一体。而且，后世儒家在发展儒学的过程中，大体上继承了这个重要的传统，只是在各个时期，儒家的侧重点有所不同。从儒学发展史看，历代都有儒家学者研究自然、研究科技，对中国古代科技的发展做出直接的贡献。
汉代儒家确立了儒家的经学传统，较多地发挥儒家为学包括研究科技知识的特点。汉代经学家在整理和研究儒家经典时，把包含有古代科技知识的儒家著作也确立为经典。按照中国古代数学、天文学、地理学、医药学和农学五大学科的分类，《周易》等著作中包含有某些数学知识，《诗经》、《尚书•尧典》、《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》以及《春秋》等著作中包含有某些天文学的知识，《尚书•禹贡》、《周礼•夏官司马•职方》等著作中包含有某些地理学知识，《周易》、《礼记•月令》等著作中包含了与医学有关的知识，《诗经》、《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》等著作中包含有农学知识。尤其是，汉代经学家还把春秋时期的技术著作《考工记》补入《周礼》，列为儒家经典。汉代儒家在整理和研究儒家经典的过程中，对其中的科技知识进行注释和发挥，实际上也是一种科学研究。
汉代儒学包容科学，不仅表现为汉儒所确立的儒家经典中包含古代科技著作和科技知识，而且，汉代有不少儒家直接参与科学研究，甚至成为那个时代的科学家。汉代儒家普遍对天文历法感兴趣，并有所研究，这不仅有其政治方面的原因，也与儒家讲“天人合一”有着密切的关系。李约瑟说：“天文和历法一直是‘正统’的儒家之学。”[]笔者以为，至少在汉代可以这么说。在汉代儒家中，对天文学颇有研究的，至少有扬雄、桓谭、刘歆、贾逵等。扬雄对天文学很有兴趣，主张浑天说，并提出“难盖天八事”。桓谭对天文学也颇有研究，在宇宙结构问题上，反对盖天说，主张浑天说。扬雄和桓谭对于浑天说取代盖天说的地位起到重要的作用。后来的儒家学者刘歆修《三统历》，被认为是“我国古代流传下来的一部完整的天文学著作”，“世界上最早的天文年历的雏形”。[]贾逵在天文学上颇有造诣，他所参与修订的东汉四分历比以往各家历法有显著的进步。
宋学确立了儒家的道学传统，较多地发挥了儒家求道包括求自然之道的特点。宋学家在当时中国古代科技发展至高峰的背景下，大都深入学习和研究当时的科技。邵雍、张载、二程以及朱熹都对自然现象有过研究。
朱熹的“理”一开始就具有科学的内涵，它既是形而上的“太极”，又是具体事物包括自然事物的规律，因而也包括了自然规律在内；所以，朱熹理学既是心性之学，又是自然学。这正是对原创儒学“天人合一”的发展。此外，朱熹对于儒家“格物致知”的诠释，使之包含了格自然之物的内涵，赋予了科学的意义。朱熹说：“天地中间，上是天，下是地，中间有许多日月星辰、山川草木、人物禽兽，此皆形而下之器也。然这形而下之器之中，便各自有个道理，此便是形而上之道。所谓格物，便是要就这形而下之器，穷得那形而上之道理而已。”（《朱子语类》卷六十二）“上而无极、太极，下而至于一草、一木、一昆虫之微，亦各有理。一书不读，则阙了一书道理；一事不穷，则阙了一事道理；一物不格，则阙了一物道理。须著逐一件与他理会过。”（《朱子语类》卷十五）可见，在朱熹广泛的格物中，也包括格自然之物。朱熹非常强调研究自然现象，把握自然之理。他说：“虽草木亦有理存焉。一草一木，岂不可以格。如麻、麦、稻、粱，甚时种，甚时收，地之肥，地之跷，厚薄不同，此宜植某物，亦皆有理。”（《朱子语类》卷十八）“历象之学自是一家，若欲穷理，亦不可以不讲。”（《朱文公文集》卷六十《答曾无疑》）“小道不是异端。小道亦是道理，只是小。如农圃、医卜、百工之类，却有道理在。”（《朱子语类》卷四十九）更为重要的是，朱熹还运用“理”的概念直接研究自然、研究科学，在天文学领域取得重要的成就。他提出了以“气”为起点的宇宙演化学说，提出了地以“气”悬空于宇宙之中的宇宙结构学说以及天有九重和天体运行轨道的思想，在中国天文学史上具有重要的价值。[]
明清之际，西方科学传入中国。明清时期尤其是明清之际的儒家，较多地发挥了儒家经世致用的传统。他们或者以“格物致知”的名义融合科学、研究科学，或者打着“西学中源”的旗号学习西方科学，会通中西。清代的儒学即使在最后转变成为专注于考据训诂的经学，也依然以特殊的方式研究科学。当时的儒家对于西方科学虽有不同态度，但总体上持积极吸纳的态度，在一定程度上促进了中国古代科技的近代化。
明清之际的儒家学者黄宗羲撰写了不少科学著作，其中天文学、数学类著作“有《授时历故》一卷，《大统历推法》一卷，《授时历法假如》一卷，《西历假如》、《回历假如》各一卷外，尚有《气运算法》、《勾股图说》、《开方命算》、《测圆要义》诸书共若干卷”[]；地学类著作有《今水经》、《四明山志》、《台宕纪游》、《匡庐游录》等；还有《律吕新义》及其它科学著作。清初儒家学者李光地对天文历算有特殊的爱好，与当时的天文学家、数学家梅文鼎交往甚密。在与梅文鼎的交往过程中，李光地对天文学也作了深入的研究，其天文历法类著作主要有：《历象要义》、《历象合要》、《历象本要》等，主编《御定星历考原》、《御定月令辑要》等；还有论文《记太初历》、《记四分历》、《记浑仪》、《算法》、《历法》、《西历》等。清代考据学大师戴震“凡天文、历算、推步之法，测望之方，宫室衣服之制，鸟兽、虫鱼、草木之名状，音和、声限古今之殊，山川、疆域、州镇、郡县相沿改革之由，少广旁要之率，钟实、管律之术，靡不悉心讨索。”[]并且撰写了大量的科技著作，其中有天文历法类著作：《原象》、《续天文略》、《迎日推策记》、《九道八行说》、《周礼太史正岁年解》、《周髀北极璿玑四游解》、《记夏小正星象》、《历问》、《古历考》等；数学类著作：《勾股割圜记》、《策算》等；地学类著作：《水地记》、《直隶河渠书》、《汾州府志》等；技术类著作：《蠃旋车记》、《自转车记》、《释车》、《考工记图》等。清代著名的汉学家焦循是与汪莱、李锐齐名的重要数学家。[]《畴人传》“续编”说：“尚之（李锐）在嘉庆间，与汪君孝婴（汪莱）、焦君里堂（焦循）齐名，时人目为谈天三友。”[]焦循的数学著作有：《加减乘除释》、《天元一释》、《释弧》、《释轮》、《释椭》、《开方通释》等。此外，焦循还有《禹贡郑注释》、《毛诗地理释》、《毛诗鸟兽草木虫鱼释》、《李翁医记》等科学类著作。
纵观儒学发展的历史可以看出，历代都有儒家学者研究自然、研究科技，并撰写科技著作，把科学与儒学融合在一起。
三．
儒学融合科学，然而在儒学体系中，科学只是其中不可缺少的一个部分，并不占据主导地位。虽然儒家也需要研究天地自然，但是，这种研究本身并不是目的，而只是儒家最终把握“形而上之道”的手段。对于儒家来说，科学既不是可有可无，也不是最为重要。儒家既不反对科学，也不将科学摆在首要的位置上。尤其是当科学与儒学发生矛盾时，当需要对科学与儒学的重要性作出比较和权衡时，科学往往处在次于儒学的地位。
正因为如此，儒家对于科学的态度往往会受到今天推崇科学的人们的误解。甚至李约瑟也认为，“在整个中国历史上，儒家反对对自然进行科学的探索，并反对对技术作科学的解释和推广。”[]并以孔子反对樊迟学稼加以说明。其实，孔子反对“樊迟学稼”是否可以用来证明儒家反对科技，则需要作进一步的分析。
据《论语•子路》记载：樊迟请学稼。子曰∶“吾不如老农。”请学为圃。曰∶“吾不如老圃。”樊迟出。子曰∶“小人哉，樊须也！上好礼，则民莫敢不敬；上好义，则民莫敢不服；上好信，则民莫敢不用情。夫如是，则四方之民襁负其子而至矣；焉用稼！”然而，孔子反对樊迟学稼，只是因为在孔子看来，义的价值要高于利，道德的价值要高于实际的技能；只是就义与利、道德与实际技能相比较而言的；并不是不要利，不要实际技能，而是不要只讲利，只讲技能。因此，孔子反对樊迟学稼并不存在反对科技、鄙视科技的问题。
从古代科技尤其是古代农业科技的发展看，孔子反对樊迟学稼实际上并没有产生多少负面的影响。北魏时期的重要农学家贾思勰撰重要的农学著作《齐民要术》，其中说道：“樊迟请学稼，孔子答曰：‘吾不如老农。’然则圣贤之智，犹有所未达，而况于凡庸者乎？”[]按照贾思勰的理解，孔子因自以为在农业生产上不如老农，所以才无法教授樊迟学稼；而且，连孔子都不如老农，那么凡庸者就更是如此，所以应当学习农业科技。唐代重要的农学家陆龟蒙著《耒耜经》，其在“序”中说：“孔子谓：‘吾不如老农’，信也。因书为《耒耜经》以备遗忘，且无愧于食。”[]陆龟蒙认为，孔子说自己不如老农，这是实话，所以应当要研究农学。宋代重要的农学家陈旉著《农书》，有洪兴祖作“后序”，其中引陈旉所说：“樊迟请学稼，子曰：‘吾不如老农。’先圣之言，吾志也；樊迟之学，吾事也；是或一道也。”[]显然，孔子反对樊迟学稼实际上并没有成为古代农学家研究农业科技的障碍。无论对农学家们的解释作如何评价，无论他们的解释在今天的一些人看来是多么的“不符合”逻辑，但至少可以肯定，他们没有把孔子反对樊迟学稼与他们研究农业科技对立起来，也就是说，孔子反对樊迟学稼实际上并没有对古代农业科技的发展带来多大的负面影响。
朱熹也曾说过：“格物之论，伊川意虽谓眼前无非是物，然其格之也亦须有缓急先后之序，岂遽以为存心于一草木器用之间而忽然悬悟也哉！且如今为此学而不穷天理、明人伦、讲圣言、通世故，乃兀然存心于一草木一器用之间，此是何学问！如此而望有所得，是炊沙而欲其成饭也。”（《朱文公文集》卷三十九《答陈齐仲》）如果仅从字面上理解，这段文字只是讲研究自然当在“穷天理、明人伦、讲圣言、通世故”之后，不可“兀然存心于一草木一器用之间”，并没有反对研究自然之意。但是，他用“炊沙而欲其成饭”之词，似有轻视科学之嫌。
然而需要指出的是，据当今学者陈来先生所著《朱子书信编年考证》，朱熹的此段文字写成于“丙戌冬”（1166年，朱熹36岁），[]当为朱熹早期言论，在他后来的著述中，类似的言论几乎不复出现。
朱熹于47岁（1177年）写成的《论语集注》对孔子所言“志于道，据于德，依于仁，游于艺”进行注释时说：“游者，玩物适情之谓。艺，则礼乐之文，射、御、书、数之法，皆至理所寓，而日用之不可阙者也。”（《论语集注•述而》）后据周谟“己亥（1179年，朱熹49岁）以后所闻”，朱熹曾经在比较“志于道，据于德，依于仁，游于艺”四者的轻重时说：“‘游于艺’一句，比上三句稍轻，然不可大段轻说。如上蔡云‘有之不害为小人，无之不害为君子’，则是太轻了。古人于礼、乐、射、御、书、数等事，皆至理之所寓。游乎此，则心无所放，而日用之间本末具举，而内外交相养矣。”（《朱子语类》卷三十四）从朱熹此时对于程门弟子谢良佐的批评可以看出，朱熹认为儒家的“六艺”“皆至理之所寓”，绝不是可有可无。
另据陈淳“庚戌（1190年，朱熹60岁）、己未（1199年，朱熹69岁）所闻”，朱熹晚年明确指出：“小道不是异端。小道亦是道理，只是小。如农圃、医卜、百工之类，却有道理在。只一向上面求道理，便不通了。”（《朱子语类》卷四十九）可见，朱熹晚年对于学习农圃医卜之类的“小道”明确持肯定态度。
从朱熹对待研究自然、学习“六艺”的态度变化可以看出，朱熹同样也是重视“小道”、重视“六艺”的，根本没有反对、鄙视之意，只是有先后、缓急之别而已。
由此可见，儒家视科技为“小道”，这只是与儒家形而上之“大道”相比较而言的，只是大小的“小”。与此相类似，有关“玩物丧志”、“雕虫小技”之类的说法，也都只是表明儒家视道德更重于科技。应当说，儒家并不反对学习科技知识，而只是反对轻视道德一味地沉迷于科技之中。
至于“奇技淫巧”的说法，应属另外一类。“奇技淫巧”的说法出自《礼记•王制》。其中说：“作淫声、异服、奇技、奇器以疑众，杀。”《尚书•泰誓》也有“作奇技淫巧以悦妇人”的说法。其实，这里的“奇技”、“奇器”或“奇技淫巧”是有所指的，主要是指无益于国计民生的、蛊惑人心或只是取悦于人的技法，并不是指所有的科技。当然，不排除有些科技的东西被历史上的某些儒家学者视作“奇技淫巧”，但是，同样也有一些儒家学者反对把科技视作“奇技淫巧”。明清之际，重要的儒家学者李光地明确反对把西方人的科技视作“奇技淫巧”。他说：“西洋人不可谓之奇技淫巧，盖皆有用之物，如仪器、佩觽、自鸣钟之类。《易经》自庖牺没，神农作；神农没，尧舜作，张大其词，却说及作舟车、耒耜、杵臼、弧矢之类，可见工之利用极大。《周官》一本《考工记》，全说车。”[]因此，笼统地说儒家视科技为“奇技淫巧”是不符合事实的。
所谓儒家“重道轻艺”之说，如果就比较和权衡“道”与“技艺”孰重孰轻而言，儒家的确如此；但如果以此认为儒家轻视“技艺”，显然是一种误解。与这种误解相类似，儒家还被说成是“重义轻利”。其实儒家讲“重义轻利”是有特定含义的。孔子讲“富与贵是人之所欲也，不以其道得之，不处也；贫与贱是人之恶也，不以其道得之，不去也”（《论语•里仁》），讲“因民之所利而利之”，显然，儒家并不是不讲“利”，而是要在义与利发生冲突时“重义轻利”。同样，孔子讲“志于道，据于德，依于仁，游于艺”；汉代的扬雄讲“通天、地、人曰儒；通天、地而不通人曰技”[]；朱熹讲科技“亦是道理”；充分表明儒家并不轻视“技艺”，而是包容着“技艺”。因此，无论是“重义轻利”，还是“重道轻艺”，其中的“轻”都并非指轻视之“轻”，更多的是在对二者进行比较权衡时的轻重之“轻”，是相对而言的。
从总体上看，儒家讲求道、为学、致用都要求研究自然，都离不开学习和研究科技、运用科技，因此，儒学融科学于一体，具有科学的内涵；与此同时，研究自然、学习和研究科技只是儒家把握“形而上之道”的一种手段，只是相对次要的方面；所以，在儒学中，科技只是“小道”，必须服从于儒家的“大道”。正因为儒学具有科学的内涵，包含有研究自然、学习和研究科技的要求，儒家自一开始就把研究自然、学习和研究科技当作建立和发展儒学体系所必不可少的重要工作，无论是先秦儒家还是汉代经学家、宋学家，乃至明清之际的儒家，他们中的许多人都曾在一定程度上以不同方式研究过古代科技。这一切都表明儒家与古代科技并非对立。
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暗物质的发现
20世纪70年代末的一天，美国卡耐基科学研究所的薇拉・鲁宾和肯特・福特正在反复检查宇宙中仙女座星系的观测结果。
但是很奇怪，这个巨大的螺旋状星系似乎出错了：星系边缘区上的物质和中心区的物质的旋转速度竟然一样快！按理说，位于中心区的物质的速度应该是最快的，就像我们的太阳系那样。显然，仙女座星系违反了这个规则。这是什么原因导致的呢？
直到两年后，鲁宾才明白那“奇怪现象”背后的原因――原来是暗物质在搞鬼，而之前得到的观测结果是宇宙暗物质存在的直接证据。科学家现在知道，84%的宇宙物质由暗物质组成。它们是看不见的粒子构成的，分布在整个宇宙中。它们对星系内恒星的移动，星系之间的互相拉扯，以及所有物质聚集都有着很大的影响。
暗物质与宇宙的关系，类似空气和人类的关系一样：它们是物质的，且无处不在，人们却看不见它们。暗物质的存在已经彻底改变了我们对宇宙的看法，而根据艾尔弗雷德・诺贝尔所言，诺贝尔物理学奖是奖励给“物理学领域中最重要的发现”。暗物质的发现非常符合这样的描述，很多人认为这种奇怪物质的发现者值得收获一枚诺贝尔奖。
另一方面，在过去的十几年里，科学家们证明了中微子有质量，发明了高亮度更节能环保的蓝色发光二极管，还发现了宇宙中的暗能量。所有这些重大实验和思想值得被表彰，研究者们也纷纷拿到诺贝尔奖。
相比之下，鲁宾对暗物质的研究是在20世纪70年代，几乎整个天体物理都能感觉她的影响，但40多年来，诺贝尔委员们似乎一直对她“视而不见”。
尽管如此，很多人依然支持鲁宾，为她打抱不平。当然，还有许许多多的人对她的人生经历充满了好奇。
兴趣的开始
1928年，薇拉・鲁宾在美国费城出生。在她10岁的时候，鲁宾的家搬到美国华盛顿特区。当时她房间的床是紧挨着窗户的，晚上她常会躺在床上观察星星。她还发现如果在深夜张开眼睛，所有的星星们都绕着一个点进行了旋转。她觉得非常不可思议，被深深吸引住了。这是她第一次发现自己对天文学产生了兴趣。
她开始观看流星雨，并在纸片上画出那些在天空中一闪而过，显现美丽光芒的流星。她还在爸爸的帮助下架起了一台望远镜，时常观察星星，还将星星作为课堂论文的主题。鲁宾利用生活和学习上的每个机会，深入了解神秘的宇宙。
父母非常支持鲁宾的研究，但是她在学校却经常“受挫”，比如当她告诉物理老师自己已经收到了美国纽约州瓦萨学院的录取通知书时，老师却建议鲁宾学习其他专业，而非天文学。但是她没有听取物理老师的意见。
从瓦萨学院毕业后，她试着申请美国普林斯顿大学天文系，却因女性身份而受到拒绝（该系一直到1975年才对女性开放）。不过她还申请了美国康乃尔大学天文学研究生学院，并被录取。入学后，鲁宾与天文学家玛莎・斯塔尔・卡彭特一起做研究。卡彭特当时非常痴迷于星系和星系内部恒星的运动情况，卡彭特的热情影响了鲁宾，也使鲁宾明确了自己的研究方向――星系动力学。
旋转的宇宙
不久后，她遇到了自己未来的丈夫――康奈尔大学物理化学专业的研究生罗伯特。有一天，罗伯特让她阅读一篇天文学文章。文章中提到一个问题：星系在宇宙中的移动是否与太阳系内行星的旋转方式一样。
鲁宾想到，星系是怎么移动的？是在太空中成群穿梭，还是随机移动的？还是确实就像地球围绕着太阳旋转那样，绕着某一个点来旋转？这个想法一直萦绕在心头，于是她以此为硕士论文题目，展开研究，观测星系的移动情况。
1951年，鲁宾完成了硕士论文。她认为星系们可能是绕着宇宙中未知的中心旋转。她还发现了一个平面，拥有比其他区域更为密集的星系。那时她还不知道这是为什么，但在论文中她将这个平面称为“超银河系平面”。
导师威廉・肖建议鲁宾在美国天文学会会议上公布该研究结果，因为这有可能是非常重要的天文学成果。由于鲁宾刚刚初次怀孕，加上她并不是美国天文学学会的成员。于是她请求导师威廉・肖帮助自己公布研究结果，导师答应了鲁宾的请求。
会议上，这场报告的主题叫做“旋转的宇宙”。在参会人员中，除了自己的导师，鲁宾一个人都不认识，她恍然生出自己是“异类”这样的念头，认为其他人都是专业的天文学家，非常资深的天文研究者，而她只是个研究生。这就使得她小心翼翼，担心自己的成果得不到他们的认可，担心人们觉得自己是个“天文学骗子”。
结果不出意料，鲁宾的论文引发了相当激烈的讨论。但是因为她一个人都不认识，所以她当时并不知那些讨论者都有谁。唯一记得的是，几乎所有的评论都是批评性的。她的硕士论文没有发表，而是被尘封起来了。
回归天文学
她的第一个孩子出生之后的六个月，鲁宾仍旧呆在家里忙这忙那，陪着孩子。忙碌的家庭生活占据了她的生命和脑海，减轻了会议带来的伤害。
可是每当不经意间看到天体物理学杂志时，她都会忍不住掉眼泪。鲁宾意识到自己对天文学的热爱程度，就像爱自己的孩子一般，她必须回归到天文学的研究中。
于是鲁宾申请了美国乔治城大学攻读博士学位。在博士阶段，她发现星系确实是聚集在一起的，就像是被磁铁吸引的大量铁屑，并不是随机散布在宇宙中的，支持了硕士论文中出现的“超银河系平面”。这项研究结果仍旧没有得到人们的重视，直到20年后才成为天文学的一部分。
1965年，鲁宾在乔治城大学担任教授，同时也作为美国卡耐基科学研究所的工作人员。在研究所里，她遇到了一位重要的合作伙伴――天文W家肯特・福特。
当时，福特研发了一台非常先进的光谱仪，这台光谱仪比任何其他仪器都灵敏，使天文学家不仅能研究整个星系，还可以研究星系内的某一小片区域。有了这台设备，鲁宾和福特决定观测类星体。类星体一类遥远的星系，其中心有超大质量、处于活动期的黑洞。
但这项工作竞争非常激烈，因为类星体在1963年才刚刚被发现，它的真实身份仍旧是个谜，也是每一位天文学工作者都渴望解开的谜团。可是鲁宾逐渐感觉到她不适合、也不喜欢这样激烈的竞争。
奇怪的速度
于是她果断放弃了对类星体的研究，转向另一研究内容――星系旋转方式。鲁宾觉得，有人曾推断星系旋转会是什么样子，但没有人真的做过一份详细的研究来说明具体的情况。
现在，凭借福特那台顶级的光谱仪，他们可以将推断变成观测。经过反复思考后，鲁宾和福特将目光定位在仙女座星系。
研究的过程是一趟艰难的路程。因为除了光谱仪，观测星系还需要用到一流的望远镜，可是鲁宾和福特没有属于自己的望远镜，他们只有借用天文观测站的望远镜，而且只能在天文观测站对外开放的时间使用。他们经常要带着光谱仪辗转几地进行观测，该项目耗时好几年。
当他们将望远镜指向仙女座星系r，希望看到它能像太阳系一样旋转：星系中心附近的物质运行的速度比边缘区域的物质快。因为离中心越近，引力越大，运动速度应该越快才能产生足够的离心力，抵消掉引力的影响。就像离太阳越近的行星，公转速度就越大。
可是结果显示了奇怪的现象，就像故事刚开始时所讲的那样：离星系中心不同距离处的物质，围绕中心旋转的速度都差不多。数据出来后，鲁宾都要花了几个小时在一间小屋里分析，可结果还是一样。鲁宾和福特又观测了其他星系，发现也是同样的情况。
数据并没有出错，可是结果和“理论”一直相矛盾，他们不明白问题出现在哪里。
来自黑暗的答案
直到有一天，当鲁宾面对这手中的资料，突然灵光乍现，想通了一切。她意识到，宇宙中可能存在着我们看不到的物质――暗物质，为弥散于星系各处的气体提供着引力，因此，引力不会只集中在星系中心上，星系内任何地方的物质的速度将是相似的。
其实早在1932年，荷兰天文学家扬・奥尔特就率先提出暗物质这个概念。紧接着在1933年，瑞士天文学家弗里茨・兹威基也认同宇宙中存在暗物质。但他们的想法并没有得到广泛关注，有人甚至觉得他们的说法是一种怪谈，因为没有任何坚实的证据来支持这些理论，也没有人预测过暗物质的存在对星系运动有什么意义。
而鲁宾和福特发现，这些“看不见的物质”不仅影响着星系的移动，还影响宇宙的样子。20世纪80年代，“暗物质”这个名称正式在天文学中安家落户。宇宙中，它几乎无处不在。人们认为在宇宙的婴儿期，首先是暗物质成群，然后它们会将普通物质拉到一起，才演变成星系和超星系团。
到目前为止，科学家还没有捕捉到暗物质粒子，可是无论暗物质到底是什么，它都是在宇宙进化过程中不可缺少的成分。现在我们很难想象没有它的宇宙会变得怎样？
作为暗物质的发现者，鲁宾却从未获得过诺贝尔奖，不过她在瓦萨尔学院女性科学名人堂上曾谦虚地表示：“名誉是短暂的，我的数据比我的名字更重要。如果天文学界多年后仍在引用我的数据，才是对我最大的恭维。”
1材料与方法
1.1数据来源。数据来源于2013—2015年版《中国学术期刊影响因子年报（自然科学与工程技术）》（简称“中国知网《年报》”）中的期刊综合类他引总引比，统计年分别为2012、2013和2014年，每个学科取平均值，学科总类为63个，涉及期刊数量2015年版为4013种，2014年版为3947种、2013年版为3943种。1.2数据处理。自引率=1－他引总引比，对每年的不同学科平均自引率进行升序排列。对63个学科进行分析时，制作散点图；学科期刊平均自引率表示本学科内所有期刊的平均自引率，平均学科自引率为所有学科期刊的平均自引率，方差分析、相关性分析、频率计算以及正态分布检验都使用spss软件，多重比较使用LSD比较方法，相关性分析使用pearson相关性分析法。图片制作使用excel、spss自带作图软件等。
2结果与分析
2.12012—2014统计年63个学科平均自引率分布情况。2012—2014统计年63个学科期刊平均自引率见图1。图1是将63个学科内期刊每年的平均自引率进行升序排列，然后作图。可以看出，3个统计年中63个学科期刊平均自引率具有相似散点图分布特征，不同学科期刊平均自引率主要分布在0.05～0.20之间，物理学和天文学学科在3个统计年中都超过了0.20，在2012统计年中大气科学学科平均自引率也超过了0.20，表现出自身学科的特点。图12012—2014年不同学科期刊平均自引率散点图为了进一步分析每个统计年63个学科期刊平均自引率分布情况，对每个统计年不同学科的平均自引率进行了频度分析和描述性统计（见图2）。从图2中可以看出，2012—2014统计年间63个学科期刊平均自引率均值分别为0.1417、0.1200、0.1213，通过单样本K-S正态分布检验，3个统计年63个学科的期刊平均自引率具有正态分布的特点（检验值分别为p=0.193,0.128,0.143>0.050）。由图2明显看出，天文学和物理学超过了每个统计年期刊平均自引率的3倍标准差的范围。同时为了考察这3个统计年之间的自引率是否具有显著性差异，对3个统计年63个学科期刊平均自引率作方差分析，发现3个统计年间63个学科期刊平均自引率具有显著性差异（p=0.004<0.050），通过LSD的多重比较，2012统计年的期刊平均自引率与2013和2014统计年相比具有显著性差异，而2013和2014统计年差异不显著（见图2）。2.22012—2014统计年63个学科期刊平均自引率与学科期刊数量的关系。为了考察这3个统计年63个学科期刊平均自引率与每个学科期刊数量的关系，对每个学科的期刊数量和学科期刊平均自引率的相关性进行了分析，结果如表1所示。表1中的数值为pearson相关性双尾检验的p值。从相关性分析中可以看出，在2012统计年时，63个学科期刊平均自引率与期刊数量具有显著的相关性，而2013和2014统计年时却不具有相关性，在这两个统计年中，每个学科期刊平均自引率并不会受到本学科期刊数量的影响，而2012统计年时受到了学科内期刊数量的影响，这可能正是2013和2014统计年与2012统计年的学科期刊平均自引率具有显著性差异的一个原因。2.33个统计年中期刊平均自引率最高学科和最低学科分析从图1中看出，不同学科期刊平均自引率主要分布在0.05～0.20之间，这种分布在3个统计年中都表现出了相似的现象。方差分析结果显示，3个统计年间63个学科期刊平均自引率存在显著差异，每个统计年内有些学科的期刊平均自引率也存在显著性差异。例如天文学和物理学在3个统计年的学科期刊平均自引率都超出了当年平均学科期刊自引率的置信区间。为了研究这两个学科期刊平均自引率过高产生的原因，笔者将每个统计年中期刊平均自引率最高和最低的3个学科列出，如表2所示。可以看出，2012统计年时，期刊平均自引率最高的学科为大气科学、天文学和物理学，2013和2014统计年时均为物理学、天文学和核科学技术，进一步查看2012统计年4个自引率最高的学科，包含了核科学技术学科。从自引率最低的学科看，2013和2014统计年期刊平均自引率最低的3个学科均为医学类，2012统计年除了系统科学外，也均为医学类期刊，如果进一步分析每个统计年自引率最低的5个学科仍然主要为医学类期刊，出现这种情况可能与学科范围以及学科本身的封闭性有关。例如天文学学科包含了5本期刊，这5本期刊均为涉及天文以及天文研究技术等内容的期刊，其他学科的期刊很难引用此学科的内容，从而出现了较高的自引率。由于学科封闭造成了学科自引率较高，这也可以由学科期刊平均被引集中度的调查体现出来，从表2看，具有低自引率的几个学科都具有较高的期刊平均被引集中度，而高自引的学科具有较低的期刊平均被引集中度。这在系统科学学科上有较好的体现，2012统计年时，系统科学虽然只有8本期刊，但是学科期刊平均被引集中度达到了22个，物理学学科虽然有43～44本期刊，但是期刊平均被引集中度却仅为5～6个，这表明物理学学科内部只有个别期刊才有交叉现象，物理学科本身具有较高的封闭性，这可能与现代物理学主要为理论物理学以及物理学内部期刊分科明显有关。
多年来，刘桂琳投身科研工作，以多波段观测天体物理学为主攻方向，涉足光学、红外、（亚）毫米波和射电天文学，取得了显著的成就。他多次成功申请和使用哈勃空间望远镜、国际8米双子座望远镜等十余台世界一流设备，并于2009年哈勃望远镜最终太空维护完成后加入其第三代广域相机的先期科学团队。他的多项研究工作产生了国际影响，已有十余位美国科学院院士在论文中数十次引述过他的学术成果。
勇于进取 成果卓著
刘桂琳在科研中积极思考，勇于进取，多年的耕耘使他收获了累累硕果。在约翰・霍普金斯大学求学期间，他与导师Nadia Zakamska和普林斯顿大学Jenny Greene等教授合作，使用美英加澳等七国合建的双子座天文台8米望远镜的积分场光谱仪，对一批中红移处最高光度的射电宁静类星体进行了观测，发现高光度类星体普遍在星系尺度上存在外流，这些速度达每秒近千公里的外流正剧烈影响着寄主星系。这项利用积分场光谱仪和有普遍意义的类星体样本进行的系统研究在本领域具有开拓意义，写成三篇系列论文后，一经发表就受到国际同行的广泛关注。2014年，美国天文学会公开评论该系列成果是在国际上首次给出了高光度类星体普遍在星系尺度上驱动外流的直接观测证据；不久，该成果又被同领域的世界级专家、加州大学（伯克利）Eliot Quataert教授在论文中评价为国际上该领域在此前五年当中所取得显著进展的两项代表性成果之一。
刘桂琳的工作还揭示出星系中的弥散辐射对确定恒星形成律存在关键性影响。他与博士导师（世界著名恒星形成专家Daniela Calzetti教授）和纽约州立大学Jin Koda（幸田仁）教授合作，用先进的数据整合技术合并射电干涉和单镜面图像，获得了质量远优于以往的两个著名星系的一氧化碳气体发射线图像。他又跨领域引入分离致密和弥散辐射的新方法，证明引起当前关于恒星形成律形式的“线性与非线性之争”的主因是弥散辐射的污染，后者会导致错误的线性结论。2011年春，当他访问英国剑桥大学时，恒星形成律的创立者、时任剑桥大学天文系主任的美国科学院院士Robert Kennicutt教授赞许道：“你解决了我们领域的一个重要问题”。Kennicutt教授至今已18次在论文中援引了该论文，并发表了把他的上述新方法应用到自己科研工作中取得的成果，这些都使他备受鼓舞。
近期，他利用积分场光谱直接观测验证了此前由吸收线谱分析技术推算出的两个类星体的外流气体的空间尺度。该于《天体物理学期刊》增刊，评议同行称该文“给出了积分场光谱发射线分析和紫外吸收线分析两套方法的比较和交叉验证，这在当前这个积分场光谱数据持续增长的时代尤为学界迫切需要”。
刘桂琳和哈勃空间望远镜颇为有缘。读博士期间，他曾用第一手哈勃望远镜的近红外（NICMOS）数据系统分析了恒星形成区的统计性质，发现前人常在地面观测中发现的所谓“2型光度函数”并不存在。加入哈勃望远镜第三代广域相机（WFC3）的先期科学团队期间，他抓住了这得天独厚的机遇，用这台人类最尖端的设备深入剖析了著名的“南风车星系”M83中星际尘埃的几何分布，一项他认为自己迄今完成的最精致有趣的工作。如今，这只太空巨眼又在为刘桂琳主持的新项目忙碌着，他正迫不及待地期望在即将到手的新数据中看到激动人心的新发现。
开阔视野 重视交流
刘桂琳的实测天体物理学研究以跨领域融合、多波段联测为主要特色，研究兴趣非常广泛，走出了一条独特的科研路。
多年来，他辛勤跋涉在活动星系和恒星形成两大领域，对类星体外流的形态和动力学属性、星际介质与恒星形成的相互关系、恒星形成区的统计性质、尘埃的几何位形与质量等进行了多角度的研究，在国际学术界产生了多方面的影响。针对他在两个跨度很大的领域都有不俗的成果，一位美国科学院院士曾赞许道：“谁能想到这个（研究活动星系的）‘刘’和那个（研究恒星形成的）‘刘’原来是同一个人！”
技术上，他在光W光谱、光学成像、远紫外成像、红外成像、（亚）毫米波成像及射电波段的成像与光谱等方面积累了丰富的观测和数据处理经验，国际上近十余年新兴的、既有图像又有光谱的积分场光谱观测技术尤其受到他的偏爱。
在科研中，刘桂琳非常重视学术交流。他认为，只有积极交流合作，才能取长补短，促进科研事业的繁荣。在美求学期间，他先后受到美国国家光学天文台、英国剑桥大学天文系、美国国家航空航天局空间望远镜科学研究所、美国哈佛-史密松天体物理中心、美国普林斯顿大学等世界天文学研究“重镇”约请，进行了大量的学术访问和合作交流。广泛的学术交流使他开阔了自己的学术视野，极大地丰富了学术经验，为他的科研工作打下了坚实的基础。
荣膺“青千” 备战未来
刘桂琳从小就是一名天好者。从爱好到专业，二十多年来他一直保持着对天文学的浓厚兴趣。他已主持或直接参与了20余个观测项目，使用过国际双子座天文台、美国国家光学天文台、美国国家射电天文台、美国航空航天局、日本国立天文台等单位的世界级观测设备。这些观测项目累计已达300多小时的望远镜时间，其中三分之二来自他所主持的项目，一个个在荒无人烟的山顶与山狮、土狼、蛇鼠为伍的寂寥夜晚是他成长之路上的一块块铺路石。
在异国他乡度过的十二年中，他一直心系祖国的科学大业。在美国从事博士后研究期间，北京大学科维里天体物理研究所曾连续两年邀请他为我国使用国外望远镜计划担任海外评审，他便通过这种方式开始回馈祖国的天文事业。一俟自己羽翼渐丰，他便筹划回国发展的大事。2016年，他通过了国家“青年千人”人才引进计划的严格筛选并获得了优先资助，携与他科研成就相仿的宇宙学专家、同样在美国求学十余年的妻子方文娟研究员一起加盟中国科大天文系，回到了令他魂牵梦萦的母校和祖国。