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《谈天》，原名《天文学纲要》（The Outlines of Astronomy）是英国著名天文学家约翰·赫歇尔所写的名著。此书在西方曾风行一时，流传甚广。《谈天》是据原书1851年新版译出，1859年在上海出版的。15年之后，徐建寅又把到1871年止的最新天文学成果补充进去，增订版《谈天》出版于1874年。
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《谈天》一书对太阳系的结构和行星运动有比较详细的叙述，此外如万有引力定律、光行差、太阳黑子理论、行星摄动的理论（包括其轨道根数摄动的几何解等）、彗星轨道理论等方面也都有所叙述。对恒星系，如变星、双星、星团、星云等等也有一定篇幅的介绍。这样，包括到19世纪60年代为止的西方近代天文学知识便大部分传入了我国。
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李善兰还为《谈天》一书写了一篇序言。在序言中他据理驳斥了阮元对哥白尼学说的荒谬看法，批判了阮元等人认为地动学说是“违经叛道不可信也”，“设其象为椭圆面积，其实不过假以推步，非真有此象也”等等谬论。李善兰借用孟子“苟求其故”一句话来反对阮元所提倡的“但言其当然而不言其所以然者……终古无弊”。李善兰说，“古今谈天者，莫善于子舆氏‘苟求其故’之一语，西土盖善求其故者也”，并且举出具体的例子，“哥白尼求其故，则知地球五星也绕日”，“刻白尔（开普勒）求其故，则知五星与月之道皆为椭圆”，“奈端（牛顿）求其故，则以为皆重学之理也”。李善兰用哥白尼、开普勒、牛顿等人进行研究“求其故”，从而使人类由“知其当然”进而“知其所以然”。他利用西方天文学发展的历史事实说明科学的发展正是来自科学家不断探索真理，不断“苟求其故”的结果。李善兰用恒星光行差和地道半径视差等来证明地球绕日运动，用矿井坠石证明地球自转，用彗星轨道、双星相绕运动等证明行星轨道确为椭圆等等，从而进一步说明西方天文学成果不容怀疑，是“定论如山，不可疑矣”。
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由于李善兰等的努力，从哥白尼开始至牛顿完成的建立在牛顿古典力学体系上的西方近代天文学知识便比较系统地传入了我国。后来的一些著名的改良主义者康有为，严复、谭嗣同等人都曾利用哥白尼日心说和康德、拉普拉斯的天体演化学说等等，作为批判封建主义的思想武器，为革新变法制造舆论。
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从19世纪70年代开始，近代的天文台也开始在中国出现。它们都是外国人设立的。公元1873年，法国在上海建立了徐家汇天文台，由传教士控制，除授时外还搜集沿海地区的气象资料。中法战争中，法国军队曾利用徐家汇天文台的资料。1897年德国强占胶州湾，随后设立青岛观象台，除天象观测外，也作搜集华北地区的气象、地磁、地震等方面资料，为德军舰艇的活动服务。
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我国近代天文台站的创建，也带有浓厚的半殖民地、半封建社会的烙印。
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1840年以来的地学
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这一时期的地学具有十分鲜明的时代特点，主要表现如下。
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第一，注意对外国和边疆地理的研究。
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鸦片战争之后，不少具有爱国主义思想的人，已注意对外国和边疆地理的研究。他们介绍外国地理知识是为了知己知彼，研究边疆地理的目的是为巩固祖国边疆，防止帝国主义的入侵。这些研究工作都是很有意义的。
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介绍外国情况的地理著作，主要有魏源的《海国图志》，徐继畲的《瀛环志略》和何秋涛的《朔方备乘》等。《海国图志》主要是根据林则徐的《四洲志》和魏源自己搜集的历代史志中有关外国的资料汇集而成，全书有附图73幅，可以说是一本世界地图集。《瀛环志略》是以地图为纲，每幅图后附有文字说明。《朔方备乘》中对于帝俄的介绍主要是参考图理琛所著的《异域录》。这些著作对于当时急需多了解一些外国情况起了很大作用。
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在边疆地理研究方面，特别对西藏、蒙古和东北给予更多的重视。加强对西藏的研究是为了防范英帝国主义的侵扰，加强对北方和东北的认识是为了戒备帝俄。当时在西南地区做官的黄沛翘就认为加强边疆的防守是十分必要的。在他编的《西藏图考》中指出：“今英吉利占据五印度，兼并廓尔喀、哲孟雄诸部，铁路已开至独吉岭……是则南界之防，尤今日之急务也。”又曹廷杰所著《东北边防辑要》一书重点也在于介绍山川险要以利防守。他在书中还指出，何秋涛之所著《朔方备乘》与“俄人乘隙窥我东北”有直接关系。何秋涛自己也说他写该书是“备国家缓急之用”的。这些边疆地理著作的内容仍有很大一部分是属于历史的范畴。各书中多数都附有较好的地图，如曹廷杰所绘东三省地图，就是当时通行地图中最好的一种。
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第二，为殖民主义服务的地质地理考察及其影响。
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鸦片战争之后，我国的门户洞开，资本主义国家的地质地理工作者来我国进行考察的在100人次以上。他们都直接或间接地为殖民主义侵略服务。其中来华最早的是一个普鲁士考察团，于1860年来到我国。考察团成员中有著名的地质地理学家李希霍芬【74】。当时正值太平天国革命时期，没有进入内地，他们只在上海、广州等地考察一下就回去了。
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1862年至1865年间，当太平天国革命即将被残酷镇压下去时，美国地质学家庞培烈（Raphael Pumpelly，1837—1923）来到中国，考察了华北和长江下游一带，并专门调查了北京西山的煤矿，著有《中国蒙古及日本之地质研究》一书，提出中国的主要地质构成线是东北——西南走向，命名为“震旦上升系统”。后来论述我国地质构造时经常使用的震旦方向就是从这里开始的。19世纪下半叶深入我国内地考察而且影响最大的是德国的李希霍芬。
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李希霍芬第二次来中国是1868年。他受英国商人的委托，用了4年时间，考察了我国14个省区。东北到达辽宁，西南越过秦岭进入四川，南自广东北上经湖南到武汉，特别对山东、河北、山西等省的考察最为详细。这次他考察的方面很广，凡化石、岩石、山脉、河流、地形、土壤、森林、农作物、村镇市街以及当地居民的生活习惯等都被尽量详细地记录下来，并不断向在上海的英国方面汇报。回国后又向德皇写了详细的书面报告。著有《中国》五大卷，并附中国的地质和地理图两幅。五卷中第一、二两卷是作者自己写的，其余三卷，分别由他的学生和朋友根据他的考察资料编辑而成。李希霍芬提出的中国黄土风成说和有关我国主要地层和地质构造的论述都有较高学术价值。但他写的《山东与其门户胶州湾》，是为1897年德国殖民主义者强占胶州湾以及修筑胶济铁路张本。
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正当李希霍芬在我国考察结束的时候（1873年），英国地质学家莱伊尔的名著《地质学原理》（Charles Lyell: Principles of Geology）被译成中文，书名《地学浅释》。
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20世纪初，殖民主义国家派遣来我国边疆和内地进行地质地理考察的人员更多，例如英国对于西藏，法国对于云南，俄国对于新疆，日本对于东北，美国对于内地各省考察后都写有专著和论文。这些著作多为具有近代科学训练的地质地理学家的考察成果，反映了一些客观规律。他们调查研究的科学方法值得学习，但是对于他们来华的政治背景和为殖民主义侵略服务的一面，当时我国的地质地理工作者不是都认识得很清楚，盲目崇拜的现象也有所表现，这是应该引以为戒的。
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第三，章鸿钊和地质研究所的创建。
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由我国科学家自己进行的地质学方面的研究工作，在这一时期也已经开始。这项工作曾得到著名的地质学家章鸿钊、丁文江、翁文灏等人的提倡，其中以章鸿钊的提倡最为有力。
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章鸿钊（1877—1951），字演群，浙江吴兴人，早年曾留学日本专攻地质学，著有《石雅》等，是我国地质事业的创始人。出于爱国之心，他极力提倡由中国自己进行地质勘探，并十分重视本国地质专门人材的培养工作。1913年章鸿钊筹建了我国第一个地质研究所。这也是在中国出现的第一个现代科学的研究所。1916年，这个研究所培养出第一批地质专业人员（22人），其中不少人是后来我国地质部门的骨干，如叶良辅、谢家荣、王竹泉、谭锡畴、李学清、朱庭祜、李捷等人。这个研究所绘有河北、河南、山东、山西、江苏等省的地质图，同时还开展了一系列的地质调查工作。所有这些，都使得地质学成为在我国近代开展较早，也是取得成绩较大的一个学科。
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第四，张相文和中国地学会。
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我国的地学教育和地学刊物都是清末开始创办的，而最早献身于这项事业并对地理学的发展做出卓越贡献的是张相文。
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张相文（1866—1933），字沌谷，江苏桃源县（今泗阳县）人。他是一位著名的地理和地理教育学家，著有《南园丛稿》等。
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清朝末年，随着学校的设置，地理已被列为正式课程之一。光绪二十五年（1899年）张相文在上海南洋公学任地理教师。1901年和1902年，先后编著《初等地理教科书》和《中等本国地理教科书》两种，深受欢迎，是我国地理教科书的嚆矢。1905年又根据日本教材和西方学者的著作编写《地文学》和《最新地质学教科书》等，比较系统地传播了近代地学知识。其中尤以《地文学》一书最为重要，它是我国最早的自然地理教科书之一，也是张相文的精心得意之作。书中虽然也有错误的论点如地理环境决定论等，但是有关自然环境的科学的系统论述毕竟是主要的。这主要的部分比我国封建社会时期地学著作的水平确实前进了一大步。宣统年间，他曾到山东、河北、河南、内蒙等地旅行考察，所写《齐鲁旅行记》、《冀北游览记》、《豫游小识》、《塞北纪行》等后来都发表在地学杂志刊物上。
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