星空探索者
“星學之王”
英國大科學家牛頓說過一句至理名言:“如果我所見的比笛卡兒要遠一點,那是因為我是站在巨人們的肩膀上的緣故。”在天文學史上,丹麥天文學家第穀就是這樣一位典型的“墊肩巨人”。他被後人正確地譽為“近代天文學的始祖”和“星學之王”,而他一生的主要工作則是數十年如一日地最精確地進行天文觀測,不僅為驗證前人的科學理論作出了重大貢獻,更為後繼者進一步攀登科學高峰創造了條件,鋪平了道路。
第穀比布魯諾早兩年出生在丹麥斯堪尼亞一個貴族家庭,兄弟姊妹共10人,他老大。不過教養他的不是他的父親,而是他的伯父。13歲那年第穀的伯父將他送進哥本哈根大學學習哲學和修辭學,無奈第穀好動愛玩,對學校的功課毫無興趣。
14歲那年,也就是1560年8月21日第穀遇到了一次日食,這使他對天文學產生了濃厚的興趣。使他驚奇萬分的倒不是種少見的天象,而是天文學家能夠如此準確地對它進行預報。從此他愛上了天文學和數學,並找來了托勒密的《天文學大成》加以研究,希望自己也能預知這類天象。
可是,第穀的伯父不喜歡科學這玩意兒,他希望第穀將來成為有錢有勢的律師。1562年他又把第穀送到萊比錫大學去學習法律,並派隨從進行監督。第穀呢?乖巧而又勤奮,總是騙過隨從,等隨從睡著以後,再從床上爬起來,一連幾個鍾頭觀察星座或者研究數學。
1563年,17歲的第穀專心觀測行星,特別對木星和土星進行了仔細的觀測。他發現當時通用的星表有較大的誤差,這使第穀下決心要修正現有星表的差錯,為此,他告誡自己在觀測星空時必須力求非常精確。
但是,對第穀的一生最具有決定性影響的,是1572年突然出現在天空的一顆超新星。這一年的11月11日黃昏,第穀從實驗室裏出來,抬頭一望,驚訝地發現天頂附近的仙後座出現一顆他從未見過的亮星(第穀從小觀測星空,對星空中星星的位置可以說了如指掌)。他簡直不敢相信自己的眼睛,於是他問馬車夫,馬車夫說他也看見了——他們看見的是一顆過去從未見過的新星。
懷著極大的好奇心,第穀對他發現的這顆新星進行了精細的觀測,從1572年11日開始到1574年2月結束,持續觀測了1年零3個月:該星先是越來越亮,然後慢慢暗下來,最後完全不見。對於新星的顏色和亮度等等的變化,第穀都仔細作了記錄並認真進行了研究,最後他寫成《論新星》一書。應該說,對於這顆超新星,中國、朝鮮以至歐洲都有人發現並作了記述,有的比第穀發現還早,但記錄和研究卻遠不如第穀詳細和深入。
第穀首先精確地測定了這顆新星同仙後座中其他9顆恒星的相對位置,然後觀察該星相對於其他恒星沒有過任何方位的移動,這說明這顆新星離開我們要比月亮、太陽、行星都遠得多,是位於“恒星天”上的恒星。可這又與亞裏士多德所說的“天不變”的原則相矛盾。由此可見,新星的發現動搖了舊天文學的基礎,對確立新天文學即哥白尼學說是有利的。
尊重科學、尊重人才的丹麥王腓特烈二世十分讚賞第穀的才華,他在1576年聘任第穀為皇室天文學家,給予優厚待遇;5月又發布敕令,把靠近哥本哈根的一個小島——汶島作為封地賜給第穀,並撥巨款供他建造天文台。如魚得水的第穀全力以赴,同年就開始親自指導建造“天堡”,以後又在“天堡”以南建造了一個“星堡”。“天堡”和“星堡”都配備有當時最先進的天文觀測儀器,其中相當一部分是由第穀自己設計製造的。第穀從此開始了他專職天文觀測的生涯,在這裏觀天測天達20年之久,取得了許多研究成果,得到了不少重要發現。
舉個例子:1577年11月13日,第穀觀測到一顆大彗星,在這顆彗星於次年1月底消失以前,他始終不懈地跟蹤觀測,並逐日記錄它的位置、顏色、亮度和彗尾的方向等。1588年,他寫成《最新天象一覽》一書。根據當時流特的亞裏士多德的觀點,像彗星這類來無影、去無蹤怪物,根本不可能是天體而隻能是發生在地球大氣中的現象。第穀在書中首次批駁了這種傳統的錯誤見解,他的觀測表明,彗星是天界的產物,運行軌道遠在月球運行軌道之外,在各行星所在的空間穿越行星天層繞著太陽運行,這就證明,亞裏士多德地心(同心球)體係中所說的各行星的水晶球天層裏根本不存在的。
第穀確實是一位天才的天文觀測大師。他那時還沒有望遠鏡,有的隻是一雙銳利的眼睛和一些現在看來是十分簡陋的觀測儀器。為了提高觀測精度,第穀創製了新的儀器,改進了舊的儀器,還采用了一些新的測量方法(比如度盤刻度采用的橫斷點分弧法)。這樣就使他的觀測精度不僅遠遠超過了前人,也為他同時代的人望塵莫及。根據他的觀測資料所編製的一份包含1000顆星的星表,定位精度在1分到2分之間,是望遠鏡問世以前定位精度最高的星表,直到現在還有使用價值。
遺憾的是,第穀雖然是一位超群的觀測家,卻不是一位高明的理論家,他那麼長時間精確地觀測了行星的運動,卻始終沒有成為哥白尼學說的堅定擁護者,這是很讓人費解的。也許是宗教的原因,也可能是想象力方麵的欠缺,盡管他很崇拜哥白尼,卻總也不肯放棄地球應該處在宇宙中心的想法。他在1588年正式公布的自己的宇宙體係中,地球位於宇宙的中心固定不動,月球在離地球不太遠的軌道上繞地球旋轉,五大行星各沿圓形軌道圍著太陽運行,而太陽又帶著這五大行星環繞地球轉動。這是一種典型的半日心說半地心說的混合體係,可以看作是人類的認識從托勒密的地心體係發展到哥白尼的日心體係過程中的一個插曲。總之,作為一位觀測者,第穀的貢獻比哥白尼更大,雖然第穀並不讚成哥白尼的理論,但他對這一理論的最終勝利作出了重大貢獻。