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第4章 天文学家的故事(4)

在陈遵妫身上,我们看到了老一辈天文学家的严谨和认真,为事业拼搏的精神。正如陈遵妫自己说的:“人生只有几十年,官可以不做,但要有事业,事业才是人的真正生命。”

发现小行星“中华”的张钰哲

张钰哲,天文学家,发现1125号小行星,并命名为“中华”。

张钰哲出生于福建闽侯县,在家乡度过童年和少年,17岁考进北京清华留美学校。四年后,留学于美国芝加哥大学学习天文,先后获得硕士和博士学位。博士论文是关于双星轨道极轴指向在空间分布的研究。

20世纪30年代末的一个冬天,北美大陆寒风凛冽、长夜沉沉,在美国叶凯西天文台的反射望远镜旁,张钰哲在全神注视着导星镜里的星象。不知道经过多少个漫漫长夜,又不知积累起多少尺高的计算稿纸,终于,一个星空游荡者的足迹跃然出现。在这激动人心的时刻,张钰哲凝视着东方的夜空,更加深深地怀念遥远的祖国,他多么渴望祖国的强大、中华的振兴!他怀着海外赤子对母亲的满腔热忱,将这颗新发现的编为1125号的小行星命名为“中华”。

解放以后,天文研究所改称为中国科学院紫金山天文台,张钰哲任台长。除全国、全台天文科学的规划、建设等方面工作以外,张钰哲亲身从事了许多科学研究工作,大体上可以归纳为以下几方面:

创建了小行星、彗星的照相定位观测工作。这项观测从建国初期开始,先是使用15厘米摄影望远镜进行,60厘米反光镜修复以后,立即投入观测,后来,又全部转为40厘米双筒望远镜观测。三十多年来,张钰哲和他直接领导的行星研究室共拍摄得到了七千多次小行星、彗星的精确位置,发现了三颗冠以紫金山为名的新彗星和八百多颗小行星,其中有24颗新小行星经国内外多年观测,轨道可靠,得到国际小行星中心的正式编号和命名。

从事天体力学轨道计算工作。在张钰哲主持下,天文台逐步开始了小行星轨道计算、行星特别摄动计算、轨道改进等计算研究工作。他带领年轻人,亲自讲授原理,设计方案,并参与计算,使这项工作建立并开展起来,为进一步研究和应用打下基础。

从事人造卫星工作。在苏联发射第一颗人造地球卫星之前,张钰哲就开始了对人造卫星轨道的研究,发表了《人造卫星的轨道问题》的专题论文。文中论述了扁球形地球的摄动作用和大气阻力对卫星轨道的影响。这项研究,为我国初期人造卫星轨道理论工作的顺利进行打下了基础。

20世纪60年代初期,张钰哲领导开展了月球火箭轨道研究。他带领有关研究人员参加了我国第一颗人造卫星的轨道设计、方案论证工作,作出了很大的贡献。

进行光电测光观测工作。早在20世纪50年代初期,张钰哲就曾不断考虑开展光电测光工作,他亲自组织安排仪器试制和参加试验观测,经几年努力,终于使之初步建立起来。在他主持下,在60厘米望远镜上测出了堪与国外2米望远镜结果相媲美的完整的小行星变光曲线。他领导建立的这项观测工作至今已得到40余颗小行星完整的变光曲线,为探讨小行星自转轴指向提供了宝贵资料。

半个多世纪以来,张钰哲致力于天文事业,发表过近60篇观测和研究的学术论文。他重视观测,求实治学,为我国天体力学轨道计算和研究工作奠定了基础,为天文观测工作树立了榜样,为国家科学事业作出了重要贡献。他为人谦逊,各项工作事必躬亲,对年轻人身教重于言教,循循善诱地进行培养。

当张珏哲已近花甲之年,他仍和年青人不分昼夜地一同观测,一同计算。他在观测室里通宵达旦,度过了无数的严冬寒夜。这位身材消瘦,对许多事物似显淡漠的老科学家,在望远镜和计算机旁,倾注了火一样的热情。

同时,他还擅长书法,能于诗画,功于篆刻,是一位多才多艺的天文学家。

在《国际小行星通报》中,曾宣布给新近正式编号的第2051号小行星定名为“张”。通报中说:“哈佛大学天文台发现的这颗小行星的命名,是为了表示对张钰哲的敬意……”

张钰哲的一生过得充实而有意义,是为自己的理想奋斗的一生。能为自己的理想不断奋斗的人才是真正幸福的人。张钰哲不仅是一位天文学家,更是一个我们做人的榜样。

最早测定月地距离的人——伊巴谷

伊巴谷,被认为是古希腊最伟大的天文学家,是西方公认的“天文学之父”。伊巴谷的主要成就是编制了星表,记载了850颗恒星的天体座标和光度,为天体测量学奠定了基础。

伊巴谷出生于小亚细亚,也就是今天的土耳其。据说,有一次伊巴谷看到一颗星突然大放光明而且在群星中移动,那时,他便立志制作一个星表留给后人,以便后人鉴别哪些星星在发生变化。

为了准确地观测天体,伊巴谷制作了许多仪器。据说伊巴谷发明了一种“瞄准器”,一根约两米长的木杆上,有沟槽可容一个挡板在其中滑动,在木杆的一端竖立一块有小孔的板,人眼从小孔中观察星体,同时滑动挡板,使它刚好遮住目标。根据挡板与小孔之间的距离及挡板的宽度,就可以算出被测物体的相对大小,或星空中两点的视距离。他还发明了一种星盘,可以测天体的方位和高度。人们还传说他制作过一个天球仪,刻在上面的恒星数目比他列在星表上的还多。

一次,在土耳其附近,人们看到了日全食;而在经度接近而纬度不同的亚历山大城,只能看到日偏食,月球最大遮住了太阳的4/5。由此,他推算出了月球的视差,他也将太阳光处理为平行照射到地球上。他的计算结果是,月球直径是地球的三分之一,月地距离是地球半径的60.5倍。第一个数据偏大了一点,对于第二个数据,按照现在的测量结果,月地距离是地球半径的60.34倍。根据埃拉托色尼已经给出的地球半径的数据,伊巴谷得到了月地距离的真实数据。现代的月地距离数据是38万千米。两千多年前的祖先,手持木杆,单凭一双肉眼,就得到如此准确的数据,面对这样的结果,我们不能不感叹伊巴谷的伟大。

如果说前面的成就让我们对伊巴谷有了一些认识,接下来“岁差”的发现却让他得以名垂千古。伊巴谷参考了古希腊前辈的观测数据,通过与他的数据的对比,发现了一个数值虽小,但意义重大的天体蠕动现象。在地球上的春分时刻,太阳位于星空中的一个确定位置,按道理,到了下一年的春分,太阳应该处于同样的位置;然而伊巴谷却发现,在下一个春分点到来的时刻,太阳在星空的老轨道上大约迟到了20分钟。这样,每年太阳在它的黄道带轨道上的位置都会有所不同,这个差距叫做“岁差”。由于地球上的经度是沿黄道带推算的,因此所有的经度,在一世纪中都变化了1~2度。这个发现,对于人们预测天象的准确性,意义是不言而喻的。

由于伊巴谷一生的大部分时间都在罗得岛度过,并终老于该岛,许多著作都已失传,他的成就只能从旁人的著作中得到了解。也许他的成功,一部分要归功于罗得岛的安宁吧,摆脱了世间的纷纷扰扰,伊巴谷才能够用心灵去倾听星空的天籁,才能够用全部的脑力去思索星体的规律。

伊巴谷有着过人的智慧,但更重要的是他没有被现实条件所局限,时空或许可以禁锢人的身体,却无法阻挡科学的翅膀。

波兰之光——哥白尼

哥白尼,波兰天文学家,日心说创立者,近代天文学的奠基人。

哥白尼出生在波兰西部维斯杜拉河畔托伦城的一个商人家庭。父亲经商非常成功,家里兄妹四个,哥白尼是最小的。在他10岁时,父亲去世了,舅父卢卡斯承担起了抚育他的重任。 由于叔父热衷教育,使哥白尼得以接受了优良的教育。

成年后,哥白尼进入波兰南部最优秀的学府克拉科夫大学学习。在这里,他遇到了对他的一生产生深远影响的数学家和天文学家布鲁楚斯基教授。正是这位教授的启蒙教育促使哥白尼决定将自己的一生奉献给天文科学。

毕业后,哥白尼前往意大利求学,先后进入博洛尼亚大学、帕多瓦大学和费拉拉大学学习和研究法律、天文学、数学、神学和医学,他同时还学会了希腊文。哥白尼在意大利留学期间正逢文艺复兴最盛期,在新思想接二连三地被提出的环境中,他读了天文学家阿里斯塔克斯的著作,受到很大的影响。阿里斯塔克斯在他的书中写道:“不是太阳绕地球运行,而是地球绕太阳运行。”

30岁时,哥白尼获得了博士学位。之后在罗马大学教授数学和天文学。他因怀疑托勒密的行星理论而不愿再教书。回到波兰后,由于医术高明,他利用业余时间行医,免费为穷苦人治病,是一位颇有名望的医生,被人们誉为“神医”。

哥白尼也是一位伟大的爱国主义者。条顿骑士团侵犯波兰,他勇敢地组织和领导了奥尔兹丁城的人民奋勇反击侵略者,经过五天五夜的激战,终于打退了敌人的进攻。

尽管哥白尼总是事务繁忙,但他始终把主要精力放在从事天文学的研究上。他致力于研究太阳、行星和月亮对恒星的相对运动,穷其一生对星象的观察,写作《天体运行论》一书。

自古以来,人类就对宇宙的结构不断地进行着思考。早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张,只是当时缺乏依据,因此没有得到人们的认可。在古代欧洲,亚里士多德和托勒密主张地心学说,认为地球是静止不动的,其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个地心学说受到处于统治地位的教廷的竭力支持,因而长期居于统治地位。

随着天文观测的精确度渐渐提高,人们逐渐发现了地心学说的破绽,发现它是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。在这种历史背景下,哥白尼的地动学说应运而生了。

哥白尼为了阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文,他认为太阳才是宇宙的中心,所有天体都绕太阳运转,地球和行星都以圆形的轨道绕太阳运转;在天空中看到的任何运动,都是地球运动引起的,人们看到的行星向前和向后运动,是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象。

此外,哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动。书中,哥白尼科学地阐明了天体运行的现象,推翻了长期以来居于统治地位的地心说,并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论,从而实现了天文学的根本变革。

十几年来,哥白尼进行了大量的天文观测,收集了大批资料,终于完成了这《天体运行论》的初稿,随后,他又长期进行观测、验证、修改,使得他的宇宙体系更具说服力,成为一种科学理论。

《天球运行论》一书共分六卷,第一卷是运行理论的基础与全书概要,是全书的精髓,先后论述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动”。在第一卷的第十章中,哥白尼正确地将行星以及地球绕日运转轨道进行排列,并刊载了他的宇宙模型图。这张我们现在看似普通的天球次序图,在当时却是人类认识宇宙的一次巨大的飞跃。

第二卷是球面天文学与地平天文学,详细讲解了地球的三种运动(自转、公转、赤纬运动)所引起的一系列现象。第三卷是以地动说为基础的太阳运动。第四卷是月球的运动,第五卷是行星在赤道经线方向上的运动,第六卷是行星在赤道纬线方向上的运动。《天体运行论》的诞生使当时所知道的太阳系内天体的位置和运状况更为完整了。

然而,这部伟大著作的出版却经历了一个艰难而曲折的过程。

在《天体运行论》完成后,哥白尼却对它的出版犹豫不决了。他担心这部书出版后会遭受到地心说信徒们的攻击,并受到教廷的压制。在朋友和学生的支持鼓励下,经过长期反复的考虑,哥白尼终于决定出版这部著作。哥白尼先给教皇保罗三世写了一封信,寻求教皇的庇护。他相信教皇将用自己的威严与威望保护他,令他的学说免遭谴责。然而,这一切并没有如他所愿。

《天体运行论》的排印工作开始进行时,负责这本书出版事宜的奥西安德尔按自己的意愿写了一篇没有署名的序言,说明书中的学说只是为了计算星历表之便而采用的假设,不一定和实际情况相符。哥白尼的学生雷蒂库斯对此事感到十分愤慨,他曾多次要求著作的出版人发行改正版,但这些要求都未能实现。

由于哥白尼的学说触犯了基督教的教义,遭到了教会的反对。他的著作更是被列为禁书。

哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学,为后世留下了宝贵的遗产。虽然哥白尼的观点并不完全正确,但可以确信的是,他的理论的提出为人类的宇宙观带来了巨大的变革。

恩格斯在《自然辩证法》中对哥白尼的《天体运行论》给予了高度的评价。他说:“自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动,便是哥白尼那本不朽著作的出版,他用这本书来向自然事物方面的教会权威挑战,从此自然科学便开始从神学中解放出来。”

弥留之际的哥白尼终于见到刚刚出版的《天体运行论》,可惜当时的他已经因为脑溢血而双目失明,他只摸了摸书的封面,便与世长辞了。

波兰人称伟大的科学家尼古拉·哥白尼为“波兰之光”。德国哲学家康德说:“哥白尼把地球为宇宙中心转变为太阳为宇宙中心,使人们对地球的价值观,甚至宗教观与哲学观都有重大的‘哥白尼式转变’”。

今天,我们知道太阳只是银河系中一颗平凡的恒星,银河系也不是宇宙的中心。而知道这件事的第一人,正是哥白尼。他以惊人的天才和勇气揭开了宇宙的秘密,奠定了近代天文学的基础。哥白尼以毕生的精力去进行天文研究,创立了《天体运行论》这一“自然科学的独立宣言”。他的这些成就使他成为了人类科学发展历史上最伟大的天文学家之一。

哥白尼是人类科学发展历史上最伟大的天文学家之一,如果没有他惊人的天才和勇气,人类不知还要在地心说的幻想中沉迷多少年。他用自己的智慧揭开了宇宙的秘密,奠定了近代天文学的基础,同时,他也用他的勇气在夜空中为我们照亮了寻找光明的道路。

近代天文学的始祖——第谷

第谷,丹麦著名的天文学家,被称为“近代天文学的始祖”。

第谷出生在丹麦斯坎尼亚一个贵族家庭。他们的家族在丹麦和瑞典一直繁盛了长达几个世纪之久,因此他的家族里都是有权有势的人。第谷共有4个弟弟、5个妹妹。从一岁起他这个长子就被过继给了他的贵族叔叔耶尔根。

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