作品介绍

发现天王星


作者:(美)迈克尔·D·勒莫尼克     整理日期:2021-12-17 03:55:26


  在赫歇尔开展其观测的18世纪70年代,几乎整个天文界都在致力于记录、标注天体的位置和运动。一个原因是有关实际应用的:为了导航,尤其是当时的航海导航,人们必须精确了解恒星与行星之间的位置关系,以及它们和太阳、月亮之间的位置关系。为此,查理二世国王(King Charles Ⅱ)在1675年组织建立了格林尼治皇家天文台。没错,其当时的目的并非是为了天文发现,而是为了将星星运动绘制成图表,保证船长们在远航时能够及时掌握自己所在的经度。另一个研究天体运动的原因则是理论方面的了:为了检验开普勒行星运动三定律及牛顿万有引力定律。哈雷彗星的确认就是一个极为激动人心的验证。
  然而,当时的赫歇尔是个门外汉。他既没有和天文学家们共事的经历,也不知道在这行里开展研究的常规方法。于是,他完全按照自己的雄心壮志————理解宇宙————去努力认清宇宙整体的结构和组成。赫歇尔想要测量恒星到地球的距离,了解夜空中有什么其他种类的天体,并研究它们之间可能的联系。此外,他意识到要想真正地了解宇宙,做出有意义的工作,就只有观测并逐个了解夜空中的每一个天体————哪怕做不到全部,也要做到他力所能及的每一个天体。因为赫歇尔是他那个时代最为痴迷也是最富技巧的星空观测者,他取得了极大的成功。比如,当时梅西叶发现了100多个星云(星云看上去是一团团模糊的光晕,当时其性质尚未被揭示)并将其整理成表,赫歇尔后来发现了2000多个。又比如,赫歇尔的同时代人,仅仅确认了少量彼此靠得很近的双星,而他却在之后发现了数百个之多。这一发现最终指引人们认识到,银河系中的大部分恒星实际上都属于聚星系统,而我们“独居”的太阳才是这个宇宙中的“怪客”。赫歇尔还指出了太阳及其行星在我们银河系中的运动方向;发现了红外辐射————现代天文学家依靠这个电磁波段的观测,研究可见宇宙边缘新生星系的性质。目前在建的韦布(James Webb)空间望远镜,被视作哈勃空间望远镜的继任者,它几乎所有的观测波段都落在了威廉·赫歇尔发现的红外电磁波段内。
  上述种种都只是赫歇尔科学成就的一部分,考虑到他几乎完全是靠自己摸索,没有受过专业训练,其成就就愈发显得卓越不凡了。事实上,赫歇尔直到中年都不是一位天文学家,也不是自然哲学家,或是科学领域内其他的什么:他是一位音乐家。13岁时,赫歇尔找到了他的第一份工作————汉诺威近卫军的军乐手,跟随大部队奔赴法兰西参加三十年战争。当赫歇尔向巴斯文学与哲学学会提交其第一篇科学论文时,他是以作曲家、乐队指挥、双簧管演奏者、小提琴演奏者、风琴演奏者、声部独唱及音乐指导的身份为大家所熟知的。如今,我们仍旧可以通过CD欣赏到他创作的交响乐。而且,他的音乐还不错。诚然,他不是韩德尔(George Handel)那样的音乐大师————这对天文学来说实在是一件幸事————但他在音乐这行上已经足够成功了,以至于他放弃音乐成为国王聘任的天文学家时,他的收入少了一半。在音乐这行上,赫歇尔算是颇有天赋;但在天文这行,他称得上是不世出之天才。他不仅拥有足以重塑其研究领域的非凡创造力,还是一位极具技巧的望远镜建造者、一位一丝不苟的、不知疲倦的狂热星空观测者。剑桥大学科学史家、国际公认的最权威的威廉·赫歇尔生平研究专家霍斯金(Michael Hoskin)这样评价:“大多数杰出的天文学家或是精于观测,或是长于理论,或是擅长制造天文工具,抑或是精通这三者中的两个。而赫歇尔,精通所有。”
  赫歇尔,一个出生于工人阶级的普通人,没有受过任何专业教育,究竟是怎么做到将天文学这个科学领域彻底改头换面的呢?尤其值得一提的是,他是人到中年才开始天文研究的。这就更令我们好奇了。赫歇尔虽然没有贵族血统,但他的成长过程是幸运的:这个与众不同的男人背后有一个与众不同的家庭。
  P8-9
  我们都知道伽利略、牛顿和爱因斯坦,但许多基础性发现其实是由那些不那么知名的科学家作出的。事实上,他们的故事同样精彩————或者说同样富有争议。在本书中,迈克尔·勒莫尼克讲述了18世纪英格兰最引人瞩目的一对兄妹,威廉·赫歇尔及卡罗琳·赫歇尔的故事。他们制造出了当时世界上最大的望远镜,并引导天文学进入现代科学行列。
  ————尼尔·德格拉斯·泰森(Neil deGrasse Tyson),美国自然史博物馆天体物理学家,《冥王星档案》(The Pluto Files)作者
  卡罗琳·赫歇尔满心期望自己能在年内与威廉在天堂相见。她的身体也不好,同时又沉浸在威廉离世带来的悲恸之中,最关键的是,她失去了生活的目标。当时,约翰正全身心地投入到一项与朋友索思(James South)合作的天文项目中,不需要卡罗琳的帮助。除此之外,他在皇家学会与皇家天文学会中的参与度也比他的父亲高得多。约翰长期和他的同行们待在伦敦,很少回斯劳。卡罗琳此时与威廉的遗孀相处得不错,但这两个人的关系从未达到过很亲密的程度。尚在世的兄弟姐妹就只有远在汉诺威的迪特里希了,所以,卡罗琳决定回那儿去,离开这个半个多世纪以来她一直称之为家的国家。这是一个悲剧性的决定。
  其实,早在两年以前,卡罗琳就开始考虑这个事了,当时威廉的健康状况正迅速恶化。她先是寄了30英镑回汉诺威,目的是“让迪特里希家给我安置一张羽绒床,在经历了这么漫长而可怕的一场悲剧之后,我就只能在他家的温暖中寻找安慰了。在听了迪特里希对他妻子、女儿性格的描述之后,我觉得这是地球上唯一能让我安息的地方了”。威廉下葬两天后,卡罗琳就开始认真收拾打包自己的东西了。一个月后,迪特里希就来到英格兰准备护送她回德国。1822年10月7日,卡罗琳去温莎城堡和奥古丝塔公主以及别的一些朋友告了别,三天后,她永远地离开了斯劳。“从我亲爱的哥哥逝世的那天起,一直到10月10日,我在英格兰没有家!”后来,她这样写道。接着,她又花了11天造访伦敦及周边地区的各位朋友,同他们一一道别。最后,约翰也造访了她与迪特里希下榻的酒店,同他们告别。接着,卡罗琳和迪特里希就坐上轮船,启程返回汉诺威了。这一路又是狂风暴雨,不禁让人回想起了许多年前,卡罗琳和威廉从德国出发前往英格兰时的场景。此外,卡罗琳又不出所料地晕船了。
  最糟糕的是,迪特里希一点儿也不像是卡罗琳记忆中,他造访英格兰时的那个给人温暖的伙伴。也许是因为时过境迁了吧。那时,迪特里希精神困顿,几近绝望,迫切需要家人的陪伴与慰藉。而此时此刻,他的生活安稳,工作稳定,过得相当不错,从某种意义上说,他也是个自我主义的人。“每当我聊到一个话题,”卡罗琳写道,“他总是持反对观点,话头便很快终结了,因为他似乎不愿意别人聊起除他自己以外的话题。”幸运的是,迪特里希的妻子很好相处,是个积极乐观的人,只是患有比较严重的关节炎。他们的女儿安娜(Anna)刚刚丧偶,也是一个值得交往的好朋友。卡罗琳还和老朋友贝肯多夫太太重聚了,后者的女儿也同样惹人喜爱。另外,卡罗琳的房间“非常棒,大概是我之前住的三四倍大……其中的家具也是最雅致的款式”。不过,汉诺威这座城市本身已经发生了变化。“几乎看不到一点儿以前汉诺威的影子……我不喜欢!”她在抵达后不久写给玛丽的一封信中这样说道。在之后的一封中,她又感叹:“这真是个新世界了。”
  就这样,卡罗琳在汉诺威生活了一年————她曾以为这是上帝对她的眷顾————她开始后悔离开英格兰了。在英格兰,她的一切都在正轨上:她或多或少是当时世界上最有天赋、最为出名的天文学家的得力助手。就她自己而言,她好歹是一位正儿八经的职业天文学家。而现在,她只是一位年迈的未婚老阿姨。
  约翰善良地(哪怕是短暂地)将卡罗琳从这种自感完全无用的状态下解救了出来。他不需要助手,但是,他确实需要卡罗琳的组织技能。在他姑姑离开英格兰后不久,约翰就决定开展一次巡天观测,以再次考察卡罗琳和威廉发现的总计2500个星云和星团。卡罗琳在18世纪和19世纪之交收集整理的这个星云星团表确实相当完备,但条目的列举方式不利于查询————卡罗琳只是按照威廉对它们的分类以及发现的日期组织了这些条目。在约翰的邀请下,她答应会一一标识出这些天体的天文坐标,并据此重新修改此表的条目,解决不利查询的问题。“我希望能活得久些,”她在给约翰的信中写道,“这样我就可以给你做个更准确的表了……虽然这项工作目前都还未开始,但我希望能在下个冬天将它完成。”1825年春天,这项工作就做完了。1827年,约翰顺利地开展了他的巡天计划,并写信给卡罗琳道谢:“您的这个表真是太有用了!晚上巡天之前,我总会从此表中挑选出一些目标,形成我的观测列表。通过这种方法,每次巡天,我都能观测三四十个星云。”霍斯金认为,这份表“确实是对威廉留下的星云遗产的一次意义重大的、十分关键的修订”。
  ……
  赫歇尔墓也同样鲜为人知。他的儿子约翰·赫歇尔安葬在威斯敏斯特大教堂中,这是迄今为止大不列颠规格最高、最为荣耀的长眠之地。而威廉在阿普顿的墓地,仅仅在教堂塔楼之下的地上树立了一块石碑。石碑上刻有一段长长的拉丁文铭文。这段话的翻译在《赫歇尔年表》中是这样的:
  威廉·赫歇尔,韦尔夫家族料帝王册封的爵士。
  生于汉诺威,但他长期居留英格兰,并以此作为他的家乡。
  是那个时代最为杰出的天文学家之一。
  在此理应记录他的一生。
  以免他那微小的贡献为世人遗忘。
  他是第一个发现土星轨道以外的行星的人。
  他自己发明并建造了一些新工具,
  并凭此打破了天堂给凡人设置的壁垒。
  也是凭借这些工具,他深入研究了遥远的深空世界。
  正是他,将无数互相绕转的双星置于天文学家的慧眼及头脑之下。
  他富有技巧,用棱镜将太阳光分为光和热两部分;
  他贡献良多,坚持不懈地探索星云的性质和位置,探索那些远在太阳系之外的未知发光天体。对自己的那些大胆假设,他一贯保持着与生俱来的谦虚。同时代的人都很荣幸能见证他的这些成就。
  他告诉我们的许多事儿尚有待后人去证实,天文学还需要未来济济英才的不懈奋斗。
  他一生清清白白、和蔼可亲、有益于世。他辛勤工作所取得的成就以及他美好的品德都非常人所能及,如今,这一切都将随着死亡尘封于此。他的亲朋好友会在以后的日子里,叹息他的离去。
  1822年8月25日,上帝带走了他,享年84岁。
  这篇墓志铭读上去更像是一篇简单的自传。诗人坎贝尔(Thaomas Campbell)记下的威廉自己的一番话,可能更为合适。1813年,赫歇尔曾和坎贝尔相处过数个小时,后者在两天后的一封信中这样描述赫歇尔,“他76岁了,但仍旧生龙活虎,身体强健。他就这么坐在朋友家里离门最近的一个位子上,或是因为一个笑话而微笑,或是安坐在那儿,没有参与或是聆听旁人的讨论。抛给他的任何话头,他都能委婉含蓄地接上;询问他的任何问题,他都能以一种男孩子般的热情,为你不辞辛劳地解释。”
  坎贝尔,这个可能过分乐观估计了赫歇尔当时健康状况的人,又接着叙述了他如何从赫歇尔嘴里打听出了11年前觐见拿破仑时的情形。他们讨论了小行星,接着赫歇尔简要介绍了一些光速的问题,并指出,我们观测遥远的天体时,就等同于望向宇宙的过去。因为现在望远镜收集到的光,必然是在过去发出,历经千辛万苦后才赶到地球的。赫歇尔随后说出的一番话,让坎贝尔相信,他当时是在和一位聪慧得不可思议的神奇人物对话。赫歇尔是这么说的:“我对宇宙的观测之深入,前无古人。我所观测过的恒星,它们的星光必需200万年才能来到地球,这点不难证明。不仅如此……这还意味着,即便这些遥远的天体早在几百万年前就已经毁灭了,我们仍能清晰地看到它们的样子。因为即便躯体消失了,它发出的光芒也会永远穿行于宇宙之间。”
  这,就是威廉·赫歇尔所做的一切,非常简单。只是在完成这些工作的同时,他也永远地改变了天文学。





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