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金沙网站手机版数学物理化学通俗演义: 第一10柒遍胡克妒贤 皇家学会大失策,哈雷识货 又当伯乐又毛利——万有重力定律的揭橥

柳永词全集: 过涧歇近

〖杂〗这几个天国学家仿佛星空,值得期待

  上回说到在天文学领域作出重大贡献的牛顿不幸去世,一颗巨星殒落。但是后继有人,一个叫赫歇尔(1738-1822)的法国人紧步他的足迹,又不断开辟出天文学的新领域。

  1682年,惊慌和恐怖的气氛正笼罩着伦敦。

编辑/云飞泉跃

  这赫歇尔从小极赋有音乐天才,他家境贫困,十五岁便在军乐队供职,吹拉弹唱无一不会,尤其是吹得一手好双簧管,其声昂扬时响遏行云,婉转时如泣如诉。许多乐团都抢着要这个少年演奏家,求之不得。但是由于法国战乱,到十八岁那年赫歇尔便又只身流亡英国,在一个乐团里以演奏风琴为业,很快他就誉满伦敦。只要他在台上左手拉动风箱,右手打起琴键时,全场听众就感到那风箱里挤出的音符像都钻到了自己的血管里,全身让这风琴煽得激动不已,脚尖不由地打着拍节。到高潮时,狂热的观众就一起击掌伴奏或干脆引吭高歌。读者或许要问这赫歇尔哪来这手好功夫,能使他的观众神魂颠倒到这般田地。你或许有所不知,大凡从事某种技艺都有两个阶段,一曰模仿,二曰创造。有的人只能停在第一阶段,将别人教给的技艺练得纯熟,就像学着画圆圈,再好也是个圆而已。但有的人很快就不能满足于此,必得精通其中规律,再探新路,他熟中有巧,巧中有变,变而后新,新而后创,就独辟蹊径与众不同了。这赫歇尔虽是爱好乐器,但他不止于会吹会拉,他还要钻研乐器的结构:弦的长短之比,管的粗细之别,孔的大小之分:他还要研究乐理:声音的高低,音域的宽窄,和声的共鸣与和谐。这便要用到数学知识,于是赫歇尔便又由此闯入了数学领域,他得了数学这个武器再去指导演奏,音色、音高便精确得不差分厘,那美妙的乐声按摩着听众的耳鼓,梳理着他们的神经,鼓荡着他们的感情,自然使人如坐春风了。

  夜晚,天空中挂着一根银光闪闪的木棒,或者说是一把寒气逼人的利剑,它使满天星斗为之失色。它扰乱了天空的正常秩序,同时也扰乱了尘世间人们的心灵。在伦敦街头,人们惶恐不安地望着天空,有的人跪在地上,在向上帝做祷告。

古希腊天文学家喜帕恰斯,他的著作没有流传,很可惜。但有个叫托勒密的人记载了他的成就,非常庆幸,虽然不是专述。他已能精确算出一年的天数;编制了几个世纪内太阳和月亮的运动表;编制出近千颗恒星的位置和亮度星表;把自己对恒星的观测结果同前任比较,发现黄道和赤道交点,向西缓缓移动,并定出岁差值;创立了三角学和球面三角学。用现在人的话语来说就是有了一个开挂的人生,下面的每一位都可以这么说。

  但是数学这东西却不是只管音乐的,它是一门与其他一切学科都密切有关的学问,就如一个许多条路辐辏交叉的中心点,只要往这里一站,条条大道都在眼前。像牛顿当年得了数学之精妙便立即在力学、光学、天文等方面打开局面一样,赫歇尔今天得了数学方法,哪肯再偏安于音乐一隅?他立即将视线转向浩渺的天空,决心要计算出天上到底有多少个星星。但是谈何容易!观察需要望远镜,需要仪器,还需要时间,谁来白白养活他这个业余天文爱好者?于是赫歇尔就只好继续去演出,但这已不是他所愿意的职业了,只是为了赚取一点微薄的收入以便进行自己的天文研究。他就这样节衣缩食开始了自己艰苦的科学征程。

  “天啊,这是什么怪物啊!”

记载了喜恰帕斯的托勒密,也是个了不起的人,古希腊天文地理、数学家。他在总结前人的基础上,系统地确立了地心说。«天文学大成»这本书达到了古希腊天文学和宇宙学思想的顶峰,统治了天文界达1300年之久,直到15世纪才被哥白尼(波兰人,1473,日心说)学说推翻。

  却说一天下午赫歇尔坐在自己的房间里背门迎窗,正整理着这几天的观察数据。晚上是演出,后半夜观星,上午是排练,一天之中就这一会儿时间还可坐下来专心思考一点问题。这时门吱扭一声走进一个人来。赫歇尔有个习惯,只要一工作起来就伏案不起,他是故意将桌子背门面窗而摆的,一般人推门进来,若他这般专心,也就自觉掩门而去:要是熟人进来取什么乐器也听自便,他不用分心抬头答话。今天的来人推开门后好像并不急着进来,先在门口小停片刻,然后轻手轻脚地迈向桌子,赫歇尔觉得有点异常,但也没回头,只问了一声:“谁?”话音未落,只觉得一双手突然从后面搂过他的肩膀,他正要起立,那双手将他的肩膀按了一下,又很快蒙上了他的眼睛。是谁开这个玩笑呢?他用手一摸是一双柔嫩纤细的女性的手,不觉大吃一惊。赫歇尔一人漂泊在国外,潜心治学,既无妻室家小,也无女友,他正诧异间,只听一串银铃似的笑声,眼上的双手也随即移开。他一回头,一位漂亮的姑娘出现在眼前。姑娘兴奋地高喊一声:“哥哥!”便一头扑在他的怀里。

  “连月亮也被它淹没了!”

第谷,丹麦人。他最了不起的功绩是发现了开普勒这个人。1571年,开普勒出生在德国,他一来到人世间就成了麻子,猩红热,弄坏了他的双眼。有人说:第谷的后面有国王,伽利略的后面有公爵,牛顿后面有政府。开普勒在第谷研究资料的基础上,他把第谷的圆形轨道模型,变成了椭圆形,有了描述行星运动的开普勒三定律。牛顿在伽利略和开普勒三定律的基础上,发现了万有引力定律。

  “卡罗琳,原来是你。来,让哥哥好好看看你。”

  教堂里的牧师说,这是灾祸的预兆,是上帝发怒时所派遣的可怕的使者。牧师要人们向上帝祷告忏悔自己的罪过:“只有信仰上帝,信仰耶稣,才能得救。”

关于行星,大多指的是小行星,大量存在于火星与木星之间,约有50万颗以上。正式命名和编号的有2000多个。2007年9月,美国黎明号小行星探测器发射升空,他将历时八年飞往火星和木星之间的小行星带,飞行旅程五十亿千米,分别在2011年和2015年到达,先后探测谷神星和灶神星这两颗著名的小行星。小行星上面有开采矿物的目标。谷神星和灶神星,位列小行星家族的第一位和第四位。2006年,国际天文学协会已经将谷神星与冥王星一起列入矮行星(矮行星或称“侏儒行星”,体积介于行星和小行星之间,围绕恒星运转,不是卫星)之列。黎明号是第一个在太阳系中,环绕两个分离目标轨道的空间探测器,它装有三台离子推进器,具有加速时间长,便于控制等优点。

  他双手扶着卡罗琳的肩,把她推远一点。只见卡罗琳着一件修长洒脱的滚边连衣裙,腰间一根丝带轻轻一束又飘飘垂下。那宽宽的衣领翻在胸前,露出紧身的胸衣和一条金色的项链。大约是行了远路的缘故,她腮边的红云还末退尽,深蓝的眼睛里又放出新奇的光芒,一双酒窝里盈盈地贮满一汪笑意。她向后退了两步,身姿婀娜,体态轻盈,转身时那宽宽的长袖一扫,这间破败的陋室里霎时卷起一阵春风。赫歇尔想不到离家五、六年妹妹已经出落成这般模样,他高兴地喊道:“卡罗琳,你真像一位女神!”可是他突然像想起什么,正色问道:“卡罗琳,你这样跋山涉水地远道而来,一定有什么大事吧?”

  在伦敦东南近郊的格林威治天文台。天文学家佛兰姆斯第德正对着天文望远镜,观测着这个怪物,记下它所在的位置,及它在天空中所占面积的大小,查对它位置的移动和大小的变化。

第谷认为彗星是天体,但究竟是什么天体并不清楚。因为人们无法预测它的行踪。1656年,哈雷,英国人。他预测了哈雷彗星的周期。后来一个法国数学家,做了更精确的预测,人们终于在某一天目睹了这一天文奇观。也就是说人们终于通过计算知道了什么时候可以看见天上有个大扫把一样发光的东西从天空划过,那些童话里的想象和儿时的梦想以及沉醉在爱情里的人们如果恰好看到,会有怎样奔腾的心曲播撒!

  “是,有一件大事,一件我思考已久,最后才决定的大事。”卡罗琳认真地说着,但说完又调皮地眨了眨眼睛。

  “这真是少见的大彗星!”他赞叹地说。在天文学家的眼里,在望远镜里,彗星是经常见到的,并不足怪。然而这样巨大的光亮的彗星,他过去却从没见过。

后人踏着前人的足迹奋力追踪:1738年,赫歇尔,德国人,他发现了天王星。1612年,德国天文学家,马里乌斯,率先用望远镜发现了仙女座大星云。1923年,美国天文学家哈勃,拍摄了仙女星云照片,推算出仙女星云的距离为225万光年,远远超出了银河系范围,河外星系的存在最终得以确认。我们所在的银河系是宇宙岛其中的一个,其它的则称之为河外星系。忽然就想到了“其大无外”,这是天文学家带给我们的认知。

  “到底什么事?”

  佛兰姆斯第德刚刚写完一段记录,就有人告诉他:哈雷先生来了。

1889年,哈勃在研究河外星系时发现,星系看起来都在远离我们而去,且距离越来越远,远离的速度越来越快,这就是著名的哈勃定律。它使人们对宇宙的认识有了质的飞跃,因此才有了后来的宇宙大爆炸学说。

  “来追随哥哥,研究天文,实现理想。”

  哈雷是一个青年科学工作者,只有26岁。由于他对南半球星座的研究,和对一次水星凌日现象所作的观测记录,使他成为英国皇家学会最年轻的成员,天文学界的人都知道他。佛兰姆斯第德快步走进会客室,和他亲热地握手。

以上这些都是西方人的成果,最后说说中国人张衡,东汉人,他的不朽名著«灵宪»指出月球本身并不发光,月光其实是日光的反射,正确地解释了月食的成因,并认识到宇宙的无限性,认为行星运动的快慢,与距离地球远近有关。观测记录了2500颗恒星。浑天仪,地动仪。今天依然无法复制的成果。他们也像繁星熠熠生辉,值得仰望。

  本来已经坐下的赫歇尔呼地一下站了起来:“这么大的事,爸爸妈妈会同意吗?”

  “亲爱的佛兰姆斯第德先生,你看到那个大怪物没有?”

  “他们本来不同意,但我就每天在他们的耳边念叨,后来我又加倍干活,我一口气织了一筐袜子,全家人十年也穿不完的,他们的心软了,就放我出来了。”

  “当然看到了。哈雷先生,我知道你所说的是彗星。我已经注意它半个多月了。”

  “不行!你还要回去。你根本不知道,天文学是一个最吃苦,最吃人的学科。茫茫的宇宙以光年来计距离,可我们现在连离开地球一步都不可能,土星绕太阳一周就要29年,可我们的全部生命也只不过七、八十年。人生之于天体是多么渺小,多么短暂。以第谷那样优秀的天文学家直到死也未能如愿观察够一千个星而抱恨辞世,以哈雷那样幸运的人,虽发现了哈雷慧星,但也未能再见它一面。这还是些冶学有方,已功彪于世的伟人。这其间更不知又有多少默默无闻的天文工作者,一生一世受着寒夜的折磨,在迷乱的星阵里摸索,到了一事无成。所以我说天文是一门吃人的科学,谁要沾上它的边便要准备牺牲。成功的希望实在太渺茫了。大概也正因如此吧,这个领域从来是女子不敢涉足的地方。卡罗琳,你听说过从前有哪一位女天文学家呢?所以找劝你还是不要来跟我吃苦冒险。”

  “对呀!”哈雷说,“佛兰姆斯第德先生,你知道不知道,它在社会上引起多大的骚乱!它让愚昧和迷信统治着人们的头脑!你们天文台,有责任解释它的存在,用科学扫除愚昧和迷信!”

  “哥哥,这些我都知道。但是你让明白,我一个女孩子,要么就每天在家里织袜子,等着出嫁;要么自己去闯一条求学的路,但是学校里又不收女子。而且我仔细想过,到哪里去找您这样的老师呢?我最佩服您的聪明、博学和勤奋刻苦。我也衡量过自己,还不是那种不可造就之才,我自信自己的聪明和毅力,但是现在缺乏导师,缺乏督促,缺乏研究的阵地。我怕自己再过几年还不走上一条轨道,就连这点才气和决心也要萎缩,也要消耗光了。今天我来跟您吃苦正是为了找更好地成长,而且您一个人这样苦干也需要一个助手啊。”

  佛兰姆斯第德抱歉地赔笑道:“你说得对,我们有责任。可是,我们现在还不知道这怪物是从哪里来的啊。”

  “卡罗琳,我了解自己的妹妹,也相信你的才气,可是眼下我穷得只有一架手风琴,这里既不是大学也不是天文台,你不用说研究,怕连生活也难以维持啊。”

  哈雷在天文台的望远镜里观察了这颗彗星。它横贯半边天空,光芒四射。它的一端比较浓,像是一团浓雾。

  卡罗琳看哥哥的态度有一点转机立即兴奋地上去摇着他的手说:“您忘了我的金嗓子吗?我到你们乐团里当一名歌手,至少可以养活自己。您从小就训练我唱歌,现在不正好是用武之时吗?”

  佛兰姆斯第德在旁解释说:“你看那浓雾似的一头,叫做彗头。那彗头的中心有个明亮的光点。看见了吗?我最初看见它时,它就只有那么个光点,和普通星星一样。后来,我才看见这团浓雾似的光斑。再过几天,它靠近太阳,就伸出那个长长的尾巴,而且一天比一天长。”

  “好吧,先试一段再说,不行你就赶快回到父母身边去。”

  哈雷看着长长的彗尾,是一条或明或暗的光带,很淡薄,很模糊。这光带是如此淡薄,以致哈雷还能透过它,看到它后面的某些恒星闪烁发光。

  “您放心,您的妹妹从来还没有走过回头路呢。”

  佛兰姆斯第德说:“彗星越靠近太阳,尾巴越长,然而当它过分逼近太阳的时候,它就隐没在太阳的光辉里,最终看不见。像这一颗彗星,过些日子也会被太阳的光辉掩没。几天以后,它又会带着长长的尾巴出来。出来以后,它的尾巴慢慢变短,最后只剩下一个光点,渐渐消失在天空,连望远镜也看不见了。”

  卡罗琳从此就留在哥哥身边。她比赫歇尔小十二岁,怀着十分崇敬的心情向哥哥求教天文、数学知识,又仔细地照顾他的生活。

  佛兰姆斯第德取出一大叠资料给哈雷看,这是天文台历年来观测到的许多彗星的记录。哈雷非常感兴趣地翻看着。他一面看资料,一面自言自语地说:“彗星怪是怪,但是也有运行的规律,不是胡来乱闯的嘛!”

  闲话少叙,话说卡罗琳一来伦敦就是几年,整日台上唱歌糊口,回家操持家务,晚上还要观察记录。由于生活过得充实,虽苦一些倒也乐在其中。但是有一件事在卡罗琳心里存了很久,就是哥哥已经三十五岁,却还不娶亲,而且身体也越来越不好,她想问个究竟,但当妹妹的不该管这种事,所以几次话到嘴边终未出口。这天晚饭后,兄妹桌边闲坐。她看看哥哥疲惫的面容和满脸的胡须终于鼓足勇气说道:“哥哥,有一件事作妹妹的不知该不该问。您今年已经三十五岁,也该有个嫂子来照顾您的生活了。我在剧场里留心到,您那架里面藏着一个妖魔的风琴不知把多少漂亮姑娘煽得心慌脸热,坐立不稳,她们向您狂呼,向您频频投送秋波,但是您都无动于衷。哥哥,您成一个家吧,您需要家庭的温暖,您需要有一个贤慧的女子来做您的好内助。”

  两年以后,哈雷到剑桥大学去,访问大名鼎鼎的天文学家牛顿,他同时也是数学家和物理学家。

  赫歇尔好像早就料到妹妹会提这个问题,他淡淡一笑说:“家庭幸福:谁不向往?但是出类拔萃的人是得不到这种幸福的。我们既自信可以去干常人不敢干的事,也就不再希冀得到这种常人的幸福。因为他是以时间和精力为代价的。卡罗琳,你不记得开普勒吗?他为了妻儿付出了多少时间与精力,最后是为给家人讨一点钱,而饿病交加死在外乡的路上。我没有开普勒的才智,更不敢再去背这个家庭的包袱。我现在最缺的是时间,但这种东西是无法向别人借的,只有两个办法,一是砍掉与研究工作无关的事,这当然也包括组织家庭,把分散的时间摆回来;二是,抓紧工作,尽量往前赶,把前面的时间抓过来,因为过去的时间是无法再利用了。当然这样赶身体是要苦一些,也许这是生命的提前支出,但是对于万有吸引力的发现来说,23岁的牛顿和85岁的牛顿又有什么区别呢?人,不过是一团血肉的躯体,只有当他作出创造时,他才会区别于只知吃喝消耗的动物,才有了灵魂,才有了价值,而不必管他是男是女,是老是小,我们现在不顾一切地追求着的,正是这种创造啊。”

  牛顿房间的墙上,挂着一幅《太阳系图》,图的中间是太阳,四周画的水星、金星、地球、火星、木星、土星六大行星,以及它们绕着太阳公转的轨道。有的行星旁边还画着卫星。这就是当时已知的太阳系全体成员了。

  卡罗琳听着哥哥这番激动的演说,好像又回到那天初次来伦敦,兄妹见面的日子。她觉得自己并没有完全理解了哥哥的胸怀。她也被这种理想主义和牺牲精神深深打动了。便激动地站起来握着哥哥的手说:

  哈雷一走进房间,牛顿就热情地欢迎道:“啊,哈雷先生,年轻的天文学家!我很高兴见到您。我正有个困惑的问题要向您求教呢。”

  “哥哥,我的才能不及你的十分之一,但上帝给予我的时间也许比您的还多,这真不公平。假如生命真能通过转让和馈赠而延续的话,我宁愿现在我死去。但是还有一个办法,亲爱的哥哥,我发誓将永不结婚,一直陪伴着你。我也要省下那些因家庭而耗费掉的时间并送给你。让我们共同去追求那个伟大的目标。”

  “啊哟!”哈雷吃了一惊:鼎鼎大名的牛顿竟会向我求教!他恭敬地站着说道:“尊敬的牛顿先生,我是因彗星的问题来向您求教的。我怎么能解答您感到困惑的问题?”

  赫歇尔一向知道卡罗琳的顽强,忙激动地说:“不,妹妹,你正是一朵含苞的花,怎么能有这个想法呢?

  “你在研究彗星?很好。不过我们还是先谈谈行星吧。我们已经知道,行星都是围绕太阳公转的。”他指着墙上的《太阳系图》说,“我们不了解的是,为什么行星不会脱离太阳,飞往更遥远的空间呢?”

  “你不要说了,我主意已定。今天晚上没有演出,我们赶快去观察记录吧。”

  哈雷想,这问题不难。他说:“这恐怕用得着您著名的苹果故事了。”

  说罢,他们兄妹俩人爬上房顶的小平台。这里摆着一些简单的天文仪器。原来当时人们只看见夜空中一条银河,但是并不能解释这种现象。赫歇尔决心弄清这条大河里所有的星星。他先买来了望远镜,但根本不能发现什么,他就自己磨镜片,制大型望远镜。他一辈子亲自磨出四百多块镜片,最大的直径竟达1.22米,小演奏员成了一代制镜宗师。
为了弄清天上到底有多少颗星星,他把天空分成638个天区,一个区一个区地数,记录下来,标在图上,共数了117,600颗。可以想见这是一项多么艰巨的工作。兄妹俩人这时上得房来又开始仰天数星。河汉茫茫,遥夜沉沉,城里人家的灯火也都渐渐熄去,微弱的星光之下唯有这一对顽强的兄妹在苍茫的星海里仔细地捕捞着什么。这时已交初冬,又是半夜,寒风吹过,钻领入袖,不要说手把着冰冷的仪器,就是袖手缩颈在屋顶上站一会儿也手僵足麻寒冷难忍。赫歇尔举镜观察片刻便随手拿起笔到小桌上的瓶子去蘸墨水,不想硬梆梆地蘸不上一点水来。他喊道:“卡罗琳,瓶里没有墨水。”卡罗琳拿起瓶子一看,墨水已经冻成冰块。她将瓶子一把抓过掖在怀里说:“你先观察,它一会儿就会还原成水的。”赫歇尔握着妹妹的手感到就像一块冰,而且上面还有一些横七竖八的裂口,他突然感到一阵心酸内疚,猛地把这双小手搂向自己怀里,一边说:“实在叫你吃苦了,妈妈在家里要知道这种情况还不知道该怎么责备我呢。”

  苹果故事便是牛顿自己的故事。“你是说,太阳具有强大的引力,吸引行星不离开它,对吗?”

  正是:

  哈雷含笑点点头。

  友爱支持与谅解,苦斗更需有温情。 莫道遥夜凉如水,兄妹情热可化冰。

  “那么,”牛顿又说,“太阳为什么不把行星吸引到自己身上,也像地球吸引苹果一样呢?”

  却说赫歇尔兄妹无论怎样挤时间研究天文,但演出还是必须参加的。因为这是他们生活和研究费用的唯一来源。而且他们兄妹的演技早已闻名全城,一次不出场那些狂热的歌迷便感十分扫兴,必得向乐团老板问个究竟。全城人只知有一对能拉能唱能舞的兄妹,却还不知他们在下台卸装之后的艰辛。岁月流逝,赫歇尔已是四十出头的人,冬去春来,大地又回复了他的温馨。这天晚上乐团在露天举办了一次音乐会。四周绿树如屏,层楼栉比,仰望蓝天如镜,星似明眸,正是一天工余人们消遣的好时光。这天卡罗琳一连唱了三首歌,台下掌声不绝,哪肯放她回去。她只好喘息片刻,喝口水润润嗓子,然后换了一条纯黑拖地长裙,轻移莲步跺到台前,下面早起了一阵掌声。她颔首一笑算是答谢,然后凝神屏气,随着乐声轻起,将目光射向深辽的夜空。这时观众才注意到卡罗琳的这身装束,裙衣左上方别一枚星状胸饰,闪闪发光,此外便再无什么佩戴。只是那裙子格外合身,倒显示出她本来的神韵。这时灯光一照,卡罗琳更显得粉面桃腮,灿若春花。她伫立台前任乐声在身前身后徐徐飘荡,酝酿情感,静如芙蓉独立秋水。而作为伴奏的赫歇尔今天也特殊,换了一身黑色礼服,雪白的手套,紫色的领结,胸前手风琴也早换成肩上的小提琴。卡罗琳还未启齿,他的琴声早已绕树三匝,飘落座席,令听者回肠荡气了。这时卡罗琳也轻举双臂,漫舒宽袖,且舞且歌道:

  哈雷沉思了一会,摇摇头说:“这个我说不清楚。”

  天上的群星啊,请听我唱一支歌。你可知道,我每天都在把你眺望,对你诉说。

  “我是这样想的,”牛顿拿出一张图说,“您看,这行星P本要向P的

  夏夜的微风啊,吹动我的衣裙。我遥望天河,河漠淡淡,从我心里流过。
秋夜的薄露啊,从我的脚下飘过。我登高仰望,看星光闪烁,心灵深处亮起了一盏盏灯火。

  1方向前进的,然而它被太阳吸引,而向P方向前进了。但是到了P以后,它也并不是沿着PP的方向前进,因为受了太阳引力的影响,它到了P。同样的道理,行星又转向P。总之,由于各种力量的平衡,行星就以椭圆形(接

  对着夜空啊,通过暮色,我暗暗思量:我是否也该发一点光,点发一点热,献给养育我的祖国。

  4近正圆)的道环绕太阳运行。您说对吗?”

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