格林尼治天文臺

江玉安

《科學西游記》的第十二站，我們來到倫敦東南部的格林尼治小鎮.去訪問曾經的英國皇家天文臺——格林尼治天文臺。

1884年，國際經度會議在華盛頓召開。決定以經過格林尼治星儀的經線為本初子午線，作為世界計算時間及地理經度的起點，向東稱東經，向西稱西經，各為180度。每15度為一個時區，相鄰時區相差1小時，格林尼治天文臺大鐘指示的時間就是世界各國通用的“格林尼治標準時間”。格林尼治和附近的花園在1997年被確定為世界文化遺產，格林尼治作為天文學的地標當之無愧。

英國皇家天文臺成立于1675年，當時的國王是查理二世，皇家的也就是“國立”的。這和法王路易十四宣稱“朕即國家”如出一轍，英國國王設置了皇家天文學家的職位，就像我國古代的欽天監，是官員，吃皇糧。格林尼治天文臺也許不是世界上最早的“國立”天文臺，但它是英國皇家天文學會的中心，英國皇家天文學會及皇家天文臺起點高、持續保持高水平、傳奇色彩濃郁。

仰望星空，探索真理是人類文明發達起來的主要標志之一，在中國古代有天圓地方之說，古希臘哲學家亞里士多德在他的《論天》一書中論證了地是圓的。第一，他認為月食是由于地球運行到太陽與月亮之間而造成的，地球在月亮上的影子是圓的，這只有在地球本身為球形的前提下才成立。第二，希臘人從旅行中得知，在越往南的地區看星空，北極星則顯得越靠近地平線。亞里士多德認為地球是不動的，太陽、月亮、行星和恒星都以圓周為軌道圍繞著它轉動，后來托勒密根據亞里士多德的思想提出一個完整的宇宙模型，地球處于正中心，包圍它的是8個天球，這8個天球分別負載著月亮、太陽、恒星和當時已知的5個行星：水星、金星、火星、木星和土星。這5顆行星是漢語譯名，是按照中國“陰陽五行”觀念中的“五行”（金、木、水、火、土）來譯制的。

1514年，波蘭天文學家哥白尼為了更好地解釋行星的運動規律，提出了“日心說”。1609年，意大利天文學家伽利略在世界上第一次使用望遠鏡觀測夜空，發現有幾個小衛星圍繞木星轉動。這表明并不是所有的天體都圍繞地球運動，“地心說”不能自圓其說，哥白尼的“日心說”被廣泛接受。德國的開普勒根據第谷的觀測數據總結出行星運動三定律，證明行星運動的軌道是橢圓形，而不是一直以為的圓形。1687年，英國出版了牛頓的《自然哲學的數學原理》，牛頓提出的萬有引力定律是開普勒定律的升級版。牛頓的理論總結得益于皇家天文臺提供的觀測數據，皇家天文臺的首任天文學家，也即臺長是約翰·弗蘭斯蒂德。

萬有引力定律的第一個勝利是“哈雷彗星”，哈雷是牛頓的好朋友，皇家天文臺的第二任臺長。他在1682年觀察到“哈雷彗星”，后來根據萬有引力定律計算得出，它應該在76年后的1758年再次出現。當然，哈雷和牛頓都沒有親眼看到“哈雷彗星”的回歸，但后來者看到了。

雖然伽利略用望遠鏡觀測星空，拓展了人類的視野，但伽利略的望遠鏡是折射望遠鏡。由于透鏡的色差而無法達到很高的放大率，一代天驕伽利略也沒能發現新的行星，真是“巧婦難為無米之炊”。1781年3月13日，威廉·赫歇爾在英國小鎮巴斯發現了太陽系的第七顆行星，赫歇爾成為幾千年來發現新行星的第一人，是天文學上劃時代的明星。

威廉·赫歇爾，1738年11月15日出生在當時屬于英王領地的德國中北部城市漢諾威的一個音樂之家，具有很高的音樂天賦。1766年，赫歇爾遷居到英國西南部的巴斯小鎮，不僅擔任教堂的風琴演奏師，還兼任當地的音樂會總監，收入頗豐。赫歇爾為了了解音樂和聲的數學機理而開始學習數學，因學習數學而接觸光學，并進一步對天文學產生濃厚興趣，成為一位業余天文學家。“工欲善其事，必先利其器。”赫歇爾知道，要想有新發現，必須自己動手制作先進的望遠鏡。他超越伽利略，改做牛頓發明的反射望遠鏡，也許是音樂家靈巧的雙手幫助了赫歇爾。總之，赫歇爾的望遠鏡出類拔萃，獨步當時。1778年，赫歇爾制作出一架焦距7英尺的反射望遠鏡：被后世稱為“七英尺望遠鏡”，性能超越了格林尼治皇家天文臺的望遠鏡。

天文觀測從此成為赫歇爾的最愛，他如此癡迷，以至為了不間斷地觀測。要妹妹卡洛林用勺子喂他吃飯，只有在陰雨無光難以觀測時，他才會躺下休息睡覺。幸運只眷顧勤奮者，1781年3月13日那個春天的夜晚，赫歇爾發現了太陽系的第七大行星——后來被命名為“天王星”。8個月后，英國皇家學會將最高獎——考普雷獎授予了赫歇爾。并接納他為皇家天文學會會員，英王喬治三世親自接見了他，還特意征召他為皇家天文學者，并為他提供了津貼，還安排他遷居到溫莎城堡附近，以便及時請教。只不過，國王提供的職位津貼比不上原來干音樂的收入，但赫歇爾認為國王的任命不能拒絕，他只好與妹妹一起制作望遠鏡售賣，賺點外快，以彌補損失。然而最終解決收入難題的辦法是娶個富豪寡婦，那是1788年的事。

天王星實際上被多次發現過，最早的一次就是皇家天文臺首任天文學家約翰·弗蘭斯蒂德在1690年發現的。只不過，約翰·弗蘭斯蒂德并沒有意識到那是顆行星，誤以為是恒星。

赫歇爾于1816年被封為爵士，1821年當選首任皇家天文學會會長，赫歇爾的妹妹卡洛林終生未嫁，享年98歲。把一生獻給了天文事業，月球上的一個環形山就是以她的名字命名的。赫歇爾的兒子小赫歇爾（威廉·赫歇爾）也是位著名的科學家，他最著名的成果是老式攝影的“定影”方法。英文“攝影”“正片”“副片”等名詞都是他創造的。小赫歇爾逝世后安葬在西敏寺，與牛頓、達爾文相伴，赫歇爾家族是天文史上著名的家族。

責任編輯 彭德利