宇宙探索簡史 牛頓發現萬有引力

文/ 董泊麟 聞新

牛頓出生在科學啟蒙時代，他的貢獻改寫了人類科學發展史。正如18世紀英國最偉大詩人亞歷山大·波普所述：“自然與自然定律隱藏在黑夜中；上帝說，讓牛頓來。于是，一切頓時光明。”

人類首次科學計算金星凌日（1639年）

一位英國的業余天文學家杰雷米亞·霍羅克斯計算出了金星會在1639年12月4日從太陽的前面經過，也就是金星凌日。一個月后，他和他的朋友威廉·克拉布特里成為第一個見證這次金星凌日的人，這也是人類首次記錄金星凌日事件。

那個時期，開普勒也十分關注此事，但他計算金星不會凌日，只是從太陽邊緣擦過。而霍羅克斯則修正了開普勒的計算結果，計算出了金星凌日事件會于1639年12月4日發生。為了安全地觀測金星凌日，霍羅克斯使用一臺簡單的望遠鏡把太陽影像投影在紙上。

“蒙德極小期”（1645年—1715年）

1645—1715年的70年間，被稱為“蒙德極小期”。這一時期西歐和北美的天氣異常寒冷，所以，有時也被稱為“小冰河期”。

1894年，太陽學家愛德華·沃爾特·蒙德在研究那段時期的記錄資料時，發現從1645年到1715年的70年里，明顯地缺少有關太陽黑子的報道，但是在1645年以前，以及在1715年以后，太陽黑子的報道卻很豐富。他認為這并不是因為報道不完善，而是因為在此期間黑子確實很少。因為他的報告標示出1645年至1715年間的特殊性，所以這個期間即是后來以他名字命名的“蒙德極小期”。

人類首次出版關于月球地形的著作（1647年）

約翰·赫維留斯是波蘭天文學家。他經過10年的月球觀測，記錄月球的表面地形，發現了月球經度方向的天平動，并于1647年出版一本著作。在這本著作中，他給出了一個非常精確的月球地形圖，因此后來人們就稱他為月球地形研究的創始人。此外，赫維留斯也是第一個計算月球山脈高度的人。

發現北斗七星的一顆雙星（1650年）

意大利天文學家喬萬尼·巴蒂斯塔·里喬利首次用望遠鏡發現了位于北斗七星柄部的一顆雙星（Mizar）系統，中國人稱它為“開陽星”。“開陽星”是星座名，古代中國民間把大熊星座中的七顆亮星視為一個勺子，從勺柄數起第二顆稱為開陽星。

為什么稱“開陽星”為雙星系統呢？因為仔細觀測會發現它旁邊很近的地方還有一顆暗星，總在離開陽星很近的地方，就像是“開陽星”的衛士。

惠更斯的發現（1655年—1659年）

1655年，荷蘭天文學家和數學家克里斯蒂安·惠更斯使用他自己設計的望遠鏡（口徑為5.1厘米、放大倍數為50倍）發現了土星周圍有一個薄而平的環系，但它沒有與土星接觸，同時還發現了“土衛六”。

從1655 年開始，惠更斯使用望遠鏡觀測火星，并于1659 年11月，看到火星盤面上有一個“V”字型的陰影區。隔了3天后，他發現這“V”字型區域的位置有移動現象，于是推測火星的自轉速度跟地球差不多，約24小時轉一圈。現在人們知道火星表面“V”字型的黑色區域就是火星的“大瑟提斯高原（Syrtis Major）。”

卡西尼發現火星極地冰冠（1666年）

1666年，意大利天文學家和工程師喬瓦尼·卡西尼發現火星極地冰冠。今天我們知道火星的北極冰冠的大部分是水冰，還有一個季節性的干冰板，也是固態的二氧化碳。每個冬天，冰蓋會增加干冰的厚度。在夏天，干冰直接從固體轉化成氣體進入大氣層，火星稀薄大氣層的二氧化碳（CO2）有1/3是“凍結”在北半球和南半球冬季的冰冠上。

艾薩克·牛頓發現萬有引力（1646年—1667年）

1665年～1667年，英國爆發了大規模傳染病，超過10萬人死于這次瘟疫之中，足足相當于當時倫敦人口的1/5。在這次倫敦大瘟疫爆發前幾個月，一顆明亮的彗星在夜空中緩慢地劃過。英國著名小說家丹尼爾·笛福《瘟疫年雜志》（1722年）描述了當時彗星如何被視為“一個恐怕的瘟疫預報”。

1666年，瘟疫向北蔓延至劍橋，英國科學家牛頓離開劍橋，前往童年老家莊園避難。在避難的兩年里，他發現了萬有引力。此外，他還獨自研究和完成了微積分的創立工作（與此同時，德國數學家萊布尼茨也完成和創立了微積分），就是今天人們學習和使用的牛頓萊布尼茨微積分理論。