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第谷:最后一位用肉眼观测的天文学家

日期: 2019-04-17
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                                                     第谷:最后一位用肉眼观测的天文学家

                                                                              2019-4-17 青野云麓


古今中外的历史上都不乏数星星的人,在中国,有东汉的张衡,在西方,则有另一个著名的天文学家。他一生致力于天象的观测,绘制的恒星表由于其精确性,即使到了现在也极其具有研究价值。他对于恒星、行星和彗星的观测,对于古典天文仪器的制作以及宇宙观问题上的独到创新,都大大推动了天文学的发展。他的工作为后来的开普勒、伽利略甚至牛顿的科学发现奠定了宝贵的基础,他就是丹麦天文学家第谷•布拉赫。


 



第谷于1559年入哥本哈根大学读书。1560年8月,他根据预报观察到一次日食,这使他对天文学产生了极大的兴趣。1562年第谷转到德国莱比锡大学学习法律,但却利用全部的业余时间研究天文学。1563年第谷观察了木星和土星(两行星在天空靠在一起),并写出了他的第一份天文观测资料,同时注意到合的发生时刻比星历表预言的早了一个月。他领悟到当时用的星历表不够精确,于是开始了长期系统的观测,想自己编制更精确的星历表。1566年第谷开始到各国漫游,并在德国罗斯托克大学攻读天文学。从此他开始了毕生的天文研究工作,取得了重大的成就。

在巴塞尔和奥格斯堡继续求学后,第谷因父亲生病而返回家乡。1572年11月11日,他看到仙后座有一颗新的明亮恒星,便使用他自己造的仪器对这颗星进行了一系列观测,直到它1574年3月变暗到看不见为止。前后16个月的详细观察和记载,取得了惊人的结果,彻底动摇了亚里士多德的天体不变的学说,开辟了天文学发展的新领域。


 



由于第谷与农家女结婚而同他的贵族家庭闹翻了,他很高兴接受了到哥本哈根和德国讲课的建议。他曾考虑定居瑞士,但1576年丹麦国王腓特烈二世将汶岛赐予他作为新天文台台址,并许诺他一笔生活费。于是,第谷在丹麦与瑞典间的汶岛开始建立“观天堡”。这是世界上最早的大型天文台,在这里设置了四个观象台、一个图书馆、一个实验室和一个印刷厂,配备了齐全的仪器,耗资黄金1吨多。直到1599年,第谷在这里工作20多年,取得了一系列重要成果,创制了大量的先进天文仪器。其中最著名的有1577年对二颗明亮的彗星的观察。他通过观察得出了彗星比月亮远许多倍的结论,这一重要结论对于帮助人们正确认识天文现象,产生了很大影响。

1599年丹麦国王腓特烈二世死后,第谷在波希米亚皇帝鲁道夫二世的帮助下,移居布拉格,建立了新的天文台。1600年第谷与开普勒相遇,邀请他作为自己的助手。次年第谷逝世,开普勒接替了他的工作,并继承了他的宫廷数学家的职务。第谷的大量极为精确的天文观测资料,为开普勒的工作创造了条件,他所编著经开普勒完成,于1627年出版的《鲁道夫天文表》(Rudolphine Tables)成为当时最精确的天文表。

第谷是一位杰出的观测家,但他的宇宙观却是错误的。第谷本人不接受任何地动的思想。他认为所有行星都绕太阳运动,而太阳率领众行星绕地球运动。他的体系是属于地心说的,这一体系十七世纪初传入我国后曾一度被接受。

第谷对天文学的贡献是不可磨灭的,他所做的观测精度之高,是他同时代的人望尘莫及的。第谷编制的一部恒星表相当准确,至今仍然有使用价值。可以说,作为丹麦天文学家的第谷,是近代天文学的奠基人。


 



第谷新星

其第谷一生都致力于行星运动的观测。第谷去世前,将一生三十多年所观测的行星的资料和恒星的位置数据都交给了他的学生开普勒,其中关于火星运动的观测资料尤为丰富。只不过,第谷的这些资料都是属于第一手的观测资料,而不是经过整理和提取的有总结性理论的资料,而开普勒正是在他老师第谷观测资料的基础上,通过自己的努力,将理论与实践相结合,最终得出了著名的开普勒三大定律。从而打破了两千年来天体只能做匀速圆周运动的观念,进一步证明了日心说的科学性,也为牛顿发现万有引力定律创造了条件。可以说,没有第谷的观察资料,光有开普勒的理论能力,是不可能发现行星运动三大定律的。


 



人物轶事

第谷•布拉赫是天文史上的一位奇人。他对于星象的观测,其精确严密在当时达到了前所未有的程度。其编纂的星表的数据甚至已经接近了肉眼分辨率的极限,这让人瞠目结舌。第谷的数据为其弟子——大名鼎鼎的开普勒所运用,由此创立了著名的行星运动三大定律,成就了近代天文学的开端。

第谷的鼻子

关于第谷,流传着两个八卦故事,其一是有关他的鼻子。话说第谷为人暴躁,在一次在舞会上与另一位同样来自丹麦的贵族发生了争吵,埋下了悲剧的种子,因为不久后争吵又一次爆发,两人于是决定以贵族的方式来解决问题,展开决斗。第谷的剑法显然不如他的对手,不过比266年后的伽罗华要幸运得多,他只是被斩掉了鼻梁。

在第谷的年代显然没有整容手术,但是他做了一件叫人更瞠目结舌的事:他自己用金属做了一个假鼻子,并极其巧妙地把它安在了自己的脸上。这个假鼻子的色泽像极了皮肤,而且安装得天衣无缝!当时有人记载说,第谷整天带着一个小盒子,里面装了胶水,可以随时粘他的鼻子。1901年,当第谷的坟墓被打开时,人们在颅骨中央发现了一大摊绿色,说明他的鼻子里显然也含有铜。至于具体是什么成分,也许只有第谷自己才知道了。


 



第谷的死因

关于第谷的死因,传统的说法颇为稀奇:话说这位伟大的天文学家去参加宴会,大吃大喝了一番又坚决不去厕所,结果憋尿憋得过度,以至于撑破了膀胱而死。其死法之尴尬,和杜甫被白酒牛肉胀死不相伯仲。但1991年,哥本哈根大学对第谷的毛发进行了一次化学分析,发现其中的汞含量大大超标,证明这位天文学开山始祖其实是死于汞中毒。而1996年的进一步检验则证实,过量的汞是在他死去的前一天摄入的。更多的流言顿时散播开来,说第谷死于谋杀,主使者有说是教会,有说是鲁道夫二世,更有甚者认为是开普勒。然而这些都只是猜测和假说,没有定论。

2010年2月,布拉格市政府批准丹麦科学家挖出遗体的请求,丹麦科学家在2010年11月和一个捷克团队抵达奥胡斯大学,取骨头、头发和服装样品进行分析,分析结果排除了中毒可能,团队研判死因为膀胱破裂。

第谷爱才的故事

1597年,年轻的开普勒写成《神秘的宇宙》一书,设计了一个有趣的、由许多有规则的几何形体构成的宇宙模型。1599年第谷看到那本书,十分欣赏作者的智慧和才能,立即写信给开普勒,热情邀请他做自己的助手,还给他寄去了路费。开普勒来到第谷身边以后,师徒俩朝夕相处,形影不离,结成了忘年交。业务上,第谷精心指导;经济上,第谷慷慨相助。第谷由衷希望开普勒这匹千里马早日飞奔。但是,过了一段时间,开普勒受多疑的妻子的挑唆,突然和第谷决裂了。他忘恩负义地公开散布第谷的坏话,最后留下一封满纸侮辱性言语的信,不辞而别。开普勒的离去,使爱才如命的第谷非常伤心。


 



他意识到这完全是一种误会,马上写信给开普勒,胸怀宽广地请他回来。开普勒读了第谷的诚挚友好的来信,惭愧得无地自容。他热泪盈眶地提笔写了忏悔信,彻底承认错误。当两人重修旧好的时候,开普勒不由自主地又检讨起来,第谷立刻制止说:“过去的还要说什么呢?你是我的好朋友。现在我们又在一起研究了,这就够了!”第谷不记旧怨,不但把才华出众的开普勒推荐给国王,而且把自己几十年辛勤工作积累下来的观测资料和手稿,全部交给开普勒使用。他语重心长地对开普勒说:“除了火星所给与你的麻烦之外,其他一切麻烦都没有了。火星我也要交托于你,它是够一个人麻烦的。”

郭守敬与第谷

元至元十七年(1280年),郭守敬继承传统历法并参考了阿拉伯历法编成新历,命名为《授时历》。郭守敬在给元世祖的奏报中说,《授时历》对天文数据重新测定七项,对天文计算改革五项。《授时历》推算一回归年长度为365.2425日,这个数据和地球实际绕太阳一周的周期只相差26秒,与南宋统天历相同,也与现代通用的格里高利历相同。格里高利历是1582年罗马教皇格里高利十三世时制定的,比《授时历》晚了300年。

郭守敬的天文成就与300年后的丹麦天文学家第谷先后交相辉映,明末来华耶稣会士汤若望(P. J. Adam Schall Von Bell)称赞郭守敬为“中国的第谷”。其实郭守敬比第谷早三个世纪,应该说第谷是欧洲的郭守敬才确切。


 



纵观第谷的一生,他最主要的精力都在天文事业上,他的诸多成就都给人类文化史增添了光辉的篇章,同时,在他身上,还有当时科学家的时代特点--人文主义精神。第谷对天文学的贡献是不可磨灭的,他所做的观测精度之高,是他同时代的人望尘莫及的,可以说第谷的天文观测已经到达了人类肉眼的极限。第谷编制的一部恒星表相当准确,至今仍然有使用价值。可以说,作为丹麦天文学家的第谷,是近代天文学的奠基人。


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