? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 哈雷：彗星的預(yù)言家

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2019-4-27 青野云麓

埃德蒙?哈雷 （Edmond Halley，1656年11月8日—1742年1月14日），出生于英國(guó)倫敦，英國(guó)天文學(xué)家、地理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、氣象學(xué)家和物理學(xué)家，曾任牛津大學(xué)幾何學(xué)教授，第二任格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)。他把牛頓定律應(yīng)用到彗星運(yùn)動(dòng)上，并正確預(yù)言了那顆現(xiàn)被稱為哈雷的彗星作回歸運(yùn)動(dòng)的事實(shí)，他還發(fā)現(xiàn)了天狼星、南河三和大角這三顆星的自行，以及月球長(zhǎng)期加速現(xiàn)象。

?

埃德蒙?哈雷，出生于1656年的英國(guó)，20歲畢業(yè)于牛津大學(xué)王后學(xué)院。此后，他放棄了獲得學(xué)位的機(jī)會(huì)，去圣赫勒納島建立了一座臨時(shí)天文臺(tái)。在那里，哈雷仔細(xì)觀測(cè)天象，編制了第一個(gè)南天星表，彌補(bǔ)了天文學(xué)界原來(lái)只有北天星表的不足。哈雷的這個(gè)南天星表包括了381顆恒星的方位，它于1678年刊布，當(dāng)時(shí)他才22歲。

哈雷最廣為人知的貢獻(xiàn)就是他對(duì)一顆彗星的準(zhǔn)確預(yù)言。1680年，哈雷與巴黎天文臺(tái)第一任臺(tái)長(zhǎng)卡西尼合作，觀測(cè)了當(dāng)年出現(xiàn)的一顆大彗星。從此他對(duì)彗星發(fā)生興趣。哈雷在整理彗星觀測(cè)記錄的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)1682年出現(xiàn)的一顆彗星的軌道根數(shù)，與1607年開普勒觀測(cè)的和1531年阿皮延觀測(cè)的彗星軌道根數(shù)相近，出現(xiàn)的時(shí)間間隔都是75或76年。哈雷運(yùn)用牛頓萬(wàn)有引力定律反復(fù)推算，得出結(jié)論認(rèn)為，這三次出現(xiàn)的彗星，并不是三顆不同的彗星，而是同一顆彗星三次出現(xiàn)。哈雷以此為據(jù)，預(yù)言這顆彗星將于1759年再次出現(xiàn)。1759年3月，全世界的天文臺(tái)都在等待哈雷預(yù)言的這顆彗星。3月13日，這顆明亮的彗星拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴，出現(xiàn)在星空中。遺憾的是，哈雷已于1742年逝世，未能親眼看到。1758年這顆彗星被命名為哈雷彗星，那是在他去世大約16年之后。哈雷的計(jì)算，預(yù)測(cè)這顆彗星將于1835年和1910年回來(lái)，結(jié)果，這顆彗星都如期而至。

哈雷是個(gè)不同凡響的人物。他當(dāng)過(guò)船長(zhǎng)、地圖繪制員、牛津大學(xué)幾何學(xué)教授、皇家制幣廠副廠長(zhǎng)、皇家天文學(xué)家，是深海潛水鐘的發(fā)明人。他寫過(guò)有關(guān)磁力、潮汐和行星運(yùn)動(dòng)方面的權(quán)威文章，還天真地寫過(guò)關(guān)于鴉片的效果的文章。他發(fā)明了氣象圖和運(yùn)算表，發(fā)現(xiàn)了恒星的自行，提出了利用金星凌日的機(jī)會(huì)測(cè)算地球的年齡和地球到太陽(yáng)的距離的方法，甚至發(fā)明了一種把魚類保鮮到淡季的實(shí)用方法。他還發(fā)現(xiàn)了月亮運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期加速現(xiàn)象，為精密研究地、月系的運(yùn)動(dòng)作了重要貢獻(xiàn)。

哈雷作為船長(zhǎng)航海歸來(lái)后，繪制了一張顯示大西洋各地磁偏角的地圖。磁偏角，即指南針指示的北方與實(shí)際正北方的夾角，我國(guó)宋代科學(xué)家沈括首先發(fā)現(xiàn)磁偏角現(xiàn)象。哈雷在十四五歲時(shí)就對(duì)這現(xiàn)象感興趣了，當(dāng)時(shí)還親手測(cè)量了幾次。三十多年后，在經(jīng)歷海上、船上重重艱辛后，這張實(shí)用又美觀的地圖問(wèn)世了。它是第一張繪有等值線的圖。圖中每條曲線經(jīng)過(guò)的點(diǎn)，磁偏角的值都是相同的。今天我們常看到的等高線地形圖、有等氣壓線的天氣圖，其實(shí)都來(lái)自哈雷的創(chuàng)意。等值線在當(dāng)時(shí)被稱為“哈雷之線（Halleyan Lines）”。

?

如果有人拿出個(gè)難題請(qǐng)教哈雷，哈雷一定會(huì)用一切方法去解決它。比如說(shuō)，一個(gè)皇家學(xué)會(huì)成員約翰?霍頓問(wèn)道：怎樣才能合理而準(zhǔn)確地測(cè)量出英格蘭和威爾士的總面積呢？版圖是不規(guī)則的，直接對(duì)著地圖，用尺子測(cè)量再計(jì)算顯然太費(fèi)功夫了。對(duì)這個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，哈雷用了一種獨(dú)特的方式輕松搞定了。他找來(lái)了當(dāng)時(shí)最精確地地圖，貼在一塊質(zhì)地均勻的木板上，然后小心地沿著邊界把地圖上的英格蘭和威爾士切下來(lái)，稱其重量；再切下一塊面積已知的木板（如10cm*10cm），稱其重量。兩塊的重量之比也就是它們的面積之比，所以英格蘭和威爾士在地圖中的面積可以很容易算出。再根據(jù)比例尺進(jìn)行放大，就可知兩地區(qū)的實(shí)際面積了。他得出的結(jié)果和現(xiàn)在用高科技手段測(cè)量出的面積驚人吻合。這種方法也可以在某些科學(xué)競(jìng)賽中找到蹤影。

然而，盡管他取得了這么多的成就，但他對(duì)人類知識(shí)的最大貢獻(xiàn)也許只在于他參加了一次科學(xué)上的打賭。賭注不大，對(duì)方是那個(gè)時(shí)代的另外兩位杰出人物。一位是羅伯特?胡克，人們現(xiàn)在記得最清楚的興許是他描述了細(xì)胞；另一位是偉大而又威嚴(yán)的克里斯托弗?雷恩爵士，他起先其實(shí)是一位天文學(xué)家，后來(lái)還當(dāng)過(guò)建筑師，雖然這一點(diǎn)人們現(xiàn)在往往不大記得。1683年，哈雷、胡克和雷恩在倫敦吃飯，突然間談話內(nèi)容轉(zhuǎn)向天體運(yùn)動(dòng)。據(jù)認(rèn)為，行星往往傾向于以一種特殊的卵行線即以橢圓形在軌道上運(yùn)行--用理查德?費(fèi)曼的話來(lái)說(shuō)，'一條特殊而精確的曲線'--但不知道什么原因。雷恩慷慨地提出，要是他們中間誰(shuí)能找到個(gè)答案，他愿意發(fā)給他價(jià)值40先令（相當(dāng)于兩個(gè)星期的工資）的獎(jiǎng)品。

?

胡克以好大喜功聞名，盡管有的見(jiàn)解不一定是他自己的。他聲稱他已經(jīng)解決這個(gè)問(wèn)題，但現(xiàn)在不愿意告訴大家，他的理由有趣而巧妙，說(shuō)是這么做會(huì)使別人失去自己找出答案的機(jī)會(huì)。因此，他要'把答案保密一段時(shí)間，別人因此會(huì)知道怎么珍視它'。沒(méi)有跡象表明，他后來(lái)有沒(méi)有再想過(guò)這件事?？墒?，哈雷著了迷，一定要找到這個(gè)答案，還于次年前往劍橋大學(xué)，冒昧拜訪該大學(xué)的數(shù)學(xué)教授艾薩克?牛頓，希望得到他的幫助。1684年8月，哈雷不請(qǐng)自來(lái)，登門拜訪牛頓。他指望從牛頓那里得到什么幫助，我們只能猜測(cè)。但是，多虧一位牛頓的密友--亞伯拉罕?棣莫佛后來(lái)寫的一篇敘述，我們才有了一篇有關(guān)科學(xué)界一次最有歷史意義的會(huì)見(jiàn)的記錄：1684年，哈雷博士來(lái)劍橋拜訪。

他們?cè)谝黄鸫艘粫?huì)兒以后，博士問(wèn)他，要是太陽(yáng)的引力與行星離太陽(yáng)距離的平方成反比，他認(rèn)為行星運(yùn)行的曲線會(huì)是什么樣的。這里提到的是一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題，名叫平方反比律。哈雷堅(jiān)信，這是解釋問(wèn)題的關(guān)鍵，雖然他對(duì)其中的奧妙沒(méi)有把握。艾薩克?牛頓馬上回答說(shuō)，會(huì)是一個(gè)橢圓。博士又高興又驚訝，問(wèn)他是怎么知道的。'哎呀，'他說(shuō)，'我已經(jīng)計(jì)算過(guò)。'接著，哈雷博士馬上要他的計(jì)算材料。艾薩克爵士在材料堆里翻了一會(huì)兒，但是找不著。這是很令人吃驚的--猶如有人說(shuō)他已經(jīng)找到了治愈癌癥的方法，但又記不清處方放在哪里了。在哈雷的敦促之下，牛頓答應(yīng)再算一遍，便拿出了一張紙。他按諾言做了，但做得要多得多。有兩年時(shí)間，他閉門不出，精心思考，涂涂畫畫，最后拿出了他的杰作：《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。并且，哈雷自費(fèi)為牛頓出版了這本書。

也就是說(shuō)，因?yàn)楣祝艜?huì)誕生科學(xué)史上最偉大的著作——《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。

?

哈雷的成就

哈雷彗星

哈雷最廣為人知的貢獻(xiàn)就是他對(duì)一顆彗星的準(zhǔn)確預(yù)言。哈雷在整理彗星觀測(cè)記錄的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)1682年出現(xiàn)的一顆彗星的軌道根數(shù)，與1607年開普勒觀測(cè)的和1531年阿皮延觀測(cè)的彗星軌道根數(shù)相近，出現(xiàn)的時(shí)間間隔都是75或76年。哈雷的計(jì)算，預(yù)測(cè)這顆彗星將于1835年和1910年回來(lái)，結(jié)果，這顆彗星都如期而至。這顆彗星就是今天幾乎人人皆知的“哈雷彗星”。彗星的神秘性隨之被打破。

其它

此外，哈雷發(fā)現(xiàn)了恒星的自行，這又是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。哈雷還提出利用金星凌日的機(jī)會(huì)，去測(cè)定日、地距離，為當(dāng)時(shí)精確測(cè)定地球與太陽(yáng)的距離提供了很好的方法。他還發(fā)現(xiàn)了月亮運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期加速現(xiàn)象，為精密研究地、月系的運(yùn)動(dòng)作了重要貢獻(xiàn)。

?

哈雷有許多有意思的綽號(hào)。當(dāng)年他出色地繪制了南天星圖，于是當(dāng)時(shí)的英國(guó)皇家天文學(xué)家弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）便叫他“南天第谷（Our Southern Tycho）”。第谷是丹麥天文學(xué)家，他用肉眼精確測(cè)量了北天777顆恒星的位置，并發(fā)掘出了后來(lái)成為“星空立法者”的開普勒。Flamsteed也以觀測(cè)精確著稱，第谷自然成為他心中至高的偶像。22歲的哈雷竟被性格嚴(yán)肅刻板的Flamsteed毫不吝嗇地譽(yù)為“南天第谷”，其天文才華可見(jiàn)一斑。

可是，幾十年后，哈雷從Flamsteed那里得來(lái)了另一個(gè)性質(zhì)完全不一樣的綽號(hào)“雷霉兒（Raymer）”。這是怎么回事呢？

說(shuō)起來(lái)，F(xiàn)lamsteed和第谷確實(shí)有很多共同點(diǎn)。第谷發(fā)掘了開普勒，而在某種意義上，F(xiàn)lamsteed發(fā)掘了哈雷。格林尼治天文臺(tái)剛準(zhǔn)備建設(shè)那會(huì)兒，F(xiàn)lamsteed作為被制定的天文臺(tái)第一任臺(tái)長(zhǎng)，找到牛津大學(xué)去選助手。當(dāng)時(shí)正在上大二的哈雷在同齡人中脫穎而出，從此逐漸成為公眾的焦點(diǎn)。

天文臺(tái)建設(shè)得很順利，一切看起來(lái)相當(dāng)不錯(cuò)?？墒请S著時(shí)間推移，F(xiàn)lamsteed發(fā)現(xiàn)他和哈雷的性格根本合不到一塊兒。哈雷活潑好動(dòng)，說(shuō)起話來(lái)輕快幽默，不著邊際的想法多得是，（比如說(shuō)，為什么星星有無(wú)數(shù)顆，夜晚還是黑的？）甚至有時(shí)會(huì)搞無(wú)傷大雅的惡作劇。這種個(gè)性在大部分人看來(lái)，當(dāng)然是極具吸引力的，加上哈雷才華橫溢，在公眾影響力方面幾乎是把Flamsteed秒殺了。Flamsteed一是嫉妒，二是作為一個(gè)認(rèn)真嚴(yán)肅的學(xué)者，他絕對(duì)不能容忍哈雷這樣大大咧咧鋒芒畢露地做學(xué)問(wèn)，于是有段時(shí)間他大肆誹謗，傳了很多哈雷的丑聞。

從此這兩個(gè)昔日志同道合的人變成了針尖對(duì)麥芒的冤家，互相打著筆墨官司，誰(shuí)也不讓誰(shuí)。其實(shí)哈雷是個(gè)大方的人，口才又好，幾乎成了皇家學(xué)會(huì)的“專業(yè)調(diào)解員”。胡克和海維留（Hevelius）之爭(zhēng)、牛頓和胡克之爭(zhēng)、牛頓和萊布尼茨之爭(zhēng)，都是有了哈雷的勸說(shuō)才稍顯平息（盡管后兩者最終還是釀成悲?。?。但哈雷容忍不了Flamsteed，在他眼里Flamsteed簡(jiǎn)直是個(gè)嫉妒心極強(qiáng)、吃飽了撐的欺負(fù)后輩，脾氣又怪異的家伙。

而Flamsteed則認(rèn)為哈雷浮夸自負(fù)，沒(méi)真本事，只靠發(fā)揮想像力、拉關(guān)系，就在皇家學(xué)會(huì)里混。更重要的是，哈雷貌似對(duì)神不敬。其實(shí)哈雷不過(guò)是試圖用科學(xué)道理解釋《圣經(jīng)》里的一些奇異事件，比如大洪水。

與此同時(shí)，F(xiàn)lamsteed仍以第谷自況，他覺(jué)得自己的境遇和第谷簡(jiǎn)直有異曲同工之妙。第谷也有個(gè)針尖對(duì)麥芒型的冤家，叫Raymers。但Flamsteed可不敢自夸說(shuō)自己就是第二代第谷啊，他只好說(shuō)他的冤家哈雷是第二代Raymers，簡(jiǎn)稱Raymer，似乎這樣一來(lái)也就間接證明了自己和第谷有緣。

可是Flamsteed能和第谷比嗎？顯然不能。第谷發(fā)掘開普勒的故事被傳為佳話；而Flamsteed被他發(fā)掘的哈雷最后卻鬧成這副樣子，叫人搖頭嘆息，情何以堪哪。

不過(guò)不管怎樣，“南天第谷”和“雷霉兒”這兩個(gè)綽號(hào)都挺來(lái)之不易的，濃縮了兩個(gè)人之間的戲劇性的傳奇。

現(xiàn)在，人們（尤其在西方）談到哈雷，習(xí)慣性地不直呼其名，而是叫他“彗星男（The Comet Man）”。當(dāng)然，在其他書中，我們可以看到，哈雷還是“潮汐王子（Prince of Tides）”，“地球物理學(xué)之父（Father of Geophysics）”等等。

還有哪個(gè)科學(xué)家能享有如此多的綽號(hào)呢？

?

除此之外，哈雷曾涉獵數(shù)學(xué)、地球物理、考古學(xué)等，但一顆彗星的光芒，似乎已完全籠罩了他身后漫長(zhǎng)的歲月。很少有人知道，1693年哈雷發(fā)表的一篇關(guān)于死亡年齡分析的文章，為英國(guó)政府出售壽險(xiǎn)時(shí)確定合理的價(jià)格，提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。據(jù)說(shuō)，這是有關(guān)社會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的開創(chuàng)性工作，甚至對(duì)后來(lái)的人壽保險(xiǎn)業(yè)影響不小。