? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 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），出生于英國倫敦，英國天文學(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臺長。他把牛頓定律應(yīng)用到彗星運動上，并正確預(yù)言了那顆現(xiàn)被稱為哈雷的彗星作回歸運動的事實，他還發(fā)現(xiàn)了天狼星、南河三和大角這三顆星的自行，以及月球長期加速現(xiàn)象。
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埃德蒙?哈雷，出生于1656年的英國，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)位的機會，去圣赫勒納島建立了一座臨時天文臺。在那里，哈雷仔細觀測天象，編制了第一個南天星表，彌補了天文學(xué)界原來只有北天星表的不足。哈雷的這個南天星表包括了381顆恒星的方位，它于1678年刊布，當時他才22歲。
哈雷最廣為人知的貢獻就是他對一顆彗星的準確預(yù)言。1680年，哈雷與巴黎天文臺第一任臺長卡西尼合作，觀測了當年出現(xiàn)的一顆大彗星。從此他對彗星發(fā)生興趣。哈雷在整理彗星觀測記錄的過程中，發(fā)現(xiàn)1682年出現(xiàn)的一顆彗星的軌道根數(shù)，與1607年開普勒觀測的和1531年阿皮延觀測的彗星軌道根數(shù)相近，出現(xiàn)的時間間隔都是75或76年。哈雷運用牛頓萬有引力定律反復(fù)推算，得出結(jié)論認為，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長的尾巴，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。哈雷的計算，預(yù)測這顆彗星將于1835年和1910年回來，結(jié)果，這顆彗星都如期而至。
哈雷是個不同凡響的人物。他當過船長、地圖繪制員、牛津大學(xué)幾何學(xué)教授、皇家制幣廠副廠長、皇家天文學(xué)家，是深海潛水鐘的發(fā)明人。他寫過有關(guān)磁力、潮汐和行星運動方面的權(quán)威文章，還天真地寫過關(guān)于鴉片的效果的文章。他發(fā)明了氣象圖和運算表，發(fā)現(xiàn)了恒星的自行，提出了利用金星凌日的機會測算地球的年齡和地球到太陽的距離的方法，甚至發(fā)明了一種把魚類保鮮到淡季的實用方法。他還發(fā)現(xiàn)了月亮運動的長期加速現(xiàn)象，為精密研究地、月系的運動作了重要貢獻。
哈雷作為船長航海歸來后，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際正北方的夾角，我國宋代科學(xué)家沈括首先發(fā)現(xiàn)磁偏角現(xiàn)象。哈雷在十四五歲時就對這現(xiàn)象感興趣了，當時還親手測量了幾次。三十多年后，在經(jīng)歷海上、船上重重艱辛后，這張實用又美觀的地圖問世了。它是第一張繪有等值線的圖。圖中每條曲線經(jīng)過的點，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，其實都來自哈雷的創(chuàng)意。等值線在當時被稱為“哈雷之線（Halleyan Lines）”。
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如果有人拿出個難題請教哈雷，哈雷一定會用一切方法去解決它。比如說，一個皇家學(xué)會成員約翰?霍頓問道：怎樣才能合理而準確地測量出英格蘭和威爾士的總面積呢？版圖是不規(guī)則的，直接對著地圖，用尺子測量再計算顯然太費功夫了。對這個復(fù)雜的問題，哈雷用了一種獨特的方式輕松搞定了。他找來了當時最精確地地圖，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，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)比例尺進行放大，就可知兩地區(qū)的實際面積了。他得出的結(jié)果和現(xiàn)在用高科技手段測量出的面積驚人吻合。這種方法也可以在某些科學(xué)競賽中找到蹤影。
然而，盡管他取得了這么多的成就，但他對人類知識的最大貢獻也許只在于他參加了一次科學(xué)上的打賭。賭注不大，對方是那個時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胞；另一位是偉大而又威嚴的克里斯托弗?雷恩爵士，他起先其實是一位天文學(xué)家，后來還當過建筑師，雖然這一點人們現(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)向天體運動。據(jù)認為，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行--用理查德?費曼的話來說，'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，要是他們中間誰能找到個答案，他愿意發(fā)給他價值40先令（相當于兩個星期的工資）的獎品。
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胡克以好大喜功聞名，盡管有的見解不一定是他自己的。他聲稱他已經(jīng)解決這個問題，但現(xiàn)在不愿意告訴大家，他的理由有趣而巧妙，說是這么做會使別人失去自己找出答案的機會。因此，他要'把答案保密一段時間，別人因此會知道怎么珍視它'。沒有跡象表明，他后來有沒有再想過這件事?？墒?，哈雷著了迷，一定要找到這個答案，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，哈雷不請自來，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。但是，多虧一位牛頓的密友--亞伯拉罕?棣莫佛后來寫的一篇敘述，我們才有了一篇有關(guān)科學(xué)界一次最有歷史意義的會見的記錄：1684年，哈雷博士來劍橋拜訪。
他們在一起待了一會兒以后，博士問他，要是太陽的引力與行星離太陽距離的平方成反比，他認為行星運行的曲線會是什么樣的。這里提到的是一個數(shù)學(xué)問題，名叫平方反比律。哈雷堅信，這是解釋問題的關(guān)鍵，雖然他對其中的奧妙沒有把握。艾薩克?牛頓馬上回答說，會是一個橢圓。博士又高興又驚訝，問他是怎么知道的。'哎呀，'他說，'我已經(jīng)計算過。'接著，哈雷博士馬上要他的計算材料。艾薩克爵士在材料堆里翻了一會兒，但是找不著。這是很令人吃驚的--猶如有人說他已經(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，哈雷自費為牛頓出版了這本書。
也就是說，因為哈雷，才會誕生科學(xué)史上最偉大的著作——《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。
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哈雷的成就
哈雷彗星
哈雷最廣為人知的貢獻就是他對一顆彗星的準確預(yù)言。哈雷在整理彗星觀測記錄的過程中，發(fā)現(xiàn)1682年出現(xiàn)的一顆彗星的軌道根數(shù)，與1607年開普勒觀測的和1531年阿皮延觀測的彗星軌道根數(shù)相近，出現(xiàn)的時間間隔都是75或76年。哈雷的計算，預(yù)測這顆彗星將于1835年和1910年回來，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，這又是一個重大發(fā)現(xiàn)。哈雷還提出利用金星凌日的機會，去測定日、地距離，為當時精確測定地球與太陽的距離提供了很好的方法。他還發(fā)現(xiàn)了月亮運動的長期加速現(xiàn)象，為精密研究地、月系的運動作了重要貢獻。
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哈雷有許多有意思的綽號。當年他出色地繪制了南天星圖，于是當時的英國皇家天文學(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，他用肉眼精確測量了北天777顆恒星的位置，并發(fā)掘出了后來成為“星空立法者”的開普勒。Flamsteed也以觀測精確著稱，第谷自然成為他心中至高的偶像。22歲的哈雷竟被性格嚴肅刻板的Flamsteed毫不吝嗇地譽為“南天第谷”，其天文才華可見一斑。
可是，幾十年后，哈雷從Flamsteed那里得來了另一個性質(zhì)完全不一樣的綽號“雷霉兒（Raymer）”。這是怎么回事呢？
說起來，F(xiàn)lamsteed和第谷確實有很多共同點。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。格林尼治天文臺剛準備建設(shè)那會兒，F(xiàn)lamsteed作為被制定的天文臺第一任臺長，找到牛津大學(xué)去選助手。當時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。
天文臺建設(shè)得很順利，一切看起來相當不錯?？墒请S著時間推移，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，說起話來輕快幽默，不著邊際的想法多得是，（比如說，為什么星星有無數(shù)顆，夜晚還是黑的？）甚至有時會搞無傷大雅的惡作劇。這種個性在大部分人看來，當然是極具吸引力的，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，二是作為一個認真嚴肅的學(xué)者，他絕對不能容忍哈雷這樣大大咧咧鋒芒畢露地做學(xué)問，于是有段時間他大肆誹謗，傳了很多哈雷的丑聞。
從此這兩個昔日志同道合的人變成了針尖對麥芒的冤家，互相打著筆墨官司，誰也不讓誰。其實哈雷是個大方的人，口才又好，幾乎成了皇家學(xué)會的“專業(yè)調(diào)解員”。胡克和海維留（Hevelius）之爭、牛頓和胡克之爭、牛頓和萊布尼茨之爭，都是有了哈雷的勸說才稍顯平息（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簡直是個嫉妒心極強、吃飽了撐的欺負后輩，脾氣又怪異的家伙。
而Flamsteed則認為哈雷浮夸自負，沒真本事，只靠發(fā)揮想像力、拉關(guān)系，就在皇家學(xué)會里混。更重要的是，哈雷貌似對神不敬。其實哈雷不過是試圖用科學(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，F(xiàn)lamsteed仍以第谷自況，他覺得自己的境遇和第谷簡直有異曲同工之妙。第谷也有個針尖對麥芒型的冤家，叫Raymers。但Flamsteed可不敢自夸說自己就是第二代第谷啊，他只好說他的冤家哈雷是第二代Raymers，簡稱Raymer，似乎這樣一來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。
不過不管怎樣，“南天第谷”和“雷霉兒”這兩個綽號都挺來之不易的，濃縮了兩個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。
還有哪個科學(xué)家能享有如此多的綽號呢？
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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，為英國政府出售壽險時確定合理的價格，提供了堅實基礎(chǔ)。據(jù)說，這是有關(guān)社會統(tǒng)計學(xué)的開創(chuàng)性工作，甚至對后來的人壽保險業(yè)影響不小。