格林尼治天文台

江玉安

《科学西游记》的第十二站，我们来到伦敦东南部的格林尼治小镇.去访问曾经的英国皇家天文台——格林尼治天文台。

1884年，国际经度会议在华盛顿召开。决定以经过格林尼治星仪的经线为本初子午线，作为世界计算时间及地理经度的起点，向东称东经，向西称西经，各为180度。每15度为一个时区，相邻时区相差1小时，格林尼治天文台大钟指示的时间就是世界各国通用的“格林尼治标准时间”。格林尼治和附近的花园在1997年被确定为世界文化遗产，格林尼治作为天文学的地标当之无愧。

英国皇家天文台成立于1675年，当时的国王是查理二世，皇家的也就是“国立”的。这和法王路易十四宣称“朕即国家”如出一辙，英国国王设置了皇家天文学家的职位，就像我国古代的钦天监，是官员，吃皇粮。格林尼治天文台也许不是世界上最早的“国立”天文台，但它是英国皇家天文学会的中心，英国皇家天文学会及皇家天文台起点高、持续保持高水平、传奇色彩浓郁。

仰望星空，探索真理是人类文明发达起来的主要标志之一，在中国古代有天圆地方之说，古希腊哲学家亚里士多德在他的《论天》一书中论证了地是圆的。第一，他认为月食是由于地球运行到太阳与月亮之间而造成的，地球在月亮上的影子是圆的，这只有在地球本身为球形的前提下才成立。第二，希腊人从旅行中得知，在越往南的地区看星空，北极星则显得越靠近地平线。亚里士多德认为地球是不动的，太阳、月亮、行星和恒星都以圆周为轨道围绕着它转动，后来托勒密根据亚里士多德的思想提出一个完整的宇宙模型，地球处于正中心，包围它的是8个天球，这8个天球分别负载着月亮、太阳、恒星和当时已知的5个行星：水星、金星、火星、木星和土星。这5颗行星是汉语译名，是按照中国“阴阳五行”观念中的“五行”（金、木、水、火、土）来译制的。

1514年，波兰天文学家哥白尼为了更好地解释行星的运动规律，提出了“日心说”。1609年，意大利天文学家伽利略在世界上第一次使用望远镜观测夜空，发现有几个小卫星围绕木星转动。这表明并不是所有的天体都围绕地球运动，“地心说”不能自圆其说，哥白尼的“日心说”被广泛接受。德国的开普勒根据第谷的观测数据总结出行星运动三定律，证明行星运动的轨道是椭圆形，而不是一直以为的圆形。1687年，英国出版了牛顿的《自然哲学的数学原理》，牛顿提出的万有引力定律是开普勒定律的升级版。牛顿的理论总结得益于皇家天文台提供的观测数据，皇家天文台的首任天文学家，也即台长是约翰·弗兰斯蒂德。

万有引力定律的第一个胜利是“哈雷彗星”，哈雷是牛顿的好朋友，皇家天文台的第二任台长。他在1682年观察到“哈雷彗星”，后来根据万有引力定律计算得出，它应该在76年后的1758年再次出现。当然，哈雷和牛顿都没有亲眼看到“哈雷彗星”的回归，但后来者看到了。

虽然伽利略用望远镜观测星空，拓展了人类的视野，但伽利略的望远镜是折射望远镜。由于透镜的色差而无法达到很高的放大率，一代天骄伽利略也没能发现新的行星，真是“巧妇难为无米之炊”。1781年3月13日，威廉·赫歇尔在英国小镇巴斯发现了太阳系的第七颗行星，赫歇尔成为几千年来发现新行星的第一人，是天文学上划时代的明星。

威廉·赫歇尔，1738年11月15日出生在当时属于英王领地的德国中北部城市汉诺威的一个音乐之家，具有很高的音乐天赋。1766年，赫歇尔迁居到英国西南部的巴斯小镇，不仅担任教堂的风琴演奏师，还兼任当地的音乐会总监，收入颇丰。赫歇尔为了了解音乐和声的数学机理而开始学习数学，因学习数学而接触光学，并进一步对天文学产生浓厚兴趣，成为一位业余天文学家。“工欲善其事，必先利其器。”赫歇尔知道，要想有新发现，必须自己动手制作先进的望远镜。他超越伽利略，改做牛顿发明的反射望远镜，也许是音乐家灵巧的双手帮助了赫歇尔。总之，赫歇尔的望远镜出类拔萃，独步当时。1778年，赫歇尔制作出一架焦距7英尺的反射望远镜：被后世称为“七英尺望远镜”，性能超越了格林尼治皇家天文台的望远镜。

天文观测从此成为赫歇尔的最爱，他如此痴迷，以至为了不间断地观测。要妹妹卡洛林用勺子喂他吃饭，只有在阴雨无光难以观测时，他才会躺下休息睡觉。幸运只眷顾勤奋者，1781年3月13日那个春天的夜晚，赫歇尔发现了太阳系的第七大行星——后来被命名为“天王星”。8个月后，英国皇家学会将最高奖——考普雷奖授予了赫歇尔。并接纳他为皇家天文学会会员，英王乔治三世亲自接见了他，还特意征召他为皇家天文学者，并为他提供了津贴，还安排他迁居到温莎城堡附近，以便及时请教。只不过，国王提供的职位津贴比不上原来干音乐的收入，但赫歇尔认为国王的任命不能拒绝，他只好与妹妹一起制作望远镜售卖，赚点外快，以弥补损失。然而最终解决收入难题的办法是娶个富豪寡妇，那是1788年的事。

天王星实际上被多次发现过，最早的一次就是皇家天文台首任天文学家约翰·弗兰斯蒂德在1690年发现的。只不过，约翰·弗兰斯蒂德并没有意识到那是颗行星，误以为是恒星。

赫歇尔于1816年被封为爵士，1821年当选首任皇家天文学会会长，赫歇尔的妹妹卡洛林终生未嫁，享年98岁。把一生献给了天文事业，月球上的一个环形山就是以她的名字命名的。赫歇尔的儿子小赫歇尔（威廉·赫歇尔）也是位著名的科学家，他最著名的成果是老式摄影的“定影”方法。英文“摄影”“正片”“副片”等名词都是他创造的。小赫歇尔逝世后安葬在西敏寺，与牛顿、达尔文相伴，赫歇尔家族是天文史上著名的家族。

责任编辑 彭德利