乐师赫谢尔发现天王星

科普中国 2016-04-19

  一般来说,当我们提到一个科学家,尤其是成就卓越的科学家,翻开他的履历,大都是专科出身,上学时选了相关专业,然后跟随该专业的前辈进行研究,然后甩开那些前辈独立去发现一些相关专业的奥秘。但是威廉·赫谢尔爵士的简历绝对会亮瞎你的双眼,在研究天文学之前,他是一个乐师。

   

  威廉·赫谢尔

  1738年11月15日生于德国的汉诺威。赫谢尔的父亲伊萨克是军队的乐师,威廉和他的妹妹卡洛琳从小就受到父亲的影响,对音乐非常感兴趣。这个伟大的父亲,还在另外一方面影响了这对将来注定要被世人铭记的兄妹。伊萨克是个天文爱好者,他总是在冬日晴朗的夜空,带着一双儿女来到郊外,看着天上那一颗颗璀璨的明星,告诉他们这颗行星叫什么,这颗行星属于哪个星座,这个星座的由来。天空中的繁星就这样倒映进了赫谢尔兄妹的心中,一直伴随他们的人生。

  在赫谢尔长大之后,汉诺威选帝侯乔治入主英国,兼任英王,汉诺威和大不列颠以及爱尔兰结成共主邦联。赫谢尔跟随部队,从诺汉威来到了英国。不得不说,赫谢尔是个天才,他不仅自学了英语,还在战争时期逃离军队,并成功地躲过了部队的审判,凭借自己在音乐方面的造诣,找到了英国当地贵族老爷们的赏识,一举解决了温饱和生存的问题。

  当赫谢尔在避难求生这段艰难的岁月里,天上的星星是他最好的安慰和陪伴。多少个寂寞而奔波的晚上,他感到前途渺茫人生无望的时候,就抬头看看星星。(幸亏赫谢尔出生于18世纪,如果是在今天,不敢想象他抬头看不见星星会对他的人生产生怎样的负面影响)那些星星距离人间何其遥远,但是它们仍然能够突破重重阻碍把光芒洒满夜空。这就是对他莫大的鼓励。所以,当赫谢尔有条件的时候,便开始拾起自己的爱好,开始潜心研究天上星星的运行。

  赫谢尔在英国站稳脚跟之后,把自己的妹妹卡洛琳接到了英国,兄妹两个人通力合作,在没有钱没望远镜的情况下,他们买来各种设备,甚至搜集他人用剩的镜子来自己来造望远镜。他们没有专业的材料,只能用沥青进行粘接,但沥青触碰就会中毒,本身就不专业的赫谢尔难免要遭殃。这都不算什么,有一次,他在打磨器件的时候把自己半个指甲盖都打没了,差点成为二级残废。可这些并没有打击到兄妹俩的热心,他们经常通宵制造设备乐此不彼。所以说,不会玩音乐的工程师不是好的天文学家。经过两兄妹的不懈努力,他们终于制成了一台望远镜。值得一提的是,这台由业余选手制造出的业余望远镜在精确度上却秒杀了当时专业的望远镜。

  利用这台望远镜,赫谢尔开始对行星结构、远距离恒星的分布进行研究。

  1781年3月13日,英国寒冷的冬夜。夜幕降临,人们都早早躲进温暖的卧室,或者上床睡觉,或者就着炉火读一些温暖的诗歌。但是此刻,赫谢尔却和往常一样坚守在严寒和黑夜里。天文学研究就是这样,越是寒冷,空气越稀薄,越是深夜,天空月澄净,越是适合观星。

  和往常一样,他和妹妹卡洛琳仔细地在天空中观测着那些熟悉的星星。赫谢尔并非钢筋铁骨,经过连日来的观测,他也有疲惫,准备再看一会,就找妹妹来替代。就在他准备把视线从望远镜上挪开的时候突然在双子星座内看到一颗带有圆面的绿色星体。一开始,他并没有太过惊讶,以为只是一颗普通的彗星。到了下个月的26号他还专门写了一份报告给英国皇家学会——《一颗彗星的报告》。赫谢尔兄妹都认为这颗闯入镜头的意外来客怎么看都像是一颗无尾彗星。

  随后,赫舍尔用抛物线以和极长的椭圆去表示这颗新星的轨道,但始终没有成功。而且通过计算,他发现这颗新星的轨道更加接近圆形,而非椭圆,紧接着赫谢尔还计算出了这颗星星运行轨迹的半径为19个天文单位。在诸多的证据面前,他不得不承认,这并非是一颗彗星,而是一颗星星。在此以前,人们一直以为土星是太阳系的边缘(土星和其他行星都可以用肉眼观测到,天王星的亮度虽然是肉眼可见的,但由于较为黯淡而未被古代的观测者发现),现在赫谢尔站出来,把自己的发现公诸于世,太阳系的边缘便被扩展到了天王星。

   

天王星

  事实上,它曾经被观测到许多次(有统计称有二十多次),只不过当时被误认为是另一颗恒星。最早的记载在1690年,一名叫做John Flamsteed的人便已观测到它的存在。从这点来看,赫谢尔跟发现正电子而获得诺贝尔物理学奖的安德森一样幸运。在后者发现正电子之前,也有人已经率先观测到正电子,但并没有给予这个现象最够的重视,最后跟诺贝尔物理学奖失之交臂。

  俗话说,打仗亲兄弟,上阵父子兵,不仅赫谢尔在天文学成绩显著,他的儿子约翰赫谢尔爵士在天文学方面也是一个相当重要的人物。赫谢尔兄妹先后探察了北半球1083个天区共计11万多颗。老赫舍尔去世后,小赫谢尔把观测基地迁到南非好望角,在地球的南半球共探测了2299个天区计70万颗星,第一次为人类确定了银河系的盘状旋臂结构,把人类的视野从太阳系伸展到10万光年之遥。

  赫谢尔最大的贡献并不是发现了天王星,而是将人们的视野从我们赖以生存的地球引向了广袤无垠的宇宙。当我们过完了忙乱的一天,抬头望望星空,就会获得一种难以言表的宁静。

  Tips:

  关于天王星命名的故事:

  天王星的发现者赫谢尔将其命名为the Georgium Sidus(乔治亚行星)来纪念他的资助者乔治三世;由于其他行星的名字都取自希腊神话,因此为保持一致,由波德首先提出把它称为“乌拉诺斯(Uranus)”基本参数。乌拉诺斯是天空之神,是克洛诺斯的父亲,宙斯的祖父。后世的人们为了纪念发现天王星的功臣赫谢尔,将天王星的符号记为H,就是赫谢尔名字的第一个字母。

责任编辑:ttyy88121

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