仰望星空的小業主之子

  一個民族有一群仰望天空的人,他們才有希望;一個民族只關心腳下的事情,是沒有未來的。

作者:董潔林 清華大學中國科學和技術政策研究中心兼職研究員 來源:南風窗 日期:2019-09-28
  1676年11月,英國東印度公司“聯合號”帆船從英國啟程去南半球,船上有位牛津大學大學生,名叫愛德蒙·哈雷。他剛20歲,自告奮勇去南半球的圣赫勒拉島,自費為英國皇家格林威治天文臺在那里觀察和記錄恒星,這是一件填補人類科學知識空白的大事,對當時的大航海事業也有助益。
  哈雷此行的資助主要來自他的父親,一位經營食鹽、肥皂、也做些地產的小業主。父親一直很支持兒子仰望星空的愛好,從小就為他配備了當時最好的天文觀測儀器,這次更是毫不猶豫地拿出了300英鎊讓孩子購置最新設備、一路沒有金錢上的后顧之憂。這次耗時一年多的天文觀察,初出茅廬的哈雷成就非凡,發現了一些獨特的恒星和星云,編寫了《南天恒星目錄》,于22歲就被選為皇家學會成員,迅速進入了英國頂級科學家圈子。
  1684年8月,哈雷從倫敦出發前往劍橋去拜訪著名的牛頓教授。他此行的主要目的是向牛頓請教引力問題。哈雷問牛頓:“如果一顆行星受到太陽的引力作用運動、而該引力與兩者之間距離的平方成反比,那么行星會以什么曲線運動呢?”牛頓不假思索地回答:橢圓曲線。苦思良久的問題如此輕易地在牛頓這里獲得了答案,哈雷大驚,忙問牛頓是如何知道的。牛頓說自己已經計算過了,并答應以后把具體計算細節寄給哈雷。哈雷回到倫敦后不到三個月,就收到了牛頓寄給他的萬有引力定理和相應的行星軌道計算。
  看見這個既解釋了蘋果為什么落地、又計算出行星如何繞太陽以橢圓軌道轉的理論,哈雷認識到其劃時代偉大意義。他再次來到劍橋,鼓勵牛頓盡快發表研究成果,這就是牛頓偉大著作《自然哲學的數學原理》的雛形。1687年,牛頓在哈雷的鼓勵和協助下終于完成了其巨著。
  接下來,當時作為英國皇家學會秘書的哈雷,為這部著作的出版費盡了心思。一方面他不得不經常調解牛頓和胡克這兩位脾氣怪異的大科學家之間的矛盾,當時這位嫉妒心很重的皇家學會會長對牛頓著作能否出版有舉足輕重的作用。另方面,當時學會經費緊張,他不得不費盡心思來解決經費問題。此時,哈雷的父親已經去世,再也不能資助兒子的科學追求了。于是他四處借債、以一己之力來資助牛頓著作的出版。牛頓的《原理》出版后,舉世震驚,短期內多次加印。哈雷的學術眼光不僅得到了學界極大的認可,他為出版該書投入的資金也得到了豐厚的回報。
  當然,哈雷并非只是一位熱心為大科學家服務的平凡好人,他有自己的科學好奇心和執著追求,從第一次目睹彗星之后,哈雷就一直在關注更多彗星并思考這個問題。他猜想,這些體態巨大之物是不是太陽系中類同于行星的東西呢?如果是這樣,彗星就應該與行星一樣沿著橢圓軌道繞太陽運行,因此會周期性進入地球人的視野。通過研究彗星在歷史上的出現記錄,他認為有些彗星很可能是同一顆彗星的多次出現。比如他自己在1682年見過的那顆很明亮的彗星,似乎以76年上下的周期,反復回到地球附近。于是,基于牛頓萬有引力理論和自己的假設,他計算了這顆彗星軌道,并在1705年發表的論文中預測該彗星將于1758年前后再次出現于天空。1758年12月25日,哈雷已經去世16年了,但他預測的彗星如期而至,驚喜的人們把它命名為“哈雷彗星”。
  天文學是最早的科學,作為最原始的科學家,天文學家是科學隊伍中的火炬手,只要還有這樣的人在心無旁騖地仰望星空,其他科學家就能找到北,科學也就不會死。
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