原標題:西方古典觀測天文學大師--約翰內斯·赫維留
1.導言
說到西方古典觀測天文學,對此稍有了解的人會立即聯想到著名的丹麥天文學家第谷·布拉赫(TychoBrahe)。他對星體位置的精確和詳細的觀測直接促成了其助手約翰內斯·開普勒(JohannesKepler)發現行星運動的三大定律,而這又進一步幫助艾薩克·牛頓(IssacNewton)奠定了經典力學的基礎。如果說牛頓的名言“站在巨人們的肩膀上”的確具有正面含義的話,那么,第谷無疑是這些巨人中的一個(文獻中對第谷·布拉赫的簡稱不統一,有稱布拉赫,有稱第谷,本文采用后者)。第谷在觀測天文學領域的貢獻是極其重大的,在他之后鮮有人能夠達到類似的高度。然而在天文學史上,的確有一位堪與第谷相媲美的觀測天文學家,他就是本文所要敘述的波蘭天文學家約翰內斯·赫維留(JohannesHevelius)。
2.出身與早年生涯
赫維留1611年1月28日出生于格但斯克(Gdansk),該城市雖然位于現今波蘭的北部,在歷史上,卻曾多次被德國占領,因此它還有個德語名,叫做但澤(Danzig)。格但斯克位于波羅的海沿岸,是個海港城市,赫維留誕生時,該城市正處在由波蘭統治和管轄的黃金時期,它在當時不但屬于漢撒同盟,在貿易上享有特權,而且在民族和宗教上也享有充分的自由,使其成為當時歐洲少有的籠罩在繁榮開放、和平富裕氣氛下的城市。赫維留出生在格但斯克的一個啤酒釀造世家,從小被寄予傳承家業的厚望。他的母語是德語,其家族是具有德國和捷克血統的路德教貴族。他6歲起在家鄉格但斯克接受基礎教育,12歲時,家人為使其通曉波蘭語,將他送到格但斯克南邊的一個通行波蘭語的村鎮上學,三年后回到格但斯克繼續學習。
在格但斯克,有一位叫彼得·克魯格(PeterCrüger)的數學老師,對赫維留今后的人生與事業起了至關重要的作用??唆敻裨妥x于德國維滕堡大學(第谷也曾就讀于此),本身是一名優秀的天文學家和數學家。他不但教授赫維留數學與天文知識,還向他傳授天文儀器制造技術和雕刻術。受老師影響,年輕的赫維留對天文產生了濃厚興趣,尤其敬仰第谷卓越的觀測技術及其在天文領域的成就。20歲時,赫維留被家人送往荷蘭萊頓大學主修法律。盡管如此,他仍心系天文,在學業完成后,游歷了英國和法國,在那里結識了一些著名學者,包括天文學家皮埃爾·伽桑狄(PierreGassendi)和伊斯馬爾·布里奧(IsmaelBoulliau)。23歲的他回到家鄉,開始接手家業并于次年和其隔壁釀酒商的女兒卡特琳(KatharinaRebeschke)結婚。1639年6月1日,格但斯克發生日食,赫維留對此進行了細心的觀測。五天之后,克魯格告別人世,臨終前他希望赫維留能夠繼續保持天文觀測和研究。恩師的離世以及對天文的持之以恒的興趣終于讓赫維留下定決心,從此投身于天文事業。
3.天文成就
赫維留在天文領域的貢獻主要有如下幾個方面:月球觀測、太陽和恒星觀測、行星和彗星觀測、儀器制造和星圖繪制。這些將在下文中一一闡述。
3.1月球觀測
從1642年開始,赫維留使用自己制造的望遠鏡對月球進行了歷時5年的觀測,終于在1647年正式出版了其生平第一部天文著作--《月面圖》(Selenographia)。月面圖,顧名思義,就是描繪月球表面的圖譜,總共六十幅,其中包括三幅直徑約29厘米的滿月面大銅版畫,以及諸多描繪不同月相表面的小銅版畫。這些銅版畫均由赫維留親自制作,其精湛的繪畫與雕刻技藝在此得以充分施展,而在這之前尚無人能夠如此精確詳細地繪制月球表面(圖2)。在這本著作中,赫維留用地球上的地名來標注所觀測到的月面地貌特征,雖然同時期的意大利學者吉奧瓦尼·瑞齊奧利(GiovanniRiccioli)也創立了人名法來命名月球地貌并被廣泛采用,但地名法依舊在一定程度上保留并沿用至今。
赫維留的月面圖集首創性、學術性和精致性于一身,堪稱當時天文界之鴻篇,它的出版為赫維留贏得了當時歐洲天文界乃至科學界和社會界的崇高威望。1651年,他受聘為格但斯克市議員。1664年,被推選為倫敦皇家學會會員。另外還必須提及的是,在繪制月面圖期間,赫維留發現了月球的經天平動。天平動是指從地球上觀察,月球的可見部分會出現上下左右的浮動。上下浮動稱為經天平動,左右浮動稱為緯天平動。由于天平動,使得人們能夠看到月球表面多于50%的區域(而不是正好50%)。今天,人們知道,天平動是由多種因素造成的,其中經天平動是月球繞地軌道為橢圓所致。