第二章學生科普閱讀故事6
47.開普勒的天文學貢獻
1560年，天文學家預告8月21日將有日食發生。正在大學讀書的丹麥人第穀對那些天文學家的神機妙算很是佩服，從此之後，他一直堅持不懈地進行天象觀測和研究。1600年，第穀由於身體原因，再也不能爬起來工作了，因此急忙從德國招來一個青年繼承他的事業，這個幸運的年輕人就是開普勒。
1601年，第穀老人身體徹底不行了。那天他費力地睜開眼睛，對守護在他身邊的開普勒說：“我這一輩子沒有別的企求，就是想觀察記錄一千顆星，但是現在看來已不可能了，我一共才記錄了750顆。這些資料就全部留給你吧，你要將它編成一張星表，以供後人使用。為了感謝支持過我們的國王，這星表就以他的名字，尊敬的魯道夫來命名吧。”
第穀讓開普勒更湊近些：“不過你必須答應我一件事。你看，這一百多年來人們對天體運行以及天文現象的解釋眾說紛紜，各有體係。我知道你也有你的體係，這個我都不管。但是你在編製星表和著書時，必須按照我的體係來。”開普勒心中突然像被什麼東西敲擊了一下，但他還是含著眼淚答應了老人的請求。老人聽見了他的承諾便溘然長逝。開普勒痛哭流涕，並暗暗發誓，一定要完成第穀生前的願望。
在第穀工作的基礎上，開普勒經過大量的計算，編製成《魯道夫星表》，表中列出了1005顆恒星的位置。這個星表比當時的其他星表要精確得多，幾乎沒有改變地一直流傳到今天。後來，開普勒經過長期堅持不懈的努力，終於提出了開普勒定律，使那雜亂的行星們，頓時在人們眼裏顯得井然有序起來。開普勒後來被人們譽為“天空的立法者”。
牛頓說，自己是站在巨人的肩膀上才獲得了成功。開普勒同樣也是這樣。
48.哈雷發現彗星周期
1682年，英國天文學家哈雷正在進行南天觀測，天空中突然出現了一顆巨大的彗星。
當人們都茫然失措、心中充滿著無盡的恐懼時，哈雷卻連夜對這個一生中差不多隻能見到一次的怪物進行觀察，獲得了更直接更詳細的觀察資料。哈雷一直有一種直覺——他正在研究中的3顆彗星應該是同一顆，但找不到十分可信的證據。
在1684年春天的一個晚上，哈雷躺在床上思考著彗星的問題，不知不覺就睡著了。迷迷糊糊之中，哈雷突然看見那三顆彗星像三個小人一樣蹦蹦跳跳地走到他的麵前，一邊走似乎還在一邊哼著歌。快到眼前的時候，三個小人突然站住不動了，並且迅速排成一排，忽然又快速變成一個三角形。
哈雷醒來後，夢中的三個小人一直在腦海中盤旋，那個清晰的三角形，印象是那麼深刻。於是，哈雷立刻把彗星出現的年份按三角形排列出來，頓時驚呼道：“我終於發現了，我發現彗星的規律了。”原來，三個年份1531，1607，1682分別間隔了76年和75年。為了證實夢中啟發的規律，哈雷又開始分析更早的彗星曆史資料，果然又發現每隔75或76年就有一顆明亮的大彗星出現。
1720年，哈雷正式公開宣布自己的發現：人們於1682年觀測觀察到的那顆大彗星，實際上就是1607年出現的彗星的又一次回歸。最後，他還預言：這顆彗星將於1758年底或1759年初重新出現在人們眼前。果然，1758年12月25日，聖誕之夜，哈雷彗星如期而至……
哈雷的預言震動了整個歐洲，哈雷夢中的奇遇更讓科學界的人們一直津津樂道。
49.哈雷和牛頓互相求教
1684年，年輕的天文學家哈雷去拜訪牛頓。當時，哈雷在研究彗星軌道，他非常奇怪，為什麼彗星的軌道是非常扁的橢圓形，與其他星體大不相同?
哈雷來到牛頓家中，發現在牛頓房間的牆上懸掛著一幅《太陽係圖》，圖的中間是太陽，四周畫著水星、金星、地球、火星、木星、土星六大行星，以及它們繞著太陽公轉的軌道。有的行星旁邊還畫著衛星。這就是當時人們所能夠知道的太陽係的全體成員。牛頓熱情地歡迎他：“我很高興見到您。我正有個困惑的問題要向您求教呢!”哈雷吃了一驚：大名鼎鼎的牛頓竟會向我求教!他恭敬地站著說道：“尊敬的牛頓先生，我是因彗星的問題來向您求教的。我怎麼能解答您感到困惑的問題!”
“你在研究彗星?很好!不過我想我們還是先談談行星吧。我們已經知道，行星都是圍繞太陽公轉的。”牛頓指著牆上的《太陽係圖》說，“不過我們仍然不了解，為什麼行星不會脫離太陽，飛往更遙遠的空間呢?”哈雷心想，這個問題很簡單啊，便說這可以用牛頓的萬有引力理論解釋。“那麼，”牛頓又說，“太陽為什麼不把行星吸引到自己身上，也像地球吸引蘋果一樣呢?”哈雷沉思了一會兒，搖了搖頭。
最後，他們把話題轉到彗星上麵。牛頓說：“哈雷先生，請您再想一想，您所要研究的彗星，不也是太陽吸引過來的嗎?可是它並不會跌到太陽上麵去，而也有它自己的軌道。我們能不能算出它的軌道呢?”牛頓的話雖然沒有直接解答哈雷提出的問題，但是給了哈雷很大的啟發。從此以後，哈雷便全身心地投入到引力問題的研究之中，進行了種種複雜的計算。他後來的研究，對牛頓也有所啟發和幫助。
哈雷是一個虔誠的基督教教徒，而牛頓卻因為發現了三大定律，而與哈雷的看法迥然不同。他們經常在一塊辯論。
有一天，牛頓到哈雷家做客，發現哈雷的客廳裏放著一個精美的太陽係模型。牛頓一眼就喜歡上了這個模型。這個模型實在是非常奇妙，隻要用手一拉上麵的拉杆，6大行星(當時隻發現了6個大行星)便開始自轉，並且繞日公轉。牛頓對這個模型有點愛不釋手，問哈雷：“這個太陽係模型是誰製造的呢?”哈雷想了想，回答道：“它是自然存在的。”
“不可能。”牛頓反駁道，“這麼奇妙的模型肯定是出自哪個能工巧匠之手，它怎麼可能是自然存在的呢?”哈雷反問道：“這個模型比起現實中的太陽係不知道要粗糙多少倍，你既然認定這個模型是出自能工巧匠之手，為什麼就不相信現實中的太陽係出自一個更高智慧的生命之手呢?”
牛頓聽了哈雷的問話之後，陷入了沉思。他想到自己的三大定律，並發現了一個問題：地球之所以能夠繞日公轉，那是因為太陽的引力與地球公轉產生的離心力達到了平衡。但是，地球的公轉要想啟動，那麼就必須首先給地球一個力，不然的話地球無法轉動。在地球繞日公轉之初，是誰給了地球這個力呢?牛頓百思不得其解，於是提出：現實的世界這樣井井有條，是否真的存在一位無所不在的上帝?是否是上帝給了地球這個力呢?
後來，牛頓認為：上帝是宇宙運動的第一推動力。當然，現在看來，這個觀點顯然是錯誤的，但是牛頓的疑問，為天體物理學的發展奠定了基礎。之後愛因斯坦的理論，以及大爆炸的理論，都得益於對這個問題的思考!
50.羅蒙諾索夫發現金星上的大氣
金星淩日的天象是十分罕見的，從1882年12月6日發生後，到2004年6月8日才再次出現，整個20世紀中沒有發生過一次!所謂金星淩日，就是金星從地球與太陽之間經過，人們在地球上可見到一個小黑點徐徐穿過太陽表麵。天文學中，往往把相隔時間最短的兩次金星淩日現象分為一組，這兩次淩日現象間隔8年，但兩組之間的間隔卻長達100多年。幸運的是，在2012年6月6日，我們將看到本世紀最後一次金星淩日!
1761年的淩日觀測過程中，俄國著名學者羅蒙諾索夫將望遠鏡對準太陽，仔細觀察了金星在日麵的移動現象，見到金星進入和離開日麵的時候，日麵圓邊都會抖動一下，由此他意識到這是金星存在大氣的表現，斷言金星四麵被大氣包圍著。他因而成為了第一個發現金星上有大氣存在的人，這也是人類首次知道其他行星也有大氣存在。
同時，一位名叫勒讓提的法國天文學家為了觀測金星淩日，不遠萬裏來到印度。6月5日，他在印度洋上的一艘船上進行了觀測。由於風浪較大，船晃動得非常厲害，他得到的觀測資料沒有任何科學價值。勒讓提沒有灰心喪氣，他知道8年後還可以看到下一次淩日，於是就耐心地等待。終於，1769年6月3日到來了，可就在金星走進日麵前的十幾分鍾，突然天上下起了大雨，把勒讓提澆得像個落湯雞。等雨停了，淩日也已結束了。這意外的撲擊使他心灰意冷，一度病倒在床，幸虧當地居民悉心照料，才使他逐漸好起來。1771年，當勒讓提兩手空空返回故土時，驚訝地發現親屬們已瓜分了他的財產，連科學院院士的位置也為他人補缺了。勒讓提最後落了個一無所有的下場。
51.腳夫沙普利發現了銀河係的中心
現在，我們已經知道，太陽不是銀河係的中心。但是，人們不知道的是，第一次明確提出科學依據，論證這個觀點的，竟然是一名腳夫!沙普利原是美國南方山裏麵的一名腳夫。由於紐約天文台搬到了沙普利的家鄉，工作人員便長期包下沙普利的騾子，進行搬運工作。幾年過去了，新的天文台建好了，沙普利也就留在天文台工作了。
一天，沙普利正在整理他拍的星空照片，突然，一個想法闖進了他的腦海。沙普利想，如果所有的星星都是同樣亮的，那麼我們看到的星星亮度的不同，就可以代表它和我們之間的距離不同。星星其實都是一樣亮的嗎?當然不是。但幸運的是，星星數目巨大，所以從整體上說，星星是差不多亮的。基於這個想法，沙普利通過長期的觀測，終於在1915年創立了造父視差法。根據這個方法，他測定了銀河係內近百個球狀星團的距離。1917年，沙普利用威爾遜山天文台2．5米望遠鏡，研究當時已知的100個左右球狀星團。他統計出，其中三分之一在人馬座內，90％以上位於以人馬座為中心的半個天球上。於是他提出，各球狀星團組成了銀河係這個龐大的天體係統。這個係統的中心在人馬座方向，太陽離這個中心約5萬光年，所以太陽並不是銀河係的中心。這一見解破除了把太陽看成銀河係中心的傳統觀念，為建立銀河係的正確圖像跨出了革命性的一步。