第谷·布拉赫:天才的观测家

时间:2023-12-13 22:39:02

第谷·布拉赫:天才的观测家

哥白尼学说一开始不仅受到新教的敌视,也遭到许多天文学家的反对。他们之中最著名的是第谷·布拉赫。但历史就是这样捉弄人,第谷本人虽然反对哥白尼体系,他的天文观测工作却为哥白尼日心学说的发展开辟了道路。

第谷出身于丹麦一个贵族家庭,13岁进入哥本哈根大学学习法律和哲学。14岁那年,因为参加了一次日食观测,对天文学产生浓厚的兴趣,便改学数学和天文学。从1563年开始,第谷自己购买仪器进行天文观测,首先发现了木星和土星的运动与当时流行的星表不一致。1572年11月11日,天空出现了一颗明亮的新星。这颗新星以前从未出现过,但这时成了全天空最亮的一颗星。它是一颗行星吗?第谷仔细观测了这颗新星的行踪,但未发现有丝毫视运动,这就说明它不是一颗行星,而是一颗恒星。第谷将自己的观测结果写成了一本书。在书中,他首次发明了“新星”(Nova)一词,而且视差的测量结果证明新星距离相当遥远。这本书实际上给了亚里士多德的天空完美不变的观点以有力的驳斥。《论新星》这本小书出版之后,第谷在天文学界的声望大增。丹麦国王腓特烈二世为了防止这位杰出的丹麦天文学家流失到当时的天文学中心德国,专门拨巨款为他在维文岛上修建了一个天文台。这是近代第一个真正的天文台,于1580年落成。

在这座皇家天文台里,第谷工作了近20年。其间,第谷利用当时最先进的观测技术,广泛、系统、细致、精确地观测并记录天象,达到了那个时代的最高水平。他的天象记录几乎包罗了望远镜发明之前肉眼所能观测到的全部。1577年,第谷仔细观测了当时出现的一个巨大的彗星,证明它也比月亮遥远。这就更沉重地打击了亚里士多德的天界完美观。亚里士多德的时代也注意到了彗星现象,但通常解释成大气现象,是月下世界的事情。第谷还发现,彗星的轨道不可能是正圆的。这样一来,希腊宇宙论中的水晶天球概念就成了问题,因为非正圆轨道的彗星必定要在各行星天球之间穿行。第谷本人在宇宙观上十分保守,他内心并不愿意打破水晶天球,所以对彗星轨道的这一重要发现未做进一步的解释。

第谷是一个天才的观测家,但在理论上因循守旧。他完全清楚日心说的优点,而且赞美它是“美丽的几何构造”,但他不能同意地球运动的概念,因为他没有观测到恒星的视差。实际上,未观测到恒星的周年视差这件事有两种可能的解释,一是地球确实不动,二是恒星太过遥远。第谷宁可相信前者,也不相信行星与恒星之间有如此广阔的虚空空间。

第谷虽然不同意地动概念,但对托勒密体系也不满意。1583年,他出版了一本论彗星的书。在书中,他提出了自己设计的混合体系:“按照古人的说法和《圣经》的启示,我认为只能把地球安置在世界中心。但我不赞成托勒密那种主张。我想,只有太阳、月亮以及包含全部恒星的第八重天才以地球为中心而运行,五颗行星则绕太阳运行。太阳处在它们的轨道中心,它们像陪伴君王那样绕太阳做周年运动。”第谷的这个混合体系,在数学上与哥白尼体系完全等价。

第谷系统及精确的观测材料为历法改革奠定了基础。1582年在教皇格里高利十三世主持下,完成了对基督教世界沿用了1000多年的儒略历的改革工作,颁行了格里高利历。此外,第谷长期系统的观测资料直接导致了当时最先进的星表的出现。

据说第谷在日常生活中脾气很不好,遇事好争斗,而且因为自己是贵族而骄傲自大。丹麦国王腓特烈二世很宽容,对他的这些缺点毫不计较。但是,1588年腓特烈二世去世后,新国王克里斯蒂安不喜欢第谷的这种脾气,几年后便不再资助第谷的工作。这使他陷入困境。1597年,德国国王鲁道夫二世邀请他去,第谷遂举家迁往德属的布拉格新区定居。在那里,他发现了开普勒并将其收为助手。他将自己毕生的观测所得材料全部交给了开普勒,并让他依此着手编制行星运行表。1601年10月24日,第谷因病去世。临终前,他喃喃地说:“我多希望我这一生没有虚度啊!”1602年,开普勒编辑出版了第谷遗留下来的观测资料,并从中探讨行星的运动规律。开普勒的伟大工作真正使第谷的一生没有虚度。