天文学：现代进展与解释

也许是因为有了太多发现，也许是因为动力十足，17世纪和18世纪的天文学领域学者云集，优秀工匠辈出。巴黎天文台的首任台长卡西尼致力于确定金星、火星和木星的自转；惠更斯辨认出了土星所呈现出的奇怪外观——一个被圆环围绕的球体，他还发现了土星的一颗卫星；罗默通过观测木卫食确立了光速有限观；牛顿的后继者克莱罗、达朗贝尔、拉格朗日以及拉普拉斯是18世纪法国最为著名的代表人物，所有人都知道拉普拉斯(1)提出的解释太阳系生命及其形成的著名假说；威廉·赫歇尔是个名副其实的“观察者”——他深知改善光学仪器的必要性，努力制造性能更加强大的观测工具，最终制造出了一架口径1.45米的天文望远镜。赫歇尔将大量精力投入到了恒星天文学的研究中，被后世誉为“恒星天文学之父”，但他对一些行星问题也颇感兴趣。他发现了天王星及其两颗卫星，并确定了土星的两颗卫星的自转周期。

使用仪器得到的第一批天文发现。摘自安德烈亚斯·塞拉里乌斯的《和谐大宇宙》，阿姆斯特丹，1660年。——拉鲁斯出版社

天文测量仪器。摘自第谷《天文学仪器》（Astronomiae Instauratae Mechanica）所绘之图，纽伦堡，1602年。——拉鲁斯出版社

就这样，通过精确的数据，关于行星的知识日渐丰富，人们自然而然想要了解其他星球的本质。17、18世纪的学者们钟爱逻辑清晰易懂的推理，这在当时引起了强烈反响：在古希腊罗马时代及中世纪，人们曾认为，地球不仅地位高于其他天体，还是宇宙诞生的起源；而如今，地球的地位一再下降——与其他天体一样不过是行星链中的一颗。过度谦虚代替了过分骄傲，再加上稍嫌简单化的推演，人们最终认为，水星、金星、火星与木星的特征同地球一样，甚至更加奇特；同时，人们也再无理由认为地球是唯一孕有生命的行星。其著作在科学领域拥有法律效力的丰特奈尔出版了《关于宇宙多样性的对话》一书，这部社交对话体著作实际上是第一部通俗天文学作品。丰特奈尔在书中解释道，月球是无人之地这种说法已经没有立足之地了，它就如妄图说明圣丹尼空无一人一样荒谬，因为一个从未出过城的“巴黎市民”站在巴黎圣母院塔楼顶端，就算能望见圣丹尼市，也看不到城内的居民。同样，行星可能距太阳各有远近，但总有一天，人们会看到星球上的植物、矿物，当然还有生物。丰特奈尔对这些行星逐一观测以研究其上的生存环境，他因从未怀疑过外星生命的存在，便轻率地统统赋予这些古老的星球以生命。通过科学论证、逻辑推理以及温情的想象，丰特奈尔勾勒出火星、木星、土星的社会面貌，与太阳王统治下的王朝大相径庭。

同一时期，数学家兼天文学家惠更斯也涉足了这一问题。作为观星专家，他的观点更加宝贵。惠更斯十分相信逻辑和理性的可靠性，因此在尽可能客观地研究行星、行星间相对距离及各自面貌后，他最终坚定地认为行星的地表特征同地球一样。他是如此推崇行星与地球之间的相似性，以至于他的论述竟不似出自一位科学家之笔。如此经过再三推论——尽管他的论证中只有代数形式具有科学性——惠更斯最终确定了行星生命的存在，自然，他也相信行星生命的体貌同地球上的人类一样。惠更斯详细核查地球上的生物及事物的所有属性，将其赋予相邻的星球，因而其他行星上的人不仅四肢俱全会思考，还像地球上的人类一样拥有知识储备，孕育艺术科学……我们的天文学家还产生了这样一种大胆的想法：这些外星人是不是优于我们地球人……惠更斯对此并无疑虑，他一定认为自己通过进一步的巧妙推演，打开了幻想的大门。

18世纪人们想象的其他行星居民——拉鲁斯出版社

如要继续深入17、18世纪所形成的关于其他星球的观点，那我们只能考虑来自当时的学者、思想家的权威意见，因为若要忆及当时以行星为框架或主题的想象作品，这点篇幅远远不够。当时的作家和诗人要么出于对奇幻故事的兴趣，要么为了隐晦表达对社会或政治的批评，纷纷采用月球、火星或者木星作为各自作品的背景。显然，不管这些作品多么奇特有趣，都无法吸引我们的注意。然而，说到这两个世纪丰富的科学文学作品，我们不得不提及伏尔泰的《微型巨人》。这位敏锐的哲学家也涉足了“行星”这一主题，但他的作品不过是对《关于宇宙多样性的对话》以及丰特奈尔在这部作品中采用的笛卡尔主义的愉快批评，要知道，丰特奈尔和惠更斯深受笛卡尔主义影响。简言之，伏尔泰可能是在回答从巴黎圣母院的塔楼上眺望圣丹尼的市民这一问题，他讽刺道，人类总是凭“一个人身上有跳蚤就断言旁边的人身上也有跳蚤”，没有比这个回应宇宙多样性的答案更好的了。哲学家的玩笑吗？批评家的戏谑吗？也许是吧，但同时，这也是对在科学事实面前愈显失败的惠更斯等人的演绎方法的谴责。随着天文技术的日臻完善，天文发现的成果越来越多，也越发清晰，古老的推理方法逐渐被真正意义上的科学方法所代替，这一过程起势缓慢，但随后突飞猛进。科学的方法从特定发现出发，依赖实践来发展。

仅用几页纸就想概括19世纪和20世纪初期的天文学进展，无异于痴人说梦，因为科学从未像此刻这样巨步向前，我们也从未见过哪个时代曾诞生过这么多出类拔萃的天文学家。首先，数学被大量应用到对天文现象的研究之中，从而带来了众多重大发现。比如，勒维耶(2)仅仅通过强大的计算能力就揭示并确定了海王星的存在及其位置；无数的“寻星者”聚焦于浩瀚无垠的星辰宇宙。与此同时，仪器技术与这一天文学分支齐头并进，带来了无数的发现和希望。我们将在下一章逐一介绍这些现代仪器——天文望远镜、光谱仪器、摄影仪器，以及它们在天文学研究中各自的地位。

有人说，这一切都与专家有关，但重要的是，我们须知道学者们基于上述方式方法建立的“确切”描述为我们塑造了怎样的宇宙以及太阳系各星球。上个世纪(3)，新发明的光学仪器带来了天象的详细细节，但人们经常过于仓促地妄下结论，著名的“火星运河”便诞生于此时（见“火星”一章）。这些在稍后有必要承认的错误解释告诫人们必须谨慎、耐心。今天，天文科学已经发展到了这样一种程度：人们无须想象和做过于烦琐的演绎，就能获取关于行星外表或特性的某些基本概念。现在，人们已然熟知了这些神秘的天体，而这一切要归功于伟大的天文学家兼普及者弗拉马利翁(4)及其著作。(www.xing528.com)

尽管如此，如果不首先解释整个行星系统及其在宇宙中所占的地位，我们依旧不能着手定义太阳系的每个成员或掌握它们的特点乃至形象。

最初，人类多么倾向于火星上的“运河”想象。

行星轨道为椭圆形，太阳位于焦点F、F’中的一处。行星在轨道上运行时，交替经过近日点P和远日点A。如图所示，由于行星的公转，S处的卫星也被行星牵引绕日运动。

(1) 皮埃尔-西蒙·拉普拉斯（1749—1827），法国著名天文学家、数学家。这里提及的假说指的是拉普拉斯在《宇宙系统论》中从数学和力学角度充实了康德哲学角度的星云说，提出了第一个科学的太阳系形成与演化理论。

(2) 奥本·尚·约瑟夫·勒维耶（1811—1877），法国数学家、天文学家。德国天文学家伽勒根据他的计算观测并证实了海王星的存在。

(3) 在这里指19世纪。

(4) 尼可拉斯·卡米伊·弗拉马利翁（1842—1925），法国天文学家、作家，作品包含了天文科普类书籍和早期科幻书籍。