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发表于 2006-5-26 08:56:14
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你知道行星是如何发现的吗？
张钰哲
《科普创作》编者按：将近四十年前早已明确了的一场争辩，近年来在某些报刊上（包括科普报刊）又旧事重谈了，这就是所谓“木王星”的发现。1945年重庆《中央日报》发表文章吹捧了一位用八卦推算出“木王星”一的人；同年11月26日重庆《新华日报》发表朴英的文章予以反驳；随后重庆《大公报》于12月16日在第一版以“星期论文”发表了我国著名天文学家张钰哲的长篇论文“你知道行星如何何发现的么”，从而结束了这场争辩。三十七年过去了，可能有不少人不清楚这段历史，为此，本刊重新发表张钰哲教授的这篇文章。
文章不仅从科学上详细论述了行星发现的历史和科学原理，使读者不至再受那些大言欺世的行星发现者的朦骗，同时也反对广告式的捧场宣传。并语重心长地指出“从事科学工作的人，如果一心只想倡惊奇论调，欺名盗世，而不甘潜心于真理之追求，为知识而舍身，在学术上恐怕永不能有何成就或贡献……奉劝亟亟于流芳百世者，还须提防着走入歧途，以致贻笑万年。”这在今天还是很有现实意义的。
张钰哲教授是我国老一代的科学家，现任中国科学院学部委员、紫金山天文台台长、中国天文学会理事长。在发表文章的当时任天文研究所所长。他在三十七年前写的科普文幸，在今天我们看了以后仍觉得言之有物，融会科学性、思想性和艺术性一体，仍然是值得我们学习的。张钰哲教授长期从事于小行星和彗星的观测和轨道计算工作，还在1928年，就发现了以“中华”命名的1125号小行星。近三十年来，他和他所领导的行星研究室，观测了5,000多次小行星的位置，陆续发现若干国际小行星星历表上没有编号的小行星和以“紫金山”命名的三颗新发现的彗星。为了纪念他在天文学上的贡献，1978年8月出版的《国际小行星通报》公布，新编号的2051号小行星定名为“张”——(2051) Chang。
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摩登妇女们所倾倒的银幕上灿烂的明星克拉克盖博，在新赋悼亡之后，投入美国空军，被派赴欧作战。他曾几度参加了轰炸柏林的任务。因为年事稍大所以在欧战尚未结束之前，他便已退伍返国。许多新闻记者包围着他问他对于轰炸德国的意见。他问答道“我只懂得演电影。至于轰炸的战略，我实在没有意见可以发表。”为何平常一般人还学不到这位电影演员知之为知，不知为不知，那样的诚朴坦白呢？报纸上常见有大批的名流显者替医生登广告，为医生捧场宣传。按外国道德的观念，医生是不作兴登广告的。诚然外国的月亮不一定比中国的光明，我们无须向人家学步。这些名人自己虽不必知医，可能他们本人或者家属曾请过这位医生诊疗，亲自看到着手成春之效，因而感恩图报，才登出这启事来。可是替新行星发现者登报介绍的人，似乎多少总该晓得一点天文吧。其实天文这冷门，“乃儒流实事求是之学，非方技苟且干禄之具”。天文学者固然不必做到“志士栖山恨不深”的地步，而干谒要津，请人介绍，则已是多余之举了。
再说发现一个新行星，姑不问如何发现的，或者给它起了一个什么名字，开宗明义第一章是你必须有个行星存在哪里。否则岂不好像大雄宝殿的横匾尚未张挂出来而几位近视眼先生们已在廊下争辩上下款所题的文字了。若要证明发现了一颗行星，方法简单得很，初无需西洋教授的褒词，或国内名人的介绍。你只把每次测得那星在天空上的经纬度，一起发表出来。按这些数字一加计算，便可知道它的轨道若何，它和太阳距离的远近，以及它将来逐日径天的位置。那么所发现的这颗星体还是行星，还是彗星，或是小行星，从此也可以加以判断。这和易经八卦又有什么相干呢。保存国粹的人也许要说，以八卦论天文历法本来是古已有之。唐开元时的僧一行不便是推周易而撰大衍历法吗。这位出家人宣传的本领实不在任何俗人之下。他虽不知道大西洋法兰西的国度里，有许多天文名家，他却说他这周易大衍历法，乃是从天台山国济寺那里的名师传授而来。他的老师寺院外有十数古松林立，门边流水潺潺。当他正待敲门，就听到老师在院中布算的声音，接着对徒弟们说：“据我算来，今天该有弟子从远方登门求教，按说必定已经到门了，怎么还没有人去把他领进来呀。”一行有这未卜先知的名师，自然可以传授到世无人知的八卦算诀。他还请了道士邢和璞替他介绍说：“一行其圣人乎。汉之洛下闳造历云，后八百岁当差一日，必有圣人正之。今年期毕矣而一行造大衍，正其差谬，则洛下林之言信矣，非圣人而何？”以一千二百年前的天算家揭起易经八卦的幌子，极尽吹嘘标榜的能事，然而所得到清代阮元在畴人传里的评语乃是：“推步之法，至大衍备矣，后来造算者未能及也。然推本易象，终为傅会。昔木谓一行竄入于易以眩众，乃千古定论也。”何况处于科学昌明的今日，那还可以袭兹故智，卖弄玄虚，只见其心劳日拙而已。
1945年11月26日新华日报上朴英君对这件事作的批评是正确的。“任何一个在大学里，读物理或数学的学生，都会明白像八卦那样东西，连一个运动方程都没有的，是绝不可能用来发现什么新行星的。我想也就是为着这个理由，所以中央研究院天文研究所竞然没有加以驳斥。”便是在发明制造原子弹的美国，在这第二次世界大战期间，星占的迷信也在那里抬头。关于星占期刊的销路，据说几乎可以凌驾电影杂志之上。所以去年底美国通俗天文月刊的纪念刊里，芝加哥大学天文台史楚维台长（Struve）在他那篇“五十年来天文学的进步”报告当中，也要大声疾呼，唤起人们的注意，去扑灭这异端邪说。我们科学的普及远不如人家，那么，偶尔发生这类谬论，也更不足怪了。俗话常说“见怪不怪，其怪自败”。还有说是：“攻乎异端，斯害己也”。不作消极的驳斥，似乎也未可厚非。但我想这是最好的机会把天上各行星发现的往史作简略的介绍。虽然是旧事重提，而大家有了以往发现行星经过的情况作背景，将来如果又有大言欺世的行星发现者出来，便不至于再受欺骗。这该比徒作消极的驳斥较有意义一些。
现在我们所知道的天上的大行星一共有九个。便是金、木、水、火、土，天王、海王、冥王，再加上人类熙来攘往，生老病死和互相屠杀的舞台这个地球。可是其中有一大半没有什么发现的经过，可资报告。更没有人出来以发现的大功自居。因为金木水火土这五颗行星，当草（耳+夫）未开以前，世界上各处的渔猎游牧民族早已认识他们和北斗南箕以及天市那些星点的性质不同。其余几个行星的发现，虽都不依赖八卦周易，却也没有呆板的方式。大家平常总以为行星的发现，只要天文家用望远镜向天空各方巡视，便可找到。这观念并没有十分错误。因为当公元1781年天王星便在这种情形之下被英国天文家威廉侯矢勒所发现了。你说他的运气好么？不错。他为着逃避兵役，十八岁时从德国跑到英国，借奏乐授琴以资糊口，本来毫不知名。自从发现天王星以后，皇家学会便选他为会员，赠他以奖章。英王也召他入宫觐见，封他作皇家天文家。如此一朝成名天下闻的显赫，怎不令人眼红，也想要碰到这发现行星的好运道呢。不过我们还需知道在他不曾见到天王星以前，他曾下过决心要检查全天所有的星体，并且这艰巨的工作也已经有了七年的辛劳。他常是彻夜不寐，将镜里所见到的天象，口头报告出来。由他妹子从旁记录。他所用的望远镜都是自己亲手磨琢架设起来。在这磨镜工作期间，常要十几小时连续地手不停转，必需他妹子将饮食送到他咀边，使他免于饥饿，在旁朗诵小说给他听，使他不感疲劳。由于他具有这一片研究天文的真诚，白日磨望远镜，通宵作观测，经过七年之久，才能有这个发现。从远古到十八世纪几千年中，从来不曾有人发现过新行星的，所以侯矢勒最初看到此星时，还只当它是颗形状特殊没有尾巴的彗星而已。过了一年之后，旁人从轨道的计算，才替他证明了天王星实是土星以外循圆周轨道行走的一颗新行星。
海王星发现的经过，和天王星是迥然不同。天王星自从发现之后，天文家根据太阳及所有已知行星的引力，去推算它的轨道。但是计算所得的经纬度与测天王星所得的位置总不能符合。历久差池愈大。到了十九世纪中叶，这差距达到了天文家认为不可容忍的程度。其实还不过略等于我们所见月亮直径十五分之一罢了。大家揣度其原因，认为多半是由于我们所未知的行星对于天王星吸引扰动以致使它有这越轨的行为。于时英国有个亚当士，法国有位勒威耶，都以天王星越轨之多少为出发点来推算未知行星之所在。亚当士在大学尚未毕业时期便已下过决心，要来解决这个难题。他的计算老早就把新行星的位置得到。不过那时英皇室天文家对他缺乏信心，一再迁延，不曾努力替他用望远镜向碧海一般的青天去探寻。勒威耶算得结果虽然较晚，但运气却好。柏林天文台一收到他的通知，便向着他所指点的那处天空寻觅。一更凑巧的，柏林天文台曾经绘好了这部份天空的星图。1846年9月23日初次按图索骥的时候，便看到一微星为这星图所不载。次晚再看便发觉它的位置有些移易，那么无疑是颗行星了。所以海王星实是被天文家的一枝笔所发现。而天文台里的望远镜不得掠美争功。
冥王星的发现该算作现代的事，不能再称为往史，因为他的存在一直到1930年才被公布于世。美国西部有个天文台是一位经营铁路的企业家罗威耳私人所创办的。他以观测火星上的运河及行星上生物存在问题的研究闻名于世。还写了几本关于火星的论著。他虽从事于带有宣传性的天文工作，同时却不曾忽略实际的努力。他从二十世纪初年起便踵武上文所述两位英法天文学者根据天王海王两星行动的越轨来推求海王外围未知行星的方位。计算虽已成功，可是这X行星始终不曾呈现于眼底。他自己不久也升向天堂去了。罗威耳天文台探寻这未知行星的工作因此稍为松驰下来来，直到1929年该台雇到一位农家子名为汤保者，由他负责担任这搜寻新星的工作，皇天不负苦心人，经过了一年熬夜和挨冻的观测，他居然在双子座中距离罗威耳推算所得的方位六度（约十二个月亮的视直径）左近，看到移动濡缓的星点。轨道计算证明了它是太阳系最外围的一颗行星。它绕着太阳行走一周，需要二百五十年之久。这位年方二十四岁的农家子，从此当然也是一举成名。不过他生长在民主的国度里，没有皇帝召见封为皇室天文家的幸运。只是他家乡康沙斯大学赠送他一额的奖学金，给他入大学进修的机会。
我先前是否说过太阳系里我们所知道的有九个行星。我说错了。其实我该说有几千之多。不过大者只有九个，其余都很小。可以比作鹤立鸡群最魁梧的一颗直径还不满五百英里。这些寻常都称作小行星。它们的轨道大都散布于火星木星二者之间。最初一颗小行星发现的故事颇有趣味。德国天文家波德于1772年宣布了一个他称作行星距离的定律。他说我们只要写下一串数字0，3，6，12, 24,48,96,……然后每数加个4进去，所得的数列，有天文的意义；因为若我们把太阳和地球的距离当作10，那么这数列的第一数恰表水星与太阳的距离，第二数相当于金星，第三数地球，第四数火星，第五数却找不到相当的行星。第六数木星，第七数土星，在他宣布这规律九年后所发现天王星的距离又恰符如此得来的第八数。因此当时的天文家都相信相当于第五位数的距离处必定有个行星的存在，不过吾人尚未发现而已。波得便和其他德国天文家组成一个具有半打队员的天空侦察队，从事于这个苍空逃亡者的追寻。可是那时却有一位年青的哲学家黑格尔发表一篇论文，从人头有七窍等这一类的论据来证明天上也只会有七个行星；把这些天文家想寻找新行星来填补级数内空隙的举动，大加冷嘲热讽。黑格尔当时年少气盛的语言虽嫌武断，而这六位侦察员对于他的非笑，也实在无以自解。因为他们协力追踪了二十年之久，而逃星的踪影仍是杳如黄鹤。直到十九世纪初年的元旦，这新行星却被一位意大利的天文家于无意中从金牛座里发现出来，命名为谷神星。可是这新行星险些儿又被逃脱。这位意大利学者于二月间病倒床上，不克继续观测。他虽曾写信把这新行星的发现通知其他天文台，但百多年前邮递交通情形，比我们抗战期间好不了多少。所以别人接到通知时，太阳已和谷神星过于接近，无法再作观测。等太阳离开这个区域然后再来寻找，谷神星已逃到不知何方了。结果还亏了德国数学家高斯的帮忙，才又把它追捕回来。这位数学神童的奇迹是有口皆碑。当他才三岁还不大会说话时，看父亲结账错误时能立刻说出正确的总数。初进小学老师出了求许多数目的总合考学生。老师为了自己省事起见，所列那些数目是个等差级数。那晓得其中奥妙被这新来的小学生一眼识破。他当时想出等差级数求和法，立刻把结果写在石板上交卷。以他的聪明，所以一听到谷神星逃亡的消息，他便想起行星的轨道，按道理有三次的观测就可以够了。他便创出以三次观测定轨道的方法，推得谷神星的行踪。当年十月谷神星乃又被寻到，失而复得。
自从摄影术被应用于天文观测以来，每年常有盈百小行星的发现，这车载斗量多如过江之鲫的小行星从此也便不为人所重视了。作者于1929年负籍美洲的时代，也曾经发现过这么一颗微星，命名“中华”。在小行星的名册上列号为1125。只以追踪不够殷勤，这明星不辞而别，音讯杳然，实为憾事。但将来我国的天文台能有一具中等大小的望远镜，那么使“中华”命名重辉霄汉，并不困难。
其实我们不该把威廉侯矢勒推为有史以来第一位的行星发现者。这荣誉该归于十五世纪末叶的波兰天文家哥白尼。我国自古称日月五星谓之七政。西方二千年前的天文家多禄亩也认地为中心，日月五星绕地奔走，一起称作行星，据说“木王星”的发现者也把日月算作行星来凑成他所要的数目。这不但是惊人的妙论，而且可以推为最彻底的复古运动了。哥白尼从他所作的观测，断定居中不动者实是太阳，于是地球失去了它特殊的宝座，而被列为行星队伍中的一员。科学的进步，近数百年来虽在突飞猛进，而我们现在对太阳系的观念，和哥白尼当年所悬想的仍大体相同。地心学说自多禄亩以来，在学术界已占有十五个世纪之久的统治地位。哥白尼把它推翻，实是人类思想上极大的革命。他倡这惊人之论，难道是为着标新立异欺世盗名，决不是的。他始终不肯轻易发表这个学说。到了暮年经许多朋友的苦劝然后才把稿子送出付印。当第一本印好送到他的手里时，哥氏已是在病塌弥留之顷了。诗人可以抱有“语不惊人死不休”之句，而从事科学工作的人，如果一心只想倡惊奇论调而不甘于真理之追求，为知识而舍身，在学术上恐怕永远不能有什么成就贡献。哥白尼是波兰的爱国志士，对于经济学有独到的见解，改革了当时紊乱的币制。他精通药理，是王公教主们的御医。而农夫奴役踵们就诊也无不有求必应。所以创立日心学说的哥白尼不仅是科学上真理的发现者，在行为道德方面也是一个完人。古语说“神仙从忠孝中来”。科学家恐怕也不能离开人生的正道。奉劝醉心于流芳百世者，还须提防走入岐途，以致贻笑万年。
1945年12月7月写于昆明凤凰山天文台
（原载于1945年12月16日重庆《大公报》“星期论文”）
《科普创作》杂志1983年第5期 pp 32-35 |
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发表于 2006-5-26 00:08:38
发表于 2006-5-26 08:35:29
