第谷的觀(guān)測(cè)

在16世紀(jì)下半期，編制出能準(zhǔn)確表示行星實(shí)際運(yùn)動(dòng)的星表，是不少天文學(xué)家努力追求的目標(biāo)。第谷(1546-1601年）便是這些天文學(xué)家中最著名的一位。

1.心向天空

第谷于1546年12月14日出生于一個(gè)丹麥貴族之家，13歲時(shí)就進(jìn)入哥本哈根大學(xué)。在他的學(xué)習(xí)科目中，除了語(yǔ)法、修辭、邏輯和音樂(lè)外，還有幾何、天文和算術(shù)。1560年8月21日，他驚奇地看到了一次在預(yù)報(bào)時(shí)間發(fā)生的日全食，從而對(duì)天文學(xué)產(chǎn)生了強(qiáng)烈興趣。于是，他白天在學(xué)校上課，而把晚上的部分時(shí)間用于觀(guān)測(cè)星空。1562年，他到萊比錫大學(xué)學(xué)習(xí)法律，但仍迷戀于天文學(xué)。1563年8月17日，他第一次作了天文觀(guān)測(cè)記錄，描述了木星與土星相合的情況。借助于極為簡(jiǎn)陋的觀(guān)測(cè)器材，第谷發(fā)現(xiàn)，根據(jù)已有星表計(jì)算出的行星位置與實(shí)際觀(guān)測(cè)到的行星位置之間存在著偏差。這使他下決心獻(xiàn)身于天文觀(guān)測(cè)工作。從此，他開(kāi)始了長(zhǎng)期而又系統(tǒng)的觀(guān)測(cè)，以編制一個(gè)精確可靠的星表。

在歐洲各地游學(xué)數(shù)年之后，第谷約在1570年回到丹麥。1572年11月，他遇到又一次重大的天文事件：發(fā)現(xiàn)仙后座中出現(xiàn)了一顆亮度超過(guò)金星的新星。在這顆新星可見(jiàn)的約一年半時(shí)間里，他不斷跟蹤它的亮度和色彩的變化，反復(fù)地測(cè)量了它與其他星體的角距。根據(jù)觀(guān)測(cè)結(jié)果，他發(fā)表了一篇《論新星》的文章。他指出，這顆新星相對(duì)于周?chē)暮阈菦](méi)有明顯的周日視差，而且它也沒(méi)有象行星那樣的自身運(yùn)動(dòng)，因此，它應(yīng)當(dāng)是在極遠(yuǎn)的恒星區(qū)域。這一結(jié)論具有十分重要的意義，因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)，亞里士多德的宇宙學(xué)教導(dǎo)說(shuō)，恒星區(qū)域是不可能發(fā)生物理變化的。

2.從尤拉納斯堡到布拉格

第谷成了享譽(yù)歐洲的天文學(xué)家。1576年，丹麥國(guó)王腓特烈二世(1534-1588年）為把他留在丹麥而賜給他一筆經(jīng)費(fèi)，讓他在文島建立天文臺(tái)。第谷把他在文島上建造的城堡稱(chēng)為尤拉納斯堡——天上的城堡。他和他的家庭從1576到1597年在這里住了20多年。在尤拉納斯堡，除了有一些天文觀(guān)測(cè)室外，還有圖書(shū)館、儀器制造廠(chǎng)、印刷廠(chǎng)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，并且集中了一些能工巧匠。在自己的孩子們和助手的幫助下，第谷進(jìn)行了長(zhǎng)期的系統(tǒng)而又有規(guī)律的天文觀(guān)測(cè)。他使用的儀器已是當(dāng)時(shí)可能有的最好的儀器，但仍然是比較簡(jiǎn)單的。他借助于這些儀器，用肉眼觀(guān)察天空。

1577年，通過(guò)對(duì)大慧星的觀(guān)測(cè)，他又一次證明，慧星離地球肯定比月球遙遠(yuǎn)得多，因?yàn)榛坌菦](méi)有顯示出明顯的周日變化。在他于1588年出版的《論天上世界的新現(xiàn)象》一書(shū)中，詳細(xì)敘述了他對(duì)慧星的觀(guān)測(cè)和結(jié)論。當(dāng)時(shí)的尤拉納斯堡成了歐洲天文研究和發(fā)現(xiàn)的中心。

在1588年腓特烈二世死后，第谷從王室得到的資助越來(lái)越少，尤拉納斯堡的維持也越來(lái)越困難。1597年，第谷最終離開(kāi)文島前往德國(guó)。在漢堡，他寫(xiě)了一本名為《力學(xué)重建的天文學(xué)》的書(shū)。1598年，德皇魯?shù)婪蚨?1552-1612年）邀請(qǐng)他到布拉格，并于次年資助他在布拉格附近的一個(gè)城堡建立天文臺(tái)。1600年，第谷邀請(qǐng)年輕的德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒當(dāng)自己的助手。但是，他在布拉格還未來(lái)得及進(jìn)行系統(tǒng)的工作，就于1601年10月24日去世了。

3.無(wú)與倫比的觀(guān)測(cè)者

第谷對(duì)于精密天文學(xué)的一系列問(wèn)題作了深入的研究。在16世紀(jì)最后的20多年中，他在實(shí)踐中使用了望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)之前所有可能的觀(guān)測(cè)方法，極大地改進(jìn)和完善了觀(guān)測(cè)儀器。他的觀(guān)測(cè)結(jié)果達(dá)到了光學(xué)儀器被應(yīng)用于天文觀(guān)測(cè)之前的最高精度。據(jù)此，他確定了許多重要的天文學(xué)常數(shù)，編錄了一千顆恒星的位置。他跟蹤行星運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程，而不僅是在這些行星軌道的某些特定位置分辨出它們。

第谷采用了反復(fù)觀(guān)測(cè)的方法，力求把誤差減小到最低限度。在他的星表中，標(biāo)準(zhǔn)星座標(biāo)的誤差率只有25秒左右。由于意識(shí)到任何精密的儀器都難免造成誤差，他通過(guò)組合觀(guān)測(cè)的方法，測(cè)出誤差并以此修正由該儀器測(cè)得的結(jié)果。他還注意到大氣折射對(duì)觀(guān)測(cè)精度的影響，并力圖加以修正，編制出了最早的大氣折射表，雖然他對(duì)折射產(chǎn)生的影響估計(jì)有誤。

在理論上，第谷既沒(méi)有完整地繼承托勒密，也沒(méi)有全面地接受哥白尼，而是提出了自己的折衷性體系。他沒(méi)有放棄地球在宇宙中心靜止不動(dòng)的觀(guān)點(diǎn)，認(rèn)為有關(guān)地球在運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法違背了亞里士多德的物理學(xué)，如果地球是旋轉(zhuǎn)的，那么一枚朝地球旋轉(zhuǎn)方向發(fā)射的炮彈將比朝相反方向發(fā)射的炮彈射得更遠(yuǎn)，而這種情況是不存在的；此外，如果地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，那么恒星的視位置應(yīng)產(chǎn)生周年視差移動(dòng)，但這種移動(dòng)尚未被測(cè)出，即便存在也肯定極小，以至于恒星只能位于離地球遙遠(yuǎn)到難以置信的距離。正是由于拘泥于上述認(rèn)識(shí)，他認(rèn)為沉重靜止的地球位于宇宙中心。但在他的體系中，圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的只有太陽(yáng)和月球，而水星、金星、火星、木星和土星等行星則是繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的。通過(guò)自己的體系，他既證明了托勒密體系的缺陷，也指出了哥白尼體系的不足。

盡管第谷本人沒(méi)有直接發(fā)展哥白尼的學(xué)說(shuō)，但他對(duì)積累天文現(xiàn)象所作的貢獻(xiàn)是空前巨大的，他的卓越觀(guān)測(cè)成果，為開(kāi)普勒的工作奠定了基礎(chǔ)。