新的天文成果
1.天王星的發(fā)現(xiàn)

由于康德的天體演化學(xué)說的誕生，標(biāo)志著天文學(xué)的相對冷落有所回升，到了18世紀(jì)80年代初，這種局面發(fā)生新的轉(zhuǎn)折。而發(fā)生這一轉(zhuǎn)折的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，就是1781年對太陽系的一顆新行星——天王星的發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)天王星的是一個(gè)流浪音樂家，后來以天文學(xué)家著名的赫舍爾(1738-1822年）。

赫舍爾出生在法國漢諾威的一個(gè)樂師之家。他從小學(xué)會(huì)了多種樂器的演奏，其時(shí)，法王路易十五發(fā)動(dòng)了對德戰(zhàn)爭，赫舍爾即和父親一起從軍。1757年，赫舍爾離開軍隊(duì)，只身流落到英國，開始了他的流浪音樂家的生涯。后來一家教堂聘請他做了樂師。他在白天為教堂演奏音樂，在晚上獨(dú)自望著星空出神，他從音樂的和諧想到宇宙的和諧，似乎突然發(fā)現(xiàn)音樂結(jié)構(gòu)與宇宙結(jié)構(gòu)之間有某種奇妙的統(tǒng)一，于是他開始研究天文學(xué)。

要進(jìn)行天文觀察最基本的條件是必須有一臺天文望遠(yuǎn)鏡。但是他沒錢購買，只得自己動(dòng)手試制，經(jīng)過一段時(shí)間的辛勤工作，終于制出了一臺直徑為6.2英寸的反射型天文望遠(yuǎn)鏡。

1781年春的一個(gè)夜晚，當(dāng)赫舍爾把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)雙子星座時(shí)，發(fā)現(xiàn)在視場中多了一顆六等小星。這顆小星初看起來并不顯眼，可是在經(jīng)過仔細(xì)觀察之后，赫舍爾發(fā)現(xiàn)，它與其它的星星并不相同，這一偶然的發(fā)現(xiàn)引起赫舍爾的極大興趣。

從最初發(fā)現(xiàn)這顆六等小星開始，赫舍爾又連續(xù)對它進(jìn)行了十多個(gè)夜晚的追蹤觀察。赫舍爾發(fā)現(xiàn)，這顆小星的位置在不斷地移動(dòng)，當(dāng)時(shí)，他認(rèn)為可能是一顆彗星，于是在3月13日向皇家學(xué)會(huì)遞交了觀察報(bào)告，說明發(fā)現(xiàn)了一顆新彗星。以后他又對這顆六等小星進(jìn)行多次觀察和反復(fù)分析，最后認(rèn)定，他所發(fā)現(xiàn)的，實(shí)際上是太陽系的一顆新行星。接著赫舍爾初步計(jì)算出了這顆新行星的運(yùn)行軌道，計(jì)算出了它對日的平均距離。他發(fā)現(xiàn)，這顆新行星的繞日軌道近似圓形，而對日平均距離約為土星的兩倍。

自古以來，人們只知道水、金、火、木、土五大行星。哥白尼的日心說創(chuàng)立后，人們才認(rèn)識到人類自身所在的地球也是一顆行星，這樣人們才知道太陽系有六大行星。自哥白尼以后，人們在天文觀察中雖然有不少新發(fā)現(xiàn)，但由于人們一直認(rèn)為土星是太陽系的最邊緣，所以誰也沒有想到在土星之外是否還有別的行星。赫舍爾發(fā)現(xiàn)的這顆新行星并不難觀察，在晴朗的夜空，用肉眼也可以勉強(qiáng)觀察到，但許多天文學(xué)家由于受到土星是太陽系的邊緣這一既定觀念的束縛，既使在看到它以后，也錯(cuò)把它當(dāng)做恒星或別的天體放過了。

新行星的發(fā)現(xiàn)立即轟動(dòng)了英國乃至整個(gè)歐洲。許多天文學(xué)家都在望遠(yuǎn)鏡中找到了這顆新行星。天文學(xué)家們紛紛向赫舍爾表示祝賀，建議把這顆行星命名為"赫舍爾星"。但赫舍爾認(rèn)為不合適，于是，這顆新行星便以古希臘神話中的天王尤拉納斯的名字為它命名。這樣，天王星便成了太陽系的行星家族中的第七名成員。

天王星的發(fā)現(xiàn)為英國贏得了極大的科學(xué)榮譽(yù)，英國皇家學(xué)會(huì)立即授予赫舍爾以皇家學(xué)會(huì)會(huì)員的稱號，并聘請他為皇家天文學(xué)家。自此以后赫舍爾便成了一名職業(yè)天文學(xué)家，那時(shí)赫舍爾43歲。

赫舍爾被聘請為皇家天文學(xué)家時(shí)，正值他中年盛時(shí)，因此，他又在天文學(xué)中，特別是在天文觀察中作出了一系列杰出的貢獻(xiàn)。1782年，他編制出了第一個(gè)雙星辰。1783年，他不但發(fā)現(xiàn)了太陽本身的自行，而且發(fā)現(xiàn)了太陽系作為一個(gè)整體在空間的運(yùn)動(dòng)。這一杰出的發(fā)現(xiàn)，可以與發(fā)現(xiàn)天王星相媲美。因?yàn)檫@一發(fā)現(xiàn)動(dòng)搖了認(rèn)為恒星不動(dòng)和太陽系不動(dòng)的傳統(tǒng)觀念。

1785年，他首次用統(tǒng)計(jì)方法研究了恒星在空間的分布和運(yùn)動(dòng)，從而描繪出了第一個(gè)銀河系結(jié)構(gòu)模式，并由此奠定了恒星天文學(xué)的基礎(chǔ)。1787年，他又發(fā)現(xiàn)了天王星的兩顆衛(wèi)星：天衛(wèi)四和天衛(wèi)三，并首次發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)行星狀星云。1789年，他又發(fā)現(xiàn)了土星的兩顆衛(wèi)星：土衛(wèi)一和土衛(wèi)二。1800年，他首次從太陽光譜中發(fā)現(xiàn)不可見的紅外輻射。1802年，他又發(fā)現(xiàn)雙星有相互繞轉(zhuǎn)的周期運(yùn)動(dòng)。可以說，在18世紀(jì)末和19世紀(jì)初的天文學(xué)史中，乃至在整個(gè)近代天文學(xué)史上，誰也沒有象赫舍爾有這么多的杰出發(fā)現(xiàn)。

由于赫舍爾在天文觀察中所取得的一系列成就，特別是由于天王星的發(fā)現(xiàn)，在天文學(xué)中又重新激起了一股新的熱流，在這股新熱流的激蕩之下，天文學(xué)又出現(xiàn)了一個(gè)新的蓬勃局面。

2.拉普拉斯與高斯的天文學(xué)研究

拉普拉斯(1749-1827年）生于法國諾曼的一個(gè)農(nóng)民家庭，在博蒙陸軍學(xué)校畢業(yè)之后，由大數(shù)學(xué)家達(dá)蘭貝爾推薦，當(dāng)了巴黎軍事學(xué)校的數(shù)學(xué)教授。在法國大革命時(shí)期曾參加過巴黎高等師范學(xué)校和工科大學(xué)的組織工作。

在赫舍爾發(fā)現(xiàn)天王星之前，拉普拉斯即開始致力于天文學(xué)研究。不過，他最初的研究主要是在天體起源的力學(xué)理論方面。1775年，他對潮汐動(dòng)力學(xué)的研究取得初步成果。此后，他進(jìn)一步致力于天體起源的理論推導(dǎo)。1796年，他發(fā)表了《宇宙體系解說》這一名著，在這一著作中，他提出了一個(gè)類似于康德的天體演化學(xué)說的"星云假說"。所不同的是，拉普拉斯的"星云假說"比起康德的"星云假說"有更多的力學(xué)基礎(chǔ)與物理學(xué)依據(jù)，而他的《宇宙體系解說》比康德的《宇宙發(fā)展史概論》產(chǎn)生了更深遠(yuǎn)的影響。正是由于拉普拉斯的"星云說"，使人們想起了康德的"星云假說"。這樣以"星云說"為基礎(chǔ)的天體演化學(xué)說，自此便以"康德——拉普拉斯學(xué)說"而聞名于19世紀(jì)初。由于這一學(xué)說本身所具有的革命內(nèi)容，同時(shí)也由于法國革命在當(dāng)時(shí)的巨大影響，"康德——拉普拉斯學(xué)說"便成為19世紀(jì)各種演化學(xué)說的先導(dǎo)，成為19世紀(jì)科學(xué)革命的一面旗幟。

當(dāng)赫舍爾發(fā)現(xiàn)天王星的消息傳到法國后，即進(jìn)一步激起了拉普拉斯對數(shù)理天文學(xué)的興趣，特別是激起了他對天體力學(xué)的興趣。于是，他以牛頓、歐拉、達(dá)蘭貝爾、拉格朗日等人有關(guān)行星攝動(dòng)的力學(xué)和數(shù)學(xué)成果為基礎(chǔ)，開始對行星運(yùn)動(dòng)的力學(xué)和數(shù)學(xué)問題進(jìn)行研究。1799年，拉普拉斯發(fā)表了《天體力學(xué)》這一重要著作。在這一著作中，他進(jìn)一步發(fā)展了行星運(yùn)動(dòng)的攝動(dòng)理論。

天王星的發(fā)現(xiàn)，也激起了觀測天文學(xué)的新的熱流。1801年1月1日，意大利天文學(xué)家皮亞齊(1746-1826年）在火星與木星之間發(fā)現(xiàn)了太陽系的第一顆小行星"谷神星"。這是繼天王星發(fā)現(xiàn)后，又一轟動(dòng)科學(xué)界的重要新聞。

自此之后，人們才知道，不但有天王星這樣的大行星，而且還有像谷神星這樣的小行星。這樣，人們對于太陽系的認(rèn)識又前進(jìn)了一步。

谷神星的發(fā)現(xiàn)引起了德國青年數(shù)學(xué)家高斯的興趣，當(dāng)時(shí)高斯年僅24歲，但他已在數(shù)學(xué)上取得了一些引人注目的成就，于是他很快轉(zhuǎn)入天體力學(xué)的研究。在研究之初，高斯對皮亞奇的觀察資料進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要用三個(gè)基本數(shù)據(jù)就可以算出谷神星的軌道。1802年，高斯的朋友、德國天文學(xué)家奧爾別爾斯在火星與木星之間又發(fā)現(xiàn)了一顆小行星"智神星"。高斯也用同樣的方法對智神星的軌道進(jìn)行了計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果與觀察的結(jié)果是一致的。

高斯在天體力學(xué)中取得的這些最初的成果給了他很大的鼓舞。但不久以后，人們發(fā)現(xiàn)，無論是谷神星，還是智神星，它們的實(shí)際運(yùn)行軌道要比理論計(jì)算軌道復(fù)雜得多。而使小行星的軌道復(fù)雜化的原因，顯然是由于大行星的攝動(dòng)作用引起的。于是高斯由行星軌道的一般理論研究，轉(zhuǎn)入重點(diǎn)研究行星的長期攝動(dòng)問題。此后高斯經(jīng)過幾年的努力，終于建立了一個(gè)按圓錐曲線運(yùn)動(dòng)的理論來計(jì)算行星攝動(dòng)的新的數(shù)學(xué)方法。1809年，高斯出版了論述他的這一新的數(shù)學(xué)方法的著作《天體按照圓錐曲線運(yùn)動(dòng)理論》。這樣，繼拉普拉斯之后，高斯又把行星攝動(dòng)理論向前推進(jìn)了一步。