登陆注册
10156400000004

第4章 天文大发现(3)

哈雷编纂了大量彗星的观测记录,并且是第一个全力以赴地从事彗星轨道计算的人。经过几年的努力,哈雷搜集了英国和世界各地历史上关于彗星的观测资料,找到了从1337年到他1698年观测到的24次关于彗星的记载。哈雷对这24颗彗星的轨道做了计算后,发现1531年、1607年和1682年出现的三颗彗星,轨道十分接近,而且这三颗彗星出现的时间,又恰好都是相隔75年左右。这使哈雷突然产生了一个大胆的设想:难道它们竟是同一颗彗星吗?这个想法使他兴奋不已。但是,他清楚地认识到,要使设想变成科学,必须掌握大量的真实数据。

于是,他又开始查阅更早的历史资料,果然又发现每隔75或76年就有一颗明亮的大彗星出现。看来,这颗彗星的周期回归已经无可怀疑了。接着他又开始对这颗彗星的运行轨道作进一步的计算。

经过几个月的日夜奋战,计算、复核、计算……哈雷得到了令人欢欣鼓舞的结果:这颗彗星在运行轨道上环绕太阳运行的周期与历史上的记载完全相符。他不仅发现彗星的运行轨道,同时又一次雄辩地证明了万有引力定律的正确性,使天文学和物理学都向前推进了关键的一步。哈雷令人信服地指出:这颗彗星是太阳系的一颗行星,受太阳引力的吸引,围绕太阳运行,不过,这个椭圆形的轨道比地球绕太阳运行的轨道大得多。地球绕太阳一周需要一年,它则需时75年左右。

1720年,哈雷担任了格林威治皇家天文台台长,成为皇家天文学家。他正式宣布:“人们在1682年看到的所谓‘妖星’,是颗大彗星,实际上是1607年那颗彗星的回归。这颗彗星将在1758年底或1759年初重新出现在你们的眼前。”

这一庄严的宣告,振撼了整个欧洲大陆。整个英国社会乃至欧洲都产生了强烈的回响。社会上大多数人半信半疑,一些天主教士更是立即跳出来进行冷嘲热讽。但是,许多真正的科学家却极为重视哈雷的预言和论证,肯定了这一天文学研究方面的重大成绩。

哈雷的预言会成为现实吗?人们都拭目以待。

1758年12月25日,圣诞节之夜,这颗彗星没有辜负爱德蒙·哈雷的厚望,果然如期莅临了。人们高声呐喊:“哈雷来了!”

哈雷的预言得到证实使天文学界为之振奋,遗憾的是,哈雷没有等到这一天,他已于1742年1月14日卒于格林威治。人们为了纪念这位科学家的预言,将该彗星定名为“哈雷彗星”。此时,长眠地下达16年之久的爱德蒙·哈雷可以瞑目了。

发现月球的另一面

人造卫星没有上天之前,月亮的另一面对于生活在地球上的人类来说,永远是个谜。这是因为,月亮自转的周期和它绕地球旋转的周期相同,它总是一个半球对着地球,另一个半球永远背向地球。原因何在?第一个解答这个问题的,就是18世纪后期到19世纪初期的大科学家拉格朗日(Joseph Louis Lagrange,1736~1813,意大利数学家、力学家。他在分析和数论的各个领域以及分析力学和天体力学中都有杰出的贡献,其最重要著作《分析力学》是以后这一学科所有研究的基础。

拉格朗日是变分法的开拓者和分析力学的奠基人。1766年,普鲁士王腓特烈大帝写给拉格朗日的信中说:“欧洲最大之希望,欧洲最大的数学家——拉格朗日在我的宫廷之中。”拿破仑曾赞美他是“一座高耸的金字塔”。

拉格朗日1736年1月25日生于意大利的都灵。父亲是陆军骑兵里的一名会计官,后又经商,因经商破产,家庭经济景况日渐衰落。拉格朗日是长子,他有11个弟弟的妹妹。因此,父亲一心想让他学法律,将来当一名大律师,重振家业。然而,拉格朗日对法律毫无兴趣,却偏偏喜爱文学。父亲因而对他大失所望,放弃了对孩子学业上的信心。

拉格朗日并不是一位“数学神童”,恰恰相反,直到17岁的时候他对数学还未发生兴趣,他特别喜欢文学。17岁那年,他偶然读到一篇英国天文学家哈雷撰写的介绍牛顿微积分方面成就的文章——《论分析方法的优点》,使他对牛顿产生了无限崇拜和敬仰,于是下决心做牛顿式的数学家。

在进入都灵皇家炮兵学院学习后,拉格朗日就开始有计划地自学数学。由于他勤奋刻苦,进步很快,尚未毕业就担任了该校的数学教学工作。18岁开始撰写数学论文,19岁竟然已经被正式任命为该校几何学教师。

这一年,拉格朗日开始研究“极大和极小”的问题,采用了纯分析的方法,全面而系统地处理了范围很广的一类问题。1755年8月,他写信把这个方法告诉了著名数学家欧拉,欧拉立即给他回了一封热情洋溢的信,祝贺他取得的巨大成就。就这样通信、讨论,拉格朗日和大数学家欧拉一起开辟了数学的一个新的分支——变分法。

1756年,在欧拉的推荐下,20岁的拉格朗日被提名为柏林科学院的通讯院士,接着又当选为该院的外国院士。

1762年,法国科学院提出“月球天平动”的问题,作为1764年的悬赏题目。要求用万有引力定律解释月球何以自转,以及自转时总是以同一面对着地球,且产生二均差。在这次悬赏征答中,拉格朗日写出一篇出色的论文,成功地解决了这一问题,获得了科学院大奖,得到了巴黎同行的赞扬。一下子,拉格朗日的名字便传遍了法国、德国、意大利,乃至整个欧洲,引起了世人的瞩目。

两年之后,法国科学院又提出了木星四卫星的问题,这是一个比克雷罗、达兰贝尔、欧拉研究过的“三体问题”复杂得多的“六体问题”。所谓“六体问题”就是木星、木星的四个卫星(当时只发现木星有四个卫星)和太阳之间的摄动问题。

这个问题精确的数学计算在当时是相当困难的。拉格朗日面对这一难题,毫不畏惧,经过数个昼夜的艰苦奋斗,最后,他终于用近似解法克服了困难,从而再度获奖。这两次获奖使他赢得了世界性的声誉。

1766年,拉格朗日到柏林科学院工作,1776年接替欧拉担任柏林科学院院长的职务。1787年,拉格朗日离开柏林到了巴黎,先后任巴黎师范学校和巴黎工艺学院教授。

在柏林科学院的20年中,拉格朗日发表了许多的论文,成果丰富,多次获得法国科学院大奖:1772年以论文《论三体问题》获奖;1773年以论文《论月球的长期方程》再次获奖;1779年又以论文《由行星活动的试验来研究彗星的摄动理论》而获得了双倍奖金。

拉格朗日在柏林科学院期间,对代数、数论、微分方程、变分法和力学等方面进行了广泛而深入的研究。他最有价值的贡献之一是在方程论方面。在对前人用来解决四次以下方程的全部方法的基础上,又进行了深入的研究。于是得出了结论:用代数运算解一般n次方程(n>4)是不能的。虽然对于这一结论他没能给出证明,但它对后来伽罗华建立群论起到了极为重要的作用。

最值得一提的是他完成了自牛顿以后最伟大的经典著作《论不定分析》,出版时他已经52岁,整整经历了37个春秋,倾注了他的全部智慧和心血。在这部巨著中,他是利用变分原理,建立了优美而和谐的力学体系。

他在序言中写道:“我们已经有了力学方面的各种专著,但本书的计划是全新的。我曾致力于将这门科学‘力学’,以及解决与它有关问题的技巧,化归为一般性的公式,这些公式的简单推导就给出解决每一个问题所必须的全部方程……在这项工作中找不到圆形。我在其中所阐明的方法,既不要作圆,也不要求几何和力学的推理,而只是一些遵照一致而正确的程序的代数‘分析’运算。喜欢分析的人将高兴地看到力学变为它的一个分支,并将感激我扩大了它的领域。”

确实,拉格朗日把宇宙谱写成由数字和方程组成的有节奏的旋律,把动力学发展到登峰造极的地步,并把固体力学和流体力学这两个分支统一起来。毫不夸张地说,这部巨著奠定了现代力学的整个基础。因此,伟大的科学家哈密顿把它誉为“科学诗篇”。

拉格朗日堪称第一位真正的分析家,他以严谨的科学态度研究每一个问题,精益求精。他的工作对于以后几个世纪中数学所遵循的路线有着深远的影响,也为高斯、阿贝尔等一代数学家的成长提供了丰富的营养。在以后一百多年的时间里,数学里很多重大的发现几乎都与他的研究有关。

1813年4月10日早晨,这位伟大的科学家在巴黎因病逝世,走完了他那光辉灿烂的科学旅程。在科学发展史中拉格朗日是一位“总结了18世纪的数学成果,开辟了19世纪数学研究道路”的科学天才。

天王星的发现

1781年,太阳系的一个新成员,第七大行星——天王星被发现,天文学又向前发展了一大步。天王星的发现,在当时引起了科学界的巨大震动。这颗行星的发现者,竟是一位极普通的乐师——威廉·赫歇耳(Frederick William Herschel,1738~1822,英籍德国天文学家)。

威廉·赫歇耳于1738年11月15日生于德国西北部的汉诺威,当时父亲给他取名为弗里德里希·威廉姆(Friedrich Wilhelm)。父亲是汉诺威军队的中的一名乐师。由于家庭贫困,他15岁时就被父亲送到军乐队拉手风琴和吹双簧管。然而,残酷的战争来临了。1757年,法军占领汉诺威。他18岁时只身从德国流亡到英格兰,靠演奏手风琴糊口度日。后来他把德国名字改为威廉·赫歇耳。

此时,赫歇耳已经迷恋上了天文学。观察天空需要望远镜,他没有钱买,就自己磨制。1773年,他开始磨制望远镜,先后制出了焦距为2米、3米、6米及12米的望远镜。

有了自己的望远镜,赫歇耳立即把它指向星空。

1774年,赫歇耳不仅制作出世界上最好的反射望远镜,而且第一次使反射望远镜的效能真正超过了当时的折射望远镜。正是这架反射望远镜使他的天文事业进入到科学的研究阶段,进而取得一些重大发现。

在赫歇耳进行“巡天观测”的第七个年头,1781年3月的一个夜晚,晴朗的天空格外寂静,月光下,赫歇耳照例用自制的2.1米焦距反射镜和放大二百多倍的目镜作“巡天观测”。

同类推荐
  • 神秘的人体(探索宇宙奥秘系列丛书)

    神秘的人体(探索宇宙奥秘系列丛书)

    宇宙,是这个世界上谜团最多的地方,也是最吸引孩子好奇心的地方。宇宙包含着最神秘的未知和疑问,人类正在以高超的科学手段和不懈的努力不断深入探索宇宙的深处,希望了解人类自身的过去与未来。而地球是我们人类赖以生存的家园。在漫长的岁月中,人类一直在这个星球上繁衍生息。虽然它只是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却又是独一无二的:它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球……《探索宇宙奥秘系列丛书》向孩子们展示这个既熟悉又神奇的世界。
  • 鸟与昆虫

    鸟与昆虫

    本书分上下两篇分别介绍了常见的鸟与昆虫。主要内容包括:留住大雁;天鹅仙女;“爱情的象征”;导航鸟;神秘的鹤;稀世珍鸟;亚洲“鸵鸟”等。
  • 青少年应该知道的汽车

    青少年应该知道的汽车

    本书让读者在了解什么是汽车的同时,能明白理解汽车发展的来龙去脉,进而使我们在享受汽车为我们带来的便利舒适的现代生活的同时,不仅知其然,而且更能知其所以然,让广大青少年了解和掌握汽车的基础知识。
  • 历史未解之谜(世界未解之谜精编)

    历史未解之谜(世界未解之谜精编)

    本书是《世界未解之谜精编》系列之一,该系列精心收集了众多千奇百怪、扑朔迷离的世界未解之谜,内容涉及宇宙、生物、地理、飞碟、人体、恐龙、宝藏、百慕大、历史、金字塔、文化等多个领域,书中令人耳目一新和不可思议的未解之谜,给予了人类新的思索。人类究竟创造了多少奇迹,又留下了多少谜团,有待我们进一步探索和研究……我们深信,通过不断的努力,未知一定会变为已知。让无数探寻声化做利刃,刺破一桩桩人类千年未解之谜。
  • 太空天窗在哪里

    太空天窗在哪里

    开启科学的大门,人类就能迈入崭新的天地,我们就能获得更加无限的生存空间,这就是科学的力量。科学的内涵就是事实与规律,需要发现人所未知的事实,并以此为依据,实事求是,而不是脱离现实的纯思维的空想,并寻找客观事物之间内在的本质的必然联系。因此,科学是建立在实践基础上,并经过实践检验和严密逻辑论证的,是关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。但是,我们生存世界的奥秘,那简直是无穷无尽,从太空到地球,从宇宙到海洋,真是无奇不有,怪事迭起,奥妙无穷,神秘莫测,许许多多的难解之谜简直不可思议,使我们对自己的生命现象和生存环境是捉摸不透。破解这些谜团,就有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。
热门推荐
  • 我为万法

    我为万法

    他是暗夜中的王者,他背负着杀戮的使命。从天而降的神罚天狱,将他与万古魔神捆绑在一起。他要活,便要杀!你们皆是善,那我便为恶!朗朗乾坤之中,争他个天崩地裂!
  • 生之殇

    生之殇

    既然上天让我们降生在这个世上,那么就没有人有任何权利抹去我们的存在!当面临生活的窘境,当面临即将到来的巨大阴谋,当生命的尊严被当权者踩在脚下时!让我们发出怒吼,战斗到底吧!
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 月落之夜:废材小姐要逆天

    月落之夜:废材小姐要逆天

    她原是废材中的废材,炮灰中的炮灰。一次机遇让她变为人上人。
  • 我和世界之间隔着一个机器人女友

    我和世界之间隔着一个机器人女友

    这是一本都市异能小说。不适合大部分读者。应该算是我第一本要写完本的作品,所以不会签约,时常断更,但还会写下去。小说读者群:484337632
  • 十二分之六

    十二分之六

    十二个星座,六种爱情,二分之一的机会,一半的感受
  • 魔族弃子

    魔族弃子

    千年前,魔族首领焱带领百万魔军侵入人界,生灵涂炭,魔军到达之处,寸草不生。人界十宗,七阁,三门百万人组成讨伐联盟,抵抗着魔族的入侵。讨伐联盟与魔族对抗了一年之余,魔族接连败退,讨伐联盟乘机打压,最后魔族只剩焱与残军数千,讨伐联盟剩余几万人,焱过于强悍,一人可低数百,毕竟联盟人数众多,焱被诛。魔族第二代首领霜继承焱龙遗志,一统人界,人界面临着第二场浩劫,霜带着少部分魔族幼子,潜入人界,找寻人界刚出生的孩子,替换成魔族幼子,在魔族幼子记忆力留下一道魔印,让其成年之时便可知道自己的使命,带给人界浩劫。在这一批幼子,有一个不一样的小孩,他的皮肤呈雪白的,头上只犄角,而且不完整,只有一半,被视为灾难。
  • 柚花渐欲迷他眼

    柚花渐欲迷他眼

    不是所有的爱情都开始于“我心悦你”,或许青春的爱情更像一出自导自演的闹剧,最后连自己也沦陷其中无法自拔
  • 良宸美瑾

    良宸美瑾

    一不小心动了真情,奈何对方是个薄爱寡情的,也罢,谁叫她实在喜欢的紧,她倒追也无妨。阴差阳错窥见灭门冤情,奈何仇家势力太大,也罢,谁叫她天不怕地不怕,血债就该用血偿。良人美景,她要,家仇冤情,她报。她付出了多少努力,她就要得到多少回报!一句话简介:罪臣孤女挟怨而归,杀奸臣,平冤案,顺带俘获腹黑绝情帝王心。
  • 贵族学院的绝色公主

    贵族学院的绝色公主

    她,是身患绝症的绝色公主,他们,是贵族学院的王子,上官灵娜,上官灵心,绝色姐妹花如鱼得水,颜明,叶玄,从朋友到情敌,谁会得到上官灵娜,上官灵心又能否拯救危在旦夕的妹妹?贵族学院里玩着贵族游戏的公子哥儿们,真爱是否也是游戏?