歷史上學者被打臉的栗子海了去了,什麼泊松亮斑,開爾文的物理學大廈相信各位已經很熟悉……亞里士多德、托勒密和蓋倫更是號稱「(被)打臉三劍客」,隔三差五就被掛出來。我今天打算介紹一位打過別的大牛臉,也被別的大牛打過臉的……大牛。他就是丹麥天文學家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)。
第谷生於 1546 年,卒於 1601 年。作為參考,哥白尼的《天體運行論》(De revolutionibus orbium coelestium)於 1543 年發表,伽利略用望遠鏡看星星則是 1609 年的事情,並在 1610 年初將他的觀測報告輯錄成書出版,名為《星際信使》(Sidereus Nuncius),第谷的活躍年代正好落在了這兩個重要的時間節點之間。後人回顧這段科學革命前夜的歷史時,多以哥白尼、開普勒和伽利略為中心,但要知道,開普勒縱使有高超的數學造詣,倘若缺少了第谷提供的「優質大米」(詳實的火星觀測數據),煮不出香噴噴的米飯不説(開普勒三大定律),「巧婦」之名(天空立法者)怕是也無法染指了。這位丹麥貴族到底是何許人也,這裏我並不準備展開細説(逃
題目問的是「大牛被打臉的故事」,所以第谷的生平事蹟我就不囉嗦了,有興趣可以自行維基(Tycho Brahe - Wikipedia),或者閲讀江曉原先生的系列文章:
貴族天文學家的叛逆青春——關於第谷的往事之一
遙想當年,天堡星堡——關於第谷的往事之二
使超新星革命,讓大彗星造反——關於第谷的往事之三
雙面人:天文學家和星占學家——關於第谷的往事之四
兩百年的東方奇遇——關於第谷的往事之五
下面主要説説第谷打大牛臉以及被大牛打臉的故事,各舉一例吧。
首先我們開一個腦洞,如果亞里士多德那會就有了知乎......
知乎用户提問:彗星到底是不是天體?
問題補充:無
亞里士多德,柏拉圖的學生,亞歷山大大帝的老師
題主你好,我建議你去看看我的《氣象匯論》(Meteorologica)[1],書中有我對彗星現象的詳細論述。不過既然回答了,簡單説兩句。
我們所在的宇宙可以分為兩大部分:月上世界和月下世界。月上世界就是月球軌道意外的區域,這些地方是永恆不朽的神聖世界,行星、太陽、以及最外層的恆星天都屬於這個世界。月下世界則包括地球本身,以及地表以上一直延伸到月球軌道的區域。月下世界有着諸多變化,也會腐朽。從彗星展現出的行為看,他不像是行星,因為行星的運動都侷限在黃道附近,而彗星可能在天空中任意位置出現;他更不像是恆星,而且因為彗星不斷變化的形態,我認為他應該屬於月下世界,是發生在大氣層的現象。按照四元素理論,彗星是炎熱、乾燥的聚合體,可能是一團火焰。
發佈於 前 330-9-23
第谷·布拉赫,喜歡汶島的星光啊
我不是什麼理論家,所以我也不打算通過什麼理論來説明彗星的具體性質,不過彗星究竟是在月球軌道內還是月球軌道外,我想這個通過觀測就能有答案。前兩年(1577 年)天上出現了一顆彗星,當時國王贊助的天象台剛剛落成,我就帶領着一眾助手,用着嶄新的儀器對這顆彗星進行了詳細觀測,從 1577 年 11 月一直觀測到第二年的 1 月份。對一系列觀測數據的分析表明,這顆彗星的地平視差不會超過 15 個角分,這意味着彗星與我們的距離超過 230 個地球半徑,四倍於地月距離[2]。如果套用亞里士多德的理論,毫無疑問彗星是屬於月上世界的物體。
發佈於 1580-7-26
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知乎用户提問:為什麼第谷要發展自己的第谷體系,不接受哥白尼的日心説?
問題補充:第谷是不是沒看過哥白尼的學説啊?
第谷·布拉赫,喜歡汶島的星光啊
多年來鼎力贊助我觀星事業的國王剛剛駕崩,本想來逛逛知乎散心,結果看到這樣一道題......友善度不要了(╯‵□′)╯︵┻━┻
這位題主,我接觸哥白尼學説的時候你還沒出世吧!無憑無據説我不瞭解日心説也是夠了。日心説很好地解釋了行星為什麼會逆行,這是值得肯定的。但日心説中地球由靜止變成了繞日運動,不説別的,如果地球在運動,那麼天上的恆星應該會出現週期性的位置變化,專業一點的説法叫「週年視差」,這個變化哪怕很小,也應該能夠觀測到。
我和我的助手們使用自制的儀器,觀測精度已經達到了幾十角秒的量級(比圓周的 1/21600 還要小)。我不是針對誰,我是説上知乎的各位(包括不上的),觀測精度都不如我。問題來了,觀測精度那麼高,我依然沒有發現所謂的恆星週年視差,那麼只能有兩種解釋:
哥白尼錯了,地球就是靜止的
我錯了,恆星太遠,週年視差遠小於我的觀測精度
如果真的是第二個情況,那就意味着,恆星和我們的距離至少是我們到土星距離的 700 倍!也就是説從土星到最近的恆星之間有巨大的空白。這種空白完全無法解釋。
哥白尼的日心説的確有可取之處,但很顯然地球靜止更加符合觀測事實吧。
發佈於 1588-4-10
評論
旁白君:在 16 世紀末,大概有半數的歐洲天文學家接受第谷的觀念。
約翰內斯·開普勒,略懂星佔,歡迎諮詢
第谷不在的第一天,想他。
在知乎上看到這個問題,還有第谷先生的親自回答,還真是百感交集。第谷先生對自己的那套體系相當重視,當初他找到我,就是看中了我的數學功底,希望我能幫助他,利用大量的觀測數據,來完成體系的理論化工作。昨日彌留之際,先生對我説道:「不要讓我一生的努力虛投。」先生的觀測數據我定會好好利用,不過相比於先生的體系,我認為哥白尼的日心説更接近所謂的真理。
發佈於 1601-10-25
評論
伽利略·伽利雷:兄弟我挺你!不過望遠鏡我要上交國家,就不能給你了......
伽利略·伽利雷,新書《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》已出版
我覺得第谷説的挺有道理,想要承認日心説,恆星視差是很關鍵的判據。我來提供一個方法,這個方法寫在了我的新書《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中,我在這裏也簡單説説。
我們可以在天上尋找兩顆靠的很近的恆星,但這兩顆恆星與地球的距離不會完全一致,必然是一顆較遠,一顆較近。在地球繞太陽運動的過程中,由於兩者與地球的距離不同,出現的週年視差會不同。那麼從地球看去,兩顆恆星的相對位置會出現微小變化,並且由於是對兩顆恆星同時觀測,也能夠保證觀測條件完全一致(比如大氣折射、温度、濕度、望遠鏡狀態等),排除了實驗誤差。
發佈於 1632-7-21
評論
羅馬教廷:你的新書涉嫌違反 1616 年禁令,請來羅馬一趟。
艾薩克·牛頓,胡克你等着
牛頓爵士已於 1727 年 3 月 31 日仙逝,以下文字摘自其生前尚未發表的文稿[3],略有修改:
至於恆星,它們微小的週年視差説明它們與太陽系之間有着遙遠的距離。幾乎可以肯定這個視差值小於 1 角分,所以恆星的距離會比太陽到土星距離的 360 倍[4]還要大。有人認為地球屬行星之列而太陽則是一顆恆星,這樣的觀點能夠把恆星移到更遙遠的距離,以下是討論。
(省略無關文字若干)
如果我們假設恆星的週年視差小於 20",那麼最近恆星的距離將會是太陽到土星距離的 1000 倍。再者,土星圓面的視直徑只有 17",18",大概佔整個天球面積的 21 億分之一......現在我們假設土星能反射它接收到的太陽光的四分之一,那麼土星的亮度大概是太陽的 42 億分之一......如果太陽比土星遠上
倍(約 65 萬天文單位),那麼太陽將會變得和沒有土星環的土星一樣亮,大約是 1 等星。
發佈於 1727-5-3
詹姆斯·布拉得雷,第三任皇家天文學家
牛頓爵士的觀點很有見地,間接説明了測量恆星視差的困難。今年 1 月份我在皇家學會做了一場報告,內容就和恆星視差有關係。
過去幾年我一直在觀測天龍座γ的座標變化,按照計算,週年視差會使得這顆恆星在每年 12 月 18 日前後到達最南。但實際的觀測結果表明,該恆星到第二年 3 月份才運動到最南,比預計值要南 20",然後恆星開始向北運動,9 月份到達最北,南北變化幅度達到 40"。我們又對更多恆星進行持續觀測,發現這種運動模式是普遍存在的,而且與恆星的赤緯相關。後來我們意識到,這種現象並不是我們一直要尋找的週年視差,而是一種不曾預料到的新現象——光行差。光行差是一種效應,是由於地球繞太陽運動,造成速度不斷改變,從而導致恆星視位置發生變化。就像我們坐船時,當船轉向,船上的風向標也會變化,而風向標的指向不僅取決於風向,也取決於船向以及船速。
光行差對恆星視位置的影響還是很大的,最多可達 40",至於恆星週年視差,我可以斷定一定小於 1"。不過光行差現象也足以説明地球並非靜止。
發佈於 1729-2-7
弗里德里希·威廉·貝塞爾,柯尼斯堡天文台台長
我來終結此題。
我在 1834 年開始對天鵝座 61 進行持續觀測,後來有陣子我跑去看哈雷彗星迴歸了......到 1837 年我才重新開始觀測天鵝座 61。這一年我把精力都放在對這顆恆星的觀測上,我採用了伽利略先生提倡的方法,以天鵝座 61 附近的一顆恆星作為對照。一般情況下,我每晚會重複觀測 16 次,如果天氣特別好,還會進一步增加觀測次數。
最後的結果是,天鵝座 61 的週年視差大概是一角秒的三分之一(0.3136"),換算過來,天鵝座 61 的距離是日地平均距離的 657700 倍,光線要花 10.3 年[5]才能走完這段距離。
發佈於 1838-12-18
評論
約翰·赫歇爾:有生之年系列![6]
托馬斯·亨德森:南天球有一顆恆星的視差超過了 1 角秒![7]
註釋
亞里士多德的 Meteorologica
A Brief History of Comets I (until 1950)
該段文字收錄於《論宇宙的體系》(A Treatise of the System of the World)
英譯本原文為 180 倍的日土距離,實際上 1 角分對應的長度約為 3438 天文單位,360 倍日土距離更為接近
「光年」這一概念乃是貝塞爾首創
約翰·赫歇爾以皇家天文學會的身份,對學會會員們表示祝賀,認為他們終於在有生之年探索到宇宙恆星奧秘的底部
這就是半人馬座α,三體人故鄉嗯
寫作時參考了以下文獻:
吳以義:《從哥白尼到牛頓:日心學説的確立》
米歇爾·霍斯金:《劍橋插圖天文學史》
艾薩克·牛頓:《論宇宙的體系》
伽利略·伽利雷:《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》