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从德谟克利特到康德:银河与恒星之谜

时间:2023-09-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:在古希腊那些卓然超群的学者中,有过一些人,特别是德谟克利特,曾天才地猜测银河是一大片星星构成的“云”。伽利略用望远镜证实了德谟克利特的想法完全正确,但是它并没有回答恒星本身又是什么东西,这在很长时间内依然是一个疑团。图36从人马座到仙后座的银河片段康德又将这种想法推进了一步。不过,康德的思想超越他的时代已经很远,他自己和别人暂时都不能证明这种想法的是与否。

从德谟克利特到康德:银河与恒星之谜

我们凭肉眼只能看到6 000多颗恒星。天文望远镜发明以后,人们立刻明白了这只是宇宙中的冰山一角。在伽利略的望远镜中,灰蒙蒙的“天河水”碎裂成了无数的星星。但见得其中“大星光相射,小星闹如沸”,真是密密麻麻,好生热闹。然而,在此之后一个多世纪的时期内,并没有人能对这一现象作出比较深入的说明。现在让我们再回顾一下,历史上人们是如何看待恒星的本质的。

古希腊那些卓然超群的学者中,有过一些人,特别是德谟克利特(Democritus,约公元前460~约前370年),曾天才地猜测(请注意:这仅仅是猜测,而并没有什么具体的科学论证)银河是一大片星星构成的“云”。但是,大多数人宁愿相信亚里士多德的想法:银河是地球大气层发光的具体表现。伽利略用望远镜证实了德谟克利特的想法完全正确,但是它并没有回答恒星本身又是什么东西,这在很长时间内依然是一个疑团。

有一位德国的大主教,名叫尼古拉,出生在莱茵兰的库萨,后人便称他为库萨的尼古拉(Nicholas of Cusa,1401~1464年)。他出生在望远镜问世之前两个世纪,他去世时哥白尼尚未来到人间。他首先支持了阿里斯塔克的地动理论(当然,他并没有充分的理由去维护自己的这种信念。阐明和论证地动理论乃是哥白尼及其后继者的业绩),还提出恒星乃是远方的太阳,它们的数目可能是无穷的。他甚至想象,每颗恒星附近都可能有居住着其他智慧生物的世界。这种猜想当然很可贵,不过当时并没有人重视它,即使对于尼古拉本人而言,这毕竟也只是猜测罢了。

被教廷活活烧死的布鲁诺,生前也曾提出天上的恒星都是宇宙中的太阳。不过在当时,甚至连伽利略和开普勒都不敢赞同这个意见。比他们晚一辈的荷兰天文学家兼物理学家惠更斯(Christiaan Huygens,1629~1695年)正确地阐发了布鲁诺的见解。他首先根据亮度的比较,估计出天狼星要比太阳远27 000倍(这个数字比实际情况还是小了20倍)——读者当记得,哈雷也进行过类似的比较,结果是天狼星比太阳远120 000倍。

一旦明白了恒星是远方的太阳,便有一些敢想敢干的人开始研究它们在太空中的分布状况。在这方面有几位值得称道的先驱者各自独立地得出了相同的结论:天上众多的恒星组成了一个虽然极其庞大、但是范围终究有限的宏伟体系。他们是英国天文学家赖特(Thomas Wright,1711~1786年)、德国大哲学家康德(Immanuel Kant,1724~1804年)和德国物理学家朗白尔(Johann Heinrich Lambert,1728~1777年)。此外,瑞典学者斯维登堡(Emanuel Swedenborg,1688~1772年)在他的《自然的法则》一书中也曾发表过类似的见解。

赖特首先于1750年从理论上解释了银河这道环抱天穹的亮圈是怎么一回事。他设想天上所有的恒星组成了一个扁平的透镜状集团,其形状很像一个车轮或一张薄饼,太阳便是这个集团的一名成员。他指出,我们地球所处的位置正好导致这样一种情况:沿着这块“透镜”的短轴观看,我们只能看见较少的恒星,在它们的后面便是黑暗的空间;如果我们沿着长轴看去,则将看到大量的恒星逐渐消融到一片发亮的烟霾中去,这片烟霾便是银河,它挡住了更加遥远的黑暗空间(图36)。总的来说,这种见解与今天的看法相当一致。

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图36 从人马座到仙后座的银河片段

康德又将这种想法推进了一步。他说,我们的恒星系统如果是包括银河在内的有限的孤立集团,那么远离银河的空间内必定还有别的孤岛般的恒星系统。他作了这样的说明:如果从十分遥远的地方观看我们这个银河恒星系统,那么它必定很像一个黯淡的圆轮,与那时用望远镜观看到天空中的一些云雾状小斑块(“星云”)非常相似。不过,康德的思想超越他的时代已经很远,他自己和别人暂时都不能证明这种想法的是与否。

总之,到18世纪中叶,已经有几位思想家用类比推理的方法意识到这样一个基本事实:包括整个银河在内的所有恒星组成了一个伸展范围巨大然而有限的系统,在它之外又有着别的同样巨大而有限的恒星系统。

后来,英国德裔天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel,1738~1822年)终于在恒星系统的研究方面迈出了关键性的一步。(图37)

图37 英国天文学家威廉·赫歇尔,他被后人尊称为“恒星天文学之父”

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