托馬斯·哈里奧特 - 概述

托馬斯·哈里奧特是一位英國(guó)的天文學(xué)家，數(shù)學(xué)家，翻譯家，被享譽(yù)有將馬鈴薯引入英國(guó)和愛(ài)爾蘭，最近的研究表明哈里奧特自1609年7月以來(lái)就通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)月球，而且首次創(chuàng)作完成了月球表面的地形圖。哈里奧特畢業(yè)于牛津大學(xué)，1585年沃爾特·雷利爵士派他參加格林魏里的探險(xiǎn)，他到新大陸去參加測(cè)量，并繪制出后來(lái)被稱作弗吉尼亞州即北卡羅來(lái)納的地圖。之后他返回到英國(guó)，為諾森伯蘭郡第9世伯爵工作，在伯爵的家中，他成為了多產(chǎn)的數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家。

托馬斯·哈里奧特 - 主要簡(jiǎn)歷

1560年哈里奧特出生在英國(guó)牛津，除此之外現(xiàn)在對(duì)他的家庭幾乎一無(wú)所知。
1577年他進(jìn)入圣瑪麗堂學(xué)習(xí)，并且在1580年獲得學(xué)士學(xué)位�，F(xiàn)在圣瑪麗堂已經(jīng)不復(fù)存在，在維多利亞時(shí)代晚期被牛津大學(xué)的奧里爾學(xué)院合并。在學(xué)生時(shí)代哈里奧特就表現(xiàn)出了出眾的數(shù)學(xué)才能，畢業(yè)后不久就進(jìn)入了沃爾特·萊利男爵家族成為了一名家庭數(shù)學(xué)教師。他參與了萊利家族船只的設(shè)計(jì)，還利用他的天文學(xué)知識(shí)為導(dǎo)航提出了專門的建議。
1585-1586年他以科學(xué)家的身份前往了英國(guó)的新殖民地弗吉尼亞，成為了第一個(gè)在北美大陸教授西方科學(xué)技術(shù)的人。作為航�？茖W(xué)顧問(wèn)的哈里奧特還被萊利要求尋找出一種能有效地在船甲板上堆放炮彈的方法。他所給出的結(jié)論非常類似現(xiàn)代原子的結(jié)構(gòu)，隨后在給開普勒的信中他描述了這一想法，由此影響了著名的“開普勒猜想”。 在他回到英國(guó)之后不久，萊利男爵便失去了女王伊麗莎白一世的寵愛(ài)，并且在1603年被新國(guó)王詹姆斯一世判處死刑。隨后哈里奧特開始為第九代諾森伯蘭伯爵工作。
1605年諾森伯蘭因涉嫌英格蘭天主教極端分子試圖炸掉英國(guó)國(guó)會(huì)大廈的火藥陰謀而入獄。哈里奧特也被捕并且受到詢問(wèn)，但很快被釋放。
1607年回歸的哈雷彗星引起了哈里奧特對(duì)天文學(xué)的關(guān)注。
1609年初他購(gòu)買了一架望遠(yuǎn)鏡，成為了最早使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行天文學(xué)研究的天文學(xué)家之一。
1609年7月26日的那個(gè)夜晚，哈里奧特更是通過(guò)望遠(yuǎn)鏡第一個(gè)描繪了另一個(gè)天體的景象。
1609年49歲的哈里奧特已經(jīng)是當(dāng)時(shí)享有盛譽(yù)的天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家。

托馬斯·哈里奧特 - 數(shù)學(xué)貢獻(xiàn)

作為一位數(shù)學(xué)家，哈里奧特常被認(rèn)為是英國(guó)代數(shù)學(xué)學(xué)派的奠基人。 他在這個(gè)領(lǐng)域的巨著《使用分析學(xué)》(Artis analyticaepraxis),直到他去世十年之后才發(fā)表。此書主要講的是方程理論，包括一次、二次、三次和四次方程的處理，具有給定根的方程的建立方法，方程的根與系數(shù)的關(guān)系，把一個(gè)方程變成其根與原方程的根有特定關(guān)系的方程的變換，以及方程的數(shù)值解。自然，這些資料中的大部分，在韋達(dá)的著作中可以找到，哈里奧特按照韋達(dá)的方法，用元音代表未知數(shù)，輔音代表常數(shù)；但是，他用小寫字母比用大寫字母多。他改進(jìn)了韋達(dá)的乘冪的記號(hào)，用aa表示a2,用aaa表示a3等等。他還是第一次用＞(大于)和＜(小于)符號(hào)的人，但是，沒(méi)有立即被其他作者接受。

托馬斯·哈里奧特 - 月球觀測(cè)

月亮素描

目前哈里奧特有超過(guò)12張的鉛筆或者墨水月球畫被保存了下來(lái)，其中的第一張、同時(shí)也是最粗糙的一張可以追溯到1609年7月26日。在這張對(duì)月齡為5天的月亮的素描中，明暗界線的位置有一些錯(cuò)位，且畫面中沒(méi)有月亮上的環(huán)形山。不過(guò)，明暗界線中彎彎曲曲的部分可能代表的正是迪奧菲魯斯環(huán)形山及其周圍的區(qū)域。素描中淡淡的陰影則描繪出了月球上現(xiàn)在被稱為危海、靜海、豐富海以及可能是夢(mèng)湖的區(qū)域。這張素描旁并沒(méi)有任何關(guān)于哈里奧特所見(jiàn)的文字描述，也沒(méi)有寫下這次觀測(cè)的目的。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，哈里奧特當(dāng)時(shí)是想通過(guò)望遠(yuǎn)鏡精確地確定上弦月，然后采用和阿利斯塔克類似的方法來(lái)計(jì)算地球-月亮-太陽(yáng)的距離之比，即假設(shè)上弦月時(shí)，日、月、地成直角三角形，通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)和月亮在天空中的夾角就可以測(cè)算日地距離和地月距離之比。不過(guò)這需要月齡為7天而非是5天的月亮。由于哈里奧特的第一架望遠(yuǎn)鏡的放大倍率僅為6倍，因此這第一幅素描中沒(méi)有呈現(xiàn)出過(guò)多的細(xì)節(jié)也并不讓人吃驚。

完整月面

從目前保存下來(lái)的手稿來(lái)看，在這之后差不多一年的時(shí)間里，哈里奧特就再也沒(méi)對(duì)月亮進(jìn)行過(guò)素描。1610年7月17日他畫了第二張?jiān)旅嫠孛�。從這張素描開始，后續(xù)的素描展現(xiàn)出了越來(lái)越豐富的細(xì)節(jié)。在后來(lái)一個(gè)沒(méi)有特定注明的時(shí)期里，哈里奧特似乎停止了他的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)（可能是在1613年前）。之后他突然繪制了兩張未標(biāo)注日期的完整月面圖。這兩張?jiān)旅鎴D描繪了月海錯(cuò)綜復(fù)雜的邊界，還有許多容易辨認(rèn)的環(huán)形山。讓人疑惑的是，哈里奧特這些精妙的完整月面圖是不是在不同月相下繪制并且最終“拼接”到一起的。因?yàn)闈M月耀眼的光芒會(huì)“抹”掉月面圖中的許多細(xì)節(jié)。

月球素描

有歷史學(xué)家認(rèn)為，哈里奧特在1610年7月17日之后的月球素描可能是受到了伽利略在1609年12月到1610年1月所繪制的月球素描——作為《星際信使》的一部分于1610年3月在威尼斯出版——的鼓舞。盡管如此，但是還是有兩點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào)。第一，哈里奧特的第一幅望遠(yuǎn)鏡月球素描圖雖然“粗糙”，但確實(shí)比伽利略早了近四個(gè)月。第二哈里奧特后續(xù)繪制的完整月面圖凸顯出了他在天文觀測(cè)方面的高超技藝。從哈里奧特后續(xù)的月面素描來(lái)推斷，他所使用的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)達(dá)到了8倍甚至是50倍的放大倍數(shù)，這才使得他看到了越來(lái)越多的月面細(xì)節(jié)。但是哈里奧特所使用的伽利略式望遠(yuǎn)鏡有一個(gè)巨大的缺點(diǎn)，那就是視場(chǎng)很小。這就使得使用者很難將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，同時(shí)也無(wú)法在視場(chǎng)中看到整個(gè)月亮。這也解釋了為什么在《星際信使》中伽利略自己所繪制的環(huán)形山的大小被夸大以及它們和明暗界線之間的相對(duì)位置會(huì)有略微的變化。此外哈里奧特所繪制的完整月面圖中的月海和環(huán)形山位置都非常精確，這使得伽利略乃至后續(xù)20年的觀測(cè)都相形見(jiàn)絀。這對(duì)于一個(gè)在望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)中沒(méi)有任何測(cè)量裝置的人來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直就是一個(gè)“不可能的任務(wù)”。 

托馬斯·哈里奧特 - 太陽(yáng)黑子

除了月亮之外，哈里奧特使用云層做為天然的濾光片對(duì)太陽(yáng)黑子進(jìn)行了望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)。在1610年12月8日至1613年1月18日間哈里奧特對(duì)太陽(yáng)黑子進(jìn)行了199次觀測(cè)，他甚至還由此得出了太陽(yáng)自轉(zhuǎn)周期為27天的結(jié)論。雖然哈里奧特并不知道太陽(yáng)不同緯度的自轉(zhuǎn)周期不同，但是這一數(shù)值也比同時(shí)代的結(jié)果要精確的多。另外，在1610年夏天之后，哈里奧特還對(duì)木星衛(wèi)星進(jìn)行了觀測(cè)。根據(jù)對(duì)他現(xiàn)存手稿的分析發(fā)現(xiàn)，他對(duì)木星衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期進(jìn)行了非常精確的測(cè)定。

托馬斯·哈里奧特 - 折射現(xiàn)象

哈里奧特還對(duì)光學(xué)中的折射現(xiàn)象進(jìn)行了研究，比荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅爾早了20年發(fā)現(xiàn)了斯涅爾定律（入射光和折射光位于同一平面及入射角和折射角所滿足的關(guān)系）。他在代數(shù)領(lǐng)域還提出了方程復(fù)數(shù)根的想法，但不幸的是被無(wú)法理解這一概念的編輯把這部分內(nèi)容從他的代數(shù)著作中刪去了。1621年7月2日，哈里奧特因?yàn)槠つw癌去世。他的絕大部分科學(xué)發(fā)現(xiàn)都沒(méi)有被發(fā)表，后人只能通過(guò)遺留下來(lái)的部分手稿和素描來(lái)領(lǐng)略這位幾乎被遺忘在歷史長(zhǎng)河中的科學(xué)家的驚人成就。