托馬斯·哈里奧特 - 概述

托馬斯·哈里奧特是一位英國的天文學(xué)家，數(shù)學(xué)家，翻譯家，被享譽有將馬鈴薯引入英國和愛爾蘭，最近的研究表明哈里奧特自1609年7月以來就通過望遠(yuǎn)鏡觀測月球，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，他到新大陸去參加測量，并繪制出后來被稱作弗吉尼亞州即北卡羅來納的地圖。之后他返回到英國，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 - 主要簡歷

1560年哈里奧特出生在英國牛津，除此之外現(xiàn)在對他的家庭幾乎一無所知。
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，在維多利亞時代晚期被牛津大學(xué)的奧里爾學(xué)院合并。在學(xué)生時代哈里奧特就表現(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，還利用他的天文學(xué)知識為導(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的新殖民地弗吉尼亞，成為了第一個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”。 在他回到英國之后不久，萊利男爵便失去了女王伊麗莎白一世的寵愛，并且在1603年被新國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國會大廈的火藥陰謀而入獄。哈里奧特也被捕并且受到詢問，但很快被釋放。
1607年回歸的哈雷彗星引起了哈里奧特對天文學(xué)的關(guān)注。
1609年初他購買了一架望遠(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日的那個夜晚，哈里奧特更是通過望遠(yuǎn)鏡第一個描繪了另一個天體的景象。
1609年49歲的哈里奧特已經(jīng)是當(dāng)時享有盛譽的天文學(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)為是英國代數(shù)學(xué)學(xué)派的奠基人。 他在這個領(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，用aa表示a2,用aaa表示a3等等。他還是第一次用＞(大于)和＜(小于)符號的人，但是，沒有立即被其他作者接受。

托馬斯·哈里奧特 - 月球觀測

月亮素描

目前哈里奧特有超過12張的鉛筆或者墨水月球畫被保存了下來，其中的第一張、同時也是最粗糙的一張可以追溯到1609年7月26日。在這張對月齡為5天的月亮的素描中，明暗界線的位置有一些錯位，且畫面中沒有月亮上的環(huán)形山。不過，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湖的區(qū)域。這張素描旁并沒有任何關(guān)于哈里奧特所見的文字描述，也沒有寫下這次觀測的目的。一種觀點認(rèn)為，哈里奧特當(dāng)時是想通過望遠(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計算地球-月亮-太陽的距離之比，即假設(shè)上弦月時，日、月、地成直角三角形，通過測量太陽和月亮在天空中的夾角就可以測算日地距離和地月距離之比。不過這需要月齡為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有呈現(xiàn)出過多的細(xì)節(jié)也并不讓人吃驚。

完整月面

從目前保存下來的手稿來看，在這之后差不多一年的時間里，哈里奧特就再也沒對月亮進(jìn)行過素描。1610年7月17日他畫了第二張月面素描。從這張素描開始，后續(xù)的素描展現(xiàn)出了越來越豐富的細(xì)節(jié)。在后來一個沒有特定注明的時期里，哈里奧特似乎停止了他的望遠(yuǎn)鏡觀測（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。這兩張月面圖描繪了月海錯綜復(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。因為滿月耀眼的光芒會“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，但是還是有兩點必須強調(diào)。第一，哈里奧特的第一幅望遠(yuǎn)鏡月球素描圖雖然“粗糙”，但確實比伽利略早了近四個月。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方面的高超技藝。從哈里奧特后續(xù)的月面素描來推斷，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)鏡有一個巨大的缺點，那就是視場很小。這就使得使用者很難將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)目標(biāo)，同時也無法在視場中看到整個月亮。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位置會有略微的變化。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年的觀測都相形見絀。這對于一個在望遠(yuǎn)鏡的視場中沒有任何測量裝置的人來說，簡直就是一個“不可能的任務(wù)”。 

托馬斯·哈里奧特 - 太陽黑子

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

托馬斯·哈里奧特 - 折射現(xiàn)象

哈里奧特還對光學(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，哈里奧特因為皮膚癌去世。他的絕大部分科學(xué)發(fā)現(xiàn)都沒有被發(fā)表，后人只能通過遺留下來的部分手稿和素描來領(lǐng)略這位幾乎被遺忘在歷史長河中的科學(xué)家的驚人成就。