埃德蒙·哈雷

Halley, Edmond（1656.11.8—1742.1.14）

英國天文學(xué)家，把牛頓定律應(yīng)用到彗星運(yùn)動上，并正確預(yù)言了那顆現(xiàn)被稱為哈雷的彗星作回歸運(yùn)動的事實。

埃德蒙·哈雷，出生于1656年的英國，20歲畢業(yè)于牛津大學(xué)王后學(xué)院。此后，他放棄了獲得學(xué)位的機(jī)會，去圣赫勒納島建立了一座臨時天文臺。在那里，哈雷仔細(xì)觀測天象，編制了第一個南天星表，彌補(bǔ)了天文學(xué)界原來只有北天星表的不足。哈雷的這個南天星表包括了381顆恒星的方位，它于1678年刊布，當(dāng)時他才22歲。

哈雷最廣為人知的貢獻(xiàn)就是他對一顆彗星的準(zhǔn)確預(yù)言。1680年，哈雷與巴黎天文臺第一任臺長卡西尼合作，觀測了當(dāng)年出現(xiàn)的一顆大彗星。從此他對彗星發(fā)生興趣。哈雷在整理彗星觀測記錄的過程中，發(fā)現(xiàn)1682年出現(xiàn)的一顆彗星的軌道根數(shù)，與1607年開普勒觀測的和1531年阿皮延觀測的彗星軌道根數(shù)相近，出現(xiàn)的時間間隔都是75或76年。哈雷運(yùn)用牛頓萬有引力定律反復(fù)推算，得出結(jié)論認(rèn)為，這三次出現(xiàn)的彗星，并不是三顆不同的彗星，而是同一顆彗星三次出現(xiàn)。哈雷以此為據(jù)，預(yù)言這顆彗星將于1759年再次出現(xiàn)。1759年3月，全世界的天文臺都在等待哈雷預(yù)言的這顆彗星。3月13日，這顆明亮的彗星拖著長長的尾巴，出現(xiàn)在星空中。遺憾的是，哈雷已于1742年逝世，未能親眼看到。1758年這顆彗星被命名為哈雷彗星，那是在他去世大約16年之后。哈雷的計算，預(yù)測這顆彗星將于1835年和1910年回來，結(jié)果，這顆彗星都如期而至。

哈雷是個不同凡響的人物。他當(dāng)過船長、地圖繪制員、牛津大學(xué)幾何學(xué)教授、皇家制幣廠副廠長、皇家天文學(xué)家，是深海潛水鐘的發(fā)明人。他寫過有關(guān)磁力、潮汐和行星運(yùn)動方面的權(quán)威文章，還天真地寫過關(guān)于鴉片的效果的文章。他發(fā)明了氣象圖和運(yùn)算表，發(fā)現(xiàn)了恒星的自行，提出了利用金星凌日的機(jī)會測算地球的年齡和地球到太陽的距離的方法，甚至發(fā)明了一種把魚類保鮮到淡季的實用方法。他還發(fā)現(xiàn)了月亮運(yùn)動的長期加速現(xiàn)象，為精密研究地、月系的運(yùn)動作了重要貢獻(xiàn)。

哈雷作為船長航海歸來后，繪制了一張顯示大西洋各地磁偏角的地圖。磁偏角，即指南針指示的北方與實際正北方的夾角，我國宋代科學(xué)家沈括首先發(fā)現(xiàn)磁偏角現(xiàn)象。哈雷在十四五歲時就對這現(xiàn)象感興趣了，當(dāng)時還親手測量了幾次。三十多年后，在經(jīng)歷海上、船上重重艱辛后，這張實用又美觀的地圖問世了。它是第一張繪有等值線的圖。圖中每條曲線經(jīng)過的點，磁偏角的值都是相同的。今天我們�？吹降牡雀呔�地形圖、有等氣壓線的天氣圖，其實都來自哈雷的創(chuàng)意。等值線在當(dāng)時被稱為“哈雷之線（Halleyan Lines）”。

如果有人拿出個難題請教哈雷，哈雷一定會用一切方法去解決它。比如說，一個皇家學(xué)會成員約翰·霍頓問道：怎樣才能合理而準(zhǔn)確地測量出英格蘭和威爾士的總面積呢？版圖是不規(guī)則的，直接對著地圖，用尺子測量再計算顯然太費(fèi)功夫了。對這個復(fù)雜的問題，哈雷用了一種獨特的方式輕松搞定了。他找來了當(dāng)時最精確地地圖，貼在一塊質(zhì)地均勻的木板上，然后小心地沿著邊界把地圖上的英格蘭和威爾士切下來，稱其重量；再切下一塊面積已知的木板（如10cm*10cm），稱其重量。兩塊的重量之比也就是它們的面積之比，所以英格蘭和威爾士在地圖中的面積可以很容易算出。再根據(jù)比例尺進(jìn)行放大，就可知兩地區(qū)的實際面積了。他得出的結(jié)果和現(xiàn)在用高科技手段測量出的面積驚人吻合。這種方法也可以在某些科學(xué)競賽中找到蹤影。

然而，盡管他取得了這么多的成就，但他對人類知識的最大貢獻(xiàn)也許只在于他參加了一次科學(xué)上的打賭。賭注不大，對方是那個時代的另外兩位杰出人物。一位是羅伯特·胡克，人們現(xiàn)在記得最清楚的興許是他描述了細(xì)胞；另一位是偉大而又威嚴(yán)的克里斯托弗·雷恩爵士，他起先其實是一位天文學(xué)家，后來還當(dāng)過建筑師，雖然這一點人們現(xiàn)在往往不大記得。1683年，哈雷、胡克和雷恩在倫敦吃飯，突然間談話內(nèi)容轉(zhuǎn)向天體運(yùn)動。據(jù)認(rèn)為，行星往往傾向于以一種特殊的卵行線即以橢圓形在軌道上運(yùn)行--用理查德·費(fèi)曼的話來說，"一條特殊而精確的曲線"--但不知道什么原因。雷恩慷慨地提出，要是他們中間誰能找到個答案，他愿意發(fā)給他價值40先令（相當(dāng)于兩個星期的工資）的獎品。胡克以好大喜功聞名，盡管有的見解不一定是他自己的。他聲稱他已經(jīng)解決這個問題，但現(xiàn)在不愿意告訴大家，他的理由有趣而巧妙，說是這么做會使別人失去自己找出答案的機(jī)會。因此，他要"把答案保密一段時間，別人因此會知道怎么珍視它"。沒有跡象表明，他后來有沒有再想過這件事�？墒�，哈雷著了迷，一定要找到這個答案，還于次年前往劍橋大學(xué)，冒昧拜訪該大學(xué)的數(shù)學(xué)教授艾薩克·牛頓，希望得到他的幫助。1684年8月，哈雷不請自來，登門拜訪牛頓。他指望從牛頓那里得到什么幫助，我們只能猜測。但是，多虧一位牛頓的密友--亞伯拉罕·棣莫佛后來寫的一篇敘述，我們才有了一篇有關(guān)科學(xué)界一次最有歷史意義的會見的記錄：1684年，哈雷博士來劍橋拜訪。他們在一起待了一會兒以后，博士問他，要是太陽的引力與行星離太陽距離的平方成反比，他認(rèn)為行星運(yùn)行的曲線會是什么樣的。這里提到的是一個數(shù)學(xué)問題，名叫平方反比律。哈雷堅信，這是解釋問題的關(guān)鍵，雖然他對其中的奧妙沒有把握。艾薩克·牛頓馬上回答說，會是一個橢圓。博士又高興又驚訝，問他是怎么知道的。"哎呀，"他說，"我已經(jīng)計算過。"接著，哈雷博士馬上要他的計算材料。艾薩克爵士在材料堆里翻了一會兒，但是找不著。這是很令人吃驚的--猶如有人說他已經(jīng)找到了治愈癌癥的方法，但又記不清處方放在哪里了。在哈雷的敦促之下，牛頓答應(yīng)再算一遍，便拿出了一張紙。他按諾言做了，但做得要多得多。有兩年時間，他閉門不出，精心思考，涂涂畫畫，最后拿出了他的杰作：《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。并且，哈雷自費(fèi)為牛頓出版了這本書。

也就是說，因為哈雷，才會誕生科學(xué)史上最偉大的著作——《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。

不過，很快哈雷自己就遇到了煩惱。從1680年起，他對開普勒的行星運(yùn)動定律產(chǎn)生了疑問，詢問胡克和皇家學(xué)會的一些會員時，無人能解答。1684年8月，哈雷帶著這個在婚前婚后整整困惑了他四年的問題，前往劍橋找到牛頓。牛頓告訴眼前比自己小14歲的求教者，自己幾年前已經(jīng)知道答案了，只是沒有發(fā)表而已。哈雷的困惑就此畫上了句號，他和牛頓的交往則剛剛開始，科學(xué)史上一本劃時代的著作也即將誕生。性格怪異的牛頓不愿意發(fā)表自己的觀察和研究所得，在哈雷游說下，牛頓開始寫《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書，皇家學(xué)會也同意印行。此書的編輯、校對和序言撰寫，更是由哈雷親自完成。萬事俱備之時，皇家學(xué)會卻無法籌集資金，哈雷于是自掏腰包。為了讓該書被更多的人接受，哈雷甚至致信當(dāng)時的國王，作了深入淺出的介紹。1687年出版的這本書，成為牛頓最著名的著作。哈雷也開始用牛頓的萬有引力定律來研究彗星。

1691年牛津大學(xué)的校園里有些不太平靜。英國皇家學(xué)會會員哈雷，正一心謀求牛津大學(xué)薩維爾天文學(xué)講席教授職位，這遭到坎特伯雷大主教的反對。在同年上任的大主教眼里，這個著名的無神論者，斷然不能獲此職位。35歲的哈雷已是頗負(fù)盛名的天文學(xué)家，9年前他曾觀察到夜空中一顆像掃帚一樣的星星，拖著長長的尾巴。但大主教來頭更大，他早已獲得國王瑪麗二世的信任。面對來自“離國王最近的人”的壓力，牛津大學(xué)的職位最終給了牛頓支持的一位數(shù)學(xué)家。哈雷的愿望落空了。當(dāng)他在15年前毅然離開時，這個毛頭小伙子沒料到，重返母校竟變得如此之難。

（1）哈雷生逢以新思想為基礎(chǔ)的科學(xué)革命時代，1673年進(jìn)牛津大學(xué)王后學(xué)院；

（2）1676年到南大西洋的圣赫勒納島測定南天恒星的方位，完成了載有341顆恒星精確位置的南天星表，記錄到一次水星凌日，還作過大量的鐘擺觀測（南半球鐘擺旋轉(zhuǎn)的方向與北半球相反）。同年，建立了南半球第一個天文臺。

（3）1678年哈雷被選為皇家學(xué)會成員，并榮獲牛津大學(xué)碩士學(xué)位；

（4）1684年，他到劍橋向牛頓請教行星運(yùn)動的力學(xué)解釋，在哈雷研究取得進(jìn)展的鼓舞下，牛頓擴(kuò)大了他對天體力學(xué)的研究；

（5）哈雷具有處理和歸算大量數(shù)據(jù)的才能，1686年，他公布了世界上第一部載有海洋盛行風(fēng)分布的氣象圖；

（6）1693年，發(fā)布了布雷斯勞城的人口死亡率表，首次探討了死亡率和年齡的關(guān)系；

（7）1701年，他根據(jù)航海羅盤記錄，出版了大西洋和太平洋的地磁圖，1704年，他晉升為牛津大學(xué)幾何學(xué)教授；

（8）1705年，哈雷出版了《彗星天文學(xué)論說》，書中闡述了1337-1698年出現(xiàn)的24顆彗星的運(yùn)行軌道，他指出，出現(xiàn)在1531、1607和1682年的三顆彗星可能是同一顆彗星的三次回歸，并預(yù)言它將于1758年重新出現(xiàn)，這個預(yù)言被證實了，這顆彗星也得到了名字－哈雷彗星；

（9）1716年他設(shè)計了觀測金星凌日的新方法，希望通過這種觀測能精確測定太陽視差并由此推算出日地距離；

（10）1718年，哈雷發(fā)表了認(rèn)明恒星有空間運(yùn)動的資料。1720年繼任為第二任格林尼治天文臺臺長。

哈雷最廣為人知的貢獻(xiàn)就是他對一顆彗星的準(zhǔn)確預(yù)言。哈雷在整理彗星觀測記錄的過程中，發(fā)現(xiàn)1682年出現(xiàn)的一顆彗星的軌道根數(shù)，與1607年開普勒觀測的和1531年阿皮延觀測的彗星軌道根數(shù)相近，出現(xiàn)的時間間隔都是75或76年。哈雷的計算，預(yù)測這顆彗星將于1835年和1910年回來，結(jié)果，這顆彗星都如期而至。這顆彗星就是今天幾乎人人皆知的“哈雷彗星”。彗星的神秘性隨之被打破。

此外，哈雷發(fā)現(xiàn)了恒星的自行，這又是一個重大發(fā)現(xiàn)。哈雷還提出利用金星凌日的機(jī)會，去測定日、地距離，為當(dāng)時精確測定地球與太陽的距離提供了很好的方法。他還發(fā)現(xiàn)了月亮運(yùn)動的長期加速現(xiàn)象，為精密研究地、月系的運(yùn)動作了重要貢獻(xiàn)。

哈雷有許多有意思的綽號。當(dāng)年他出色地繪制了南天星圖，于是當(dāng)時的英國皇家天文學(xué)家弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）便叫他“南天第谷（Our Southern Tycho）”。第谷是丹麥天文學(xué)家，他用肉眼精確測量了北天777顆恒星的位置，并發(fā)掘出了后來成為“星空立法者”的開普勒。Flamsteed也以觀測精確著稱，第谷自然成為他心中至高的偶像。22歲的哈雷竟被性格嚴(yán)肅刻板的Flamsteed毫不吝嗇地譽(yù)為“南天第谷”，其天文才華可見一斑。

可是，幾十年后，哈雷從Flamsteed那里得來了另一個性質(zhì)完全不一樣的綽號“雷霉兒（Raymer）”。這是怎么回事呢？

說起來，F(xiàn)lamsteed和第谷確實有很多共同點。第谷發(fā)掘了開普勒，而在某種意義上，F(xiàn)lamsteed發(fā)掘了哈雷。格林尼治天文臺剛準(zhǔn)備建設(shè)那會兒，F(xiàn)lamsteed作為被制定的天文臺第一任臺長，找到牛津大學(xué)去選助手。當(dāng)時正在上大二的哈雷在同齡人中脫穎而出，從此逐漸成為公眾的焦點。

天文臺建設(shè)得很順利，一切看起來相當(dāng)不錯�？墒请S著時間推移，F(xiàn)lamsteed發(fā)現(xiàn)他和哈雷的性格根本合不到一塊兒。哈雷活潑好動，說起話來輕快幽默，不著邊際的想法多得是，（比如說，為什么星星有無數(shù)顆，夜晚還是黑的？）甚至有時會搞無傷大雅的惡作劇。這種個性在大部分人看來，當(dāng)然是極具吸引力的，加上哈雷才華橫溢，在公眾影響力方面幾乎是把Flamsteed秒殺了。Flamsteed一是嫉妒，二是作為一個認(rèn)真嚴(yán)肅的學(xué)者，他絕對不能容忍哈雷這樣大大咧咧鋒芒畢露地做學(xué)問，于是有段時間他大肆誹謗，傳了很多哈雷的丑聞。

從此這兩個昔日志同道合的人變成了針尖對麥芒的冤家，互相打著筆墨官司，誰也不讓誰。其實哈雷是個大方的人，口才又好，幾乎成了皇家學(xué)會的“專業(yè)調(diào)解員”。胡克和海維留（Hevelius）之爭、牛頓和胡克之爭、牛頓和萊布尼茨之爭，都是有了哈雷的勸說才稍顯平息（盡管后兩者最終還是釀成悲劇）。但哈雷容忍不了Flamsteed，在他眼里Flamsteed簡直是個嫉妒心極強(qiáng)、吃飽了撐的欺負(fù)后輩，脾氣又怪異的家伙。

而Flamsteed則認(rèn)為哈雷浮夸自負(fù)，沒真本事，只靠發(fā)揮想像力、拉關(guān)系，就在皇家學(xué)會里混。更重要的是，哈雷貌似對神不敬。其實哈雷不過是試圖用科學(xué)道理解釋《圣經(jīng)》里的一些奇異事件，比如大洪水。

與此同時，F(xiàn)lamsteed仍以第谷自況，他覺得自己的境遇和第谷簡直有異曲同工之妙。第谷也有個針尖對麥芒型的冤家，叫Raymers。但Flamsteed可不敢自夸說自己就是第二代第谷啊，他只好說他的冤家哈雷是第二代Raymers，簡稱Raymer，似乎這樣一來也就間接證明了自己和第谷有緣。

可是Flamsteed能和第谷比嗎？顯然不能。第谷發(fā)掘開普勒的故事被傳為佳話；而Flamsteed被他發(fā)掘的哈雷最后卻鬧成這副樣子，叫人搖頭嘆息，情何以堪哪。

不過不管怎樣，“南天第谷”和“雷霉兒”這兩個綽號都挺來之不易的，濃縮了兩個人之間的戲劇性的傳奇。

現(xiàn)在，人們（尤其在西方）談到哈雷，習(xí)慣性地不直呼其名，而是叫他“彗星男（The Comet Man）”。當(dāng)然，在其他書中，我們可以看到，哈雷還是“潮汐王子（Prince of Tides）”，“地球物理學(xué)之父（Father of Geophysics）”等等。

還有哪個科學(xué)家能享有如此多的綽號呢？

除此之外，哈雷曾涉獵數(shù)學(xué)、地球物理、考古學(xué)等，但一顆彗星的光芒，似乎已完全籠罩了他身后漫長的歲月。很少有人知道，1693年哈雷發(fā)表的一篇關(guān)于死亡年齡分析的文章，為英國政府出售壽險時確定合理的價格，提供了堅實基礎(chǔ)。據(jù)說，這是有關(guān)社會統(tǒng)計學(xué)的開創(chuàng)性工作，甚至對后來的人壽保險業(yè)影響不小。