天文学银枪小霸王——约翰·赫谢尔的故事

作者:水5郎来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-04-24

这位仁兄的一生,都在开足马力创造奇迹,是如恒星般光芒闪耀并且如鹰一般自由的一生。

在《宇宙:时空之旅》(COSMOS:A SPACETIME ODYSSEY)第四集《天空中充满了幽灵》(A Sky Full of Ghosts)的开场,编剧讲述了一个小小的故事:

已步入老年的威廉·赫谢尔和儿子约翰·赫谢尔,走在英国的海滩边。

“父亲?你相信有幽灵吗?”约翰问。

“为什么不信?当然信,我的儿子”

“为什么信呢?我从来没见到过幽灵。”

“哦,不不不,不是人类的幽灵,不完全一样,但是你抬头看天,我的孩子,天空中充满了幽灵。”

“天空中只有星星啊,爸爸,我不明白。”

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影片赫谢尔父子的剧照(资料图)

“每一颗发光的星星都是一颗太阳,甚至比太阳还大还亮。想象一下,他们离我们有多远啊!你把太阳缩小到像星星那么小而黯淡的一颗,来自星星的光芒传播速度非常快,甚至比什么都更快,嗯,也许也不是无限快。从它们的光芒发出到传播到我们这里,要花很长很长的时间。离我们最近的星星,可能需要旅行几年,对另外一些星星,可能需要几世纪,有些星星实在太远了,可能需要千万年才能到达地球。等星星的光到达地球,我们看到的只是他们的幽灵,我们看到它们的光,可是星星们自己早就在很久很久以前死去了。孩子,我们看到的是比任何人类还要久远的时间——从几百万年前穿越到过去。”

威廉·赫谢尔可能是第一个意识到天文望远镜是一部时光机器的人。

赫谢尔天文博物馆陈列的望远镜

赫谢尔天文博物馆陈列的天文望远镜。(资料图)

威廉和卡洛琳兄妹的故事我们在上一集《天文学的传奇一家:赫谢尔家族》中谈及,今天我们讲述的是威廉的儿子:天文学银枪小霸王约翰·赫谢尔的故事。

约翰·赫谢尔出生于1792年3月7日的英格兰白金汉郡。老爹威廉·赫谢尔忙了大半辈子天文学和音乐,终于想起来要为人类文明繁衍作出贡献,于是娶了一个富商家的大龄女青年玛丽·皮特。并且两人分别在55岁和42岁时候终于老来得子,生下来了天文学小霸王约翰·赫谢尔。

威廉

威廉•赫谢尔画像。(维基百科)

晚生的孩子有一个高几率的特点:极其聪明。约翰就是这样的人,更是由于老爹终于在英国立足成为贵族,约翰简直就是一个高富帅星二代。聪明的天赋加上优越的家境给了约翰极大的帮助,纵观约翰的一生,总而言之就是——小霸王!不走寻常路!

约翰小时候就上了伊顿公学,然后17岁就考上了剑桥大学……17岁!!!剑桥!!!我觉得写到这里,约翰就已经比我们许多人一辈子都超越太多。

约翰在剑桥认识了许许多多的巨巨牛人们,当然约翰本身就是巨巨,他在剑桥主攻数学。在1813年,21岁的约翰就拿下了剑桥大学的史密斯奖(Smith's Prize),这个奖每年在剑桥大学物理和数学系中只会颁给最优秀的两个学生,后来被称为诺贝尔奖的小小练兵场,例如后世的阿兰·图灵、威廉·卡文迪许、 JJ•汤姆森等科学史巨匠在学生时代都得过这个奖。你以为仅仅拿了这个奖就能是小霸王了吗?在这一年,约翰随手写了篇数学论文投给英国皇家科学会,于是就 被立即吸收为会员了......

按照上面写的那些,约翰的人生应该是成为一名名垂青史的数学家。约翰毕业时,老爹威廉·赫谢尔拍拍他的肩膀:“儿子,我给你找好了一份教会的工作,钱多事少离家近,有身份有社会地位,最重要的是有足够的空闲时间让你研究自己想研究的科学。”

可是约翰拒绝了,小霸王怎么能走寻常路!?

你猜猜约翰找了一份什么工作呢?

他居然心血来潮去当了一名律师,不过干了18个月又失去兴趣了……随后重新被母校剑桥大学圣约翰学院聘请,当了一名导师,还是学院数学主考官,约翰顺便再拿了一个文学硕士学历!

约翰的人生简直成功的让人发指啊!可是我想说的是……比起这些……约翰真正牛掰的人生,还没有开始,之前只是随便玩玩游戏人间。

青年

年轻时候的约翰•赫谢尔。(资料图)

约翰觉得在剑桥当老师很不开心,工作毫无挑战性,小霸王怎么能终日“碌碌无为”!?

威廉看出儿子的郁郁寡欢,于是便带他去了英国的德文郡的道奇利度假,顺便让约翰帮助他观测天文,因为威廉这时候已经78岁了,有点力不从心。父子两人在 这段度假时光谈心许久,虽然不知道他们谈了什么,或许就像片头编剧所写的父子之间的假想对话。但是这次度假成了约翰一生中的一个重要转折。在1816年, 约翰最终发现,他想继承父亲的天文学事业。

不过从头开始学一门学科,要从学徒工开始。约翰和他父亲几十年前踏上天文学征途时候的工作一 样——先制作天文望远镜。他制作了一个直径460毫米的反射式天文望远镜。接下来的几年约翰更新了他父亲留下来的双星目录,对每一对双星都作了尽可能详细的描述, 并将他们的结果发表在《皇家协会哲学会刊》上。他因此和另外一个工作伙伴被授予皇家天文学会的金牌和的法国科学院的拉兰得金牌,他还发表了一篇关于“恒星视差”(Stellar Parallax)的论文。

当然了,作为约翰的本职工作:数学,小霸王也绝不放手,在1821年被英国皇家科学院授予了大名鼎鼎的“科普利奖”(Copley Medal)这个奖和诺贝尔奖简直不相伯仲,看来约翰的人生并没有改变啊……最终他还是顺道成为了一名名垂青史的数学家!

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银质的科普利奖章。(资料图)

当然在天文学的学习过程中,约翰对镜子以及反射有了超乎寻常的研究。他在1823年就提出了的“隐形眼镜”的概念,想要制作一种矫正透镜,来更改人眼表面曲率,达到视力矫正的作用。这也可以说是未来“隐形眼镜”的设计起源了。小霸王只有做不到没有想不到!

作为一名天文学家,观测地点是第一位的,约翰深感于英国不是最佳观测地点,于是举家搬到南非好望角,在这里他对南半球的星空进行了深入的观测,并且再次见证到了“哈雷彗星”的回归、土星的卫星和太阳黑子。

当然小霸王总是在创造奇迹,在南非的几年时间里, 他和妻子玛格丽特一起使用一种叫“投影描绘器”(Camera Lucida)的设备绘制了131种南非的海岬植物插图……从此后约翰的名头上又多了一个叫植物学家的抬头……小霸王简直无所不能!!

玛格丽特

约翰•赫谢尔妻子玛格丽特画像。(维基百科)

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约翰和玛格丽特的植物绘画。(资料图)

在1836年6月3日,有一个年轻的小伙子乘坐着“小猎犬号”(HMS Beagle)轮船来到南非开普敦拜访约翰。约翰亲切地接待了这名潜力无穷的年轻科学家。小伙子深受感动,在他的自传中写道:“赫谢尔爵士对自然科学的阐述燃起了我内心的渴望,我渴望今生能为构建自然科学的大厦做出哪怕最微不足道的贡献!”

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  小猎犬号版画。(资料图)

后来他苦苦研究数载,最终出版了一本科学书,在这本书的开场白里写:“……我写这本书的目的,在我看来,就好比是给那些不可思议事物的奥秘提灯点亮一般;这就是那些神秘之事的迷人之处——我们最伟大的一位哲学家曾经这么说过。”

这里的“最伟大的一位哲学家”指的是约翰,这本书名叫《物种起源》,这个小伙子就是后来大名鼎鼎的达尔文。哎呀,被吓出一声冷汗……小霸王简直就是当时年轻科学家们的偶像男神!

达尔文

  年轻时候的达尔文(资料图)

约翰随后离开南非回到英国,出版了《1834-1838年好望角天文观测结果》一书,为天文学南北半球恒星对比提供了重要素材,因此广受赞誉,又因此项 成就,约翰于1847年拿到了第二次“科普利奖”。并被维多利亚女王授予从男爵的爵位。(Baronet,又译准男爵,传统简写是Bart,现代简写是 Bt)

在这本书里,约翰提议命名了几个使用到如今的土星卫星名: 土卫一(Mimas)、土卫二(Enceladus)、土卫三(Tethys)、土卫四(Dione)、土卫五(Rhea)、土卫六(Titan)、土卫 八。几年后在1852年,他又提议命名了几个使用到如今的天王星卫星:天卫一(Ariel)、天卫二(Umbriel)天卫三(Titania)、天卫四 (Oberon)。

土卫二(Enceladus)全景图

土卫二(Enceladus)全景图。(南方新闻网)

与其他行星卫星命名来源自希腊神话不同,所有天王星卫星的英语名字都是以威廉•莎士比亚或亚历山大•蒲柏的作品中人物的名称来命名的,这个传统是从约翰开始并一直延用至今的,目的是为了纪念英国在天文学上的重要位置。

又吓出我一声冷汗啊,感觉小霸王这个称呼已经无法形容约翰这个科学奇才了。

你以为约翰的成就到此为止了么?

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中年约翰·赫谢尔肖像。(资料图)

天文学和行星观测,仿佛就是一场穿越宇宙数百万光年的旅行,许许多多星星或许早已死去,我们能看到的只是几百万年前他们发出的光芒,漫天星辰仿佛是幽灵 的博物馆。不知道这种穿越时间的天文学经历,是否使得约翰对保留时光印记尤为感慨,所以他的后半生都致力于研究如何把美好的记忆和珍贵影像保留下来。

约翰是“摄影”(Photography)这个单词的发明者(1839年发明),次年他还创造了“正片”(Positive) “负片”(Negative)这两个摄影的专用名词。

人一生所有精力的都会从点串成线,约翰的植物学经历也让他发明了一些有趣的摄影成像方法:花汁印相法(Antyotype)蓝晒法 (Cyanotype)、海波定影法(海波即硫代硫酸钠)、铂金印相法(Platinum prints)。约翰一向慷慨大度,并且毫不利己,从未想过想要从专利中获得什么,于是就把专利毫无保留地送给了一个好朋友:威廉•塔尔博特 (William Henry Fox Talbot)。可是福克斯毫无愧色地霸占了这些专利。

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蓝晒法成像效果图。(资料图)

此时的约翰已经不再是小霸王,他也慢慢老去了。人生的后半阶段,他还像他的前辈牛顿一样,担任了英国铸币厂厂长一职,因为实在不喜欢行政工作,随后再次辞职。

他还为大英百科全书竭尽全力,并写了最畅销的天文学著作《天文学纲要》(Outlines Astronomy),这本书也是中国第一本翻译的天文学著作。咸丰九年(1859年),李善兰与英国伟烈亚力根据1851年的版本翻译了此书,起名为《谈天》

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《谈天》书影(资料图)

约翰的一生是如恒星般光芒闪耀并且如鹰一般自由的一生。他做了自己最想做的事情,也收获了最无价的珍宝——科学和自由。当然也有不少人吐槽和惋惜,认为约翰虽然为同时期最伟大的科学家,但是并没有像先贤牛顿那样,带来划时代的科学成就。约翰有个朋友曾经惋惜地说:“如果约翰把他的精力集中在一处,那他的 成就将会远远超过牛顿。”

1871年5月11,约翰去世,英国举国哀悼,并且为他举行了国葬。

四色定理的证明者之一泰勒(Peter Guthrie Tait) 曾这么评价约翰:

约翰•赫谢尔漫长而快乐的一生,每一天都在分享和增加他对科学的贡献。”(Every day of Herschel's long and happy life added its share to his scientific services.)

约翰和牛顿一起长眠于英国西敏寺。与他的好基友达尔文的并排在一起。

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  约翰和达尔文在西敏寺的墓地照片(维基百科)

人物小档案:

约 翰·赫谢尔(John Herschel,1792-1871) 1813年毕业于剑桥大学,开始研究法律,旋即参与他父亲天文学方面的工作。约翰•赫歇尔其他方面的兴趣包括化学和照相术(他发明了很多有关照相的技术, 他提出了‘正片’和‘负片’等词汇,至今仍为摄影家使用),他写了一本科普书《天文学概要》于1849年出版,堪称为当时的《时间简史》,他在1837年维多利亚女王加冕典礼上被封为准男爵,1871年5月11日逝世于肯特郡。


参考资料:

央视纪录片《自然之子——达尔文》

《John Herschel (1792–1871)》Colin A Ronan,

果壳网:《蓝晒法:可能是最经济的照片冲印方法》

http://www.guokr.com/article/79804/

Contact_lenses_history - Sir John Herschel

http://www.andrewgasson.co.uk/pioneers_herschel.htm

Herschel biography

http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Herschel.html

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