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第15章 哈雷彗星之谜

在科学史上,哈雷彗星是理论预言在观测上得到证实的第一颗彗星。因为英国近代天文学家哈雷对它进行了深入研究和正确预报,所以就以哈雷的名字为它命名。在哈雷之前,关于引人注目的大彗星的出现,早已有了许多可怕而离奇的传闻;在哈雷之后,又平添了因害怕它同地球相撞而产生的无穷烦恼;而伴随哈雷彗星的每次回归,似乎总会出现种种蹊跷的怪事,扑朔迷离得让整个社会都为之惶恐不安。

透过有关哈雷彗星的种种传闻和争议,我们可以看到,奇异天体及其所产生的现象在人类历史和文化中具有重大的影响,科学理性与迷信愚昧的斗争经历了艰难曲折的过程,给人留下了许多思考的空间。

20世纪80年代以来,随着哈雷彗星的再次回归,国际上又掀起了一股新的“彗星热”。由于现代高新技术的突飞猛进,宇宙飞船已经可以直接飞进哈雷彗星的大气层进行拍摄、取样,从而初步揭去了它的神秘面纱,使它第一次露出了“庐山真面目”。但是,随着科学实践和认识的深化,人们惊奇地发现,碰到的新问题要比已解决的老问题多得多了。

不祥的扫帚、血腥的刀剑

在科学不发达的古代和中世纪,彗星奇特的尾巴和它的不期而出,常常使人感到极度的惊慌和恐惧。无论是东方人还是西方人,都不约而同地称它们为“妖星”,是大凶大灾降临的不祥征兆。尤其是哈雷彗星,会发出一种血红色的神秘之光,拖着根又长又粗又亮的毛茸茸的大尾巴掠过夜空,蔚为壮观。连不可一世的君王见了都会寝食不安,认为即将大难临头。因此,它在中外历史上的影响远比其他彗星要大得多。

中国是世界上最早记录彗星而且记录资料最丰富的国家。在中国古代,彗星有时又被称为孛星、妖星、星孛、蓬星、长星、异星、奇星等等。在历代王朝的正史和地方志中,有着成千条彗星记录。据统计,从公元前613年(春秋时代)到1910年(清宣统二年),哈雷彗星应回归34次,中国仅缺3次记载。如果加上武王伐纣的一次有争议的记录,则共有32次之多,是世界公认的,对哈雷彗星最久远、最完整的观测史料。

中国民间向来把彗星称为不祥的“扫帚星”,占星家说它是社会即将动乱的天意。要把天象同人事牵强附会地缠绕在一起,人们不愁找不到例子。在迷信风行的时代,方术之士不应验的预言很多,常闹笑话,可一旦“瞎猫逮住死耗子”,则会受到朝野的大肆渲染。

如果除去迷信的解释,这些历史上的天文现象记录有着很高的科学研究价值,它不仅可以跟踪研究某类天体或天象的变化规律,而且可以推算同时凑巧发生的社会历史事件的年代时间。

《春秋》这部中国古代典籍中记载说:鲁文公十四年(公元前613年),“秋七月,有星孛入于北斗”。中外学者一致认为,这是世界上第一次关于哈雷彗星的确切记录。当时有个名叫叔服的占星家就说:“啊呀呀,大事不好了!不出七年,宋、齐、晋三国君主将死于动乱。”后来果然“应验”了。

西方最早关于哈雷彗星的记载是在66年。古巴比伦的记载稍早些,为公元前164年。在基督教统治下的中世纪欧洲,彗星更是天罚的警示。哈雷彗星被西方人记载了30次。145年,一场可怕的瘟疫在欧洲各地迅速蔓延,一下子死了数十万人,当年正好哈雷彗星也出现了。于是教会把它看成是“带血的十字架”,是上帝严惩人类罪恶的象征。

837年,哈雷彗星碰巧在复活节圣日那天出现了,教会大肆宣扬这是大祸临头的预兆,劝说教徒们赶快把财产捐献给修道院和教士,以便他们用万众悔罪的泪水和丰盛的供品劝说“天主把剑插回鞘内”。据法国有关史书记载:

路易一世皇帝一见到这颗彗星,一下子便失去了平静……尽管他依照大主教的吩咐,虔诚地祈祷上苍,大修教堂,可3年后他还是死了。

在法国的一个博物馆里,至今仍保存着一幅著名的“巴耶城挂毯”,记载了1066年哈雷彗星出现时的历史事件。法国诺曼底公爵威廉渡海征战英国,在赫斯廷兹大会战中击败了英王哈罗德。诺曼底女王亲手为此编织了一幅挂毯以示纪念。挂毯的画面上绣着一颗大彗星正冲着哈罗德的城堡而来,如坐针毡的英王在宫殿里倾听占星家的高谈阔论之后,惊恐万状,差点跌下宝座。

1456年,哈雷彗星带着长长的、稍稍弯曲的尾巴拜访地球时,基督教正在对近东进行十字军东征。面对强大的土耳其军队兵临贝尔格莱德城下,亲临督战的罗马教皇加里克斯特三世,指着天上突然出现的那颗“银光闪闪,烈焰腾腾,长尾如龙”的大彗星,慷慨陈词以鼓舞士气:“十字彗星照耀天地,保佑基督教徒远征,让不信上帝的人发抖吧!”与此同时,伊斯兰教的占星家们也在高喊“我们必胜!”因为这颗大彗星的形状很像穆斯林战士手中的大曲剑。教皇闻讯,顿起狐疑,又召集占星家重新观察了彗星,果然越看越像是一把杀气腾腾、血光闪闪的土耳其大曲剑。于是教皇惊慌失措,又改口诅咒这颗彗星是“魔鬼和不信上帝者的帮凶”。好了,这下彗星又被“骂好”了。在贝尔格莱德城下,信仰伊斯兰教的土耳其人被打败了。

历史上一种值得注意的现象是:在迷信思潮泛滥的时期,即使是科学的论断或预测,也往往会被歪曲为伪科学和反科学。

1773年,天文学家拉朗德在法兰西科学院作“秘密报告”,说有一颗彗星正在不断向地球靠近,有可能在5月20日碰上地球。一时间,“彗星将和地球相撞”的惊人消息不胫而走,闹得举国不宁、人心惶惶,教堂门口人头攒动,来的都是要求忏悔的人。后来,路易皇帝不得不下诏让天文学家出来澄清真相,平息风波。启蒙思想家伏尔泰(Voltaire)对此曾作过描述:

巴黎人告诉我,世界末日临近了,他们等待着这一天……今年5月20日,彗星将突然从背后把我们地球翻个身,把它撞得粉碎……再也没有比这更确凿的了……现在有识之士都在规劝人们,等待着1773年5月20日的末日到来……

1910年,是哈雷彗星在20世纪的第一个回归年,正好英国国王爱德华七世驾崩。新西兰的毛利人仍然相信,这两件事都是上天有意安排的,有着前因后果的联系。他们向这位君王致哀说:“去吧,我们的君王……回到您那祖先所在的天堂去吧……哈雷彗星是熠熠生辉的天梯,沿着它,您可登上那高高的第十重天……”

诸如此类的事情,在历史上举不胜举。甚至还有一些别有用心者,会利用彗星题材以售其奸,妖言惑众。善良的人们啊,我们可要擦亮眼睛!

哈雷预言大彗星在76年后回归

哈雷是牛顿的忠实朋友。正是在哈雷的慷慨赞助下,牛顿的名著《自然哲学的数学原理》才得以问世。另一方面,牛顿最早用自己发现的万有引力定律研究了彗星的轨道运动,从而启发和帮助了哈雷对彗星回归周期的预言。从科学传统上说,牛顿是哈雷的导师。而哈雷彗星回归的预报成功,不仅使哈雷名垂青史,也对牛顿理论的首次验证作出了重大的贡献。

牛顿从力学上第一次证明,开普勒发现行星绕太阳运动的轨道为椭圆形是正确的。但牛顿对人们敬畏的彗星也同样深感兴趣,他继而思考:彗星在空间中的运行轨迹是怎样的呢?它们也像行星那样受到太阳引力的作用吗?

牛顿经过一段时间的苦苦思索,终于悟出了一个好办法:对同一颗彗星不同时刻出现在星空背景中的位置进行多次观测记录,然后通过计算来确定其轨道。他发现,1680年出现的彗星轨道是一根开口的抛物线,就像一把巨型的长弓,它的焦点正好同太阳重合。这说明彗星和行星一样,也受太阳引力的牵制。但是牛顿并不认为所有的彗星都是沿着抛物线运动,全都从无穷远处飞来又绕过太阳飞向无穷远处,从此一去不复返。他猜想,有些彗星的轨道可能是椭圆形的,过段时间它们还会再次出现。

神秘的彗星早就让哈雷着了迷。1680年12月11日,一颗全天空最明亮的大彗星光顾欧洲,当时年仅24岁的哈雷正背着行装在法国的原野上旅行。这颗彗星是如此的耀眼和壮观,以致在最亮时比满月光还亮100多倍。彗星的美丽和神奇使哈雷年轻的心灵受到前所未有的震撼。正是这颗令他终身难忘的彗星,促成了他一生奋斗的志向,决心倾毕生之力揭开彗星的隐秘行踪。

当时有位神学家预言,这颗彗星将在公元2926年12月2日归来,届时必定是山崩地裂、洪水滔天、烈火蔓延,那将是整个世界的末日。但实际上,根据计算,它的周期长达8800年,回归日已是公元10480年的事了。

由于牛顿忙于其他事情而无暇深研彗星问题,于是哈雷便自告奋勇地挑起了这副繁重的担子。首先,他改进了牛顿计算彗星轨道的方法。接着,他翻遍各种历史文献,收集到1337~1698年间有关彗星出现的361次天文观测记录。然后,他把各种数据列成表格,以便找出同一颗周期彗星。最后,他又从中精心筛选出24颗(次)作为重点研究对象。光是研究这24颗(次)彗星,就耗去了他整整10年的时间。他仰望星空不无感叹地说:“这可真是令人疲惫的艰巨劳作啊!”

1705年,哈雷10年心血的结晶——《彗星天文学论说》一书问世。哈雷在书中写道:“……使我不得不想起,阿比昂1531年观测到的那颗彗星,跟开普勒和龙格蒙丹所描述的1607年的彗星,可能是同一颗,与我自己在1682年观测的那颗也很像。它们的轨道要素几乎完全一致,只有周期不等……但它们的差别并没有大到可以认为它不是某些物理原因造成的。”

这正是“似曾相识燕归来”。

“啊,一只候鸟!”哈雷望着窗外掠过的一只燕子,若有所思地喃喃自语。

可是,细心的哈雷仍然感到这只“候鸟”有些反常。虽然它们的轨道数据基本一致,但是周期还有些误差。其中第一个周期是76年零2个月,第二个周期是74年零10个半月。不过他认为,这种误差是因为彗星受到别的行星、特别是木星非常厉害的引力干扰引起的。最后,他大胆地预言说:“这颗彗星大约在1758年还会再次拜访地球的。”

这真是“一石激起千层浪”,引得英国皇家学会内外一片沸沸扬扬。当时许多人并不相信他的话,以为哈雷在耍滑头,有意把彗星的回归年定在自己离世之后,因为哈雷说出这种“大话”时已经是50岁出头的人了。

“皇天不负苦心人”。这颗举世瞩目的大彗星并未辜负哈雷生前的厚望,在他去世17年之后,果然又回来了。于是后人就用哈雷的名字来称呼这颗彗星,显然哈雷是当之无愧的。历史,终于应验了当年哈雷在预言时的幽默一语:

如果彗星最终依据我们的预言,大约在1758年再现的时候,公正的后代将不会忘记感谢,这首先是由一个英国人发现的……

为了更准确地预报哈雷彗星的回归日子,许多科学家付出了艰苦的劳动,其中传为佳话的有法国自学成才的数学家克莱罗和他的女助手莱波特。他们在计算中首次考虑到行星对彗星的摄动干扰,指出哈雷彗星走到离太阳最近处(即近日点)的时刻是1759年4月中旬,并推算出它在天空运行的视路径。于是人们翘首拭目以待,期盼着它会在暮春时节光临。

然而,一个名叫帕利奇的庄稼汉却赶到了学者们的前头,先睹为快。早在1758年12月,他就第一个看到这颗人类等待了整整76年的大彗星。原来,它通过近日点的时刻比数学家们推算的结果早了31天。但不管怎么说,克莱罗和莱波特的理论预测值,在当时的欧洲还是最领先的。

1759年,正值珍奇的绣球花首次从日本远道运抵法国,其美丽高雅的风姿一时轰动了欧洲。由淡红而转为天蓝色的片片花萼,层层拥托着簇簇粉色的大球花冠,在仲夏的法兰西晴空下大放异彩。素有歧视女性传统的法兰西科学院这回一反常态,决定用这种人见人爱的花儿来称呼女数学家莱波特的芳名,以表示对她的敬意。于是,每当莱波特出现在公众面前,就会像凯旋的英雄那样受到狂热的有节奏的欢呼:

莱波特——绣球花!

莱波特——绣球花!

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