《人類科學技術史-193》第谷的觀測

第谷的觀測

在16世紀下半期，編制出能準確表示行星實際運動的星表，是不少天文學家努力追求的目標。第谷(1546-1601年）便是這些天文學家中最著名的一位。

1.心向天空

第谷于1546年12月14日出生于一個丹麥貴族之家，13歲時就進入哥本哈根大學。在他的學習科目中，除了語法、修辭、邏輯和音樂外，還有幾何、天文和算術。1560年8月21日，他驚奇地看到了一次在預報時間發生的日全食，從而對天文學產生了強烈興趣。于是，他白天在學校上課，而把晚上的部分時間用于觀測星空。1562年，他到萊比錫大學學習法律，但仍迷戀于天文學。1563年8月17日，他第一次作了天文觀測記錄，描述了木星與土星相合的情況。借助于極為簡陋的觀測器材，第谷發現，根據已有星表計算出的行星位置與實際觀測到的行星位置之間存在著偏差。這使他下決心獻身于天文觀測工作。從此，他開始了長期而又系統的觀測，以編制一個精確可靠的星表。

在歐洲各地游學數年之后，第谷約在1570年回到丹麥。1572年11月，他遇到又一次重大的天文事件：發現仙后座中出現了一顆亮度超過金星的新星。在這顆新星可見的約一年半時間里，他不斷跟蹤它的亮度和色彩的變化，反復地測量了它與其他星體的角距。根據觀測結果，他發表了一篇《論新星》的文章。他指出，這顆新星相對于周圍的恒星沒有明顯的周日視差，而且它也沒有象行星那樣的自身運動，因此，它應當是在極遠的恒星區域。這一結論具有十分重要的意義，因為在當時，亞里士多德的宇宙學教導說，恒星區域是不可能發生物理變化的。

2.從尤拉納斯堡到布拉格

第谷成了享譽歐洲的天文學家。1576年，丹麥國王腓特烈二世(1534-1588年）為把他留在丹麥而賜給他一筆經費，讓他在文島建立天文臺。第谷把他在文島上建造的城堡稱為尤拉納斯堡——天上的城堡。他和他的家庭從1576到1597年在這里住了20多年。在尤拉納斯堡，除了有一些天文觀測室外，還有圖書館、儀器制造廠、印刷廠和化學實驗室，并且集中了一些能工巧匠。在自己的孩子們和助手的幫助下，第谷進行了長期的系統而又有規律的天文觀測。他使用的儀器已是當時可能有的最好的儀器，但仍然是比較簡單的。他借助于這些儀器，用肉眼觀察天空。

1577年，通過對大慧星的觀測，他又一次證明，慧星離地球肯定比月球遙遠得多，因為慧星沒有顯示出明顯的周日變化。在他于1588年出版的《論天上世界的新現象》一書中，詳細敘述了他對慧星的觀測和結論。當時的尤拉納斯堡成了歐洲天文研究和發現的中心。

在1588年腓特烈二世死后，第谷從王室得到的資助越來越少，尤拉納斯堡的維持也越來越困難。1597年，第谷最終離開文島前往德國。在漢堡，他寫了一本名為《力學重建的天文學》的書。1598年，德皇魯道夫二世(1552-1612年）邀請他到布拉格，并于次年資助他在布拉格附近的一個城堡建立天文臺。1600年，第谷邀請年輕的德國天文學家開普勒當自己的助手。但是，他在布拉格還未來得及進行系統的工作，就于1601年10月24日去世了。

3.無與倫比的觀測者

第谷對于精密天文學的一系列問題作了深入的研究。在16世紀最后的20多年中，他在實踐中使用了望遠鏡出現之前所有可能的觀測方法，極大地改進和完善了觀測儀器。他的觀測結果達到了光學儀器被應用于天文觀測之前的最高精度。據此，他確定了許多重要的天文學常數，編錄了一千顆恒星的位置。他跟蹤行星運動的整個過程，而不僅是在這些行星軌道的某些特定位置分辨出它們。

第谷采用了反復觀測的方法，力求把誤差減小到最低限度。在他的星表中，標準星座標的誤差率只有25秒左右。由于意識到任何精密的儀器都難免造成誤差，他通過組合觀測的方法，測出誤差并以此修正由該儀器測得的結果。他還注意到大氣折射對觀測精度的影響，并力圖加以修正，編制出了最早的大氣折射表，雖然他對折射產生的影響估計有誤。

在理論上，第谷既沒有完整地繼承托勒密，也沒有全面地接受哥白尼，而是提出了自己的折衷性體系。他沒有放棄地球在宇宙中心靜止不動的觀點，認為有關地球在運動的說法違背了亞里士多德的物理學，如果地球是旋轉的，那么一枚朝地球旋轉方向發射的炮彈將比朝相反方向發射的炮彈射得更遠，而這種情況是不存在的；此外，如果地球繞太陽運動，那么恒星的視位置應產生周年視差移動，但這種移動尚未被測出，即便存在也肯定極小，以至于恒星只能位于離地球遙遠到難以置信的距離。正是由于拘泥于上述認識，他認為沉重靜止的地球位于宇宙中心。但在他的體系中，圍繞地球轉動的只有太陽和月球，而水星、金星、火星、木星和土星等行星則是繞著太陽運動的。通過自己的體系，他既證明了托勒密體系的缺陷，也指出了哥白尼體系的不足。

盡管第谷本人沒有直接發展哥白尼的學說，但他對積累天文現象所作的貢獻是空前巨大的，他的卓越觀測成果，為開普勒的工作奠定了基礎。