天文小故事（十二）

□ 張明昌

天文小故事（十二）

□ 張明昌

1 康德的日?；顒訙?zhǔn)如鐘

“世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈，一件是我們心中崇高的道德準(zhǔn)則，另一件是我們頭頂上的燦爛星空?！边@是德國哲學(xué)家伊曼努爾·康德于1788年說的名言，盡管在不同的中譯本中有多種表述，但中心意思卻是一致的。因為他后來提出了第一個太陽系起源的星云學(xué)說，也使他在天文學(xué)上占有一席之地。

1804年2月12日，80歲的康德在哥尼斯堡的寓所內(nèi)無疾而終，盡管他生前早有喪事從簡的遺言，但舉行葬禮的那天還是萬人空巷，擠滿了街頭的人們無不向這位一生從未離開過本城卻名揚天下的偉人悲痛致哀。

圖1 著名哲學(xué)家康德

康德身高只有1.54米，但其儀表端莊，舉止文雅。他家境貧寒，但自負(fù)清高。持躬節(jié)儉，不接受他人的憐憫，不申請公家的津貼，在哥尼斯堡大學(xué)求學(xué)時，他常常幫助那些富家子弟補習(xí)功課，卻絕不接受他們的金錢。經(jīng)過幾年的努力，他一下連續(xù)發(fā)表了16部驚人的著作，其中最為著名的就是1755年3月出版的《關(guān)于諸天體的一般發(fā)展史和一般理論，或根據(jù)牛頓原理試論整個宇宙結(jié)構(gòu)及其力學(xué)起源》，此書在我國中譯本的書名為《宇宙發(fā)展史概論》(1972年，上海人民出版社)。書中所提出的太陽系起源于星云的假設(shè)，被恩格斯贊譽為“從哥白尼以來天文學(xué)取得的最大進步。認(rèn)為自然界在時間上沒有任何歷史的那種觀念，第一次被動搖了。”

康德晚年與孀居的妹妹及幾個摯友住在一起。他的生活極其有規(guī)律：每天5時起床，晚10點就寢(晚年改為9時)，至少在30年內(nèi)一直如此，從來沒有半小時以上的誤差，所以他每天晚飯后沿著固定路線的散步時間從不變更，甚至被市民認(rèn)為是比市政大鐘還準(zhǔn)確。而康德的許多重要的哲學(xué)構(gòu)思、科學(xué)靈感都是在這條通向古炮壘的散步路線中得到的。他每天傍晚總是會坐在自己的工作室中，遠(yuǎn)眺窗外教堂的尖頂，它在斜陽下的莊嚴(yán)景色讓他凝目沉思，讓他的思緒天馬行空。后來一棵大楊樹的枝葉擋住了他的視線，為了尊重他多年來養(yǎng)成的習(xí)慣，樹的主人居然把它砍掉了一段，以后還不時地進行修剪……

康德的朋友很多，他在交際上一直保持著儒雅的禮貌與雍容自重的風(fēng)度，他恪守人生的道德，一世與人無爭，除了讀書外就是教書，他認(rèn)為“幸福的婚姻是對端莊行為的獎賞”。而他自己卻與這份獎賞無緣，所以他終生未婚。他相信“對于即將離開這個世界的人來說。最值得寬慰的，莫過于確信沒有虛度此生?！倍娜松彩谴搜陨鷦拥膶懻?。

2 拉普拉斯不需要上帝假說

當(dāng)年在拿破侖的身邊，常有三位非凡的數(shù)學(xué)家，而其中最負(fù)盛名的就是有“法國的牛頓”之稱的拉普拉斯，這位后來被封為伯爵的學(xué)術(shù)權(quán)威，在數(shù)學(xué)、力學(xué)、天文學(xué)上都有重大的貢獻，在1796年他47歲時，他發(fā)表了《宇宙體系論》，這是他在不知康德著作情況下，獨立提出的太陽系起源星云說，真可謂是“英雄所見略同”。而且因為康德是匿名發(fā)表，只印了幾十本出版商就破產(chǎn)了，所以直到拉普拉斯的著作問世，星云說才風(fēng)靡起來。書中，他對牛頓的錯誤同樣做了尖銳的批判：“我不能自禁地指出牛頓所陷入的歧途”——對于牛頓在太陽系運行中引入了上帝，是“對于科學(xué)和他自己的榮譽都是不幸的?！毕鄠?，拿破侖在閱讀后對他更為折服，但他還是提出了問題：“先生，你寫了這樣一部大的著作，但我卻看不到哪兒提到了萬能的主——世界體系的創(chuàng)造者，能告訴我，這是什么原因嗎？”拉普拉斯的回答非常干脆：“陛下，我用不著那個假設(shè)！”

兩年之后，即1798年，他又提出了一個令人吃驚的觀點——“宇宙中最明亮的天體，可能對我們來說是看不見的?！彪S即他舉了一個例子：一個直徑比太陽大250倍、而密度與地球相當(dāng)?shù)拇筚|(zhì)量恒星，由于它本身產(chǎn)生的強大的萬有引力，會把它發(fā)出的光也“拉回來”，這樣，人們當(dāng)然無法看見它了。

黑洞是當(dāng)今世界上最富有魅力的話題之一，它能讓人產(chǎn)生無限的遐想，也是科學(xué)幻想小說最好的題材。拉普拉斯當(dāng)年是從牛頓力學(xué)的概念提出存在“黑天體”問題的?，F(xiàn)在則完全是從愛因斯坦廣義相對論所推導(dǎo)的必然結(jié)論：一個核反應(yīng)完全停止的星體，再無其他力能頂住萬有引力而坍縮。當(dāng)原子被壓破時，就會變成密度達109～1012千克/米3的白矮星；而恒星質(zhì)量較大時，則還會敲開原子核變成擠成一團、密度更大百萬倍的中子星；如坍縮的恒星質(zhì)量大于3M⊙，則還會坍縮下去，所有物質(zhì)將無可避免地永遠(yuǎn)坍縮下去，所有的質(zhì)量將集中在一個沒有大小的“奇點”上。

正如“孫悟空跳不出如來佛的手心”一樣，黑洞中的一切物質(zhì)都不可能跑出洞外。從外面看，黑洞是絕對的黑，又是深不可測、永遠(yuǎn)填不滿的無底洞。從名字來看，恐怕再也找不到比黑洞更貼切的詞匯了。通俗地說，普通天體與黑洞間的區(qū)別在于是否小于“引力半徑”，如果一個黑洞的質(zhì)量為60萬億億噸(相當(dāng)于地球質(zhì)量)，其引力半徑只有8.9毫米，只相當(dāng)于一顆小小的豌豆。如果有朝一日，太陽的半徑猛然收縮到3千米以下，那它也將變得“一團漆黑”，即使放到你眼前也無法看見它。

圖2 具有冕和X射線源的黑洞，美術(shù)想象圖

3 牛頓二三事

人們一直認(rèn)為，牛頓是“迄今最偉大的科學(xué)家”。恩格斯的評價是：“由于發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué)，由于進行了光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于認(rèn)識了力的本質(zhì)而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)。”他去世時英國為他舉行了隆重的國葬，這也是英國第一位獲此殊榮的科學(xué)家。有位詩人為他撰寫的墓志銘是這樣的：

“大自然與它的規(guī)律為夜色掩蓋，

上帝說，讓牛頓出來吧，

于是一切變得光明。”

而他的親友為他立的紀(jì)念碑是：“伊薩克·牛頓爵士安葬在這里，他以近于超人的智力第一個證明了行星的運動與形狀、彗星的軌道與海洋的潮汐。他孜孜不倦地研究光線的各種不同的屈折角及顏色所產(chǎn)生的種種性質(zhì)。對于自然、考古和圣經(jīng)是一個勤勉、敏銳而忠實的詮釋者。他在他的哲學(xué)中確認(rèn)上帝的莊嚴(yán)，并在他的舉止中表現(xiàn)了福音的純樸。讓人類歡呼曾經(jīng)存在過這樣偉大的一位人類之光?！?/p>

其實牛頓的童年并不幸福，在他出生前3個月，父親就去世了，3歲時母親棄他別嫁，是外祖母把他撫養(yǎng)長大。牛頓的母親相當(dāng)富有，因為牛頓的生父留給她不少羊，而第二個丈夫是一個富裕的神父，他也給了她大筆財產(chǎn)，每年的收入在700～900鎊，可與一個貴族相當(dāng)。然而，牛頓在三一學(xué)院時卻只能當(dāng)一個很可憐的“次等公費生”，他常被迫去服侍其他同學(xué)，也只能吃桌上剩余的食物。繼父對他也很不好，所以牛頓年少時曾想要把繼父與母親的房子燒掉！他的學(xué)業(yè)全仗舅舅的支持，他說服了妹妹即牛頓的母親，讓輟學(xué)的牛頓回到了學(xué)校，才沒有讓這一天才埋沒。

圖3 正在做分光實驗的英國科學(xué)家牛頓

但牛頓可能在晚年對復(fù)雜的數(shù)學(xué)產(chǎn)生了厭倦，在54歲擔(dān)任了造幣廠的監(jiān)督后，一頭鉆進了荒誕的煉金術(shù)中。在此后的近30年中，他一直在實驗室內(nèi)那個冒著泡泡的大鍋中進行一些奇特的實驗，并且樂此不疲。但他究竟做了些什么，現(xiàn)在很少有人能弄清楚，因為他制造出來的那些金屬化合物至今已無人能復(fù)制出來，當(dāng)時他的一些言行也讓人如墮五里霧中，如在1684年他曾說了一句讓人摸不著頭腦的話：“今天我使木星飛上了它的老鷹?！庇绕渥屓送锵У氖?，牛頓晚年還沉浸在神學(xué)中不能自拔。他花了大量的精力來論證，太陽系中各行星雖然沿著力學(xué)的軌道運行，但最初時一定是由“上帝第一次推動”才能如此和諧地一直運行下去……

牛頓還有一段炒股生涯。晚年時曾經(jīng)一度瘋狂地投入了股市，當(dāng)時人人都看好“南海公司”發(fā)行的一只股票。牛頓先是嘗到了甜頭，在1720年2個月內(nèi)就賺到了7000英鎊。但當(dāng)牛頓加大投入后不久，它就狂瀉而下，許多人血本無歸。顯然不是理財高手的牛頓也虧損了2萬英鎊。而他當(dāng)英格蘭造幣廠廠長時，雖說也是“高薪階層”，但年薪也只不過是2000鎊，所以這相當(dāng)于10年全部薪金的巨額損失也使他非常感慨：“我能計算出天體運行的軌道，卻難以預(yù)料到人們的瘋狂?！?/p>

根據(jù)英國專家研究，大科學(xué)家牛頓可能是一個孤獨癥患者，他說話困難，埋頭工作時就會忘記就餐，對于本來就不太多的朋友也缺少熱情，有時還會對他們發(fā)脾氣，有時則會失禮。在沒有人聽講時，他也會對著空無一人的會場侃侃而談……在社會交際及與人溝通方面顯然缺少能力。當(dāng)然對于僅是從傳記的研究來確定此事也引起了一些人的質(zhì)疑，因為多數(shù)天才人物可能無法容忍其他人的“遲鈍反應(yīng)”，缺乏足夠的耐心也會讓人覺得他們孤僻，無法與之交往。

牛頓花了15個月，把他悉心研究了多年的成果用拉丁文寫成了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書，(在他去世后3年才有此書的英譯本)，這本在人類科學(xué)史上占有輝煌地位的劃時代的巨著，因為很少有人能看懂，所以在當(dāng)時很受冷落，有人曾評論說：“有一個家伙寫了一本包括他自己及其他人看不懂的書。”在名著《格列佛游記》中，作者斯威夫特還借機諷刺了牛頓哲學(xué)。還有一個貴族懸賞500鎊，以獎給能夠解釋書中含義的人。不過盡管當(dāng)時人們對它沒有特別的需求，但卻是一般的演講少不了的題材。于是，自然哲學(xué)也首次成了上流社會附庸風(fēng)雅的議題，科學(xué)也第一次代表了流行及時髦。

（責(zé)任編輯 張長喜）