第谷

第谷

第谷·布拉赫,丹麥著名天文學家,近代天文學的奠基人。發明了“新星”(Nova)一詞。1546年12月 14日生于丹麥斯科(今屬瑞典),卒于1601年10月24日。自幼過繼給伯父約爾根·布拉赫為子,受到良好的教育,曾先後在哥本哈根大學萊比錫大學羅斯托克大學巴塞爾大學等多所大學求學。第谷是一位傑出的觀測家,是著名天文學家開普勒的導師。

  • 中文名稱
    第谷·布拉赫
  • 國籍
    丹麥
  • 出生地
    丹麥 斯坎尼亞省 基烏德斯特普
  • 出生日期
    1546年12月14日
  • 逝世日期
    1601年10月24日
  • 職業
    天文學家
  • 主要成就
    近代天文學的奠基人

生平

早年生活

1546年12月14日,第谷·布拉赫出生于斯坎尼亞省基烏德斯特普的一個貴族家庭,其父Otte Brahe是丹麥皇家法庭的重要人物,其母Beate Bille來自于一個盛產神父和政治家的家族,他的孿生兄弟在產後就死了(第谷曾經用拉丁語寫過一篇悼文(Wittendorf 1994, p. 68),在1572年出版),他的姐姐叫Kistine,妹妹叫Sophie。在他一歲時他的伯父將其偷偷帶走,並在後來獲得了其撫養權。從此,第谷跟沒有子女的伯父母Jørgen Brahe和Inger Oxe生活。

第谷于1559年入哥本哈根大學讀書。1560年8月,他根據預報觀察到一次日食,這使他對天文學產生了極大的

第谷·布拉赫第谷·布拉赫

  第谷·布拉赫

興趣。1562年第谷轉到德國萊比錫大學學習法律,但他卻利用全部的業餘時間研究天文學。1563年第谷觀察了木星合土星(兩行星在天空靠在一起),並寫出了他的第一份天文觀測資料,同時註意到合的發生時刻比星歷表預言的早了一個月。他領悟到當時用的星歷表不夠精確,于是開始了長期系統的觀測,想自己編製更精確的星歷表。1566年第谷開始到各國漫遊,並在德國羅斯托克大學攻讀天文學。從此他開始了畢生的天文研究工作,取得了重大的成就。

在德國羅斯托克大學就讀期間,20歲的第谷在一次醉酒後與同學發生口角,兩個醉醺醺的年輕人決定以決鬥定勝負。因為當時已天黑,再加上酒後頭暈,兩個決鬥者根本無法看清對方。在一片驚呼聲中,第谷的鼻子被對方不小心砍掉。為掩蓋身體的缺陷,第谷給自己設計了一個金屬鼻子,由金銀合成。自此第谷就有了一個綽號-“金鼻子”。1901年,第谷去世300年後,他的屍骨被考古學家發掘出來,“金鼻子”完好無損,隻是由于氧化已變成綠色。

家庭生活

在羅斯托克,第谷和一個民間女子Kirsten Jørgensdatter墮入愛河,並最終與其貴族家庭鬧翻。根據丹麥法律,貴族和民間女子如夫婦般生活著一起三年,就算是貴賤通婚。男方仍擁有貴族的地位,可是女方卻一直隻能是平民。他們的子女雖然在法律中是合法的,但是不但不會視為貴族,而且不能承繼他們父親的名字、徽號或土地財產。 (Skautrup 1941, pp. 24-5)。1573年10月12日,Kirsten Jørgensdatter誕下了Kirstine(為紀念第谷的姐姐、13歲逝世的Kirstine Brahe而命名)。他們一生共育有三子五女。

逝世

1601年10月13日, 第谷在布拉格出席宴會後突然得到腎髒病,在他回到家之後,他再也無法小便,就算是一點點的量也帶來難以忍受的疼痛。並最終于10月24日逝世,享年57歲。他希望此生沒有白活,臨死前他要求助手開普勒完成Rudolphine表,並表示希望他採用第谷自己的行星系統,而不是哥白尼的。一個現代的醫生將他的死歸咎于腎結石,但在1901年進行屍檢的過程中並沒有發現腎結石從他的身體被挖掘出來,而現代醫學的評估是,第谷更可能罹患尿毒症,最近的調查表明,第谷沒有死于泌尿系統的問題,而是從他的頭發、胡子發現汞劇毒的中毒現象結果,然而沒有定論。在2010年2月布拉格市政府批準丹麥科學家挖出遺體的請求,在2010年11月和一個捷克團隊的還有丹麥的科學家抵達奧胡斯大學,取骨頭、頭發和服裝樣品進行分析。 第谷的遺體目前埋葬在布拉格天文鍾附近的老城廣場,聖母教堂前的墓中。

人物故事

第谷是最後一位也是最偉大的一位用肉眼觀測的天文學家。其偉大程度,伊巴谷*可能是唯一的抗衡者。第谷早在十三歲時就進入哥本哈根大學學習法律和哲學。他原來打算研究*,但在1560年他觀察了日蝕,于是轉向研究天文學和數學。後來他到德國受到進一步的培養和教育。

佔星術

第谷于1563年觀察木星和土星接近時,註意到這兩顆星接近的時間比根據阿爾豐沙十世*所製的星表預計的時間相差一個月。于是他開始購買儀器,使用這些儀器進行觀察來製作新星表。他還逐漸用佔星術算

丹麥天文學家第谷1576年建立的汶島天文台丹麥天文學家第谷1576年建立的汶島天文台

  丹麥天文學家第谷1576年建立的汶島天文台

命,正象近代早期的天文學家那樣,一生都對佔星術感興趣。(那時佔星術是遠比真正的天文學更為有利可圖的行業,資助者寧可資助佔星術算命,也不願資助科學上的發現。)

天文研究

在1572年,煉金術引起第谷一時的註意之後,他終于在一顆爆發的新星體突然在11月11日閃亮之際發現了它。伊巴谷曾經註意到一次新星體爆發,並且它作為製作第一幅重要的星圖的時機。1054年也有一次新星體爆發,但隻為中國和日本天文學家觀察到。

實際上並沒有增加新的星球,隻是現存的星球突然爆發而使亮度大增加而已。這些星球在亮度突然激增以前用肉眼是可能觀看不見的。在使用望遠鏡以前,這些星星確實好象是新星。第谷在1572年觀察到了這星球(現在有時稱為“第谷星”),在一本篇幅為五十二頁的書中寫到了此星以及它對星佔學的重要意義。該書的簡短標題為《關于新星球》。第谷星逐漸變得比金星更明亮,延續一年半人們都能看到它,然後看不見了。

最初第谷對出版此書曾猶豫過,因為他以為寫書會降低高貴人的身份,但是他後來克服了這種當時勢利的環境影響。

第谷著寫的書籍為天文學的發展起到了巨大的推動作用:一、它給一切亮度突然爆發的星球創造了“新星”(“Nova”)的名字;二、它使這位年青人以天文學家而著稱;三、因為第谷利用了遠處其它天文學家象英國天文學家的觀察結果,通過視差測量說明了新星球之遠是無法測出其距離的(當然它比月亮要遠得多,)這給了亞裏士多德*認為天空是完美的不變的觀點以有力的打擊。

丹麥國王腓特烈二世決定當這位年青有為的國民的保護人,因為他象一顆明亮的新星那樣已閃耀出了光彩奪目的光輝,所以國王還製止他移居到當時天文學研究的中心德國去。(智囊流失決非隻是今天的現象。)為了達到此目的,國王主辦了由這位年青人主講的天文講座,更為重要的是,他在丹麥瑞典之間的赫維恩(今天的維文)島上,為第谷資助修建了天文台。第谷建立的天文台十分講究,並用他所能製出的最佳儀器來裝置該台。歷史上第一座真正的天文台于1580年竣工,據估計耗當于今天的150萬美元。他不惜工本甚至建造了一個直徑為五英尺的天球儀。

從此他譽滿天下,歐洲各國學者都來拜訪他。就連自己以為是學者的統治者也來拜訪他,例如蘇格蘭國王詹姆斯六世(詹姆斯六世于1590年訪問了丹麥,並與丹麥公主成婚。後來,他繼承了英國王位稱為詹姆斯一世)。

論彗星

1577年一顆巨大彗星在空中出現,第谷對該星進行了仔細的觀察。這是對彗星進行的第一次不帶偏見的研究,也是第一次提出了彗星的研究問題,並且絲毫沒有認為它預示著大災難而有所驚慌失措。視差研究說明該彗星距地球也比月亮遠---這是對天空完美無缺論甚至更為沉重的打擊。亞裏士多德曾看到彗星來去運動不定,不能與其它天體的永恆性和規律性相致,所以他堅持認為彗星是大氣引起的現象。這一點他錯了。伽利略*在這方面同意亞裏士多德的觀點,所以,在這問題上落後于第谷。

第谷研究了彗星的視動。勉強得出結論認為彗星軌道不可能是圓的,而必然是伸長了的。這是個大膽構想,因為這樣,彗星必然要穿越各行星天球層,除非這些天球層不存在,否則彗星幾乎是不可能穿越的。

這種可能性大大違反了第谷本人的傾向,因為他是一位保守的天文學家,他不願放棄托勒密*及希臘前輩關于地球是宇宙中心的見解。他是最後一位堅持此觀點並且抵製哥白尼*日心說的大天文學家。

他反對日心說的最強論據就是恆星有視差,他以這論點把他和伽利略的論點統一起來,並把伽利略和哥白尼學說完全割裂開來。這一問題上他失敗了。

1583年第谷出版了論彗星的書,提出一切行星除地球外皆圍繞太陽運轉。後來,他堅持認為太陽及其一系列伴隨的行星皆球運轉。

提出“第谷理論”的部分原因是為了強調第谷的正統觀念來反對他在丹麥朝廷的許多敵人。聯想起赫拉克雷迪斯*的觀點,第谷的理論遭到了在不顧一切進行反抗的年代裏半心半意進行妥協的人所註定的命運。後來,第谷理論幾乎被人們完全漠視了。

(然而,半個世紀以後,利奇奧裏*要給用伽利略的望遠鏡觀察到的月球上的火山口定名。利奇奧裏至少對第谷理論是欽佩的,所以他以第谷的名字來命名最突出、最壯觀的火山口。因為他欽佩希臘的天文學家,所以把他贊賞希臘天文學所著的書取各為《新至大論》他以伊巴谷和托勒密的名字命名了位于月球表面中心一個當小的火山口以阿利斯塔克*的名字為名。至今月球表面仍用這些名字---這是一種不願摒棄希臘天文學的表示。)

第谷在他不整個研究時期,一直堅持進行出色的精確觀察,達到了用肉眼所能達到的最佳觀察效果。由于大氣折射觀察到的天體位置會有所變化,他和其它一些天文學家一樣也考慮到了這點。他還校正了儀器的誤差。

至今尚未有人能在沒有望遠鏡的條件下進行更為精確的觀察。托協密觀察的準確度達到十弧分,而第谷觀察的準確度達到二弧分,這大概是用肉眼觀察在理論上所能達到的極限。第谷幾乎對每項重要的天文觀察測量資料都進行了較好的糾正、他以空前未有的準確度觀察了行星的運動,特別是火星的運動。他製作的太

第谷·布拉赫的第二天文台第谷·布拉赫的第二天文台

  第谷·布拉赫的第二天文台

陽運動陰比任何前人所作的都要精確得多。他斷定一年的長度誤差不到一秒鍾。然而就連第谷都不能完全擺脫他那時的局限。他估計土星(當時所知道的最遠的行星)的距離為4500萬英裏,這對當時天文學家來說可算是數位龐大的距離了,而這隻是實際距離的十八分之一。

格雷戈裏歷

天文學上達到的新的準確度使歷法必不可免地要進行改革。于1582年在格雷戈裏教皇十三世的倡議下,歷法改革終于獲得通過。去掉了十天,這是從羅馬帝國時代以來積累起來的十天,因為儒略歷比實際一年約長幾分鍾。為了避免以後進一步積累的誤差,每四百年的周期內隻十七個閏年而不是一百個閏年。如1700、1800和1900年的整百年盡管能被4整除盡皆不是閏年,除非能被400整除盡的年(如:1600年和2000年)才是閏年。

這種“格雷戈裏歷”迅速被天主教國家所採用,而基督教和希臘東正教國家後來才逐漸採用此歷。(他們寧可採用縈西吉斯*的錯誤年歷,而不願採用格雷戈裏教皇的正確年歷。)今天,除去一些宗教儀式要求用另外歷法的地方外,文明世界都已普遍採用此歷法。

約在歷法進行改革時,斯卡利熱爾*在科學的基礎上編定了年表。

但第谷逐漸遇到了大傷腦筋的事,絕大部分是他作繭自縛。第谷總念念不忘他是個丹麥貴族,並且驕傲自大和特別愛與人爭吵。他對他的下屬極其粗暴,並和每個人進行鬥爭。曾為了爭論數學上的某個論點,在羅斯托克一次愚蠢的半夜決鬥中(那是在1565年,他才19歲),他的鼻子被割掉,後來他一生都裝一金屬的假鼻子。有些人一直懷疑這傳說,但從最近發掘出三角形布條他的屍骨進一步證實了此傳說。第谷為顯示自己是貴族,竟使他達到極為可笑的程度,他還遵照古禮穿著朝服進行天文觀察。

第谷的保護人腓特烈二世具有聖人的忍耐性,對第谷的一切他都能容忍,但他于1588年逝世。腓特烈二世的繼承人克裏斯欽四世(他繼續統治丹麥達六年之久)卻有點脾氣。幾年之後,他受夠了這位愛爭吵又愛花錢的天文學家的氣。他停止了對他的資助並強迫他出境。(應該在此提一件事:盡管第谷擺出一付目中無人的貴族架勢,他卻愛上一農家女與她成婚,並相處得很好。)

行星運行表

第谷于1597年,應德國國王魯道夫二世(數年前第谷曾參加了他的加冕典禮)之邀,離開丹麥前往德國,在布拉格新區定居。在這裏他有一偉大發現,發現了開普勒*這個德國青年助手。

第谷將他辛勤收集的觀察資料交給了開普勒,並讓他著手製作行星運行表。這是他一生登峰造極的行動。他于1601年也許由于膀胱破裂臥病,不久即逝世。病逝時,他呻吟道:“唉,我多希望

第谷·布拉赫的四分儀第谷·布拉赫的四分儀

  第谷·布拉赫的四分儀

我這一生沒有虛度啊。”開普勒儲存了他的資料,並繼續從事後來證明具有頭等重要意義的工作。國王為第谷舉行了隆重的國葬。開普勒做到了使第谷沒有虛度一生。開普勒還按照他向老師允諾的那樣,忠實地維護第谷的宇宙圖景,然而就連開普勒也未能貧下中農它維持下去。

至于第谷的儀器---用這些精致的設備他裝備了丹麥天文台---此後再沒有人使用過。在他死後十後,伽利略的望遠鏡使第谷的所有儀器都成為過時。這些儀器積滿了塵土,最後在“三十年戰爭”的最初幾年中燒毀了。

逸聞趣事

第谷晚年發現、培養了開普勒,這是他對科學作出的又一重大貢獻。開普勒沒有辜負恩師的苦心培育和殷切期望,在科學陣地上縱橫馳騁,相繼創立了行星運動三定律,在科學史上做出了不可磨滅的貢獻。1597年,年輕的開普勒寫成《神秘的宇宙》一書,設計了一個有趣的、由許多有規則的幾何形體構成的宇宙模型。1599年第谷看到那本書,十分欣賞作者的智慧和才能,立即寫信給開普勒,熱情邀請他做自己的助手,還給他寄去了路費。開普勒來到第谷身邊以後,師徒倆朝夕相處,形影不離,結成了忘年交。業務上,第谷精心指導;經濟上,第谷慷慨相助。第谷由衷希望開普勒這匹千裏馬早日飛奔。

但是,過了一段時間,開普勒受多疑的妻子的挑唆,突然和第谷決裂了。他忘恩

第谷第谷

  第谷

負義地公開散布第谷的壞話,最後留下一封滿紙侮辱性言語的信,不辭而別。開普勒的離去,使愛才如命的第谷非常傷心。他意識到這完全是一種誤會,馬上寫信給開普勒,胸懷寬廣地請他回來。開普勒讀了第谷的誠摯友好的來信,慚愧得無地自容。他熱淚盈眶地提筆寫了懺悔信,徹底承認錯誤。當兩人重修舊好的時候,開普勒不由自主地又檢討起來,第谷立刻製止說:“過去的還要說什麽呢?你是我的好朋友。現在我們又在一起研究了,這就夠了!”第谷不記舊怨,不但把才華出眾的開普勒推薦給國王,而且把自己幾十年辛勤工作積累下來的觀測資料和手稿,全部交給開普勒使用。他語重心長地對開普勒說:“除了火星所給予你的麻煩之外,其他一切麻煩都沒有了。火星我也要交托于你,它是夠一個人麻煩的。”

第谷在一次決鬥中失去了鼻子,因此安裝了一個著名的金鼻子。

科學發現

天文學

1546年第谷·布拉赫生在丹麥的斯甘尼亞省的一個律師大家庭,他的祖籍是瑞典,但在丹麥定居了很多年了。他從小受到他伯父左治的關愛和影響。在第谷13歲時,他被送到哥本哈根去讀書,他的伯父,1560年,通過一次日偏食的觀測,使十四歲的第谷迷上了天文學,但是他的伯父不希望第谷研究天文學而是希望他成為一個律師,可是第谷並不熱心于此。

1562年,伯父把第谷送到萊比錫大學,要他學習法律,還派了一個比第谷大四歲

第谷第谷

  第谷

的家庭教師米德爾一同前往,伯父要這位教師一方面監視第谷,不讓他研究天文學,另一方面教他辭令學,為當律師作準備。但是,第谷沒有接受伯父的勸告,繼續努力學習數學和天文學理論,夜裏經常偷偷地起床觀測天象。其實一個人的興趣在他的一生中起著很大的作用。他專門花了很長的一段時間研究行星。通過對行星的星空方位的觀察和計算,他發現當時記載行星運動的通用星圖有嚴重的錯誤。為了學到更多的關于天文學方面的知識,他又去羅斯托克的大學學習。

新行星

19歲時,風華正茂第谷得到了伯父給他的一筆很大的遺產,一心想做出一些與眾不同的事。他一度浪費了不少寶貴的時間在星相學和煉金術上,但機遇最終降臨到他的頭上。1572年11月的某夜裏,他與他的馬夫都看見了以前從未見過的仙後星座中的一個新星,第谷興奮極了,他這樣記錄道:“晚間太陽落山以後,按照習慣,我正觀看睛空上的繁星,忽然間我註意到一顆新的異常的星,光亮超過別的星,正在我頭上照耀,因為自從孩子的時代以來,我便認識天上所有的星星,我很想知道在天空中的哪一個區域不會有星…”

一直以來,人們認為恆星幾乎是不變的。他起初甚至懷疑親眼所見的是否真的,但以後每晚都出現了,他才相信自己沒有搞錯,開始仔細地觀察記錄。這顆星體先是越來越亮,直到遠比金星更亮,甚至在白天也看得見,然後,慢慢地暗淡不去,最後在視野中完全消失。當時,望遠鏡還沒有發明,第谷的細心觀察使得他得到了回報!1573年,他發表一篇論文-《新星》。這顆新星的發現,動搖了亞裏士多德天體不變的學說。

嚴謹態度

萊布尼茨萊布尼茨

  萊布尼茨

這時,他在瑞士的巴塞爾結了婚,並接受了丹麥腓特立二世邀請,留在丹麥工作。丹麥腓特立二世為他在哥本哈根附近的胡思島建成了天文台,該天文台是當時世界上最完備的,擁有四個觀象台,一個圖書館,一個實驗室和包括一個印刷廠在內的附屬設施。第谷自己設計製造了觀象台的全部儀器,其中較大的一台是精度較高的象限儀,被稱為第谷象限儀。第谷對觀測精度要求十分嚴格,不斷改進儀器和測量方法,因此他所進行的天體方位的測量,其精度是比較高的,是哥白尼的20倍。第谷想精確測量出長時期從地球上所看到的星體的位置,並想由此而給出一幅星體位置確實的天體圖來。他測量了777顆恆星的位置,其誤差不多于四弧分;第谷還測量了行星的運動,發現了許多新的觀象,如月球運動的二均差,赤夜角的變化,以及歲差的測定等;他對1577年出現的慧星也很感興趣,他曾在相距甚遠的兩地對慧星的觀測資料進行比較,發現沒有差別,而對月亮的觀測資料時有差別,由此便斷定慧星比月亮遠很多。在這以前,慧星被認為可能在近處,也許就在地球的高層大氣之上。當時望遠鏡還沒有被發明,觀測所使用的儀器很簡單的,第谷能觀測如此之多的星體、達到如此高的精度,可以想象他是怎樣一位超群出眾了不起的觀察家了,可以說第谷是一位近代天文學的創立者。

“自己製造的儀器,自己就能準確把握、巧妙套用、嚴密控製,哪怕是粗糙的設備,隻要把極限的潛力全部發揮出來,就可能得到別人得不到的珍貴資料,奠定科學創新的基礎。”

第谷工作的天文台吸引了很多人慕名前來參觀,也得罪了一些人。有一次,第谷得罪了前來參觀的未來新國王-丹麥王子基利斯,當基利斯即位以後,就開始了對第谷的報復,先是掐斷天文台的經濟來源,後來又肆意攻擊和否定第谷的工作,1590年,第谷被迫離開工作了二十年的胡恩島,憤怒地離開了丹麥,到布拉格的天文台工作。

第谷隻在布拉格工作了六年,便慧眼獨具地發現了開普勒。1607年,重病的第谷,把開普勒請到床邊,作了臨終的矚托,第谷說:“我一生之中,都是以觀察星辰為工作,我要得到一份準確的星表…現在我希望你能繼續我的工作,我把存稿都交給你,你把我觀察的結果出版出來,題名為《魯道夫天文表》…”這樣開普勒有幸繼承了老師辛勞一生留下的全部觀測資料和設備。這對開普勒後來取得巨大成就,起了重要的作用。第谷的親屬對開普勒佔有上述資料一直耿耿于懷,然而,歷史告訴我們,這批資料落入開普勒手中,可以說是上帝的安排。這本天文表,經開普勒的精心整理和千方百計地籌集印刷資

第谷第谷

  第谷

金,直到1627年才正式出版,在以後一百多年的時間裏,航海學家們都樂于採用《魯道夫天文表》,因為它是有史以來最精確的一份天文表。

第谷一直有著豐厚的收入,以保證他的生活和研究。

成就

1.第谷對天文學的重大貢獻在于他通過長期觀測積累的有關行星運行的大量資料資料,成為那個時代罕見的天文觀測家,獲得“星學之王”的美稱。1582年,在教皇格裏高裏十三世主持下,完成了對基督世界延用了一千多年的儒略歷的改歷工作,頒行了格裏高裏歷。

2.1572年11月11日夜間,第谷仰望繁星閃爍的天空,突然發現仙後座中有一顆前所未見的“新星”。第谷在一篇論文中首次發明了“新星”(Nova)一詞,並指出,星座一成不變的說法是錯誤的。後人為了紀念他,把這顆新星叫做第谷星。

3.第谷對彗星所作的觀測,是他取得的又一個成就。此外,第谷還發現了許多新的現象,如黃赤交角的變化,月球運行的二均差,以及歲差的測定等。

評價

第谷,近代天文學的奠基人。他的學生約翰尼斯·開普勒也是一位很傑出的天文學家。

第谷在天文歷史上以觀測精密而著稱,是一個善于“看”的人。清醒地知道要認識行星運動的規律,積累高度精確測量資料的重要性,並身體力行地測出了大量的原始精確的資料。第谷卻提倡地心說,並嘗試改進它,未能接受哥白尼的日心說。在他的地心說裏,行星繞著太陽轉,而太陽又繞著地球轉。但是,第谷堅持不懈,一絲不苟地進行科學觀察的精神,將永遠地載入科學史冊;他本身取得的巨大成就和留給開普勒的大量資料,推動了天文學向近代科學的發展。

另外,第谷這種對現象和事實進行周密準確觀察和記錄的精神,是現代科學思想的典範。科學上最重要的是對真實世界詳盡、周密、透徹的觀察,至于理解和解釋,隻能盡力而為。要充分理解一個問題往往需要幾十年、幾百年、甚至幾千年,而今天我們能把握的隻有得到真實、可靠的事實,如果不能創新和突破,就認真地積累真實的資料,為他人和後人奠定基礎。

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