宇宙探索簡(jiǎn)史 牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力

文/ 董泊麟 聞新

牛頓出生在科學(xué)啟蒙時(shí)代，他的貢獻(xiàn)改寫(xiě)了人類(lèi)科學(xué)發(fā)展史。正如18世紀(jì)英國(guó)最偉大詩(shī)人亞歷山大·波普所述：“自然與自然定律隱藏在黑夜中；上帝說(shuō)，讓牛頓來(lái)。于是，一切頓時(shí)光明。”

人類(lèi)首次科學(xué)計(jì)算金星凌日（1639年）

一位英國(guó)的業(yè)余天文學(xué)家杰雷米亞·霍羅克斯計(jì)算出了金星會(huì)在1639年12月4日從太陽(yáng)的前面經(jīng)過(guò)，也就是金星凌日。一個(gè)月后，他和他的朋友威廉·克拉布特里成為第一個(gè)見(jiàn)證這次金星凌日的人，這也是人類(lèi)首次記錄金星凌日事件。

那個(gè)時(shí)期，開(kāi)普勒也十分關(guān)注此事，但他計(jì)算金星不會(huì)凌日，只是從太陽(yáng)邊緣擦過(guò)。而霍羅克斯則修正了開(kāi)普勒的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算出了金星凌日事件會(huì)于1639年12月4日發(fā)生。為了安全地觀測(cè)金星凌日，霍羅克斯使用一臺(tái)簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡把太陽(yáng)影像投影在紙上。

“蒙德極小期”（1645年—1715年）

1645—1715年的70年間，被稱(chēng)為“蒙德極小期”。這一時(shí)期西歐和北美的天氣異常寒冷，所以，有時(shí)也被稱(chēng)為“小冰河期”。

1894年，太陽(yáng)學(xué)家愛(ài)德華·沃爾特·蒙德在研究那段時(shí)期的記錄資料時(shí)，發(fā)現(xiàn)從1645年到1715年的70年里，明顯地缺少有關(guān)太陽(yáng)黑子的報(bào)道，但是在1645年以前，以及在1715年以后，太陽(yáng)黑子的報(bào)道卻很豐富。他認(rèn)為這并不是因?yàn)閳?bào)道不完善，而是因?yàn)樵诖似陂g黑子確實(shí)很少。因?yàn)樗膱?bào)告標(biāo)示出1645年至1715年間的特殊性，所以這個(gè)期間即是后來(lái)以他名字命名的“蒙德極小期”。

人類(lèi)首次出版關(guān)于月球地形的著作（1647年）

約翰·赫維留斯是波蘭天文學(xué)家。他經(jīng)過(guò)10年的月球觀測(cè)，記錄月球的表面地形，發(fā)現(xiàn)了月球經(jīng)度方向的天平動(dòng)，并于1647年出版一本著作。在這本著作中，他給出了一個(gè)非常精確的月球地形圖，因此后來(lái)人們就稱(chēng)他為月球地形研究的創(chuàng)始人。此外，赫維留斯也是第一個(gè)計(jì)算月球山脈高度的人。

發(fā)現(xiàn)北斗七星的一顆雙星（1650年）

意大利天文學(xué)家喬萬(wàn)尼·巴蒂斯塔·里喬利首次用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了位于北斗七星柄部的一顆雙星（Mizar）系統(tǒng)，中國(guó)人稱(chēng)它為“開(kāi)陽(yáng)星”。“開(kāi)陽(yáng)星”是星座名，古代中國(guó)民間把大熊星座中的七顆亮星視為一個(gè)勺子，從勺柄數(shù)起第二顆稱(chēng)為開(kāi)陽(yáng)星。

為什么稱(chēng)“開(kāi)陽(yáng)星”為雙星系統(tǒng)呢？因?yàn)樽屑?xì)觀測(cè)會(huì)發(fā)現(xiàn)它旁邊很近的地方還有一顆暗星，總在離開(kāi)陽(yáng)星很近的地方，就像是“開(kāi)陽(yáng)星”的衛(wèi)士。

惠更斯的發(fā)現(xiàn)（1655年—1659年）

1655年，荷蘭天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯使用他自己設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡（口徑為5.1厘米、放大倍數(shù)為50倍）發(fā)現(xiàn)了土星周?chē)幸粋€(gè)薄而平的環(huán)系，但它沒(méi)有與土星接觸，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了“土衛(wèi)六”。

從1655 年開(kāi)始，惠更斯使用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)火星，并于1659 年11月，看到火星盤(pán)面上有一個(gè)“V”字型的陰影區(qū)。隔了3天后，他發(fā)現(xiàn)這“V”字型區(qū)域的位置有移動(dòng)現(xiàn)象，于是推測(cè)火星的自轉(zhuǎn)速度跟地球差不多，約24小時(shí)轉(zhuǎn)一圈。現(xiàn)在人們知道火星表面“V”字型的黑色區(qū)域就是火星的“大瑟提斯高原（Syrtis Major）。”

卡西尼發(fā)現(xiàn)火星極地冰冠（1666年）

1666年，意大利天文學(xué)家和工程師喬瓦尼·卡西尼發(fā)現(xiàn)火星極地冰冠。今天我們知道火星的北極冰冠的大部分是水冰，還有一個(gè)季節(jié)性的干冰板，也是固態(tài)的二氧化碳。每個(gè)冬天，冰蓋會(huì)增加干冰的厚度。在夏天，干冰直接從固體轉(zhuǎn)化成氣體進(jìn)入大氣層，火星稀薄大氣層的二氧化碳（CO2）有1/3是“凍結(jié)”在北半球和南半球冬季的冰冠上。

艾薩克·牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力（1646年—1667年）

1665年～1667年，英國(guó)爆發(fā)了大規(guī)模傳染病，超過(guò)10萬(wàn)人死于這次瘟疫之中，足足相當(dāng)于當(dāng)時(shí)倫敦人口的1/5。在這次倫敦大瘟疫爆發(fā)前幾個(gè)月，一顆明亮的彗星在夜空中緩慢地劃過(guò)。英國(guó)著名小說(shuō)家丹尼爾·笛福《瘟疫年雜志》（1722年）描述了當(dāng)時(shí)彗星如何被視為“一個(gè)恐怕的瘟疫預(yù)報(bào)”。

1666年，瘟疫向北蔓延至劍橋，英國(guó)科學(xué)家牛頓離開(kāi)劍橋，前往童年老家莊園避難。在避難的兩年里，他發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。此外，他還獨(dú)自研究和完成了微積分的創(chuàng)立工作（與此同時(shí)，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨也完成和創(chuàng)立了微積分），就是今天人們學(xué)習(xí)和使用的牛頓萊布尼茨微積分理論。