书城自然宇宙演进
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第33章 宇宙的探索(6)

6.6.1.8钱德拉塞卡

印度裔美国籍物理学家和天体物理学家。在恒星内部结构理论、恒星和行星大气的辐射转移理论、星系动力学、等离子体天体物理学、宇宙磁流体力学和相对论天体物理学等方面都有重要贡献。1983年因在星体结构和进化的研究而获诺贝尔物理学奖。

钱德拉塞卡最知名的成就是钱德拉塞卡极限,他描述白矮星的质量限制是1.44倍的太阳质量,如果超过这个界线,恒星将塌缩成中子星、黑洞(在成为超新星之后)。但这一结论在一开始并不为物理学界所接受,当他在1935年皇家天文学会的会议上宣读完自己的论文后,当时天体物理学界的权威爱丁顿走上讲台,他当众把钱德拉塞卡的讲稿撕成两半,宣称其理论全盘皆错,原因是它得出了一个“非常古怪的结论”。

差不多30年后,这个后来被称为“钱德拉塞卡极限”的发现得到了天体物理学界的公认。然后又过了20年,钱德拉塞卡获得了诺贝尔奖。1983年,当他从瑞典国王手中接过诺贝尔奖章时,已是两鬓斑白的垂垂老者。

钱德拉塞卡获得诺贝尔奖的经历广为流传,这也激励后来的科学工作者要敢于坚持己见、挑战权威,科学就是在不断地怀疑探索中前进的。

(7)爱因斯坦

爱因斯坦是美籍德裔犹太人。他创立了代表现代科学的相对论,为核能开发奠定了理论基础,在现代科学技术和他的深刻影响下开创了现代科学的新纪元,被公认为是自伽利略、牛顿以来最伟大的科学家、物理学家。爱因斯坦的质能方程E=mc2最著称于世,他因为“对理论物理的贡献,特别是发现了光电效应”而获得1921年的诺贝尔物理学奖。爱因斯坦总共发表了300多篇科学论文和150篇非科学作品。爱因斯坦被誉为是“现代物理学之父”及20世纪世界最重要的科学家之一。他卓越的科学成就和原创性使得“爱因斯坦”一词成为“天才”的同义词。

(8)斯蒂芬·霍金

斯蒂芬·霍金是英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,被称为在世的最伟大的科学家,还被称为“宇宙之王”。20世纪70年代他与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他还证明了黑洞的面积定理,即随着时间的增加黑洞的面积不减。

霍金是当今科学界的一位传奇性人物。这不仅仅因为他是一位被誉为继爱因斯坦后最著名的科学家和最杰出的理论物理学家,还在于他是在常人无法想象的身体状况下进行研究和创造性工作的。霍金在21岁时不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症,被禁锢在轮椅上,只有两根手指可以活动。1985年,因患肺炎做了穿气管手术,被彻底剥夺了说话的能力,演讲和问答只能通过语音合成器来完成。但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,但他的思想却出色地遨游到广袤的时空。

6.3.2中国天文史上的重要人物

(1)张衡

张衡,东汉时期伟大的天文学家,字平子,南阳郡西鄂县(今河南省南召县)人。

张衡提出了“浑天说”,初步提出了大地是球形的正确观念;使用了赤道、黄道、北极、南极等名词;记录了2500颗恒星并绘制了第一张星图;第一次正确解释了月食的成因,说明月光是日光的反照,月食是由于月球进入地影而产生的;明确提出“宇之表无极,宙之端无穷”,认识到宇宙的无限性;认识到行星运动的快慢与距离地球远近有关等。他创制了世界上最早利用水利转动的浑象(也叫“浑天仪”)。汉顺帝阳嘉元年(132年),他创造了世界上第一架测地震的仪器(候风地动仪),并于汉顺帝永和三年(138年),验证了一次地震,从而开创了用仪器记录地震的新纪元。他还创造了世界上第一架观测气象的仪器(候风仪,又叫相风铜鸟),比欧洲的同类发明早了一千多年。世界上为了纪念他在天文学上的贡献,把月球背面的一个环形山和1802号小行星用他的名字来命名。他为中华民族争得了荣誉。

(2)祖冲之

祖冲之是我国南北朝时期杰出的数学家、天文学家。他的主要贡献在数学、天文历法和机械三方面。

祖冲之在世界数学史上第一次将圆周率值计算到小数点后七位,即3.1415926到3.1415927之间。他提出的约率22/7和密率355/113是世界上最早提出的,比欧洲早了一千多年,所以有人主张叫它“祖率”,也就是圆周率的祖先。他将自己的数学研究成果汇集成一部著作,名为《缀术》,唐朝国学曾经将此书定为数学课本。他编制的《大明历》第一次将“岁差”引进历法,提出在391年中设置144个闰月,推算出一回归年的长度为365.24281481日,误差只有50秒左右。

除此之外,祖冲之还定交点月日数为27.21223日(今测为27.21222日),交点月日数的精确测得使得准确预报日月食成为可能;得出木星每84年超辰一次的结论,即定木星公转周期为11.858年(今测为11.862年);给出了更精确的五星会合周期,其中水星和木星的会合周期也接近现代测得的数值;提出了用圭表测量正午太阳影长以定冬至时刻的方法。

祖冲之不仅是我国历史上杰出的科学家,而且在世界天文发展史上也有崇高的地位。为了纪念祖冲之对世界科学文化做出的伟大贡献,紫金山天文台将1964年发现的国际永久编号为1888的小行星命名为“祖冲之星”。

(3)僧一行

僧一行是唐代天文学家、高僧,魏州昌乐(今河南南乐)人。他出身于官宦世家,自幼刻苦学习,博览经史,又精通历象、阴阳、五行之学,后出家为僧,师从禅宗大师普寂,法名一行。他访师求学,先后到剡州天台山、荆州当阳山学习佛教经律和天文。717年被召回长安,从事修订历法。724年起,主持天文大地测量,在全国设立12个观测站,第一次用科学方法测量子午线,测出子午线每一度为三百五十一里八十步(折合129.22千米,现代测量数为112.2千米),开创了中国通过实际测量认识地球的先河。他又制成黄道游仪和水运浑天仪。他在总结前人和参考天竺历法的基础上,进行大量的观察研究,在去世前编成新的历法《大衍历》。

(4)郭守敬

郭守敬是我国元朝杰出的天文学家、数学家。1276年,郭守敬修订新历法,经过4年时间制定出《授时历》,是当时世界上最先进的一种历法。

为了编历,郭守敬创制和改进了简仪、高表、候极仪、浑天象、仰仪、立运仪、景符、窥几等十几件天文仪器;还在全国各地设立27个观测站,进行了大规模的“四海测量”,测出的北极出地高度平均误差只有0.35米;新测二十八宿距度,平均误差还不到5分;测定了黄赤交角新值,误差仅1分多;取回归年长度为365.2425日,与现今通行的公历值完全一致。

郭守敬、王恂等同尼泊尔的建筑师合作,在大都兴建了一座新的天文台,台上就安置着郭守敬所创制的天文仪器。它是当时世界上设备最完善的天文台之一。元世祖接受郭守敬的建议,派了14位天文家到当时国内26个地点(大都不算在内),进行几项重要的天文观测。在其中的6个地点,特别测定了夏至日的表影长度和昼、夜的时间长度。这些观测的结果都为编制全国适用的历法提供了科学的数据。这一次天文观测的规模之大,在世界天文学史上也是少见的。

为纪念郭守敬的功绩,人们将月球背面的一个环形山命名为“郭守敬环形山”,将小行星2012命名为“郭守敬小行星”。

人类探索宇宙的脚步从来没有停止过。中外天文探索取得的成就、航天科技的发展、航天科技在日常生活中的应用,近代天文学的重大发现和国内外对天文学发展起到重要作用的人物,为人类探索宇宙奥秘奠定了坚实的基础。中国是世界上天文学起步最早的国家之一,曾在天象观察、仪器制作和编订历法等方面取得了不少世界领先的成就。但在近代陷于停滞,落后于西方。希望能有更多热爱天文的青少年加入到宇宙探索的队伍中来,再创我国天文学的辉煌。