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从德谟克利特到康德

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:伽利略用望远镜证实了德谟克利特的想法完全正确,但仍未能回答恒星本身又是什么东西,这在很长时间内依然是一个谜。德谟克利特是古希腊最杰出的自然哲学家,他最为著名的学说是原子理论。德谟克利特认为原子的外形彼此不同,这可以解释各种物质的不同属性。但是,德谟克利特的观点只是直觉的,因而很容易遭到他人的攻击。

我们凭肉眼只能看到6000多颗恒星。天文望远镜发明以后,人们立刻明白了这只是宇宙中的冰山一角。在伽利略的望远镜中,灰蒙蒙的“银河水”碎裂成了无数的星星。但见得其中“大星光相射,小星闹若沸”,真是密密麻麻,好生热闹。然而,在此之后的一个多世纪内,却始终没有人能对这一现象做出比较深入的说明。为此,让我们再回顾一下,历史上人们是如何看待银河和恒星的本质的。

这一章非常有意思,作者将自然科学与人文情怀结合,读来很是有味,不信你试试。

在古希腊那些卓然超群的学者中,有过一些人,特别是德谟克利特(Democritus,约前460—约前370),曾天才地猜测(请注意:这仅仅是猜测,而并没有什么具体的科学论证)银河是一大片星星构成的“云”。但是,大多数人宁愿相信亚里士多德的想法:银河是地球大气层发光的具体表现。伽利略用望远镜证实了德谟克利特的想法完全正确,但仍未能回答恒星本身又是什么东西,这在很长时间内依然是一个谜。

德谟克利特是古希腊最杰出的自然哲学家,他最为著名的学说是原子理论。他认为一切物质都由极小的微粒——“原子”构成,原子是不可分割的,世上没有比它更小的东西了。德谟克利特认为原子的外形彼此不同,这可以解释各种物质的不同属性。例如,水的原子平滑呈圆形,因此水才能流动而没有固定的形状。火的原子是多刺的,这就是烧灼令人痛苦的原因。自然界中物质发生明显的变化,是由于结合在一起的原子拆分开来,又以新的形式重新结合所致。原子的运动和变化受到自然规律的支配,而不是服从于神鬼的意志。但是,德谟克利特的观点只是直觉的,因而很容易遭到他人的攻击。与此相反,现代科学则扎根于定量的实验和井然有序的数学推理。

在科学发展的进程中,不乏猜想或直觉给科学家带来灵感或启发的事例,你如何看待猜想、直觉与科学的关系呢?

再说15世纪有一位德国的大主教,名叫尼古拉,出生在莱茵兰的库萨,后人常称他为库萨的尼古拉(Nicholas of Cusa,1401—1464)。他出生在望远镜问世之前两个世纪,他去世时哥白尼尚未来到人间。尼古拉支持阿里斯塔克的地动理论(但他并没有充分的理由去维护自己的这种信念,阐明和论证地动理论乃是哥白尼及其后继者的业绩),还提出恒星乃是远方的太阳,它们的数目可能是无穷的。他甚至想象,每颗恒星附近都可能有栖居着其他智慧生物的世界。这种猜想很可贵,不过当时并没有人重视它;即使对于尼古拉本人而言,这毕竟也只是猜测罢了。

被罗马教廷活活烧死的布鲁诺,生前也曾提出天上的恒星都是宇宙中的太阳。不过在当时,甚至连伽利略和开普勒都不敢赞同这个意见。比他们晚半个多世纪的荷兰天文学家和物理学家惠更斯(Christiaan Huygens,1629—1695)正确地阐发了布鲁诺的见解。他假定天狼星与太阳一般亮,由此估算出天狼星要比太阳远27 000倍,实际情况比这约大了20倍。惠更斯的误差来源于他的假定,因为天狼星实际上要比太阳亮得多,而它竟然显得如此暗弱,那么它的实际距离必定还要远得多。读者当记得,在“恒星终于被征服了”一节中已经谈到,哈雷也进行过类似的比较,结果是天狼星比太阳远120 000倍。

一旦明白了恒星是远方的太阳,便有一些敢想敢干的人开始研究它们在太空中的分布状况。在这方面有几位值得称道的先驱者各自独立地得出了相同的结论:天上众多的恒星组成了一个虽然极其庞大,但是范围终究有限的宏伟体系。他们是英国天文学家赖特(Thomas Wright,1711—1786)、德国大哲学家康德(Immanuel Kant,1724—1804)、瑞士-德国数学家和物理学家朗伯(Johann Heinrich Lambert,1728—1777)。此外,瑞典学者斯维登堡(Emanuel Swedenborg,1688—1772)在其《自然的法则》一书中也发表过类似的见解。

赖特是一位木匠的儿子,几乎没有上过学。当他对天文学产生兴趣并开始狂热地学习时,父亲却认为那毫无意义,甚至把他的书都烧了。后来他离开家乡,在动荡的生活中研究航海学和天文学,并开始讲授这些课程。赖特首先于1750年从理论上解释了银河这道环抱天穹的亮圈是怎么一回事。他设想天上所有的恒星组成了一个扁平的透镜状集团,其形状很像一个车轮或一张薄饼,太阳便是这个集团的一名成员。他指出,我们地球所处的位置正好导致这样一种情况:沿着这块“透镜”的短轴观看,我们只能看见较少的恒星,在它们的后面便是黑暗的空间;如果我们沿着长轴看去,则将看到大量的恒星逐渐消融到一片发亮的烟霾中去,这片烟霾便是银河,它挡住了更加遥远的黑暗空间(图40)。总的来说,这种见解与今天的看法相当一致。

图40 从人马座到仙后座的银河片段

康德又将这种想法推进了一步。1755年,31岁的康德在《自然通史和天体论》一书中提出:如果我们的恒星系统是包括银河在内的有限的孤立集团,那么远离银河的空间内必定还有别的孤岛般的恒星系统。他做了这样的说明:如果从十分遥远的地方观看我们这个银河恒星系统,那么它必定很像一个黯淡的圆轮,与那时用望远镜观看到天空中的一些云雾状小斑块(即“星云”)非常相似。不过,康德的思想超越他的时代已经很远,他自己和别人暂时都不能证明这种想法正确与否。

康德的这句话非常有名,请查阅相关资料进一步了解康德的思想,试着结合本书的内容,说说为什么我们头顶上灿烂的星空会震撼人们的心灵。

康德一生著述丰富,1788年64岁时,他出版了哲学名著《实践理性批判》,其中有一句非常出名的话:“世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵,一件是我们心中崇高的道德准则,另一件是我们头顶上灿烂的星空。”两个多世纪过去了,每当人们重新诵读这段名言时,都会有一种纯洁高尚的情感从心底油然升起。

总之,到18世纪中叶,已经有几位思想家用类比推理的方法意识到这样一个基本事实:包括整个银河在内的所有恒星组成了一个伸展范围巨大但是仍然有限的系统,在它之外还存在着别的同样巨大而有限的恒星系统。

后来,英国德裔天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel,1738—1822,图41)终于在恒星系统的研究方面迈出了关键性的一步。

图41 英国天文学家威廉·赫歇尔,他被后人尊称为“恒星天文学之父”

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