《剑桥插图天文学史》中文版序言

米歇尔·霍斯金2001219 

 

  我有幸在剑桥大学度过我的学术生涯,我的亲密朋友之一就是已故的李约瑟博士,他的不朽巨著《中国的科学和文明》(按即《中国科学技术史》——译者注)向西方揭示了,中国人在科学的一般方面、特别是在天文学方面所贡献的财富。如今他的巨著将长存在此间的李约瑟研究所。

  当我得知,我自己关于西方天文学发展历史的书将被译成中文,介绍给中国读者,这在我实为乐事。这将促进中国与西方公众之间的相互理解和交流。我感激山东画报出版社和江晓原教授,使这一切成为可能。

 

前言

米歇尔·霍斯金 

  大学教师们相信教学相长。贯穿本书的思路,就是笔者三十年来在向剑桥大学研究生讲授过程中所学得的天文学史。

  所有的教师最终都确信,自己能够既观全局又见重点。我也未能免俗,所以我选择了对那些我相信具有根本重要性的问题作详细的、有时甚至是非常详细的讨论。为了节省篇幅,一些别的历史学家也许认为是重要的问题,以及大量更次要的话题,都只是顺便提到。

  我们将注意力集中在近东和欧洲天文学——最终成为今日全球共同的天文科学——的发展。其他的传统,比如中国的天文学,以及西班牙征服者到达之前在新大陆发展起来的相当成熟的天文学(指玛雅天文学——译者注),当然吸引着一些天文学史家的注意力,但在本书中它们仅被简要地描述。

  读者在进入天文学的历史时,往往会期望对“谁有优先权”进行讨论,但在本书中,此种期望将只能得到非常有限的满足。这有两个原因:

  首先,“优先权”假定了科学是一种从不间断、一直向前的真理积累,理论则不断地趋向并接近真实。在事实的层面上,情况可能是这样。比如我们很难想象有一天我们会发现金星比水星更接近太阳。但是更深一层,在理论的层面上,科学的发展有着无限的复杂性。被称为“正规科学“的,经常包含着从最初的困惑到逐渐简洁精致的过程,包含着来自多方面的贡献。有时候会有戏剧性的或令人困扰的进展。牛顿去世之后一个世纪,人们普遍相信他和整个人类一起享有了宣布物质宇宙基本真理的特权——这种宣布已经在1687年进行过一次(指牛顿《自然哲学的数学原理》一书在这年出版——译者注),这样的壮举不可能再重复。但是爱因斯坦通过对牛顿关于空间、时间、重力等等最基本概念的彻底重构,摧毁了这个令人满意的看法。然而,如果谁宣称牛顿干脆就是“错了”而牛顿的工作也不值得再加以注意了,那他就是一个非常糟糕的历史学家了。

  其次,今天的天文学史家知道,他们的任务,不是去给以往天文学家中那些观点与现代同行相吻合的人授勋,而是要将他们的读者带上一段激动人心的旅程。这段旅程将引导读者前往从概念上来说是有异国情调的地方——到过去的文明之中,寻求对天空意义的理解,问经常与我们今天习以为常的方式很不相同的问题,问题的答案,按照我们今天的思维方式也是怪异的。历史学家邀请读者同他们一起进入奇异的概念中探险,而将关于自然和天文学目的的现代假设置之脑后,还要将许多现代天文学知识暂置于“靠边等待”的位置。

  例如,柏拉图的同时代人观测到,天球夜复一夜以匀速旋转。在天球上有无数“固定”的恒星,它们随着天球旋转却不改变它们相互之间的相对位置;但是他们也看到,有七个“流浪者”,或“行星”,以令人迷惑的方式穿行于众多恒星之中:太阳、月亮、水星……等等。如果我们想理解从柏拉图到哥白尼之间19个世纪中的天文学,我们必须把现代的“行星”概念放到一边,而接受太阳和月亮进入“行星”行列。更重要的是,我们必须把现今对天文学家工作任务的认识放到一边,因为我们是在研究另外的文化,在那种文化中,天文学家的任务是,为每个“行星”设计一个几何模型,根据该模型可以计算出该天体未来时刻精确的位置表。

  这意味着,将近两千年间,天文学是应用几何学的。幸运的是,没有数学训练的读者不必绝望,这里只涉及初等概念——几乎就是单一或成对的匀速圆周运动。至于这些几何模型本身,以球状的圆周组合构成,就远不是初等的了,但我们将仅限于提供个案,而且即使是这些个案,也将独立于正文的讨论之外。

  没有人能够将牛顿后继者们所使用的数学技巧说成是初等的。在《原理》(Principia)中,牛顿主张,万有引力定律是理解物质宇宙的关键。对万有引力定律的考验,是将其应用于有惊人复杂性的太阳系时,能否推算出我们所观测到的行星和及其卫星以及彗星的运动。有一个多世纪,这一问题占据了当时一小群天才数学家的注意力,而如何正确评价他们的工作,是天文学史家所面临的一个问题。尽管他们的结论引起了天文学家最热切的兴趣,但是他们自己并不是天文学家,而只是数学家在为天文学服务,因此我们即使忽略他们结论中的细节,也不致有良心的不安。

  这些“天体数学家”,和他们古代及中世纪的前辈一样,全神贯注于太阳系。恒星还只是行星运动的几乎不变——因而也引不起什么兴趣——的背景,除了在星表中标定它们的位置和亮度,对于恒星还没有什么事情可做。甚至晚到1833年,恒星和星云方面的头号权威约翰·赫歇尔(John Herschel),出版的专著《天文学》(A Treaties on Astronomy)中,还仅仅用了一章来处理恒星。他的同时代人,无论是专业的还是业余的,除了极少例外,都只对一颗恒星——就是太阳——及其卫星感兴趣。

  但是从那以后天平就明显向另一边倾斜了,今天的历史学家看到,1819世纪研究恒星、星云和宇宙结构的先驱,对未来的天文学思想有深远影响。因此本书在越出太阳系边界之外的早期探索上花费了更多的笔墨,对那个时代天文学家的活动来说也是合适的。

  有一个主题重新贯穿在20世纪对天文学的评价之中:距离。观测者看到天体好像在天球表面散布开来,这证据是二维的。而为了从理论上推测三维宇宙,观测者必须研究包含距离的三维坐标系。

  关于这一研究的故事是激动人心的,测量难以想象的遥远物体的距离,是天文学的惊人成就之一,因为即使是离我们最近的恒星,它们发出的光线也要经过几年才能到达地球。但天体这遥远的距离,却给我们带来意外的收获,因为我们所看到的光线,不是恒星此刻发出的光线,而是经过了多年空间旅行之后的光线。这使天文学家得以看到——几乎是不可能的——“时光倒流”的景象。距离我们越远的天体,“时光倒流”也就越远;今天这些被研究的距离有时是如此重要,以致所涉及的对象被引为支持或反对宇宙学理论中关于宇宙在早期如何出现的证据。

  历史何时结束?科学何时开始?历史学家们自己,由于太接近他们当时的天文学而难以提供一个深思熟虑的远景。尽管用历史眼光来看待“今日天文学”为时过早,但是天文学在最近的几十年中已经明显有了巨大改变,这些变化太戏剧性,太激动人心,以致于历史学家干脆不去管它们了。然而,我们的历史之旅,则一直延伸到我们今日的求索,这种求索贯穿古今,是我们与祖先共同的:去理解我们从中发现自身的那个宇宙。

  本书编者感谢四位同事,他们慷慨地担任了《剑桥插图天文学史》的顾问:

  J.A.班奈特(牛津大学科学史博物馆),

  欧文·金格利希(哈佛—史密森尼天体物理中心),

  西蒙·弥顿(Simon Mitton,剑桥圣埃德蒙学院),

  柯蒂斯·威尔逊(Curtis Wilson,马里兰安纳波利斯圣约翰学院)。

  还要感谢大卫·金(David A.King,法兰克福之约翰·沃尔夫冈·歌德大学)和奈尔·斯韦德罗(Neol M.Swerdlow,芝加哥大学)的帮助。

  在图片方面的协助,则要感谢:

  欧文·金格利希;

  剑桥大学天文研究所图书馆(包括剑桥天文台的档案);

  皇家天文学会图书馆(图书管理员P.D.Hingley先生);

  牛津大学科学史图书馆;

  剑桥大学惠普尔科学史图书馆。

 

(江晓原译)