2020年是兩年一次的火星年,而7月中旬~8月中旬則是今年的火星季,這數周的時間是絕佳的「火星探測器窗口」。就在今年的「火星探測器窗口期」,中國計劃進行首次火星探測任務 。
7月17號,長徵五號遙四運載火箭在中國文昌航天發射場完成技術區總裝測試工作後,垂直轉運至發射區;計劃於7月下旬到8月上旬 中國首次火星探測任務。7月20日,阿聯酋首顆火星探測器「希望」號由日本運載火箭發射升空。美國的「毅力」號火星車將於7月30日到8月15日之間發射。
從這周起到8月中旬,一起見證人類探索太空的勇氣和智慧!關於火星探索,【摺疊宇宙】準備了這些冷門有趣的知識分享給大家。
火星探索月- MARS -
火星為什麼有這麼大的魅力?
我為什麼要關心這顆與我無關的遙遠星球?
因為我們現在的生活跟它息息相關。
火星不像月亮有那般皎潔的月光,讓人有舉杯邀明月或直接吟上一句「床前明月光」的雅致。這也源於火星那矚目的紅色,不論是在中國文化裡還是西方文化裡,它都曾經讓人有瑟、瑟、發、抖的感覺。
中國古代把火星叫做「熒惑」星,因為它熒熒似火,行蹤難測,一會兒順著走、一會兒倒著走,嚇壞了我們的老祖宗。於是在中文裡有個「熒惑守心」的說法,象徵著災難,是「至兇」星象。
在古希臘神話中,火星是戰神阿瑞斯(Ares),宙斯和赫拉的兒子,奧林匹斯山的十二主神之一。他是力量與權力的象徵,更是嗜殺、血腥,人類禍災的化身。
荷馬在《荷馬史詩·伊利亞特》中把他說成是英雄時代的一名百戰不厭的戰士。他肝火旺盛,尚武好鬥,一聽到戰鼓聲就手舞足蹈,一聞到血腥氣就心醉神迷。戕戮廝殺是他的家常便飯。哪裡有鏖戰,他就立即衝向那裡,不問青紅皂白就砍殺起來。
在羅馬神話裡,戰神有另外一個名字,也是我們最熟悉的火星英文名字:瑪爾斯(Mars),是朱庇特和朱諾的兒子。
受到希臘神話的影響,瑪爾斯(Mars)和阿瑞斯有很多相似之處。但是不同於希臘神話裡對阿瑞斯的蔑視和憎惡,羅馬神話裡的瑪爾斯代表了一種新的理念:軍事力量是保證和平的一種方式,瑪爾斯也被視作羅馬人民的爹爹或大哥。
而瑪爾斯和維納斯(Venus,金星的英語名)的戀愛故事,變成了神話界的頂流CP。在羅馬神話裡,丘比特當了一次神助攻、湊成了這對高顏值CP,當時的羅馬夫妻經常嗑這對CP,假裝自己也在談「神仙戀愛」。
公元1世紀中葉 龐貝古城壁畫 左起:丘比特、維納斯、瑪爾斯
因為未知、因為恐懼,人類對自然的種種現象產生了自洽的解讀、也編織出各種各樣的故事。接著,經過無數人的探索,我們對自然產生新的認識。
我們已經知道,「熒惑守心」這個「大兇」星象只是因為地球和火星的相對位置產生的視覺現象而已。壓根沒什麼危險的事情會降臨。世界各地的太空探索、火星探索,更是讓我們對火星、對自己身處的世界,有了越來越多的了解。
人類和火星的相遇,曾經改變了歷史、甚至影響了牛頓、工業革命、直到我們今天的現代生活。
而這個火星的故事要從一根火星柱說起。
1600年2月19日,喬爾丹諾·布魯諾(Giordano Bruno)被赤身裸體地綁在火刑柱上,他的嘴被堵著,一群人押送他穿過羅馬街頭,最後到達龐貝劇場前的鮮花廣場(Campo dei Fiori)。
劊子手握著火炬,要求他懺悔,布魯諾憤怒地扭過了頭。柴堆被點燃了。
布魯諾的「罪過」是什麼?
因為他宣稱:宇宙是無限的,天上的星星和我們的太陽、地球一樣,其他「地球」圍著它們自己的「太陽」轉。而在那些世界裡,別人也會抬頭在天上看到我們,我們就住在別人眼裡的天堂裡。
這個未經科學考據過的「想法」其實有點接近我們現在對宇宙的理解。可是為什麼布魯諾在當時會受到如此殘酷的對待?
布魯諾理解的宇宙
布魯諾的想法威脅到了教會的權力。從巴比倫時期開始,解讀星空和行星運作的權力屬於教會。任何打破這種神秘感和天堂神聖性的言論,註定要惹來殺身之禍。
對當時的掌權者來說,宇宙就應該是未知的、讓人敬畏的,而怎麼理解宇宙、人類怎麼做才不會冒犯宇宙,神職人員掌握了所有話語權——直到我們熟悉的「日心說」的推崇者哥白尼的出現。
日心說在公元3世紀的希臘已誕生。哥白尼重提日心說真正的動機是:我們人類真的不能理解宇宙嗎?
布魯諾認可哥白尼的思想,並在此基礎上做出了自己的推演和想像,並不懈地傳播他的觀點,可最終卻惹來殺身之禍。
鮮花廣場上紀念布魯諾的雕塑攝影師:Ed Yourdon
哥白尼的「日心說」有明顯的瑕疵,理論裡有明顯不符合行星運動現象的缺陷。可是他的「異端邪說」是那麼有革命性,啟發了布魯諾,更啟發了另外一個重要人物:約翰尼斯·克卜勒(Johannes Kepler)。
克卜勒:我在你物理書的第幾頁?
克卜勒說:「幾何學是唯一的,永恆的,它是上帝意志的投影。我們把人類叫做上帝的影子,原因之一就是人類有了幾何學。」
這話啥意思?
——意思是人的腦子能理解宇宙,用幾何學能理解的東西,人也能弄懂。
克卜勒提出的恰恰是科學的基本命題:只要我們不懈探索和思考,就可以找到每個問題的合理解釋和底層原理。
這種思想就是布魯諾獻身在火刑柱上的原因,也是布魯諾至死都堅守的信念。它也是整個科學世界可以發展至今的基石。
克卜勒之所以可以把他的這種科學理念推進下去,火星幫了他大忙。
1600年2月,也就是布魯諾被處決的那個月,28歲的克卜勒開始了一份新工作:計算火星軌道。
克卜勒一開始給當時的著名天文觀察家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)「打雜」,那時候他沒有太多自主權,要遵照前輩的宇宙理論:那時候主流的想法是,行星都是繞著圓形軌道運行的。
克卜勒的工作就是把布拉赫的結論算出來,證明火星也是在走圓圈。
可是克卜勒不論如何計算,都不能得到「火星繞著圓形軌道」的結論。機緣巧合,克卜勒「打雜」不到兩年,布拉赫去世,克卜勒升職加薪,接替了布拉赫皇家數學家的職位,全力研究火星。
《因火星而起的謀殺?布拉赫的神秘死亡》All About the Mysterious Death of Astronomer Tycho Brahe(C) 2020 by John F. McGowan, Ph.D.
八年後,克卜勒出版了著名的《新天文學》,全名是《建立在因果律上的新天文學或以高尚的第谷·布拉赫的觀察記錄為基礎深入研究火星運動得出的天體物理學》。克卜勒苦心研究了布拉赫留下的觀察數據,得出結論:火星是繞橢圓軌道運行的,太陽是軌道焦點之一。
著名的克卜勒行星運動第一定律和第二定律也在這本書中。
出自91高考網
克卜勒的《新天文學》深入地研究了宇宙,提升了人類在宇宙中的位置。
雖然人類從此以後不得不承認,我們不是宇宙的中心。可是克卜勒給出了新的視角:不要怕,我們能理解宇宙,甚至,我們可以親自走向宇宙。
從《新天文學》開始,克卜勒又花了10年時間繼續研究,接著就提出了著名的克卜勒行星運動第三定律。
克卜勒第三定律的常見表述是:繞以太陽為焦點的橢圓軌道運行的所有行星,其各自橢圓軌道半長軸的立方與周期的平方之比是一個常量。
出自91高考網
克卜勒的三個定律是天文學裡的一次革命,在這之前,人類認為地球是宇宙的中心,太陽和當時已知的五顆星球繞著小的圓形軌道運行。
克卜勒徹底地打破了這種認知系統,把陳舊的觀念一掃而空。通過完善和簡化哥白尼的日心宇宙體系,克卜勒的三大定律更是提示了後來的經典力學和萬有引力定律。
1684年,牛頓根據克卜勒定律和自己的研究,提出了萬有引力定律。至此,人類才真正破譯了了天文運動的機密。
牛頓定律是經典物理學的基礎(中學物理的噩夢?)。而經典物理學是科學知識最強有力的載體。有了經典物理學的發展,18-19世紀的工業革命才變得有可能。
人類仰望星空,正視宇宙,科學和工業的發展徹底改變人類社會的形態——這一切,都從克卜勒對火星的研究開始。
克卜勒的《新天文學》出版一年後,伽利略拿出了最新裝備——望遠鏡,人類第一次親眼看到了「天堂」的真相。
更多關於火星探索的奇聞趣事,我們下期再會!
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