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在太陽系的8大行星中，木星擁有最多的衛星，有69顆。其中最大的4顆與近代天文學革命和伽利略密切相關。令人驚奇的是，中國科學院自然科學史研究所的天文學史家席澤宗院士曾於1981年指出，早在戰國時期我國天文學家甘德就發現了木衛。要知道，根據席院士的推算，甘德發現木衛的時間是在公元前364年，或者說甘德要比伽利略早近2000年發現木衛！那麼，伽利略和甘德各自發現木衛之事實究竟如何，其意義又在哪裡？
席澤宗院士（1927～2008），天文史學家
歷史上，就科學發現的優先權之爭，並不少見。按照科學社會學的解釋，這是科學事業的內在屬性，無可厚非。其實，他們幾乎是在同一時間發現木衛中最大的4顆。席澤宗引用了一則史料，聲稱德國天文學家馬裡烏斯比伽利略早10天發現木衛。但事實是，當時馬裡烏斯與伽利略採用的曆法不同，前者用的是儒略曆，後者採用的是格里高利曆（即現行公曆），當把前者轉換後，你會發現馬裡烏斯的首次記載晚伽利略1天。無論如何，天文學界並未虧待他們，還真的讓他們共同分享了這一盛譽。這是怎麼回事呢？
1610年1月7日，伽利略用自製的一架放大倍率為20的單筒望遠鏡觀測了木星，首次發現木星旁邊的3顆小星。開始他以為是新發現的恆星，後來又發現1顆，觀測一直持續到當年3月2日，他逐漸認識到這4顆小星一起在圍繞木星運轉。這是一項驚天發現，因為它直接支持了哥白尼的日心體系。現在我們知道，這4顆「小星」其實是木星衛星系統中最大的4顆，更通常稱它們為「伽利略衛星」。
1610年1月伽利略發現木衛時的筆記
馬裡烏斯（Simon Marius，1573～1625）早年受過良好的科班訓練，跟隨著名的丹麥天文學家第谷學習。1610年，他獨立於伽利略發現了木星的4顆衛星，隨後接受了德國天文學家克卜勒的建議，按照希臘神話宙斯（羅馬神話中的朱庇特Jupiter）4個情人的名字，依次將它們命名為伊娥（Io）、歐羅巴（Europa）、加尼米德（Ganymede）、卡裡斯託（Callisto）。該命名方式很長時間遭受冷落，不過現在已經被認可，並在新發現的木衛中得到沿承。
從「伽利略衛星」和伊娥等名字並用的事實可看出，這兩位木衛的發現者均得到應有的尊重與紀念。
1981年，席澤宗在《天體物理學報》發表了一篇論文《伽利略前二千年甘德對木衛的發現》。該文根據唐代《開元佔經》幾句話，論證並推測了戰國時期的甘德在公元前364年已經發現木衛。學界很快對此進行了實驗檢驗，無論模擬驗證抑或實測驗證，均確證了這項新發現。
戰國時，我國出現了多位姓名可考的天文學家，其中齊國的石申和魏國的甘德名聲最大，可惜他們的著作無一流傳。幸運的是，在唐代《開元佔經》中保留了部分內容，其中記載甘德在講木星時的一段話，有一句是「若有小赤星附於其側，是謂同盟」，引起了席澤宗的注意。結合甘德所言的語境，應該是指「小赤星」依附於木星，並與木星組合了一個系統。此外「赤」即淺紅色，這也與4顆木衛的顏色相符。正是基於這樣的分析，席澤宗認為這裡記載的可能是甘德發現了木衛，那麼接下來有兩個問題需要解決：首先是人類憑肉眼是否可以直接發現木衛；其次，甘德何時發現了木衛。
木星和4顆衛星（軟體模擬位置）
人類通過肉眼發現星體，需要滿足三個條件。第一，該星體具有一定亮度，在人類肉眼觀測極限之內，也即視星等不大於6。這點4顆木衛均滿足，其中木衛三的平均視星等最小（最亮），可達4.6。第二，兩鄰近星體應該有一定距離，否則肉眼無法區分。人類肉眼分辨的極限角為1′（角分），如果木衛距離木星太近，對人眼視線的張角小於1′的話，人眼將無法區分兩者。幸運的是，4顆木衛也均滿足，間隔最小的木星與木衛一有2′多。第三，兩鄰近天體亮度的對比度不能相差太大，否則暗的一顆會被亮的一顆所遮蔽。木星最亮時，視星等可以達到－2.7，所以對周邊衛星的「殺傷力」很大。不過，席澤宗認為當兩個或更多木衛運轉到木星同一側時，彼此疊加的光亮會更有利於觀測。他同時援引了德國地理學家洪堡（1769～1859）記載的一個肉眼可以識別木衛的例子：德國布勒斯勞城（Breslau，現波蘭弗羅茨瓦夫市）有位叫舍恩的裁縫，可以在無月的晴朗夜晚，相當準確地指出主要木衛的位置。但據1898年《大眾天文學》一篇文章，在布勒斯勞天文臺的嚴格測試中，舍恩並不能指出4顆木衛的位置，而是說他很容易看到木衛三，木衛一最亮時也能輕易看到，但從沒發現過木衛二和木衛四。無論如何，舍恩的確憑藉肉眼可以觀測到木衛。席澤宗在論文中提到，他已經委託北京天文館進行了模擬觀測，認為甘德當年看到的應該是木衛三或木衛四，而木衛三最有可能。最後他推算了甘德發現木衛的時間，最滿足條件的時間是公元前364年的夏天。
1981年3月，席澤宗的同事、自然科學史所的劉金沂在河北興隆山區進行了肉眼觀測驗證。結果是，參加實驗的8位人員全部看到了木衛三，其中1人能同時看到木衛一、木衛二和木衛三，另有3人可同時看到木衛二和木衛三。這次實驗，完美驗證了席澤宗的推斷，甘德最有可能看到的是木衛三。
同年12月，北京天文臺楊正宗和兩位同事利用興隆觀測站的雙筒天體照相儀，對肉眼觀測木衛進行了實驗檢驗，表明人類肉眼可以直接觀測到木衛，而且最有可能看到的也是木衛三。
綜合以上分析，可以認定公元前364年夏天甘德觀測到了木衛，極有可能是木衛三。
甘德早於伽利略和馬裡烏斯近兩千年發現了木衛，的確令人稱道，因為這是世界上首次觀測到木衛，並對木星與木衛系統做了比較準確的描述。但是對科學發展的歷史長河而言，兩者並不能同語。
自從1543年哥白尼發表《天體運行論》、提出日心說，到1609年伽利略首先把望遠鏡投向星空，新學說一直面臨著舊學說的責難與四面圍剿。伽利略在1609～1610年通過望遠鏡的一系列發現，包括月球表面的凹凸不平、太陽黑子、4顆木衛以及金星的相位等，極大佐證、支持了哥白尼的日心說體系，為該學說的發展和傳播鋪就了一條康莊大道。
即便對當時一些傾向日心說的人，木衛的發現也是一針強心劑，因為他們極度困惑於月球繞地球運轉的同時地球還在繞太陽作周年運轉的體系。4顆木衛發現之後，不但可以親眼觀測到它們在繞木星運動，就像月球繞地球運動一樣，而且它們還與木星一起，以12年的周期繞太陽運動。木星及木衛系統就像一個小型的哥白尼模型，顯然要比地月系統更具說服力，用著名科學史家伯納德·科恩（Bernard Cohen）的話說，「如此便消解了反對哥白尼體系的一個主要理由」 。這也正是伽利略發現木衛的意義所在。在近代天文學革命的洪流中，木衛的發現雖不複雜，卻力重千鈞。
反觀甘德的發現，儘管時間上早了近兩千年，但並未對我國和世界的天文學發展產生影響。原因可能與我國古代天文學的特點以及傳統思維方式有關。我國古代的確留下了世所罕見、浩如煙海的天象記錄，其中絕大多數天象記錄用於軍國星佔，與代數式的曆法計算體系相距較遠。而在西方，很早就建立了較精細的幾何式宇宙模型，天象記錄能夠較充分地與之互動。傳統思維方面，我國古代重視經驗積累、輕視理論總結，從歷史上看，未能把這些零散的資料形成具有內在聯繫的邏輯體系。比如著名的哈雷彗星，我國早在公元前613年便有對它的記載，此後歷次不輟，但是始終未能認識到它們是同一顆彗星；而英國的哈雷，在萬有引力理論的指導下利用3次記錄數據便計算出了其軌跡，並預言了下一次的回歸時間。
本文節選自《科學世界》2018年第5期
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