上期我們說到有關火星的傳說,以及各國對火星的命名,這些多是古書記載,起源於古帝國文明。今天,李博士將從現代觀測火星的角度,和大家繼續探討火星的故事。
人類在很久以前就發現了火星,但一直都僅能靠肉眼觀察。打破這一僵局的歷史時刻,是「透鏡」功能的發明,通過不同種類的「玻璃透鏡的組合」,人類可以看到極細微的東西(顯微鏡),也可以看到很遠處的東西(望遠鏡)。
伽利略正是用望遠鏡觀測火星的第一人,但這對他來說似乎無法定義福禍。這是由於他既因為用望遠鏡觀察火星、金星等星球而聞名,也因觀察後得出的日心論被囚禁。
許多人以為望遠鏡是伽利略發明的,其實不然。歷史總有些陰差陽錯在裡面。1608年,荷蘭人漢斯利伯發明瞭望遠鏡,但卻沒有聲名遠揚。
之後,伽利略的妻子從荷蘭帶回瞭望遠鏡(說法不一,有人說伽利略自己製造,有人說伽利略偷竊了漢斯利伯的設計圖)。起初,他們還不知道這望遠鏡能做些什麼,後來因威尼斯處於戰爭的局面,且敵人大多從水上而來,伽利略發現將望遠鏡放在海邊高地上,可觀察到60公裡之外的敵人,比用肉眼看要遠約9倍,也就更方便軍隊提早布防,守衛城池。
威尼斯城邦國的議員們認為伽利略守城有功,廣為宣傳「伽利略望遠鏡」的神奇功能,這才讓許多人誤以為是伽利略發明瞭望遠鏡。
其實,當時的伽利略在威尼斯的大學教書,正苦於尚沒拿到終身教授資格,承受妻子巨大的埋怨,但經望遠鏡的事件一炒作,他立即被升為終身教授,也就衣食無憂了。
人類有瞭望遠鏡這種道具後,第一時間會幹什麼?我想應是看天上的星星、月亮,而伽利略也不例外,發現望遠鏡可以觀察數倍於人眼的距離後,他便拿望遠鏡開始觀測那夜空中最亮的星球——月球。
之所以不觀測太陽,是因為太陽太過於耀眼,需要補光器,因此他便就近觀測月亮,觀測了兩三個月後,他就開始觀測火星。
伽利略觀測火星並沒有發現很多信息,但他捕捉到了火星會有「陰晴圓缺」。我們常說「月有陰晴圓缺」,因為月亮繞著地球轉動,人類可以根據物理解釋它的「月相」。
而火星既然和月亮一樣,那麼證明火星也正在圍繞著某個星體轉動,伽利略隨即推及火星與地球共同繞著太陽轉,也就是那時的「日心說」理論。
這雖然是很重要的發現,但伽利略對火星的發現也就到此為止了。剩下的伽利略的發現,就是觀測月亮、金星的陰晴圓缺了。火星和金星展現出來的陰晴圓缺現象,足以證明它們是圍繞著太陽轉動的。
最早提出日心說的科學家是哥白尼,他和天主教廷對抗,堅持日心說,但也只敢在他死後才發表論文。之後,科學家第谷於1560年前後開始研究天文,並在1601年去世前,將所有觀測數據交給了自己精選出來的研究繼承人克卜勒。
克卜勒站在哥白尼與第谷兩位巨人的肩膀上,開始對天上的星體進行研究。他對日心說深信不疑,並且在前後幾十年的研究中,發現了「克卜勒新星」、「哈雷彗星」。
而後,克卜勒還有更加令人驚嘆的發現!他起初認為所有星球軌道應該都是圓的,這是他的猜測,但基於這個猜測,第谷的數據就是錯誤的,因此他合理質疑火星的軌道是「非圓形」,經過8年的計算,他終於得出了火星軌道是橢圓的這一結果!不得不說,這個結果雖然正確,卻是基於「星球軌道應是圓形」的假設,仍然假設地球軌道是圓形的,竟然相當正確,這是克卜勒運氣好的部分。
最終,克卜勒算是粉碎了教廷1000多年來「地心說」的錯誤認知。不僅如此,它讓人們意識到了火星的軌道是橢圓的,為日後研究火星提供了很大的幫助。
反觀伽利略,由於教廷認為他「寧死不承認日心說是錯誤的」,便將他軟禁了起來。可能在生命的最後關頭,伽利略都仍在思考他對火星、金星的觀測結果。
伽利略認為地球以動態圍繞著太陽轉,而不是在宇宙中靜止不動好讓別的星球圍繞著它轉。臨死前,他指著天說:「它(地球)是動的!」
即便伽利略是對的,歷史也不會重來,他的冤屈,直到1992年才被保羅二世平反。
伽利略是一位人類歷史上偉大的科學家。
NASA(美國國家航空航天局)太空任務科學家,NASA工作40年(現已退休),曾獲美國國家航空航天局「傑出成就獎章」、「傑出服務獎章」,以及太空人辦公室銀斯努匹獎。
退休後,美國國家航空航天局總部給李博士以退休贈言:感謝40年來對美國國家航空航天局科研上的領導和廣泛的貢獻。
目前,李博士致力於科學普及事業,著有《追尋藍色星球》《我們是火星人?》《生命的起始點》《別讓地球再挨撞》《天外天:人類和黑暗宇宙的故事》《宇宙起源》《宇宙的顫抖:談愛因斯坦的相對論和引力波》等7本科普書籍,在海峽兩岸以繁、簡體中文出版,並已先後在國內舉辦科學普及講座、活動上百場。