科学史话

    天文学是一门精确科学，在这门学科从精确走向更加精确的过程中，有一个至关重要的天文学大师不能被忽略，他就是弗里德里希·威廉·贝塞尔。

    贝塞尔1784年出生于普鲁士明登的一个低等公务员家庭，只上了8年学就因家庭经济困难而辍学。未满15岁时，贝塞尔到一家进出口公司当学徒，成为一名会计。因为所在公司的业务涉及港口货运，他开始在夜晚自学航海术、天文学、数学、英语与西班牙语。

    惊人的自学能力使贝塞尔很快大放异彩——1804年，20岁的他已成为公司里的数学明星。同年，他利用大约200年前的数据，改进了哈雷彗星轨道计算的方法，计算写满了300多张对开纸。这个成果立即得到了德国天文领袖、彗星专家奥伯斯的高度赞赏。“这位天才属于星星，而不属于商业”，此后两年，奥伯斯不断劝他离开商业公司去当天文学家。事实上，贝塞尔确实属于星星——早在13岁时，他就用肉眼发现了天琴座的一颗星其实是两颗分开的星构成的双星，而普通人的视力却无法分辨出来。

    1806年，22岁的贝塞尔听从奥伯斯安排，成为天文学家施勒特的助手。为了挽留他，公司给他开出了天文助手薪水的7倍，并给了他永久职位，贝塞尔却依然选择了自己深爱的天文。奥伯斯因此非常高兴地给好友高斯写信，报告了这个注定影响人类天文发展的选择。1810年初，未满26岁的贝塞尔被普鲁士国王任命为哥尼斯堡天文台台长；此后两年内，他又获得了哥廷根大学荣誉博士学位并成为普鲁士科学院院士。

    贝塞尔一生致力于精确天文学，在观测与理论两方面都是他那个时代的顶尖专家。他的一句名言是：“天文仪器都要被制造两次，第一次是在制造厂，第二次是在天文台。”因此，他通常会仔细检查与校正天文仪器。精确仪器和出色能力相结合，也让他取得了一系列重要成果——他精确计算大气折射率，制作成大气折射表，因此获得法国科学院的拉朗德奖；他修订并发表了布拉德雷制作的星表；他给出了75000颗恒星的位置，这个星表成为后来的《波恩巡天星表》的基础。

    当时，星表中的恒星还只有投影位置与运动速度的数据，没有距离数据。长期以来，人们测量远处天体距离的方法是“视差法”：在不同的位置观测恒星，让恒星在视线上与不同的背景恒星重合，得到不同时刻测量出的位置的差异——视差。有了视差，就可以计算出距离。但即使在距离上亿千米的两个点分别测量恒星，当时的人们也还是无法测出可以察觉的视差，这意味着仪器还不够精密，也意味着恒星非常遥远。

    要想测出极小的视差，必须用更精密的仪器。在1830年之后，随着精确天文仪器被夫琅和费等人先后制造与改进，测量恒星的微小视差的条件已经具备。因此，这方面的竞争迅速进入了白热化的状态。贝塞尔、亨德森、斯特鲁维就是这场激烈竞争中的三位参与者。斯特鲁维最早公布了自己的结果：0.125角秒，但误差太大。

    贝塞尔收到斯特鲁维的信之后，用夫琅和费改进、自己校正的量日仪继续观测天鹅座61，并在1838年底公布了这颗恒星的视差：0.314秒，误差范围在5%。这么小的角，相当于看一枚十几千米外的硬币所张开的角度。贝塞尔测到的视差对应的距离是98万亿千米，即10.3光年，只比现在测到的精确距离值（11.4光年）少9.6%。在当时能够得到这样的精确度，是非常惊人的。

    斯特鲁维知道贝塞尔的结果后，继续测量织女星视差，得到的测量数据变为0.26秒，前后差距太大。事实上，斯特鲁维后来得到的结果比之前的结果更偏离真实值。在贝塞尔公布结果之后两个月，此前早已得到结果却由于各种原因而未公布的亨德森也公布了自己对南门二的观测结果，0.91秒。同时考虑可靠性和优先性这两方面，贝塞尔无疑是这场竞赛的赢家。

    在得到天鹅座61的视差和距离之后，贝塞尔在后续观测中发现，著名的“冬季大三角”中的天狼星与南河三在天空中的运动轨迹是曲线。他坚信，这是因为它们附近都有一个很暗的、质量相当大的星体，后者强大的引力导致这两颗星的运动轨迹偏离了直线。

    1844年，贝塞尔在给约翰·赫歇尔的信中公布了自己对天狼星和南河三的观测结果与对应的理论解释，信的英文翻译版发表于英国《皇家天文学会月刊》。1862年与1892年，天文学家利用大望远镜先后发现了伴随天狼星和南河三的暗淡星体。后来的研究发现它们温度很高，颜色发白，但因为体积很小，才显得很暗，因此得名“白矮星”。

    首次精确测量恒星距离，预言白矮星，这两项重大成果中的任何一个，都足以让贝塞尔名垂青史。其实除了这两个成就外，贝塞尔还在天文历法、日食理论、天体力学、测地学、数学等多个领域作出了重要贡献。因为这些杰出成就，他先后获得法国科学院的拉朗德奖，两次获得英国皇家天文学会金质奖，并被选为多个国家的科学院院士与荣誉院士。

    在预言白矮星之后两年，贝塞尔于1846年3月17日在哥尼斯堡逝世。同年8月底，法国天文学家勒维耶计算出天王星外面一颗此前尚未被天文学家确认的行星的位置，误差为1度左右。不久后，柏林天文台的天文学家伽勒和助手达雷斯特在一张星图的帮助下，迅速找到了那颗行星，达雷斯特兴奋地喊出了传世名言：“那颗星星不在星图上！”那颗星星被命名为海王星，而协助伽勒与达雷斯特及时发现海王星的那张星图，正是在贝塞尔的建议下编制而成的。