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威廉·赫歇爾（英國天文學(xué)家、音樂(lè )家）

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威廉·赫歇爾

英國天文學(xué)家、音樂(lè )家

“恒星天文學(xué)之父”

弗里德里希·威廉·赫歇爾（Friedrich Wilhelm Herschel，1738年11月15日－1822年8月25日），英國天文學(xué)家，古典作曲家，音樂(lè )家。恒星天文學(xué)的創(chuàng )始人，被譽(yù)為恒星天文學(xué)之父。英國皇家天文學(xué)會(huì )第一任會(huì )長(cháng)。法蘭西科學(xué)院院士。用自己設計的大型反射望遠鏡發(fā)現天王星及其兩顆衛星、土星的兩顆衛星、太陽(yáng)的空間運動(dòng)、太陽(yáng)光中的紅外輻射；編制成第一個(gè)雙星和聚星表，出版星團和星云表；還研究了銀河系結構。

基本信息

出生日期	1738年11月15日
出生地	德國
去世日期	1822年8月25日
國籍	英國
星座	天蝎座

展開(kāi)

人物生平

威廉·赫歇爾

1738年生于德國，1758年遷居英國。赫歇爾利用全部業(yè)余時(shí)間制作望遠鏡，經(jīng)過(guò)千錘百煉，他終于成為制造望遠鏡的一代宗師，他一生磨制的反射鏡面達四百多塊，還造成一架口徑1.22米，鏡筒長(cháng)達12米的大型金屬反射望遠鏡。

出身音樂(lè )世家

弗里德里希·威廉姆·赫歇爾（Friedrich Wilhelm Herschel）是德國人，后來(lái)在天文學(xué)史上以其英國化的名字威廉·赫歇爾（Willim Herschel）和“著(zhù)名英國天文學(xué)家”的頭銜聞名于世。他的祖先在德國大都從事園藝、釀酒等手工業(yè)，他的父親于1731年舉家遷往一個(gè)名叫漢諾威的小鎮，他父親在這里加入了禁衛軍樂(lè )團服役，當一名樂(lè )師，他還會(huì )吹奏雙簧管。1738年11月15日威廉·赫歇爾在漢諾威出生了，當時(shí)漢諾威是英王喬治二世的屬地（然而它并不真是大英帝國的組成部分）。

赫歇爾從小就喜歡音樂(lè )，并很早就顯露出這方面的天賦，他4歲時(shí)就跟從父親學(xué)習拉小提琴，后來(lái)學(xué)習吹奏雙簧管，并很快成為一名出色的雙簧管演奏者。由于家境遇到困難，他16歲時(shí)離開(kāi)了學(xué)校，與父親一樣加入了禁衛軍樂(lè )團，在那里擔任小提琴和雙簧管演奏員。1756年，英國和法國之間爆發(fā)了歷史上的“七年戰爭”，德國也卷入其中；第二年，法國占領(lǐng)了漢諾威。赫歇爾不堪忍受戰爭之苦，于是他作為一個(gè)逃亡者渡海偷偷跑到英國的倫敦。他的音樂(lè )天才使他在英國獲得了成功，隨著(zhù)在英國知名度的擴大，他的地位也不斷提升，先后擔任過(guò)音樂(lè )教師、演奏師，并成為有一定知名度的作曲家。

赫歇爾在演出和作曲之外，有了一些閑暇的時(shí)間，赫歇爾努力學(xué)習英文、意大利文拉丁文，同時(shí)廣泛閱讀牛頓、萊布尼茨等科學(xué)家的自然哲學(xué)、數學(xué)、物理學(xué)著(zhù)作。1772年，赫歇爾作為訪(fǎng)問(wèn)者回到了漢諾威，當時(shí)他父親已經(jīng)去世，他說(shuō)服了母親把妹妹卡羅琳·赫歇爾帶到英國幫他操持生活。青年赫歇爾愛(ài)好廣泛。由于他對音樂(lè )理論的探討涉獵了數學(xué)，進(jìn)而又接觸了光學(xué)。據說(shuō)他父親不僅精通樂(lè )理，而且是一名天文愛(ài)好者，赫歇爾曾在父親的指導下，對天文知識有著(zhù)濃厚的興趣。在父親的引導下，赫歇爾對夜空中的許多星座都非常熟悉。赫歇爾具有強烈的求知欲，這促使他從樂(lè )器演奏轉入對音樂(lè )理論的研究。為了研究樂(lè )理，他開(kāi)始鉆研劍橋的羅伯特·史密斯的《注音》。結果他意外地從該書(shū)提供的線(xiàn)索中，買(mǎi)到了史密斯撰寫(xiě)的兩卷本的經(jīng)典著(zhù)作《光學(xué)》，這是一部能夠在理論和實(shí)踐上制作望遠鏡和顯微鏡的引導性光學(xué)著(zhù)作，其中一章名為“望遠鏡對恒星的發(fā)現”，這些內容引起了赫歇爾從事觀(guān)測和研究天體的強烈愿望和雄心。

自制精良的望遠鏡

自古以來(lái)，人類(lèi)對宇宙具有自然天生的敬畏和好奇心，這在赫歇爾身上有充分的展現。1773年，赫歇爾讀了一本科學(xué)普及作家詹姆斯·弗谷森（James Ferguson，1710－1776）寫(xiě)的一本暢銷(xiāo)書(shū)——《對牛頓爵士的原理的天文學(xué)解釋》，有趣的是，該書(shū)作者與他同時(shí)代的許多人一樣，（書(shū)中）認為所有行星以及恒星都是“為其合理的居民提供食宿”的，甚至彗星也可能住滿(mǎn)了能夠欣賞上帝手藝的生物，還有人認為彗星上“為折磨那些可惡的罪犯而充斥著(zhù)永恒的冷熱交替”。受此影響，赫歇爾甚至要把關(guān)于宇宙的這一通俗見(jiàn)解推廣到太陽(yáng)上去，一開(kāi)始他相信太陽(yáng)像行星一樣是涼的，它是被云層包圍著(zhù)，云層保護著(zhù)太陽(yáng)上的居民不受其外層火球的傷害，太陽(yáng)黑子是人們透過(guò)火球的間隙所瞥見(jiàn)的云層。俗話(huà)說(shuō)“百聞不如一見(jiàn)”，為了親眼看清史密斯和弗谷森書(shū)中所描述的那些天體，赫歇爾最初用折射式望遠鏡觀(guān)察天體，但他感覺(jué)不理想，為了為他探索宇宙奧秘尋找更合適的利器，后來(lái)他轉向了反射式望遠鏡。

1774年赫歇爾成功地安裝了一架口徑15厘米，焦距2.1米，放大40倍左右的牛頓式反射望遠鏡。通過(guò)這架望遠鏡，他第一次成功地看到獵戶(hù)座大星云，并清楚地辨認了土星的光環(huán)。更重要的是，通過(guò)不斷地實(shí)踐和總結，他終于掌握了一套磨制拋物面反射鏡的技術(shù)。從那以后，他除了晚上不知疲倦地做巡天觀(guān)測之外，還時(shí)常利用白天的時(shí)間磨制望遠鏡鏡面。

1776年，他陸續磨制成功口徑分別為15厘米、51厘米、122厘米的巨大反射式望遠鏡鏡面。當時(shí)反射式望遠鏡的焦點(diǎn)多采用牛頓式，即在主焦點(diǎn)之前的光軸上，斜置一平面副鏡，將焦點(diǎn)折射在鏡筒上端的一側。赫歇爾為了減少折射光的損失，將主鏡略微偏置，使星光經(jīng)主鏡反射后，焦點(diǎn)不會(huì )匯聚在光軸上，而是斜到鏡筒上端的一側。這樣，可以省去牛頓式的平面副鏡，從而提高聚光的效率。因為這一光學(xué)系統是赫歇爾發(fā)明的，所以后世稱(chēng)之為赫歇爾焦點(diǎn)，而按照這種光學(xué)系統制成的望遠鏡稱(chēng)為“赫歇爾望遠鏡”。

1787年，赫歇爾為了判斷他的望遠鏡的視距是否真的已經(jīng)貫穿了銀河，即觀(guān)測更遙遠的昏暗天體，他決心再制造一架威力更大的望遠鏡。

發(fā)現天王星

18世紀70年代末，赫歇爾在卡洛琳的支持和協(xié)助下，開(kāi)始用他自制的望遠鏡進(jìn)行星空“巡視”觀(guān)測。其主要內容是從他的住處逐個(gè)觀(guān)察分布于北天球上亮于4星等的亮星。整個(gè)過(guò)程歷時(shí)19年，被后人稱(chēng)作第一期星空巡視。1780年，赫歇爾又開(kāi)始了第二期星空巡視。經(jīng)過(guò)兩次初步的觀(guān)測，在1781年赫歇爾又開(kāi)始進(jìn)行他的第三次全面觀(guān)測夜空的歷程。

1781年3月13日晚，赫歇爾像往常一樣，用自制的那架口徑15厘米的反射望遠鏡觀(guān)測星空。他每次觀(guān)測都是聚精會(huì )神，不放過(guò)任何或許會(huì )帶來(lái)新發(fā)現的可疑現象。當把望遠鏡轉向雙子座的時(shí)候，他注意到雙子座有一顆很陌生的星，比較亮，可是在星圖上卻查不到它。他改用400多倍和900多倍的目鏡仔細觀(guān)測之后，肯定了這不是一顆恒星。因為，望遠鏡的倍率再大，恒星看起來(lái)始終是個(gè)星點(diǎn)兒，而這個(gè)天體，呈現為一個(gè)藍綠色的小球面形。隨著(zhù)目鏡更換，看上去直徑變得愈來(lái)愈大，形象卻變得模糊了。為慎重起見(jiàn)，赫歇爾沒(méi)有聲張，而是連續10個(gè)夜晚密切地關(guān)注著(zhù)這顆小星。他逐漸發(fā)現該星每天在緩慢地移動(dòng)，雖然不易覺(jué)察出來(lái)。他最初向皇家天文學(xué)會(huì )報告說(shuō)，新發(fā)現了一顆彗星。彗星一般都是拉得比較長(cháng)的橢圓軌道，在離太陽(yáng)愈來(lái)愈近的時(shí)候還會(huì )“長(cháng)”出尾巴來(lái)。可是，這顆新天體卻不是這樣，它的邊緣一直比較清晰，絲毫沒(méi)有彗尾特征，而且它的軌道似乎接近圓形。

不久，赫歇爾根據所得到的觀(guān)測數據，計算出它的軌道近似圓形，其距離太陽(yáng)比土星遠出約一倍。這時(shí)他意識到自己發(fā)現了一顆新行星。后來(lái)，法國天文學(xué)家拉普拉斯算出了它的軌道，距離太陽(yáng)19.18天文單位（1天文單位為日地平均距離，約等于1.49億千米）。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀(guān)測之后，天文界終于確定這是太陽(yáng)系里的一顆新行星，它與太陽(yáng)之間的距離，比當時(shí)所知最遠的行星土星的距離遠了一倍。

赫歇爾發(fā)現新行星的消息引起了極大的轟動(dòng)。它后來(lái)被命名為天王星（取自希臘神話(huà)中土星父神的名字），就這樣赫歇爾一舉成名。

1781年當年，赫歇爾的好朋友華特生博士推薦他進(jìn)入皇家學(xué)會(huì )。皇家學(xué)會(huì )頒給他柯普萊獎?wù)乱员碚盟l(fā)現天王星，并且接納他為皇家學(xué)會(huì )會(huì )員。赫歇爾兄妹的天文成就引起了英王喬治三世的注意，喬治三世也曾是漢諾威人，非常愛(ài)好天文。他于1782年親自接見(jiàn)了赫歇爾，寬恕了赫歇爾年輕時(shí)擅離漢諾威軍隊的過(guò)錯，任命赫歇爾為他的私人天文學(xué)家，并為赫歇爾提供年薪三百畿尼（Guine，舊英國金幣，1畿尼=1.05英鎊=21先令，最初是用幾內亞的黃金鑄造的，因此得名），以使他專(zhuān)心致志從事天文學(xué)研究。自此，赫歇爾放棄音樂(lè )，一心致力于他所鐘愛(ài)的天文學(xué)。赫歇爾兄妹先是遷往溫莎附近的達切特，1786年又遷往斯勞。他制造了一系列的大望遠鏡（一些還賣(mài)給其他國家），進(jìn)行了很多開(kāi)創(chuàng )性的研究和觀(guān)測，1816年他被冊封為爵士。赫歇爾成為專(zhuān)業(yè)天文學(xué)家時(shí)已經(jīng)43歲，從未受過(guò)正規的高等教育，他的淵博學(xué)識、數理基礎、冶煉技藝等全憑勤奮自學(xué)得到。在他的職業(yè)生涯中，他共制作過(guò)400多架望遠鏡，其中最大最著(zhù)名的是一臺40英尺（12米）長(cháng)、口徑49.5英寸（1.26米）的反射望遠鏡。

恒星天文學(xué)

赫歇爾最早研究了成雙的恒星——雙星，他很關(guān)注彼此靠得極近的兩顆恒星，其實(shí)大約一個(gè)半世紀以前有人已發(fā)現這種成對的恒星。當時(shí)人們認為這些星之所以靠得那么近，是因為它們幾乎恰好位于同一條視線(xiàn)方向上，而實(shí)際上，“雙星”中兩顆恒星相距很遠。倘若情況真如此，那么，與較遠的那顆星相比，較近的這一顆就應該顯示出視差位移。無(wú)疑，有時(shí)情況正是如此。赫歇爾對此做了大量觀(guān)測，發(fā)現兩顆星都未顯示出視差位移的現象。根據它們的運動(dòng)方式，赫歇爾作出這樣的結論“它們不是看上去粘在一起，而且實(shí)際上也的確靠得很近。

”直至1793年，在大量觀(guān)測的基礎上，他確信成對的兩顆恒星是在相互繞轉。赫歇爾一生共發(fā)現了800多對這樣的“雙星”——他這樣稱(chēng)呼它們，這個(gè)名稱(chēng)沿用至今。赫歇爾非常仔細地觀(guān)測了那些光度有變化的恒星，他是第一個(gè)系統地報道變星的人。

從1781年到1782年的冬天，赫歇爾對星云基本構成的研究興趣愈發(fā)濃厚。經(jīng)反復仔細觀(guān)測，他發(fā)現，他的高倍率望遠鏡能夠辨別出幾個(gè)星云團中的恒星個(gè)體。這一發(fā)現使觀(guān)測者認為，星云之所以看過(guò)去是一片白茫茫的東西，是由于觀(guān)測的裝備不夠先進(jìn)，只要有更精良的觀(guān)測設，他們一定能分辨出其他星云里的恒星。這項發(fā)現促使赫歇爾在1784年和1785年提出所有的星云都是由恒星組成的理論。其主要內容是：不必再用發(fā)光的奇妙流體來(lái)解釋星云了，存在不能解析的星云是因為它們距離太遙遠的緣故；赫歇爾提出存在著(zhù)由眾多恒星聚集為巨大天體的假設。

赫歇爾當時(shí)通過(guò)把恒星密集的球狀星團和疏散的星團做比較，發(fā)現這種結構形式還可以顯示出引力作用的大小。他提出推論，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，疏散星團必然會(huì )集中形成一個(gè)密集的星團和幾個(gè)更緊密的星團。也就是說(shuō)，恒星疏散的星團是由于星團處于早期發(fā)展階段，而恒星密集的星團則屬于星團的晚期階段。因此，赫歇爾提出天體有“時(shí)間的變化”（即演化的），這一說(shuō)法后來(lái)成為一個(gè)基本的科學(xué)概念。1785年，赫歇爾還發(fā)表了自己的天體演化理論。他指出，在廣闊無(wú)垠的太空中，恒星最初是分散的，但隨著(zhù)引力的作用，漸漸聚集起來(lái)，形成更加密集的星團。

觀(guān)測恒星

伽利略剛剛把望遠鏡指向夜空，就發(fā)現了很多用肉眼看不見(jiàn)的恒星，銀河那白茫茫的光帶原來(lái)充滿(mǎn)了恒星。后來(lái)，赫歇爾把望遠鏡每改良一次，就能發(fā)現一大批更多、更暗的恒星。他通過(guò)對星空所做的系統觀(guān)察發(fā)現，恒星在有些方向上多，有些方向上少。但他并不滿(mǎn)足于這種定性的判斷。

1784年，赫歇爾決心要數一數天上的星星究竟有多少，并且想了解在不同的地方，星星的數目究竟是怎樣分布的。要數清天上的星星，那可不是一件容易的事。耐心的赫歇爾首先把天空均勻分成幾百個(gè)區域，然后數出每一個(gè)區域中用望遠鏡能看到的恒星。結果，赫歇爾發(fā)現，越靠近夜空中的那條乳白色的光帶一一銀河，每單位面積上的恒星數目就越多，在銀河的方向上達到最大值，而在與銀河平面垂直的方向上，星星數目最少。

對于這種現象應該怎樣解釋呢？赫歇爾經(jīng)過(guò)研究分析認為，恒星均勻地分布在形狀如一個(gè)“透鏡”或者一塊“磨盤(pán)”那樣的空間里，而太陽(yáng)系可能大約位于靠近中心的地方。而地球人朝著(zhù)“透鏡”直徑方向看去，便可以看到一些較近的，因而較暗的星星，在外面是數目更多的更遠的更暗的星。而大量十分遙遠的星星由于亮度太暗、肉眼不可能一一分辨出來(lái)，只能看到白茫茫的光帶，即銀河。赫歇爾就是這樣，用統計恒星數目的方法證實(shí)銀河系為扁平狀圓盤(pán)的假說(shuō)。他開(kāi)創(chuàng )了對銀河系結構的研究，繪制了第一張銀河截面圖。

“在這個(gè)運動(dòng)的宇宙里，為什么只有太陽(yáng)一個(gè)是靜止的呢？”赫歇爾在1783年就是抱著(zhù)這樣一個(gè)想法，開(kāi)始研究太陽(yáng)的空間運動(dòng)狀況的。遠在公元8世紀初，中國唐代杰出的天文學(xué)家一行把自己測量的恒星位置與漢代測量的位置相比較，發(fā)現有變化。但他沒(méi)有對此現象做出解釋。1000多年后，英國天文學(xué)家哈雷用同樣的方法（即參照古代記載的恒星位置），發(fā)現天狼星，大角和畢宿五這3顆亮星有了明顯的移動(dòng)。為了研究的方便，人們把恒星的空間運動(dòng)分成兩個(gè)分量一個(gè)是視向速度，它在視線(xiàn)方向；一個(gè)是切向速度（即與視線(xiàn)垂直），表示為“自行”，即恒星每年在背景上位移的角度。

1786年，赫歇爾向皇家學(xué)會(huì )呈交了記有1000個(gè)新發(fā)現的星云星團表。1788年赫歇爾全家人移居到斯勞。赫歇爾在新居前開(kāi)辟出寬闊的場(chǎng)地，準備安裝正在研制的口徑達122厘米（48英寸）的望遠鏡。1789年，赫歇爾完成了他的第二部記錄有1000個(gè)新發(fā)現的星云星團表。同年，他的48英寸望遠鏡制造完成。這臺巨大的望遠鏡具有非凡的探空威力，但由于其鏡面由反光金屬制成，焦點(diǎn)長(cháng)度為12米，所以啟動(dòng)非常不便。除了需要極大的毅力、耐心和觀(guān)測技巧以外，觀(guān)星者還需要付出繁重的體力勞動(dòng)。雖說(shuō)如此，這臺巨型望遠鏡仍不失為18世紀的天文奇跡之一。

1802年，赫歇爾發(fā)表了第三部新發(fā)現的1000個(gè)星云星團表，結束了長(cháng)達19年的星云“巡天”觀(guān)測計劃。就這樣，經(jīng)過(guò)近20年的艱辛探索，赫歇爾和卡洛琳發(fā)現了3000多個(gè)星云和星團。在赫歇爾開(kāi)創(chuàng )這一觀(guān)測計劃以前，天文學(xué)家已知的非恒星天體總和也不過(guò)150個(gè)。雖然赫歇爾建造口徑122厘望遠鏡是為了驗證其所有的星云均是恒星集團的理論，但是在這臺望遠鏡正式使用以前，赫歇爾根據自己觀(guān)測到的行星狀星云，確證了深空中確實(shí)存在彌漫狀天體，它們是云氣，而非原來(lái)認定的恒星。

赫歇爾還在另一個(gè)方面擴展了人類(lèi)的視野，那是在1800年他發(fā)現了太陽(yáng)紅外輻射。他當時(shí)用溫度計測量太陽(yáng)光譜的各個(gè)部分，結果發(fā)現，在將溫度計放在光譜紅端外測溫時(shí)，溫度上升得最高，而那兒卻完全沒(méi)有顏色。于是他得出結論：太陽(yáng)光中包含著(zhù)處于紅光以外的不可見(jiàn)光線(xiàn)。

赫歇爾之所以能在天文研究中有如此豐碩的成果，是與他幾十年如一日的勤奮工作分不開(kāi)的。他移居斯勞以后，每天晚上只要不受月光和天氣等觀(guān)測條件的妨礙，總要在妹妹卡洛琳的陪同下觀(guān)測夜空。如果遇到多云的天氣，他就請人看守，只要天空的云氣散了，就隨時(shí)通知他來(lái)繼續觀(guān)測。赫歇爾是如此地熱愛(ài)他的天文學(xué)事業(yè)，用他全部的精力致力于對浩渺無(wú)限星空的探索，直到50歲時(shí)，即1788年，才娶了H．皮特為妻。1792年，赫歇爾的獨生子約翰·赫歇爾出世，后來(lái)也成為著(zhù)名的天文學(xué)家。1821年，赫歇爾與兒子一起創(chuàng )建了英國皇家天文學(xué)會(huì )，他被選為第一任會(huì )長(cháng)。1822年8月25日威廉·赫歇爾病逝于斯勞，享年84歲，這恰好等于天王星繞太陽(yáng)運行的公轉周期。卡羅琳終生陪伴哥哥從事天文觀(guān)測等工作，后來(lái)也成為著(zhù)名天文學(xué)家，她一生曾發(fā)現了8顆彗星，享年98歲。

人物成就

1781年，赫歇爾發(fā)現了太陽(yáng)系中的第七顆行星——天王星，還發(fā)現了土星的兩顆衛星和天王星的兩顆衛星。

1782年，赫歇爾編制成了第一個(gè)雙星表，他還發(fā)現了多數雙星不是表面上的“光學(xué)雙星”，而是真正的“物理雙星”。

1783年，赫歇爾發(fā)現了太陽(yáng)的自行，他得到的太陽(yáng)運動(dòng)方向和現代測量數據相差不到10度。

1786、1789、1802年，赫歇爾先后三次出版星團、星云表，記錄了2500個(gè)星云和星團。

赫歇爾最重大的貢獻，莫過(guò)于對銀河系結構的研究，他是第一個(gè)確定了銀河系形狀大小和星數的人。

威廉有一個(gè)妹妹，卡羅琳·盧克雷蒂婭·赫歇爾（Caroline Lucretia Herschel，1750年3月6日－1848年1月9日），同樣，她也是個(gè)出色的天文學(xué)家。威廉·赫歇爾是18世紀著(zhù)名的天文學(xué)家，他不僅發(fā)現了天王星，還開(kāi)創(chuàng )了恒星天文學(xué)，他研究并假設（某些）星云是由恒星組成，提出著(zhù)名的恒星演化學(xué)說(shuō)；他不僅在天文望遠鏡的發(fā)展史上留下永不磨滅的足跡，而且是當時(shí)最偉大的觀(guān)測天文學(xué)家，為恒星天文學(xué)的建立奠定了第一塊基石，在天文學(xué)史上他被譽(yù)為“恒星天文學(xué)之父”。

問(wèn)世

1781年太陽(yáng)系的第七顆大行星——天王星的問(wèn)世，徹底改變了人類(lèi)對太陽(yáng)系的認識。發(fā)現者威廉·赫歇耳從此蜚聲天下，從一個(gè)愛(ài)好天文學(xué)的樂(lè )師變成了精通樂(lè )理的天文學(xué)家。

為了紀念200年前這一劃時(shí)代的發(fā)現，英國格林尼次海軍大學(xué)于1981年4月25日舉辦了一場(chǎng)別開(kāi)生面的“紀念赫歇耳音樂(lè )演奏會(huì )”。當時(shí)禮堂前是車(chē)水馬龍，會(huì )場(chǎng)上是春意盎然，而那天演的所有節目，不論是交響樂(lè )還是奏鳴曲，也無(wú)論是協(xié)奏曲還是田園詩(shī)，全都是當年赫歇耳創(chuàng )作的作品。所有與會(huì )的音樂(lè )家和天文學(xué)家，眾口交贊赫歇耳是世上少有的“音樂(lè )界和天文學(xué)界的雙星”。的確，赫歇耳正是雙星研究的奠基人，他確證了太空中的確存在著(zhù)形影不離、互相繞轉著(zhù)的“星界鴛鴦——雙星”，他自己在一生中則發(fā)現了848對雙星，并證實(shí)了維系著(zhù)雙星的是牛頓的萬(wàn)有引力理論，其運動(dòng)則遵循著(zhù)開(kāi)普勒定律。

赫歇耳的貢獻幾乎涉及天文學(xué)的所有領(lǐng)域。在太陽(yáng)系中，除了天王星外，他還發(fā)現了4顆衛星：天衛三、木衛四、土衛一和土衛二。通過(guò)數十年如一日1083次單調枯燥的恒星計數工作，從60萬(wàn)顆恒星的測量證明了銀河系的存在，并探知了它的形狀、結構與大小，盡管限于當時(shí)的條件，他的一些結論并不完全正確，但無(wú)疑他是真正的“恒星天文學(xué)之父”，是開(kāi)創(chuàng )銀河系研究的先行者。他所記錄下來(lái)的星團與星云多達2500個(gè)，并發(fā)現了一種新的天體——行星狀星云。通過(guò)對恒星運動(dòng)的研究，他指出太陽(yáng)在銀河系中也在運動(dòng)著(zhù)，即太陽(yáng)率領(lǐng)著(zhù)它的“子孫”，以每秒幾十千米的巨大速度向著(zhù)武仙座與天琴座毗鄰的方向疾馳而去。他還是最早發(fā)現太陽(yáng)有紅外線(xiàn)發(fā)射的科學(xué)家，紅外天文學(xué)也是由此發(fā)端起來(lái)……

赫歇耳對于天文望遠鏡的貢獻更是無(wú)與倫比的，也是制造望遠鏡最多的天文學(xué)家。從1773年起，他親自動(dòng)手磨制鏡頭就磨了半個(gè)世紀。這是一項極為枯燥又繁重的體力加智慧的工作，要把一塊堅硬的銅盤(pán)磨成規定的極其光潔的凹面形，表面誤差比頭發(fā)絲還要細許多倍，中途還不能停頓，其難度可想而知。所以有時(shí)他要連續干上10多個(gè)小時(shí)，吃飯時(shí)只能由他的妹妹來(lái)喂他，而且開(kāi)始時(shí)他連連失敗了200多次，以至他的一個(gè)弟弟終于失去了耐心，頹傷地離他而去，直到1774年他才嘗到了勝利的歡樂(lè )，制成了一架口徑15厘米、長(cháng)2.1米的反射望遠鏡，天王星正是它的突出成果。在英王喬治三世的大力支持下，通過(guò)3年多的不懈努力，終于在1789年他51歲時(shí)，制造出了稱(chēng)雄世界多年的最大望遠鏡，它的鏡筒直徑達1.5米，差不多要3個(gè)人才能合圍，鏡筒長(cháng)12.2米，豎起來(lái)有4層樓高，光是鏡頭就重2噸！這架像巨型大炮似的望遠鏡在使用的第一夜，就發(fā)現了土星的第一顆衛星——土衛二，2個(gè)月后又發(fā)現了土衛一。

赫歇爾于1738年生于德國的漢諾威（當時(shí)它屬英國管轄）的一個(gè)音樂(lè )世家，為逃避兵役，18歲時(shí)流浪到了英國本土，正是他的音樂(lè )才華使他擺脫了饑餓的折磨。為了事業(yè)，尤其是制造望遠鏡所需的巨大支出，他到50歲時(shí)才娶了一位非常富有又全力支持他工作的寡婦瑪麗為妻，所以他的獨子約翰出世時(shí)，他已是54歲的老人了。1821年英國皇家天文學(xué)會(huì )成立時(shí)，他眾望所歸地成為首任會(huì )長(cháng)，后來(lái)還被冊封為爵士，1822年他與世長(cháng)辭。有趣的是，他84歲的壽命恰恰正好就是他所發(fā)現的天王星繞太陽(yáng)公轉一周的時(shí)間。

赫歇耳一家可稱(chēng)為天文世家，他的妹妹卡羅琳·赫歇耳也是一位了不起的女性，她終生未婚，與哥哥朝夕相處50年，赫歇耳的許多發(fā)現中也有她的一份功勞，她獨自也有不少成就：發(fā)現了14個(gè)星云與8顆彗星，對星表做了修訂，補充了561顆星，直到1848年98歲時(shí)去世。

赫歇耳的獨子約翰·赫歇耳也是將門(mén)虎子，后來(lái)還是英國皇家天文學(xué)會(huì )的創(chuàng )始人之一，發(fā)現的雙星多達3347對，發(fā)現了525個(gè)星團星云，記下了南天的68948顆恒星，1849年撰寫(xiě)的《天文學(xué)綱要》是對當時(shí)天文學(xué)的最好總結，對全世界都有深遠的影響。

后世紀念

太空

歐洲計劃在2009年發(fā)射“赫歇爾”（Herschel）空間望遠鏡，其鏡片直徑達3.5米，遠超哈勃空間望遠鏡（鏡片直徑為2.4米），它將成為有史以來(lái)最大的空間望遠鏡。

文獻

“放眼望深淵，星斗布滿(mǎn)天，繁星數不盡，天涯若無(wú)邊。”

這是偉大學(xué)者和詩(shī)人羅蒙·諾索夫的詩(shī)句。星空的美妙，宇宙的神秘，永遠激蕩著(zhù)人類(lèi)的心靈，也使一位出生于音樂(lè )之家的少年產(chǎn)生無(wú)窮的遐想。他原是雙簧管手，以音樂(lè )為生，但是他認為星光比樂(lè )曲更令人陶醉。于是，他不畏勞苦地走上了一條自學(xué)成才的道路，最后成為反射望遠鏡大型化的一代宗師、天王星的發(fā)現者和恒星天文學(xué)之父。他就是大天文學(xué)家威廉·赫歇爾。

發(fā)現

“在陽(yáng)光照耀的地方，紫羅蘭總是要開(kāi)放。”

這是一句英國流行的諺語(yǔ)。它形象地概括了一個(gè)哲理：偶然之中有必然。天王星是天文學(xué)家用望遠鏡探測到的太陽(yáng)系中的第一顆新行星。它距離太陽(yáng)是日地平均距離的19倍，平均視亮度5.5星等，肉眼勉強可見(jiàn)。它在茫茫太空中遨游，一次次被天文學(xué)家的銳眼碰見(jiàn)，但又一次次成了“漏網(wǎng)之魚(yú)”，逃之夭夭。它有如星海里一粒暗淡的金砂，在墨綠色的波濤下忽隱忽現，毫不起眼。從1690年以來(lái)，它至少有19次被觀(guān)測記錄在案，但每次都被誤認為是暗弱恒星而放過(guò)了。其中見(jiàn)過(guò)這顆星的不乏其人，如皇家天文學(xué)家弗拉姆斯蒂德、布拉得雷等大師級的觀(guān)測大人物。結果卻是被一位天文愛(ài)好者、小城鎮的民間音樂(lè )家威廉·赫歇爾偶然間撞上了。但是正如巴斯德所說(shuō)，機遇只青睞有準備的頭腦。

威廉確實(shí)幸運。他獲得了種種殊榮，而且流芳百世。但是這種幸運，這種不期而遇，正是同他向來(lái)重視改進(jìn)科學(xué)工具，勤于系統觀(guān)測的踏實(shí)作風(fēng)，不怕艱難的驚人毅力，以及善于透過(guò)現象洞察事物本質(zhì)的理論思維等科學(xué)素養分不開(kāi)的。

數星星

這里有一段關(guān)于哲學(xué)家笛卡兒論星星的趣話(huà)。有一次笛卡兒坐在自己屋前的臺階上，正在凝視著(zhù)落日后昏暗的地平線(xiàn)。一個(gè)過(guò)路人走近他的身旁，問(wèn)道：“喂！聰明人，請問(wèn)，天上有多少顆星星？”他回答道：“蠢人！誰(shuí)也不能擁抱那無(wú)邊無(wú)際的東西……”

立志做“數星星的蠢人”，這需要有多大的勇氣、多么驚人的毅力、多么超凡的耐心、多么高超的技巧及多么繁重的腦力和體力勞動(dòng)啊！為了數星星，他們數十年如一日默默無(wú)聞地勞作。赫歇爾兄妹從不輕易放過(guò)可觀(guān)測的晴朗天氣，無(wú)論是嚴寒的冬宵還是酷暑的夏夜，常常從夜幕降臨干到晨曦初上，廢寢忘食，徹夜不眠。威廉餓了，渴了，仍舍不得離開(kāi)研磨望遠鏡鏡面的活計，卡洛琳就用叉子湯匙一口口喂他。如此艱苦勞累，他倆卻毫無(wú)怨言，樂(lè )此不疲，為了科學(xué)，雖苦猶甜。

為了數星星，他們忘了歲月，不知老之將至，完全獻身于神圣的科學(xué)事業(yè)。威廉50歲成婚，娶的是一位肯大力資助他研制大型望遠鏡的富家寡婦，54歲得子約翰。約翰長(cháng)大后，子承父業(yè)，主要業(yè)績(jì)是用父親的儀器在好望角數南天的星星。至于卡洛琳，對天文學(xué)一往情深，為數星星終身未嫁。

在畢達哥拉斯的心中，宇宙有如一個(gè)龐大的樂(lè )隊，眾星和諧地分布于天穹，撥動(dòng)著(zhù)各自的琴弦，各種樂(lè )音匯成天籟之音，在宇宙中回蕩。“聽(tīng)到了嗎？”這位先哲問(wèn)道，“把你們的心全投入進(jìn)去，讓你們已潔凈的靈魂飛到太空中遨游，你們就會(huì )聽(tīng)到了。”顯然，赫歇爾一家聽(tīng)到了宇宙的旋律。

主要業(yè)績(jì)

1．制造了許多大型望遠鏡。磨制出售的望遠鏡至少有76架。自用的反射望遠鏡最大口徑1.2米，為當時(shí)世界之最；

2．發(fā)現了天王星。1781年，威廉·赫歇爾用自制望遠鏡作巡天觀(guān)測時(shí)偶然發(fā)現了天王星，后又發(fā)現了天王星和土星各自的兩顆衛星，為此榮獲英國皇家學(xué)會(huì )科普利獎?wù)?/a>，并被選為會(huì )員；

3．進(jìn)行了銀河系結構的研究，用統計法首次確認了銀河系為扁平狀圓盤(pán)的假說(shuō)；

4．從事星團、星云和雙星的研究，集20年觀(guān)測成果，匯編成3部星云和星團表，共記載了2500個(gè)星云和星團，其中僅100多個(gè)系前人已知，還發(fā)現了雙星、三合星和聚星848個(gè)；

5．發(fā)現了太陽(yáng)的空間運動(dòng)。他發(fā)現并測定出太陽(yáng)的向點(diǎn)位于武仙座λ附近，與現代的公認值十分接近。因威廉·赫歇爾在天文學(xué)特別是恒星觀(guān)察領(lǐng)域業(yè)績(jì)卓著(zhù)，后人將他譽(yù)為“恒星天文學(xué)之父”。