我最钦佩的“望月人”

2017-09-26 06:56詹克明
读者·校园版 2017年20期
关键词:望月夹角直径

詹克明

月亮清光普照,让人感到安谧、慰藉。它更像个精神客体,与人类相依相伴,相互毫无所求。相比之下,太阳就像我们的“衣食父母”,以它的能量供养我们生存的一切。

望月之人必得“心中有月”。那些整天钩心斗角的政客,没日没夜推杯换盏、声色犬马的富豪……犹如狎妓之人不见淑女,他们早就对月视而不见、人月两隔了。

精神上最豐富,感情上最敏感,又最有闲情逸致的当属诗人。这些骚人墨客想必是整个人类中最热衷望月的一族。如李白“今人不见古时月,今月曾经照古人。古人今人若流水,共看明月皆如此”;杜甫老病孤凄,忧国忧民,但也留下“露从今夜白,月是故乡明”的优美诗句;苏轼与好友月下小酌时,还幽默地以“月”劝酒:“山城酒薄不堪饮,劝君且吸杯中月。”这样的咏月佳句不胜枚举。

不过,古今中外,几千年来,百亿人中,我最最钦佩的“望月人”当属古希腊天文学家阿里斯塔克。他只是望望月亮,不用任何专业仪器,仅凭现在中学生都已掌握的那点浅显的几何知识,就计算出了太阳、地球与月球的相对大小,以及“日—地”与“月—地”的距离之比,并且他比哥白尼还要早1785年提出了“地球一定是绕太阳运转”的“日心说”。

阿里斯塔克的方法十分简单,当月亮恰好半圆时,按照月面上的半圆直径取垂直线,此线直接指向太阳方向(悟出此线乃是他的学说的第一关键)。再从地球望太阳,又得到一条直线,此时“地—月”“地—日”“月—日”这三条线构成了一个十分狭小的直角三角形。只要测量“地—月”与“地—日”这两条线的夹角(即月—地—日夹角),再根据直角三角形的“勾股定理”,就可以很容易算出“地球到月球”与“地球到太阳”这两者的距离之比。他的方法极其简单,并且正确,只是他测出的角度并不准确,只有87°(实际应该是89°51′),这使得关键的“月—日—地”这极为狭小的夹角比实际大了6倍多(也难怪,这个夹角实在是太小了,他得出的是3°,实际为0°49′)。这6倍的误差非同小可,可谓“差之毫厘,谬以千里”,这使得他计算出的“日—地”的距离只比“月—地”的距离长20倍(实际应该是400倍)。由于在地球上所看到的太阳与月亮几乎一般大小,这“日—地”与“月—地”的距离之比,也就是太阳直径与月亮直径之比(这是该学说立论的又一关键点),为此他得出,太阳直径约是月亮直径的20倍(实际上约为400倍)的结论。不仅如此,阿里斯塔克在观察月食时,发现此时地球恰好完全遮住太阳,并据此估算出月球的半径约是地球的一半(实际应是1/4)。由此,他得出日、地、月三者的直径之比为20∶2∶1(实际应是400∶4∶1),也就是说,太阳直径约是地球直径的10倍(实际约为100倍)。

即使按照他所得出的太阳只比地球大10倍,这也是个石破天惊的结论。以往人们普遍认为太阳与地球相比小得可怜,它只有伯罗奔尼撒半岛(面积仅2.1万平方千米)那么大。据此,阿里斯塔克得出了更为惊世骇俗的推论—太阳并不围绕着地球转动!在阿里斯塔克看来,既然太阳直径约为地球直径的10倍,太阳就不可能绕着体积、重量小得多的地球旋转,唯一的结论只能是—地球绕着太阳运转!

普天之下那么多人望月,又都懂这点浅显数学,却只有阿里斯塔克在望月之时,顺手把太阳、地球、月亮三者之间的关系做了重新安排。在人类文明史上,仅就“望月”而言,他凭什么如此独一无二地成为千古第一人?答曰:凭的就是他那超众的悟性!

有句名言:“凡是真正的美,都不是用钱堆出来的。”同样,最伟大的科学也不是用金钱就能堆得起来的。

创立伟大科学首要的是:必须具备超凡绝伦的独特见识。这与“钱”绝对无关,更不靠兵多将广,有时只要一个头脑就够了。屈原对渔父说道:“举世皆浊我独清,众人皆醉我独醒。”有时科学发展到重要当口,举世都处在迷惑不解之时,确确实实需要一位独步当代之人,出人意料地提出一个全新的观念,创立一种崭新理论,从而使科学突破隘口,跃升到一个新的高度。这里关键的是“全新的思想”与“独到的见识”,它们来自超乎常人的洞察力与非凡的想象力。

与阿里斯塔克颇为相似的还有一位年轻的法国公爵德布罗意,他在博士毕业论文中提出了“物质波”的概念。其实这纯粹是一种“逆向思维”方式,他认为,既然光波有“粒子性”,那么反过来微观粒子也应该具有“波性”。为此,他提出了让人耳目一新的物质波概念。受这个概念的影响,薛定谔创建了著名的“量子力学波动方程”。幸运的是,3年后的1927年,美国的戴维森和革末以及英国的G.P.汤姆孙等几位年轻科学家,通过电子衍射实验各自独立地证实了“电子确实具有波动性”。“物质波”的存在这么快就得到证实,这使德布罗意获得了1929年诺贝尔物理学奖,那一年他27岁。

其实德布罗意学习物理总共也没几年(此前先获得了文学学士,后才转行学物理,又当了6年兵),也没花什么钱,尤其是没动用大型仪器,没做烦琐的公式推导,更没进行复杂的数学计算,仅仅凭着一种独特的理念就取得了伟大的成就。

科学史上最重要的科学成就,几乎都来自独特的科学理念。例如魏格纳,他在生病卧床时闲看墙上的世界地图,发现非洲西海岸与南美洲东海岸两者的海岸线如此契合,几乎可以“拼合”起来,故在1912年大胆提出了“大陆漂移说”(此学说在20世纪60年代被基于实验测量的“板块构造理论”所证实)。门捷列夫像玩纸牌似的把每个元素的性质都写在一张张小卡片上,几经排布变换,居然排出了“化学元素周期表”。再比如DNA双螺旋结构的发现,C球形分子的发现,研究者都是突然悟出了一种独特的分子链接方式,才最终破解了这些特殊分子的结构之谜。当然,科学史上最具颠覆性的突破当属20世纪初的两个独特理念:普朗克提出“能量不连续”观念,创立了“量子论”;爱因斯坦提出“光速不变”观念,创立了“相对论”。

如是观之,开创新科学终究还是要靠别出心裁的全新思想。有这种思想,就能树起一根“擎天柱”,撑起一片科学新天空。若总是缺少孕育新思想的沃土,旷世大才羁缚难出,就只能是叨陪末座的“矮科学”了。endprint

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