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世界各國都有哪些天才神童?

2016-07-04數碼

介紹一個非常冷門的少年天文學家,18世紀末的英國聾啞 [1] 天文學家John Goodricke(1764-1786)。

為啥叫「少年」呢,他因為肺炎去世 [2] 的時候,只有21周歲;而根據他的觀測記錄,他正式的天文觀測是17歲開始的—— 他的全部職業生涯,就集中在17-21歲這短短4年多的時間裏

而他在短短幾年內取得的天文學成就,卻為他在去世前夕贏來了英國皇家學會會員的身份,足以稱之為「天文學家」了。

成就:開辟了天文的一個子學科

我們知道有一類恒星的亮度會發生變化,也就是所謂的「變星」。不晚於中世紀的天文學家已經知道幾顆亮度變化的恒星,但是他們並沒有以科學方法具體觀測、記錄這些恒星的亮度變化。

而John Goodricke則可以說是 變星這個研究領域的開創者 ——他在短暫的生命裏記錄、研究過的變星, 涵蓋了最重要的兩種變星 :食變雙星和造父變星。

食變雙星的代表——大陵五

他測量的周期比現代值只差8秒!

他研究的第一個重要變星是英仙座 β(上圖中的Algol),中文名「大陵五」。這是一顆能在2.1等到3.4等之間光變的恒星——相當於亮度變化3倍多,肉眼看也非常明顯。

而且這顆星的光變很有特點:

大部份時候亮度比較穩定,偶爾會突然快速變暗,再快速變亮。

當時Goodricke精確地測量了這顆星的光變周期。更重要的是,他就光變原因提出了猜想,認為可能有兩種原因:

  1. 這顆星帶有行星,偶爾會遮擋母星
  2. 這顆星有一個大黑子,周期性轉過來造成亮度下降

後來他的發現被轉到當時英國天文學大佬赫歇爾那裏,赫歇爾覺得應該是第二種解釋比較靠譜,年輕的Goodricke也就沒再堅持。但後來我們知道,第一種解釋更接近事實真相。

實際上大陵五是在一個雙星系統中 [3] ,軌域平面側對地球。這樣每次比較暗的大陵五B(黃色)轉到比較亮的大陵五A(藍色)前面時,會遮擋住A的光,導致整體亮度大幅下降。

這在現代大望遠鏡得到的畫面中看的很清楚:

能發現這樣一種類別的變星並且給出非常接近事實的解釋,已經足以名垂天文學史了。

而這位開掛的小兄弟,還發現了一顆另一種類別的變星——

造父變星的代表——造父一

這是哈伯發現宇宙的工具!

造父一是仙王座δ的中文名,這顆變星也是Goodricke發現的。而它的光變規律,和食變雙星明顯不同:

緩慢變暗-快速變亮,如此迴圈。

後來天文學家發現這類變星有很多,而且有個特別顯著的特點——它的亮度(消除距離因素後的亮度,也就是光度),和周期有關。

光變周期越長,也就越亮。

這個規律太有用了,可以用它計算造父變星的距離,從而讓天文學家獲得一把丈量宇宙的尺子。

後來哈伯就是用這招,判斷出了仙女座大星雲不是個星雲,而是個星系。

又用這招,發現了宇宙膨脹。這是後話。

一個5歲就失聰的聾啞人,15歲開始學天文、17歲開始科學觀測,為什麽能在短短4年的職業生涯中,做出這樣重大的發現?

其實沒必要用「天才神童」來解釋。要解釋的話,除了當然要肯定他個人的求知欲、毅力、敏銳和科學思維,還應該說明他超越絕大部份同時代人的家庭條件:

1、他有個天文學家鄰居、發小、遠房親戚

叫Edward Pigott ,比他大11歲。正是他帶領Goodricke開始正式的天文觀測,兩人也經常一起討論觀測中的發現,以及背後的原因。

而且實際上第一個被發現的造父變星就是Edward Pigott發現的天鷹座η,隨後幾個月才有Goodricke發現造父一。只不過後來這一類變星用Goodricke的發現來命名而已。

而Edward Pigott的父親,Nathaniel Pigott ,也是個天文學家,而且跟赫歇爾關系不錯。Goodricke後來成為英國皇家學會的會員,就是Nathaniel Pigott等人提名的。

2、他生於世家望族

1533年,Goodricke家族就有個Thomas Goodricke,當了劍橋郡宗教重鎮Ely的大主教。就是在這座宏偉的教堂:

大主教的兄弟Henry Goodricke,成為下面這個大house的總管,後來家族就定居在此:

1641年,Goodricke家族的一個祖宗,也叫John,在英國內戰前夕,因為輔佐國王有功,成為家族第一代男爵。

第二代Goodricke男爵在1680年前後擔任過英國駐西班牙大使;

少年天文學家的爺爺在1770年前後擔任過英國駐瑞典特使;

少年天文學家的父親當過國會議員、樞密院成員。

這樣的家庭背景,讓一個18世紀的聾啞兒童,可以在專門的聾啞學校學習,得到良好的基礎教育。可以讓天文學家父子悉心傳幫帶,及時寫推薦信、提名信。

15歲時,Goodricke的天文學課程筆記

是不是神童不敢說,但確實——

比你有錢,還比你努力。

參考

  1. ^ 5歲時得猩紅熱導致失聰
  2. ^ 相傳是經常半夜進行天文觀測凍病的
  3. ^ 實際上是三星系統,但是第三顆比較遠先不考慮了