古希臘天文學家喜帕恰斯的故事

趙之珩

1989年8月，歐洲太空局用阿麗亞娜號運載火箭發(fā)射了一顆名為“依巴谷”的天體測量衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星一直勤奮地工作了4年，探測成果頗豐。它一共測量了暗至12等的恒星將近12萬顆，測定了它們所在的赤經(jīng)和赤緯，精度誤差小于千分之二角秒。依巴谷衛(wèi)星還測定了這些恒星的運行速度、方向以及它們各自的星等。這些可貴的觀測資料，立即被用于天球參考系的建立、恒星距離尺度的校正、恒星結(jié)構(gòu)與演化、現(xiàn)代宇宙理論等研究。

為什么要把這顆衛(wèi)星命名為“依巴谷”呢？那就說來話長了。兩千多年前的古希臘有一位成就卓著的天文學家、數(shù)學家喜帕恰斯，人稱“天文學之父”。他曾經(jīng)擔任過著名的亞歷山大圖書館的館長，后來又在地中海上的羅德島進行了長期的恒星觀測活動。他創(chuàng)立了“方位天文學”，第一次提出了以“星等”這個概念區(qū)分星星亮度的方法，還發(fā)現(xiàn)了“歲差”這個天文現(xiàn)象。他把畢生的觀測結(jié)果編制成了一個標定了1000多顆恒星位置和亮度的星表，為后來多項天文發(fā)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。人們?yōu)榱思o念喜帕恰斯這位著名的天文學家，就把這顆天體測量衛(wèi)星命名為“依巴谷”。（“依巴谷”為“喜帕恰斯”的另一種譯法。）

喜帕恰斯的繼承者是大名鼎鼎的托勒密，他完成了“地心說”這一理論，寫成的《天文學大成》后來被奉為經(jīng)典，流傳至今。而把他們聯(lián)系在一起的就是著名的亞歷山大圖書館。亞歷山大圖書館始建于公元前259年，曾被譽為人類文明世界的“明燈”，它與亞歷山大燈塔一起成為亞歷山大城的象征。這里收藏了許多哲學、詩歌、文學、醫(yī)學、宗教、倫理和科學著述，極盛時館藏各類手稿逾50萬卷。

被西方地理學家推崇為“地理學之父”的埃拉托色尼、首位提倡地心說的古希臘天文學家阿里斯塔克等不少歷史名人都曾出任過亞歷山大圖書館的館長，而喜帕恰斯也曾擔任過這座圖書館的館長，也把自己的全部著作存放到了這座在當時規(guī)格最高的圖書館里。

公元127年，年輕的托勒密被送往充滿文化氣息的亞歷山大城求學。在亞歷山大圖書館，他博覽群書，閱讀了喜帕恰斯的全部著作，對他無比崇敬，并從中獲得靈感，完成了巨著《天文學大成》。

不幸的是，公元642年，阿拉伯的將領(lǐng)阿慕爾占領(lǐng)了亞歷山大城，他不但燒毀了圖書館，還將所有館藏圖書交給城里的4000多個公共澡堂作燃料，足足燒了6個月之久。幾十萬冊圖書就這樣被焚毀了，其中也包括喜帕恰斯的著作。所以直到今天，我們對于喜帕恰斯的生平了解甚少，而對于他成就的了解，完全來源于托勒密流傳在世界各地的著作。

憑借著有限的資料，后人總結(jié)了喜帕恰斯在天文學上的九大成就：

1.在羅德島上多年觀星，創(chuàng)建了自己的天象臺，發(fā)明了能用肉眼觀測眾星位置的儀器，這種儀器在西方流傳使用了1700多年。為了識別“新星”，他決定編制一張星表，標明了恒星在天球上的準確位置，這樣就能及時發(fā)現(xiàn)星空里的“客人”了。

2.測定“星等”。為了清楚地反映出恒星的亮度，喜帕恰斯將恒星亮暗分成等級。他把看起來最亮的20顆恒星作為一等星，把眼睛看到最暗弱的恒星稱為六等星。在這中間又分為二等星、三等星、四等星和五等星。這種根據(jù)星星相對亮度的不同，劃分的等級叫作“星等”，喜帕恰斯在2100多年前提出的“星等”概念，一直沿用至今。

3.發(fā)現(xiàn)“歲差”。喜帕恰斯把自己對恒星的觀測結(jié)果同150年前阿里斯提爾和提莫恰里斯的觀測結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)天上的恒星存在著從西向東均勻移動的現(xiàn)象，他是這樣解釋的：假設(shè)天球的北極在空中作緩慢的圓周運動，完成一周需要26700年。他計算出星空每100年西移1°，每年移動36″（現(xiàn)今測量是50″）。這就意味著春分、夏至、秋分、冬至時刻每年都要稍微提前一點兒，這個現(xiàn)象稱為“歲差”。

4.第一個發(fā)現(xiàn)巨蟹座的M44蜂巢星團。我國古代天文學家也觀測過這個星團，不過只是看到了一個微弱發(fā)青的氣團，稱其“似云非云，如星非星，見氣而已”。而喜帕恰斯明確指出這是一團星，說明他的視力極佳。

5.觀測了太陽在天球上的運動狀態(tài)，算出一年的長度為365又1/4日再減去1/300日（365.2467日），與現(xiàn)今的365.2422日相比僅僅相差6.48分鐘。

6.進一步觀測太陽的運動。他發(fā)現(xiàn)太陽周年視運動不是均勻的，春分到夏至94.5天，夏至到秋分92.5天，秋分到冬至88.125天，冬至到春分90.125天，總共是365.25天。為什么一年四季不是均勻分配的呢？喜帕恰斯想到，這可能是因為太陽圍繞地球轉(zhuǎn)動的軌道不是一個正圓，這個觀點為后來托勒密的“地心說”理論打下了基礎(chǔ)。直到公元17世紀，天文學家開普勒發(fā)現(xiàn)行星運行的三大定律，證明地球圍繞太陽運行的軌道是一個橢圓，太陽處在橢圓的焦點上，軌道的偏心率為0.017，揭示了四季不均勻的真正原因。

7.觀測了月亮的運動周期，求出朔望月周期為29.53058日，與今天的29.53059日僅差0.00001天;近點月為27.55465日，與當今測量相差0.0002日。在古代沒有精確儀器的情況下，這是多么難能可貴！

8.多次觀測日食和月食。他通過兩地觀測同一次日食，發(fā)現(xiàn)月亮的距離是地球直徑的30.167倍。當今測量的地球直徑為12756千米，月地平均距離為384400千米，兩者相除約等于30.135，和喜帕恰斯的計算相差無幾，令人佩服！

9.創(chuàng)立了三角學和球面三角學，為天文計算奠定了基礎(chǔ)。

從以上的成就看，喜帕恰斯不愧為一位偉大的天文學家，他的名字將永遠閃耀在天文學領(lǐng)域中！