少年哈雷 初显英才

埃德蒙·哈雷学识博大精深,一生奉献于天文事业,取得了让世人瞩目的成就。“千里之行,始于足下”,哈雷之所以能够事业有成,而且成绩斐然,与他少年时代的勤奋好学是分不开的。

1656年11月8日,哈雷出生于伦敦,父亲最初经营食盐和肥皂,后来转而经营地产,家庭生活比较富裕。老哈雷是位开明的人,家中经济条件又比较优越,所以他非常重视对儿子的培养和教育。还在哈雷上小学的时候,就专门为他请了家庭教师。哈雷从小就努力学习,并且十分热爱自然科学。上中学时就开始表现出超常的智慧。

在一个晴朗的上午,明亮的阳光透过高大的玻璃窗铺洒在教室里,哈雷和同学们一起听老师讲述着地理学中关于地球磁场的内容。

“地球好像一个巨大的磁石,具有磁性,这一点可以通过它吸引磁针指向南北得到证实,地球周围有一个强大的磁场,它的范围可以延伸到地球以外很远很远。在磁场范围内,地球的磁北极吸引磁针的南极,地球的磁南极吸引磁针的北极。而地磁的两极和地理上的两极并不重合……”。

下课的钟声响了,同学们都蹦蹦跳跳地跑出教室,只有哈雷仍然坐在那里,一动不动,还沉浸在关于地球磁场的问题中。

哈雷并没有满足于老师所介绍的关于地球磁场的一般性内容,他的思维随着老师的讲授进入了更深的层次。

既然地磁的两极和地理上的两极并不重合,那么磁针所指示的方向就不是地球上的南北,而仅仅是地磁南北。也就是说,罗盘上的磁针所指示的方位与实际的地理方位之间存在着误差。那么,这个误差有什么特点,有什么规律呢?

放学后,哈雷箭一般地向家里跑去。脑子里被地球、磁极、指南针塞得满满的,仿佛世界上的其他一切都不存在了。

回到家里他直奔书房里那架地球仪。这地球仪他平时看了不知多少遍,实在是太熟悉了,但今天再来看它却觉得那样新鲜,仿佛透着一股神奇的魔力。

他迫不及待地在地球仪上找到了磁南极和磁北极。这两个小小的星号过去一直未曾留意,它们确实不在地理的南北极上。哈雷找来了铅笔,以两个磁极为端点做了一条磁经线。

“对,这就是磁针所指的方向了”,哈雷兴奋地自言自语道:“印在地球仪上的地理子午线所指的方向是真正的南北,它与我做的磁子午线之间的夹角不正是我要找的误差角吗!”

第二天,哈雷早早来到学校,将自己的想法告诉了老师。老师为他的好学精神所感动,并告诉他:“你说的那个误差角,在地磁学上叫磁偏角,你如果让地球仪上布满磁经线,就会发现世界各地的磁偏角一般是不相同的。”

“那伦敦的磁偏角是多少呢?”哈雷追问着。

看着哈雷那渴求知识,满含期待的大眼睛,老师话到嘴边又咽了回去,转而微笑着说:“也许你自己能找到答案,试试看吧。”

哈雷理解老师的用心,他是在鼓励自己独立寻找答案,于是不由自主地又陷入沉思之中,甚至忘记同老师打招呼就闷着头离开了。

为了解开伦敦磁偏角之谜,哈雷冥思苦想,寝食不安。

他找来一只旧罗盘,摆在桌上,静静地、长时间地凝视着罗盘上的小磁针,心里默默地念叨着,“它指的不是真正的南北,它是磁偏角的一条边。可是,另一条边在哪儿呢?那条边应该是经线,但它却看不见,也摸不着……。”想着想着,疲劳的哈雷趴在桌边睡着了。

落地大钟悠扬的报时声把哈雷从梦中惊醒,他懒懒地抬起头来,午后那耀眼的斜阳直射他那惺忪的睡眼,他下意识地躲开这让人讨厌的光线,才睁开了眼睛。

此时,阳光洒满了屋内,暗红色的地毯上清晰地显现出窗棂的影子。哈雷若有所思地盯着这些好看的影像,内心深处似乎感觉到了什么。他凝神细想,极力捕捉着心中的每一丝闪念。

忽然,他眼睛一亮,一下捕捉到了这稍纵即逝的灵感。

“妙极了,妙极了,可爱的阳光,可爱的影子,我找到了,我有办法了……”。哈雷高兴得有些语无伦次了,他发现,在阳光的影子中,就能找到地理经线。

一连几天,哈雷将一条细线垂直立在院子里,寻找阳光照射它形成的影子最短的那一时刻。他知道,此时太阳的影子指向正北,是本地的正午时刻,这条影线就是地理南北经线的一部分。

哈雷迅速地把这条线画在纸上,将纸固定在地面,再将罗盘磁针所指示的方向线也画在纸上,这样,两条线相交,一个微小的交角呈现在纸上。他用量角器仔细地量取这个角度,结果是2°30′,哈雷成功了。作为一名中学生,他用自己坚韧的毅力和超群的智慧精确测得了伦敦的磁偏角,此事在当时传遍了伦敦,成为一段佳话。

哈雷的父亲对儿子勤奋好学,刻苦努力的劲头感到十分高兴。由于此时哈雷已显示出对天文学的极大兴趣,并已开始进行天文观测,所以奖给他一架24尺(1尺=0.305米)长的望远镜和一具半径5尺多的六分仪(用来测量远方两个目标之间夹角的光学仪器,多用于天文观测,航海或航空)。后来哈雷在观测南天星空,制作史无前例的南天星表时,使用的就有父亲送给他的这套仪器。

1673年7月24日,不满17岁的哈雷以优异的成绩进入英国著名的牛津大学王后学院学习,他如鱼得水,尽情地在知识的海洋中遨游。他主要学习拉丁语、希腊语、希伯来语,兼学数学。当时的数学课中含航海术和天文学,哈雷非常喜欢这个科目,坚持不懈地用父亲送给他的仪器进行天文观测。

大学期间,哈雷最爱读的是伟大的天文学家开普勒(Jahannes Kepler,1571—1603)的著作,其中涉及行星运动三大定律的《新天文学》和《宇宙谐和论》他都读了多遍。他深为开普勒在天文学上的卓越贡献而折服,立志成为像他那样的人。

然而,哈雷并没有盲目地崇拜前人。他在1675年重读《新天文学》时,注意到了这样一段话:“在椭圆轨道上运行时,行星对于椭圆虚焦点的角度相等。”雄厚的数学基础及天文学知识使哈雷敏锐地感觉到这种结论似有不妥之处,但问题在哪里,他在没有充分的论证和计算之前,没有轻易下结论。

一连几天,哈雷足不出户,以数学方法从多个角度论证这句话的错误所在。功夫不负有心人,正如生物学家巴斯德所说:“机遇只施惠于有准备的头脑。”哈雷经过艰苦的计算,终于用严谨的数学方法证明开普勒的结论是错误的。

哈雷把自己的计算结果写成论文,寄给了格林尼治天文台台长费拉姆斯蒂德,经这位前辈的推荐,论文于1676年在《哲学杂志》上发表,在天文界引起了极大的反响。从此,再版的《新天文学》中,开普勒的那段话就被删去了。

一位年龄只有19岁的年轻人,竟然能指出大天文学家的错误,而且敢于以科学的态度直抒己见实在是难能可贵。哈雷已经靠自己的努力和才智成为天文学领域一颗冉冉升起的新星。