科学外史II（20）

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天文学一直被视为科学的冠冕，若要谈近代的“科学革命”，更是“言必称天文”，哥白尼的《天体运行论》之于科学革命，就好比武昌起义之于辛亥革命。偏偏天体的“运行”和我们通常说的“革命”居然是同一个词（revolution），这使得“哥白尼革命”的说法在常见的大众读物中显得仿佛天经地义。

但是事实上，哥白尼根本不是一个革命者。哥白尼要革谁的命？革教会的命吗？别忘记哥白尼本人就是神职人员！革托勒密天文学的命吗？读过托勒密和哥白尼著作的人都知道，哥白尼是“喝着托勒密乳汁长大的”，而他根本没想在精神上弑父弑母——他对古希腊“天体匀速圆周运动”的信仰，比托勒密还要纯真！地心、日心只是一个数学转换，两个体系都只是托勒密所谓的“几何表示”，而非宇宙的真实图景。

事实上，越深入研究科学史，就越能感觉到，所谓“科学革命”只是一个修辞。科学到底有没有依靠“革命”而发展？别的学科我们暂且不论，但至少在天文学史上，我们看到的是：技术三次促进了科学的发展，而不是科学推动了技术的进步。

望远镜不是为天文学准备的

在大多数人心目中，望远镜总是与天文学联系在一起，这在很大程度上是因为伽利略将望远镜指向了天空，作出了六大天文发现，并将这些发现写成了《星际使者》（Sidereus nuntius，1610）一书。

但在此之前，望远镜很可能早已存在。在伽利略的同时代，望远镜发明者的候选人不止一位，比如许多著作都提到的荷兰工匠，还有英国数学家迪格斯（Digges）父子等。在伽利略出版《星际使者》之前，甚至在中国也出现了关于望远镜的记载——它被认为是耶稣会士利玛窦从欧洲带来的（明郑仲夔《玉麈新谭·耳新》卷八）。利玛窦1582年到达中国南方，1610年在北京去世，如果他真的带来了望远镜，那必定在1582年之前就获得了。从现有的记载来推测，在伽利略之前，望远镜的用途主要和军事有关。

在伽利略观天之前，古代世界的天文学都只是“方位天文学”。天文学家用肉眼只能看到日、月、五大行星、比较明亮的恒星，还有偶尔出现的比较大的彗星和流星。所以古代各文明的“天文学基本问题”都是同一个问题——在给定的时间、地点，推算出日、月、五大行星在天球上的方位。

望远镜的使用，大大提高了方位天文学的观测精度；在照相技术发明后，还使得对天体的摄影成为可能。但更重要的是，在此之前，世界上并不存在天体物理学，正是望远镜开启了天体物理学的可能性——尽管天体物理学要成为天文学的主流，还需要等待第二项技术的诞生。

光谱分析和射电望远镜也不是为天文学准备的

这第二项技术，我在本专栏也谈过，即光谱分析。迄今为止，即使在太阳系，除了月球，人类还未曾登陆过任何天体，更不用说太阳系外、银河系外的遥远天体了。有了光谱分析技术，人类才有可能在不去到那些遥远天体实施实地观察测量的情况下，知道那些天体的元素构成、表面温度，甚至知道在天体内部正在发生什么情况，例如我们能够知道太阳表面温度高达约6000摄氏度，而它内部正在持续发生聚变核反应。如果说望远镜在天文学的使用开启了天体物理学的可能性，那么真正让天体物理学诞生并迅速发展成为天文学主流的，则是光谱分析。

非常重要的一点是，光谱分析本来也不是为天文学准备的，它被应用在天文学领域纯属偶然事件。但是在此之后，天体物理成为光谱分析技术最大、最辉煌的用武之地。

在伽利略用望远镜观天之后的几百年间，人们竞相制造更大的光学望远镜，最终将光学望远镜的直径从几厘米增大到150厘米以上。随着光学望远镜的镜片越来越大、越来越厚，物理学上的极限出现了——仅巨大镜片在自身重力作用下的形变就难以处理。这时，第三项促进天文学发展的技术应运而生。

第二次世界大战，雷达被认为是仅次于原子弹的第二大技术发明。二战时期，航母取代传统巨型战列舰成为海上霸主，制空权成了制海权的必要条件，而雷达则是制空权的关键技术。二战结束，刀枪入库马放南山，大批雷达退役，成为废旧物资。这些大大小小的雷达天线，很快被人发现另有妙用。

宇宙间的电磁辐射是一个宽阔的频谱，但人类进化的结果，使我们的眼睛只能看见这个宽阔频谱中很窄的一段，即所谓可见光。光学望远镜虽然大大拓展了人眼的观察能力，但实际上只是让人眼能够接收到更多的可见光，却仍未拓展人眼可见的频谱范围。而雷达可以接收人眼看不见的无线电辐射（电视信号也在其中）。

于是在二十世纪五六十年代，欧美天文学界出现了一股浪潮——将废弃的雷达进行简单改装，使之可以接受天空中可见光之外的电磁辐射信号，这样的装置得名“射电望远镜”。当时西方天文学家在自家后院或小楼上弄一架射电望远镜，是非常时髦的事。1965年彭齐亚斯和威尔逊用射电望远镜发现了大爆炸宇宙理论所谓“三大验证”之一的宇宙3K背景辐射，被视为射电天文学最辉煌的成就之一（获1978年诺贝尔物理学奖）。

玩“射电望远镜”的学问，被称为“射电天文学”。在超新星、射电源、脉冲星、中子星、γ射线源、X射线源等一系列天文学新发现中，射电望远镜都扮演了重要角色。面对这些时髦课题，光学望远镜在大部分情况下几乎毫无作用，这使得“射电天文学”很快跻身为当代天体物理学的主流。

射电望远镜和它的前身雷达，都不是为天文学准备的，雷达是用来打仗的。从雷达变为射电望远镜，同样是人们最初意想不到的事情。

为什么会有“科学革命”叙事？

事实上，从所谓“哥白尼革命”，到《天体运行论》成为“天文学革命”的圣经，再到众口一词的“科学革命”叙事，很多都是经不起推敲的，只是大家多年来一直习惯人云亦云而已。

说起“革命”这个词，在中国原初是指“革除天命”，就是改朝换代，那当然是惊天动地的大事件。但在现代西方学者的笔下，“革命”这个词早已被用滥了。由于科学史是一种冷门学问，那些在西方大学讲授科学史的教授，为了将昏昏欲睡的学生从课堂上唤醒，不得不经常建构出“革命”来。在他们口中和笔下，几乎每一个变革、每一种新鲜事物，都可以被说成是“革命性的”。在这样的语境中，出现“哥白尼革命”“开普勒革命”“牛顿革命”……都是非常自然的。

至于天文学，在古代原本是星占学的工具，近代以来，星占学逐渐式微，天文学自立门户，竟意外获得了引领“科学革命”的不虞之誉。其实，在近几百年的天文学发展中，它自身并未展现出“革命”的原力或能量，而是一次次被别的技术意外推动着前进——光学望远镜让天文学初见宇宙之大，光谱分析让天体物理学成为天文学的主流，射电望远镜又让射电天文学成为天体物理学的主流。

（作者系上海交通大学讲席教授，科学史与科学文化研究院首任院长）

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江晓原

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