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威廉·赫歇爾（英國(guó)天文學(xué)家、音樂(lè)家）

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威廉·赫歇爾

英國(guó)天文學(xué)家、音樂(lè)家

“恒星天文學(xué)之父”

弗里德里希·威廉·赫歇爾（Friedrich Wilhelm Herschel，1738年11月15日－1822年8月25日），英國(guó)天文學(xué)家，古典作曲家，音樂(lè)家。恒星天文學(xué)的創(chuàng)始人，被譽(yù)為恒星天文學(xué)之父。英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)第一任會(huì)長(zhǎng)。法蘭西科學(xué)院院士。用自己設(shè)計(jì)的大型反射望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)天王星及其兩顆衛(wèi)星、土星的兩顆衛(wèi)星、太陽(yáng)的空間運(yùn)動(dòng)、太陽(yáng)光中的紅外輻射；編制成第一個(gè)雙星和聚星表，出版星團(tuán)和星云表；還研究了銀河系結(jié)構(gòu)。

基本信息

出生日期	1738年11月15日
出生地	德國(guó)
去世日期	1822年8月25日
國(guó)籍	英國(guó)
星座	天蝎座

展開(kāi)

人物生平

威廉·赫歇爾

1738年生于德國(guó)，1758年遷居英國(guó)。赫歇爾利用全部業(yè)余時(shí)間制作望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)過(guò)千錘百煉，他終于成為制造望遠(yuǎn)鏡的一代宗師，他一生磨制的反射鏡面達(dá)四百多塊，還造成一架口徑1.22米，鏡筒長(zhǎng)達(dá)12米的大型金屬反射望遠(yuǎn)鏡。

出身音樂(lè)世家

弗里德里希·威廉姆·赫歇爾（Friedrich Wilhelm Herschel）是德國(guó)人，后來(lái)在天文學(xué)史上以其英國(guó)化的名字威廉·赫歇爾（Willim Herschel）和“著名英國(guó)天文學(xué)家”的頭銜聞名于世。他的祖先在德國(guó)大都從事園藝、釀酒等手工業(yè)，他的父親于1731年舉家遷往一個(gè)名叫漢諾威的小鎮(zhèn)，他父親在這里加入了禁衛(wèi)軍樂(lè)團(tuán)服役，當(dāng)一名樂(lè)師，他還會(huì)吹奏雙簧管。1738年11月15日威廉·赫歇爾在漢諾威出生了，當(dāng)時(shí)漢諾威是英王喬治二世的屬地（然而它并不真是大英帝國(guó)的組成部分）。

赫歇爾從小就喜歡音樂(lè)，并很早就顯露出這方面的天賦，他4歲時(shí)就跟從父親學(xué)習(xí)拉小提琴，后來(lái)學(xué)習(xí)吹奏雙簧管，并很快成為一名出色的雙簧管演奏者。由于家境遇到困難，他16歲時(shí)離開(kāi)了學(xué)校，與父親一樣加入了禁衛(wèi)軍樂(lè)團(tuán)，在那里擔(dān)任小提琴和雙簧管演奏員。1756年，英國(guó)和法國(guó)之間爆發(fā)了歷史上的“七年戰(zhàn)爭(zhēng)”，德國(guó)也卷入其中；第二年，法國(guó)占領(lǐng)了漢諾威。赫歇爾不堪忍受戰(zhàn)爭(zhēng)之苦，于是他作為一個(gè)逃亡者渡海偷偷跑到英國(guó)的倫敦。他的音樂(lè)天才使他在英國(guó)獲得了成功，隨著在英國(guó)知名度的擴(kuò)大，他的地位也不斷提升，先后擔(dān)任過(guò)音樂(lè)教師、演奏師，并成為有一定知名度的作曲家。

赫歇爾在演出和作曲之外，有了一些閑暇的時(shí)間，赫歇爾努力學(xué)習(xí)英文、意大利文拉丁文，同時(shí)廣泛閱讀牛頓、萊布尼茨等科學(xué)家的自然哲學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)著作。1772年，赫歇爾作為訪問(wèn)者回到了漢諾威，當(dāng)時(shí)他父親已經(jīng)去世，他說(shuō)服了母親把妹妹卡羅琳·赫歇爾帶到英國(guó)幫他操持生活。青年赫歇爾愛(ài)好廣泛。由于他對(duì)音樂(lè)理論的探討涉獵了數(shù)學(xué)，進(jìn)而又接觸了光學(xué)。據(jù)說(shuō)他父親不僅精通樂(lè)理，而且是一名天文愛(ài)好者，赫歇爾曾在父親的指導(dǎo)下，對(duì)天文知識(shí)有著濃厚的興趣。在父親的引導(dǎo)下，赫歇爾對(duì)夜空中的許多星座都非常熟悉。赫歇爾具有強(qiáng)烈的求知欲，這促使他從樂(lè)器演奏轉(zhuǎn)入對(duì)音樂(lè)理論的研究。為了研究樂(lè)理，他開(kāi)始鉆研劍橋的羅伯特·史密斯的《注音》。結(jié)果他意外地從該書(shū)提供的線索中，買(mǎi)到了史密斯撰寫(xiě)的兩卷本的經(jīng)典著作《光學(xué)》，這是一部能夠在理論和實(shí)踐上制作望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的引導(dǎo)性光學(xué)著作，其中一章名為“望遠(yuǎn)鏡對(duì)恒星的發(fā)現(xiàn)”，這些內(nèi)容引起了赫歇爾從事觀測(cè)和研究天體的強(qiáng)烈愿望和雄心。

自制精良的望遠(yuǎn)鏡

自古以來(lái)，人類(lèi)對(duì)宇宙具有自然天生的敬畏和好奇心，這在赫歇爾身上有充分的展現(xiàn)。1773年，赫歇爾讀了一本科學(xué)普及作家詹姆斯·弗谷森（James Ferguson，1710－1776）寫(xiě)的一本暢銷(xiāo)書(shū)——《對(duì)牛頓爵士的原理的天文學(xué)解釋》，有趣的是，該書(shū)作者與他同時(shí)代的許多人一樣，（書(shū)中）認(rèn)為所有行星以及恒星都是“為其合理的居民提供食宿”的，甚至彗星也可能住滿了能夠欣賞上帝手藝的生物，還有人認(rèn)為彗星上“為折磨那些可惡的罪犯而充斥著永恒的冷熱交替”。受此影響，赫歇爾甚至要把關(guān)于宇宙的這一通俗見(jiàn)解推廣到太陽(yáng)上去，一開(kāi)始他相信太陽(yáng)像行星一樣是涼的，它是被云層包圍著，云層保護(hù)著太陽(yáng)上的居民不受其外層火球的傷害，太陽(yáng)黑子是人們透過(guò)火球的間隙所瞥見(jiàn)的云層。俗話說(shuō)“百聞不如一見(jiàn)”，為了親眼看清史密斯和弗谷森書(shū)中所描述的那些天體，赫歇爾最初用折射式望遠(yuǎn)鏡觀察天體，但他感覺(jué)不理想，為了為他探索宇宙奧秘尋找更合適的利器，后來(lái)他轉(zhuǎn)向了反射式望遠(yuǎn)鏡。

1774年赫歇爾成功地安裝了一架口徑15厘米，焦距2.1米，放大40倍左右的牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡。通過(guò)這架望遠(yuǎn)鏡，他第一次成功地看到獵戶座大星云，并清楚地辨認(rèn)了土星的光環(huán)。更重要的是，通過(guò)不斷地實(shí)踐和總結(jié)，他終于掌握了一套磨制拋物面反射鏡的技術(shù)。從那以后，他除了晚上不知疲倦地做巡天觀測(cè)之外，還時(shí)常利用白天的時(shí)間磨制望遠(yuǎn)鏡鏡面。

1776年，他陸續(xù)磨制成功口徑分別為15厘米、51厘米、122厘米的巨大反射式望遠(yuǎn)鏡鏡面。當(dāng)時(shí)反射式望遠(yuǎn)鏡的焦點(diǎn)多采用牛頓式，即在主焦點(diǎn)之前的光軸上，斜置一平面副鏡，將焦點(diǎn)折射在鏡筒上端的一側(cè)。赫歇爾為了減少折射光的損失，將主鏡略微偏置，使星光經(jīng)主鏡反射后，焦點(diǎn)不會(huì)匯聚在光軸上，而是斜到鏡筒上端的一側(cè)。這樣，可以省去牛頓式的平面副鏡，從而提高聚光的效率。因?yàn)檫@一光學(xué)系統(tǒng)是赫歇爾發(fā)明的，所以后世稱(chēng)之為赫歇爾焦點(diǎn)，而按照這種光學(xué)系統(tǒng)制成的望遠(yuǎn)鏡稱(chēng)為“赫歇爾望遠(yuǎn)鏡”。

1787年，赫歇爾為了判斷他的望遠(yuǎn)鏡的視距是否真的已經(jīng)貫穿了銀河，即觀測(cè)更遙遠(yuǎn)的昏暗天體，他決心再制造一架威力更大的望遠(yuǎn)鏡。

發(fā)現(xiàn)天王星

18世紀(jì)70年代末，赫歇爾在卡洛琳的支持和協(xié)助下，開(kāi)始用他自制的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行星空“巡視”觀測(cè)。其主要內(nèi)容是從他的住處逐個(gè)觀察分布于北天球上亮于4星等的亮星。整個(gè)過(guò)程歷時(shí)19年，被后人稱(chēng)作第一期星空巡視。1780年，赫歇爾又開(kāi)始了第二期星空巡視。經(jīng)過(guò)兩次初步的觀測(cè)，在1781年赫歇爾又開(kāi)始進(jìn)行他的第三次全面觀測(cè)夜空的歷程。

1781年3月13日晚，赫歇爾像往常一樣，用自制的那架口徑15厘米的反射望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星空。他每次觀測(cè)都是聚精會(huì)神，不放過(guò)任何或許會(huì)帶來(lái)新發(fā)現(xiàn)的可疑現(xiàn)象。當(dāng)把望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向雙子座的時(shí)候，他注意到雙子座有一顆很陌生的星，比較亮，可是在星圖上卻查不到它。他改用400多倍和900多倍的目鏡仔細(xì)觀測(cè)之后，肯定了這不是一顆恒星。因?yàn)椋h(yuǎn)鏡的倍率再大，恒星看起來(lái)始終是個(gè)星點(diǎn)兒，而這個(gè)天體，呈現(xiàn)為一個(gè)藍(lán)綠色的小球面形。隨著目鏡更換，看上去直徑變得愈來(lái)愈大，形象卻變得模糊了。為慎重起見(jiàn)，赫歇爾沒(méi)有聲張，而是連續(xù)10個(gè)夜晚密切地關(guān)注著這顆小星。他逐漸發(fā)現(xiàn)該星每天在緩慢地移動(dòng)，雖然不易覺(jué)察出來(lái)。他最初向皇家天文學(xué)會(huì)報(bào)告說(shuō)，新發(fā)現(xiàn)了一顆彗星。彗星一般都是拉得比較長(zhǎng)的橢圓軌道，在離太陽(yáng)愈來(lái)愈近的時(shí)候還會(huì)“長(zhǎng)”出尾巴來(lái)。可是，這顆新天體卻不是這樣，它的邊緣一直比較清晰，絲毫沒(méi)有彗尾特征，而且它的軌道似乎接近圓形。

不久，赫歇爾根據(jù)所得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出它的軌道近似圓形，其距離太陽(yáng)比土星遠(yuǎn)出約一倍。這時(shí)他意識(shí)到自己發(fā)現(xiàn)了一顆新行星。后來(lái)，法國(guó)天文學(xué)家拉普拉斯算出了它的軌道，距離太陽(yáng)19.18天文單位（1天文單位為日地平均距離，約等于1.49億千米）。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀測(cè)之后，天文界終于確定這是太陽(yáng)系里的一顆新行星，它與太陽(yáng)之間的距離，比當(dāng)時(shí)所知最遠(yuǎn)的行星土星的距離遠(yuǎn)了一倍。

赫歇爾發(fā)現(xiàn)新行星的消息引起了極大的轟動(dòng)。它后來(lái)被命名為天王星（取自希臘神話中土星父神的名字），就這樣赫歇爾一舉成名。

1781年當(dāng)年，赫歇爾的好朋友華特生博士推薦他進(jìn)入皇家學(xué)會(huì)。皇家學(xué)會(huì)頒給他柯普萊獎(jiǎng)?wù)乱员碚盟l(fā)現(xiàn)天王星，并且接納他為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。赫歇爾兄妹的天文成就引起了英王喬治三世的注意，喬治三世也曾是漢諾威人，非常愛(ài)好天文。他于1782年親自接見(jiàn)了赫歇爾，寬恕了赫歇爾年輕時(shí)擅離漢諾威軍隊(duì)的過(guò)錯(cuò)，任命赫歇爾為他的私人天文學(xué)家，并為赫歇爾提供年薪三百畿尼（Guine，舊英國(guó)金幣，1畿尼=1.05英鎊=21先令，最初是用幾內(nèi)亞的黃金鑄造的，因此得名），以使他專(zhuān)心致志從事天文學(xué)研究。自此，赫歇爾放棄音樂(lè)，一心致力于他所鐘愛(ài)的天文學(xué)。赫歇爾兄妹先是遷往溫莎附近的達(dá)切特，1786年又遷往斯勞。他制造了一系列的大望遠(yuǎn)鏡（一些還賣(mài)給其他國(guó)家），進(jìn)行了很多開(kāi)創(chuàng)性的研究和觀測(cè)，1816年他被冊(cè)封為爵士。赫歇爾成為專(zhuān)業(yè)天文學(xué)家時(shí)已經(jīng)43歲，從未受過(guò)正規(guī)的高等教育，他的淵博學(xué)識(shí)、數(shù)理基礎(chǔ)、冶煉技藝等全憑勤奮自學(xué)得到。在他的職業(yè)生涯中，他共制作過(guò)400多架望遠(yuǎn)鏡，其中最大最著名的是一臺(tái)40英尺（12米）長(zhǎng)、口徑49.5英寸（1.26米）的反射望遠(yuǎn)鏡。

恒星天文學(xué)

赫歇爾最早研究了成雙的恒星——雙星，他很關(guān)注彼此靠得極近的兩顆恒星，其實(shí)大約一個(gè)半世紀(jì)以前有人已發(fā)現(xiàn)這種成對(duì)的恒星。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為這些星之所以靠得那么近，是因?yàn)樗鼈儙缀跚『梦挥谕粭l視線方向上，而實(shí)際上，“雙星”中兩顆恒星相距很遠(yuǎn)。倘若情況真如此，那么，與較遠(yuǎn)的那顆星相比，較近的這一顆就應(yīng)該顯示出視差位移。無(wú)疑，有時(shí)情況正是如此。赫歇爾對(duì)此做了大量觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)兩顆星都未顯示出視差位移的現(xiàn)象。根據(jù)它們的運(yùn)動(dòng)方式，赫歇爾作出這樣的結(jié)論“它們不是看上去粘在一起，而且實(shí)際上也的確靠得很近。

”直至1793年，在大量觀測(cè)的基礎(chǔ)上，他確信成對(duì)的兩顆恒星是在相互繞轉(zhuǎn)。赫歇爾一生共發(fā)現(xiàn)了800多對(duì)這樣的“雙星”——他這樣稱(chēng)呼它們，這個(gè)名稱(chēng)沿用至今。赫歇爾非常仔細(xì)地觀測(cè)了那些光度有變化的恒星，他是第一個(gè)系統(tǒng)地報(bào)道變星的人。

從1781年到1782年的冬天，赫歇爾對(duì)星云基本構(gòu)成的研究興趣愈發(fā)濃厚。經(jīng)反復(fù)仔細(xì)觀測(cè)，他發(fā)現(xiàn)，他的高倍率望遠(yuǎn)鏡能夠辨別出幾個(gè)星云團(tuán)中的恒星個(gè)體。這一發(fā)現(xiàn)使觀測(cè)者認(rèn)為，星云之所以看過(guò)去是一片白茫茫的東西，是由于觀測(cè)的裝備不夠先進(jìn)，只要有更精良的觀測(cè)設(shè)，他們一定能分辨出其他星云里的恒星。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)促使赫歇爾在1784年和1785年提出所有的星云都是由恒星組成的理論。其主要內(nèi)容是：不必再用發(fā)光的奇妙流體來(lái)解釋星云了，存在不能解析的星云是因?yàn)樗鼈兙嚯x太遙遠(yuǎn)的緣故；赫歇爾提出存在著由眾多恒星聚集為巨大天體的假設(shè)。

赫歇爾當(dāng)時(shí)通過(guò)把恒星密集的球狀星團(tuán)和疏散的星團(tuán)做比較，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)形式還可以顯示出引力作用的大小。他提出推論，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，疏散星團(tuán)必然會(huì)集中形成一個(gè)密集的星團(tuán)和幾個(gè)更緊密的星團(tuán)。也就是說(shuō)，恒星疏散的星團(tuán)是由于星團(tuán)處于早期發(fā)展階段，而恒星密集的星團(tuán)則屬于星團(tuán)的晚期階段。因此，赫歇爾提出天體有“時(shí)間的變化”（即演化的），這一說(shuō)法后來(lái)成為一個(gè)基本的科學(xué)概念。1785年，赫歇爾還發(fā)表了自己的天體演化理論。他指出，在廣闊無(wú)垠的太空中，恒星最初是分散的，但隨著引力的作用，漸漸聚集起來(lái)，形成更加密集的星團(tuán)。

觀測(cè)恒星

伽利略剛剛把望遠(yuǎn)鏡指向夜空，就發(fā)現(xiàn)了很多用肉眼看不見(jiàn)的恒星，銀河那白茫茫的光帶原來(lái)充滿了恒星。后來(lái)，赫歇爾把望遠(yuǎn)鏡每改良一次，就能發(fā)現(xiàn)一大批更多、更暗的恒星。他通過(guò)對(duì)星空所做的系統(tǒng)觀察發(fā)現(xiàn)，恒星在有些方向上多，有些方向上少。但他并不滿足于這種定性的判斷。

1784年，赫歇爾決心要數(shù)一數(shù)天上的星星究竟有多少，并且想了解在不同的地方，星星的數(shù)目究竟是怎樣分布的。要數(shù)清天上的星星，那可不是一件容易的事。耐心的赫歇爾首先把天空均勻分成幾百個(gè)區(qū)域，然后數(shù)出每一個(gè)區(qū)域中用望遠(yuǎn)鏡能看到的恒星。結(jié)果，赫歇爾發(fā)現(xiàn)，越靠近夜空中的那條乳白色的光帶一一銀河，每單位面積上的恒星數(shù)目就越多，在銀河的方向上達(dá)到最大值，而在與銀河平面垂直的方向上，星星數(shù)目最少。

對(duì)于這種現(xiàn)象應(yīng)該怎樣解釋呢？赫歇爾經(jīng)過(guò)研究分析認(rèn)為，恒星均勻地分布在形狀如一個(gè)“透鏡”或者一塊“磨盤(pán)”那樣的空間里，而太陽(yáng)系可能大約位于靠近中心的地方。而地球人朝著“透鏡”直徑方向看去，便可以看到一些較近的，因而較暗的星星，在外面是數(shù)目更多的更遠(yuǎn)的更暗的星。而大量十分遙遠(yuǎn)的星星由于亮度太暗、肉眼不可能一一分辨出來(lái)，只能看到白茫茫的光帶，即銀河。赫歇爾就是這樣，用統(tǒng)計(jì)恒星數(shù)目的方法證實(shí)銀河系為扁平狀圓盤(pán)的假說(shuō)。他開(kāi)創(chuàng)了對(duì)銀河系結(jié)構(gòu)的研究，繪制了第一張銀河截面圖。

“在這個(gè)運(yùn)動(dòng)的宇宙里，為什么只有太陽(yáng)一個(gè)是靜止的呢？”赫歇爾在1783年就是抱著這樣一個(gè)想法，開(kāi)始研究太陽(yáng)的空間運(yùn)動(dòng)狀況的。遠(yuǎn)在公元8世紀(jì)初，中國(guó)唐代杰出的天文學(xué)家一行把自己測(cè)量的恒星位置與漢代測(cè)量的位置相比較，發(fā)現(xiàn)有變化。但他沒(méi)有對(duì)此現(xiàn)象做出解釋。1000多年后，英國(guó)天文學(xué)家哈雷用同樣的方法（即參照古代記載的恒星位置），發(fā)現(xiàn)天狼星，大角和畢宿五這3顆亮星有了明顯的移動(dòng)。為了研究的方便，人們把恒星的空間運(yùn)動(dòng)分成兩個(gè)分量一個(gè)是視向速度，它在視線方向；一個(gè)是切向速度（即與視線垂直），表示為“自行”，即恒星每年在背景上位移的角度。

1786年，赫歇爾向皇家學(xué)會(huì)呈交了記有1000個(gè)新發(fā)現(xiàn)的星云星團(tuán)表。1788年赫歇爾全家人移居到斯勞。赫歇爾在新居前開(kāi)辟出寬闊的場(chǎng)地，準(zhǔn)備安裝正在研制的口徑達(dá)122厘米（48英寸）的望遠(yuǎn)鏡。1789年，赫歇爾完成了他的第二部記錄有1000個(gè)新發(fā)現(xiàn)的星云星團(tuán)表。同年，他的48英寸望遠(yuǎn)鏡制造完成。這臺(tái)巨大的望遠(yuǎn)鏡具有非凡的探空威力，但由于其鏡面由反光金屬制成，焦點(diǎn)長(zhǎng)度為12米，所以啟動(dòng)非常不便。除了需要極大的毅力、耐心和觀測(cè)技巧以外，觀星者還需要付出繁重的體力勞動(dòng)。雖說(shuō)如此，這臺(tái)巨型望遠(yuǎn)鏡仍不失為18世紀(jì)的天文奇跡之一。

1802年，赫歇爾發(fā)表了第三部新發(fā)現(xiàn)的1000個(gè)星云星團(tuán)表，結(jié)束了長(zhǎng)達(dá)19年的星云“巡天”觀測(cè)計(jì)劃。就這樣，經(jīng)過(guò)近20年的艱辛探索，赫歇爾和卡洛琳發(fā)現(xiàn)了3000多個(gè)星云和星團(tuán)。在赫歇爾開(kāi)創(chuàng)這一觀測(cè)計(jì)劃以前，天文學(xué)家已知的非恒星天體總和也不過(guò)150個(gè)。雖然赫歇爾建造口徑122厘望遠(yuǎn)鏡是為了驗(yàn)證其所有的星云均是恒星集團(tuán)的理論，但是在這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡正式使用以前，赫歇爾根據(jù)自己觀測(cè)到的行星狀星云，確證了深空中確實(shí)存在彌漫狀天體，它們是云氣，而非原來(lái)認(rèn)定的恒星。

赫歇爾還在另一個(gè)方面擴(kuò)展了人類(lèi)的視野，那是在1800年他發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)紅外輻射。他當(dāng)時(shí)用溫度計(jì)測(cè)量太陽(yáng)光譜的各個(gè)部分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在將溫度計(jì)放在光譜紅端外測(cè)溫時(shí)，溫度上升得最高，而那兒卻完全沒(méi)有顏色。于是他得出結(jié)論：太陽(yáng)光中包含著處于紅光以外的不可見(jiàn)光線。

赫歇爾之所以能在天文研究中有如此豐碩的成果，是與他幾十年如一日的勤奮工作分不開(kāi)的。他移居斯勞以后，每天晚上只要不受月光和天氣等觀測(cè)條件的妨礙，總要在妹妹卡洛琳的陪同下觀測(cè)夜空。如果遇到多云的天氣，他就請(qǐng)人看守，只要天空的云氣散了，就隨時(shí)通知他來(lái)繼續(xù)觀測(cè)。赫歇爾是如此地?zé)釔?ài)他的天文學(xué)事業(yè)，用他全部的精力致力于對(duì)浩渺無(wú)限星空的探索，直到50歲時(shí)，即1788年，才娶了H．皮特為妻。1792年，赫歇爾的獨(dú)生子約翰·赫歇爾出世，后來(lái)也成為著名的天文學(xué)家。1821年，赫歇爾與兒子一起創(chuàng)建了英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)，他被選為第一任會(huì)長(zhǎng)。1822年8月25日威廉·赫歇爾病逝于斯勞，享年84歲，這恰好等于天王星繞太陽(yáng)運(yùn)行的公轉(zhuǎn)周期。卡羅琳終生陪伴哥哥從事天文觀測(cè)等工作，后來(lái)也成為著名天文學(xué)家，她一生曾發(fā)現(xiàn)了8顆彗星，享年98歲。

人物成就

1781年，赫歇爾發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系中的第七顆行星——天王星，還發(fā)現(xiàn)了土星的兩顆衛(wèi)星和天王星的兩顆衛(wèi)星。

1782年，赫歇爾編制成了第一個(gè)雙星表，他還發(fā)現(xiàn)了多數(shù)雙星不是表面上的“光學(xué)雙星”，而是真正的“物理雙星”。

1783年，赫歇爾發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)的自行，他得到的太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)方向和現(xiàn)代測(cè)量數(shù)據(jù)相差不到10度。

1786、1789、1802年，赫歇爾先后三次出版星團(tuán)、星云表，記錄了2500個(gè)星云和星團(tuán)。

赫歇爾最重大的貢獻(xiàn)，莫過(guò)于對(duì)銀河系結(jié)構(gòu)的研究，他是第一個(gè)確定了銀河系形狀大小和星數(shù)的人。

威廉有一個(gè)妹妹，卡羅琳·盧克雷蒂婭·赫歇爾（Caroline Lucretia Herschel，1750年3月6日－1848年1月9日），同樣，她也是個(gè)出色的天文學(xué)家。威廉·赫歇爾是18世紀(jì)著名的天文學(xué)家，他不僅發(fā)現(xiàn)了天王星，還開(kāi)創(chuàng)了恒星天文學(xué)，他研究并假設(shè)（某些）星云是由恒星組成，提出著名的恒星演化學(xué)說(shuō)；他不僅在天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展史上留下永不磨滅的足跡，而且是當(dāng)時(shí)最偉大的觀測(cè)天文學(xué)家，為恒星天文學(xué)的建立奠定了第一塊基石，在天文學(xué)史上他被譽(yù)為“恒星天文學(xué)之父”。

問(wèn)世

1781年太陽(yáng)系的第七顆大行星——天王星的問(wèn)世，徹底改變了人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)。發(fā)現(xiàn)者威廉·赫歇耳從此蜚聲天下，從一個(gè)愛(ài)好天文學(xué)的樂(lè)師變成了精通樂(lè)理的天文學(xué)家。

為了紀(jì)念200年前這一劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)，英國(guó)格林尼次海軍大學(xué)于1981年4月25日舉辦了一場(chǎng)別開(kāi)生面的“紀(jì)念赫歇耳音樂(lè)演奏會(huì)”。當(dāng)時(shí)禮堂前是車(chē)水馬龍，會(huì)場(chǎng)上是春意盎然，而那天演的所有節(jié)目，不論是交響樂(lè)還是奏鳴曲，也無(wú)論是協(xié)奏曲還是田園詩(shī)，全都是當(dāng)年赫歇耳創(chuàng)作的作品。所有與會(huì)的音樂(lè)家和天文學(xué)家，眾口交贊赫歇耳是世上少有的“音樂(lè)界和天文學(xué)界的雙星”。的確，赫歇耳正是雙星研究的奠基人，他確證了太空中的確存在著形影不離、互相繞轉(zhuǎn)著的“星界鴛鴦——雙星”，他自己在一生中則發(fā)現(xiàn)了848對(duì)雙星，并證實(shí)了維系著雙星的是牛頓的萬(wàn)有引力理論，其運(yùn)動(dòng)則遵循著開(kāi)普勒定律。

赫歇耳的貢獻(xiàn)幾乎涉及天文學(xué)的所有領(lǐng)域。在太陽(yáng)系中，除了天王星外，他還發(fā)現(xiàn)了4顆衛(wèi)星：天衛(wèi)三、木衛(wèi)四、土衛(wèi)一和土衛(wèi)二。通過(guò)數(shù)十年如一日1083次單調(diào)枯燥的恒星計(jì)數(shù)工作，從60萬(wàn)顆恒星的測(cè)量證明了銀河系的存在，并探知了它的形狀、結(jié)構(gòu)與大小，盡管限于當(dāng)時(shí)的條件，他的一些結(jié)論并不完全正確，但無(wú)疑他是真正的“恒星天文學(xué)之父”，是開(kāi)創(chuàng)銀河系研究的先行者。他所記錄下來(lái)的星團(tuán)與星云多達(dá)2500個(gè)，并發(fā)現(xiàn)了一種新的天體——行星狀星云。通過(guò)對(duì)恒星運(yùn)動(dòng)的研究，他指出太陽(yáng)在銀河系中也在運(yùn)動(dòng)著，即太陽(yáng)率領(lǐng)著它的“子孫”，以每秒幾十千米的巨大速度向著武仙座與天琴座毗鄰的方向疾馳而去。他還是最早發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)有紅外線發(fā)射的科學(xué)家，紅外天文學(xué)也是由此發(fā)端起來(lái)……

赫歇耳對(duì)于天文望遠(yuǎn)鏡的貢獻(xiàn)更是無(wú)與倫比的，也是制造望遠(yuǎn)鏡最多的天文學(xué)家。從1773年起，他親自動(dòng)手磨制鏡頭就磨了半個(gè)世紀(jì)。這是一項(xiàng)極為枯燥又繁重的體力加智慧的工作，要把一塊堅(jiān)硬的銅盤(pán)磨成規(guī)定的極其光潔的凹面形，表面誤差比頭發(fā)絲還要細(xì)許多倍，中途還不能停頓，其難度可想而知。所以有時(shí)他要連續(xù)干上10多個(gè)小時(shí)，吃飯時(shí)只能由他的妹妹來(lái)喂他，而且開(kāi)始時(shí)他連連失敗了200多次，以至他的一個(gè)弟弟終于失去了耐心，頹傷地離他而去，直到1774年他才嘗到了勝利的歡樂(lè)，制成了一架口徑15厘米、長(zhǎng)2.1米的反射望遠(yuǎn)鏡，天王星正是它的突出成果。在英王喬治三世的大力支持下，通過(guò)3年多的不懈努力，終于在1789年他51歲時(shí)，制造出了稱(chēng)雄世界多年的最大望遠(yuǎn)鏡，它的鏡筒直徑達(dá)1.5米，差不多要3個(gè)人才能合圍，鏡筒長(zhǎng)12.2米，豎起來(lái)有4層樓高，光是鏡頭就重2噸！這架像巨型大炮似的望遠(yuǎn)鏡在使用的第一夜，就發(fā)現(xiàn)了土星的第一顆衛(wèi)星——土衛(wèi)二，2個(gè)月后又發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)一。

赫歇爾于1738年生于德國(guó)的漢諾威（當(dāng)時(shí)它屬英國(guó)管轄）的一個(gè)音樂(lè)世家，為逃避兵役，18歲時(shí)流浪到了英國(guó)本土，正是他的音樂(lè)才華使他擺脫了饑餓的折磨。為了事業(yè)，尤其是制造望遠(yuǎn)鏡所需的巨大支出，他到50歲時(shí)才娶了一位非常富有又全力支持他工作的寡婦瑪麗為妻，所以他的獨(dú)子約翰出世時(shí)，他已是54歲的老人了。1821年英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)成立時(shí)，他眾望所歸地成為首任會(huì)長(zhǎng)，后來(lái)還被冊(cè)封為爵士，1822年他與世長(zhǎng)辭。有趣的是，他84歲的壽命恰恰正好就是他所發(fā)現(xiàn)的天王星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。

赫歇耳一家可稱(chēng)為天文世家，他的妹妹卡羅琳·赫歇耳也是一位了不起的女性，她終生未婚，與哥哥朝夕相處50年，赫歇耳的許多發(fā)現(xiàn)中也有她的一份功勞，她獨(dú)自也有不少成就：發(fā)現(xiàn)了14個(gè)星云與8顆彗星，對(duì)星表做了修訂，補(bǔ)充了561顆星，直到1848年98歲時(shí)去世。

赫歇耳的獨(dú)子約翰·赫歇耳也是將門(mén)虎子，后來(lái)還是英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)的創(chuàng)始人之一，發(fā)現(xiàn)的雙星多達(dá)3347對(duì)，發(fā)現(xiàn)了525個(gè)星團(tuán)星云，記下了南天的68948顆恒星，1849年撰寫(xiě)的《天文學(xué)綱要》是對(duì)當(dāng)時(shí)天文學(xué)的最好總結(jié)，對(duì)全世界都有深遠(yuǎn)的影響。

后世紀(jì)念

太空

歐洲計(jì)劃在2009年發(fā)射“赫歇爾”（Herschel）空間望遠(yuǎn)鏡，其鏡片直徑達(dá)3.5米，遠(yuǎn)超哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（鏡片直徑為2.4米），它將成為有史以來(lái)最大的空間望遠(yuǎn)鏡。

文獻(xiàn)

“放眼望深淵，星斗布滿天，繁星數(shù)不盡，天涯若無(wú)邊。”

這是偉大學(xué)者和詩(shī)人羅蒙·諾索夫的詩(shī)句。星空的美妙，宇宙的神秘，永遠(yuǎn)激蕩著人類(lèi)的心靈，也使一位出生于音樂(lè)之家的少年產(chǎn)生無(wú)窮的遐想。他原是雙簧管手，以音樂(lè)為生，但是他認(rèn)為星光比樂(lè)曲更令人陶醉。于是，他不畏勞苦地走上了一條自學(xué)成才的道路，最后成為反射望遠(yuǎn)鏡大型化的一代宗師、天王星的發(fā)現(xiàn)者和恒星天文學(xué)之父。他就是大天文學(xué)家威廉·赫歇爾。

發(fā)現(xiàn)

“在陽(yáng)光照耀的地方，紫羅蘭總是要開(kāi)放。”

這是一句英國(guó)流行的諺語(yǔ)。它形象地概括了一個(gè)哲理：偶然之中有必然。天王星是天文學(xué)家用望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到的太陽(yáng)系中的第一顆新行星。它距離太陽(yáng)是日地平均距離的19倍，平均視亮度5.5星等，肉眼勉強(qiáng)可見(jiàn)。它在茫茫太空中遨游，一次次被天文學(xué)家的銳眼碰見(jiàn)，但又一次次成了“漏網(wǎng)之魚(yú)”，逃之夭夭。它有如星海里一粒暗淡的金砂，在墨綠色的波濤下忽隱忽現(xiàn)，毫不起眼。從1690年以來(lái)，它至少有19次被觀測(cè)記錄在案，但每次都被誤認(rèn)為是暗弱恒星而放過(guò)了。其中見(jiàn)過(guò)這顆星的不乏其人，如皇家天文學(xué)家弗拉姆斯蒂德、布拉得雷等大師級(jí)的觀測(cè)大人物。結(jié)果卻是被一位天文愛(ài)好者、小城鎮(zhèn)的民間音樂(lè)家威廉·赫歇爾偶然間撞上了。但是正如巴斯德所說(shuō)，機(jī)遇只青睞有準(zhǔn)備的頭腦。

威廉確實(shí)幸運(yùn)。他獲得了種種殊榮，而且流芳百世。但是這種幸運(yùn)，這種不期而遇，正是同他向來(lái)重視改進(jìn)科學(xué)工具，勤于系統(tǒng)觀測(cè)的踏實(shí)作風(fēng)，不怕艱難的驚人毅力，以及善于透過(guò)現(xiàn)象洞察事物本質(zhì)的理論思維等科學(xué)素養(yǎng)分不開(kāi)的。

數(shù)星星

這里有一段關(guān)于哲學(xué)家笛卡兒論星星的趣話。有一次笛卡兒坐在自己屋前的臺(tái)階上，正在凝視著落日后昏暗的地平線。一個(gè)過(guò)路人走近他的身旁，問(wèn)道：“喂！聰明人，請(qǐng)問(wèn)，天上有多少顆星星？”他回答道：“蠢人！誰(shuí)也不能擁抱那無(wú)邊無(wú)際的東西……”

立志做“數(shù)星星的蠢人”，這需要有多大的勇氣、多么驚人的毅力、多么超凡的耐心、多么高超的技巧及多么繁重的腦力和體力勞動(dòng)啊！為了數(shù)星星，他們數(shù)十年如一日默默無(wú)聞地勞作。赫歇爾兄妹從不輕易放過(guò)可觀測(cè)的晴朗天氣，無(wú)論是嚴(yán)寒的冬宵還是酷暑的夏夜，常常從夜幕降臨干到晨曦初上，廢寢忘食，徹夜不眠。威廉餓了，渴了，仍舍不得離開(kāi)研磨望遠(yuǎn)鏡鏡面的活計(jì)，卡洛琳就用叉子湯匙一口口喂他。如此艱苦勞累，他倆卻毫無(wú)怨言，樂(lè)此不疲，為了科學(xué)，雖苦猶甜。

為了數(shù)星星，他們忘了歲月，不知老之將至，完全獻(xiàn)身于神圣的科學(xué)事業(yè)。威廉50歲成婚，娶的是一位肯大力資助他研制大型望遠(yuǎn)鏡的富家寡婦，54歲得子約翰。約翰長(zhǎng)大后，子承父業(yè)，主要業(yè)績(jī)是用父親的儀器在好望角數(shù)南天的星星。至于卡洛琳，對(duì)天文學(xué)一往情深，為數(shù)星星終身未嫁。

在畢達(dá)哥拉斯的心中，宇宙有如一個(gè)龐大的樂(lè)隊(duì)，眾星和諧地分布于天穹，撥動(dòng)著各自的琴弦，各種樂(lè)音匯成天籟之音，在宇宙中回蕩。“聽(tīng)到了嗎？”這位先哲問(wèn)道，“把你們的心全投入進(jìn)去，讓你們已潔凈的靈魂飛到太空中遨游，你們就會(huì)聽(tīng)到了。”顯然，赫歇爾一家聽(tīng)到了宇宙的旋律。

主要業(yè)績(jī)

1．制造了許多大型望遠(yuǎn)鏡。磨制出售的望遠(yuǎn)鏡至少有76架。自用的反射望遠(yuǎn)鏡最大口徑1.2米，為當(dāng)時(shí)世界之最；

2．發(fā)現(xiàn)了天王星。1781年，威廉·赫歇爾用自制望遠(yuǎn)鏡作巡天觀測(cè)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了天王星，后又發(fā)現(xiàn)了天王星和土星各自的兩顆衛(wèi)星，為此榮獲英國(guó)皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)?/a>，并被選為會(huì)員；

3．進(jìn)行了銀河系結(jié)構(gòu)的研究，用統(tǒng)計(jì)法首次確認(rèn)了銀河系為扁平狀圓盤(pán)的假說(shuō)；

4．從事星團(tuán)、星云和雙星的研究，集20年觀測(cè)成果，匯編成3部星云和星團(tuán)表，共記載了2500個(gè)星云和星團(tuán)，其中僅100多個(gè)系前人已知，還發(fā)現(xiàn)了雙星、三合星和聚星848個(gè)；

5．發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)的空間運(yùn)動(dòng)。他發(fā)現(xiàn)并測(cè)定出太陽(yáng)的向點(diǎn)位于武仙座λ附近，與現(xiàn)代的公認(rèn)值十分接近。因威廉·赫歇爾在天文學(xué)特別是恒星觀察領(lǐng)域業(yè)績(jī)卓著，后人將他譽(yù)為“恒星天文學(xué)之父”。