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从玻璃工人到天体物理学之父,“他使星星变近”

[来源:科技日报]  [2019/2/27]
科学史话

说起巴伐利亚,很多人想到的是它的首府慕尼黑,想到全称为“巴伐利亚机械制造公司”的宝马公司,想到啤酒。但绝大部分人不知道的是:这里还诞生了天体物理学之父——约瑟夫·冯·夫琅和费。

夫琅和费1787年出生于巴伐利亚一个贫困的玻璃匠家庭,是这个家庭的第11个孩子。10岁与11岁时,夫琅和费先后失去母亲与父亲,成为孤儿。为了生存,他进入一家玻璃制造坊做童工。1801年,夫琅和费工作的破旧车间突然倒塌,14岁的他差点被压死。

这场灾难也意外地给这个少年带来了人生的最大转折——这次救援的负责人是后来成为巴伐利亚王国国王、当时已是侯爷的马克西米里安。侯爷非常同情夫琅和费,给了他一些书籍,并迫使玻璃制造坊的老板允许他花时间学习。

1806年,19岁的夫琅和费来到一家顶尖水平的光学研究所学习光学仪器制造工艺。夫琅和费聪明勤勉,不断磨制各种镜片、改进各种光学仪器,很快成为当时世界顶尖的光学仪器制造专家和当时世界上最伟大的望远镜制造者,也使巴伐利亚取代英国,成为当时世界上光学仪器工业的中心。但夫琅和费一生中最杰出的成就却不是为别人提供最好的天文仪器,而是使用自己制造的仪器分解太阳光与星光,并创立起一个全新的学科——天体光谱学,即天体分光学。

在夫琅和费之前,其实已经有人用棱镜分光。最著名的是牛顿,他用三棱镜将小孔里穿过的阳光分成多种颜色,展开后的图就是牛顿命名的“光谱”,牛顿得到的光谱是非常粗糙的,很多细节无法显现。后来,英国化学家沃拉斯顿让阳光从狭缝穿过并用更好的棱镜来分解阳光,于1802年发现阳光的光谱中有4条暗线,但他的结果没有引起人们注意,他也没有继续研究。

1814年,27岁的夫琅和费将自己磨制的棱镜与一个小望远镜组合,他用这个空前精密的棱镜分解火焰的光,透过望远镜直接观察,发现其中总有橙色明亮线。然后他用棱镜重复牛顿的实验。他原以为自己会在望远镜中看到明亮的线,但结果却恰恰相反,他看到的是一个连续的明亮带,其中又嵌着574条暗线,远超过沃拉斯顿发现的4条,这些线在光谱图中的位置是固定的。
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