约翰 · 赫歇耳是一位博学多才的科学家。虽然不能跟他那位杰出的父亲——天文学家威廉 · 赫歇耳——相比,可他不仅对其他分支科学作了有益的贡献,还进行过重要的天文观测,而且对新兴的摄影术的贡献亦是不容抹杀的。他还担任过铸币厂厂长一职,并是一位语言学家、作家、诗人、艺术家。约翰 · 赫歇耳是19世纪伟大的人物之一。

1792年3月7日,约翰 · 弗雷德里克 · 威廉 · 赫歇耳出生在斯劳的观察室里。他的父亲威廉晚年结婚,那时近50岁了。他的母亲是一位善良、擅长交际的女人,和威廉的姐姐卡罗莱娜一起克服了生活上的种种艰辛、16年来卡罗莱娜一直是她弟弟的天文助手兼同事。约翰降生在一个和谐幸福的家庭。当时仍作她弟弟助手的卡罗莱娜很是喜欢她的这个侄儿,在以后的岁月里帮助和鼓励他从事科研活动。

教 育

约翰在伊顿接受短期教育后,进了他家附近的一所私人学校,17岁时他考上了剑桥大学。他在学校结识了约翰 · 巴比吉(他的精巧的算术机是计算机的鼻祖)、乔治 · 皮科克(后来成为伊利学院院长)和威廉 · 威韦尔(既是道德哲学家又是“自然”哲学家,后来成为剑桥Trinity学院院长)等人。所有这些人都是一流的数学家,他们当时虽还没毕业,却在学校里成立了一个分析学会,在英国推进欧洲先进的数学分析法。在这些人当中,约翰也许是最出色的。1813年,他不仅成为第一位史密斯奖得奖人——独一无二的荣誉,而且还是数学荣誉学位考试一等及格者。同年,他向皇家学会投寄了一篇数学论文,并被吸收为会员。

约翰的数学或科学生涯似乎是就此注定了,然而,他却犹豫了。他父亲建议他去教会工作,那个职业不仅有社会地位,还能给约翰提供充足的时间从事他诸多的科研活动,包括数学、化学、物理学和地质学,可是约翰不同意,他心血来潮地选择了律师职业。

早年生涯

最后结果是1815年约翰回到了剑桥,接受了斯特 · 约翰学院副导师一职,他还是那儿的数学主考官。可他觉得这个工作很厌烦。第二年约翰取得文科硕士学位。就在这个时候,一个意外的机会改变了约翰的纯学术生涯——无疑也是辉煌的生涯。威廉邀请他儿子随他一起去德文南部沿岸的道利奇度假。

这次度假在约翰一生中是个转折点。78岁高龄的父亲发现自己观测天文的精力不如以前那么充足了。不管天气如何,漫漫长夜守候在望远镜旁是不太可能了。天文观测受到天气的限制,适于观测的季节又很短。那时,约翰某些方面的研究工作还没完成,其他工作需要证实和重新认定。威廉和他儿子到底谈了些什么我们不得而知,但对约翰来讲有一点是清楚的:他必须放弃他在剑桥的学术生涯,继承他父亲的事业。

“学徒工”

制造合适的望远镜只是约翰做学徒期间的一部分工作。他必须学会观测技巧,他父亲就是用这种技巧对天体进行了广泛、翔实的研究。开始的时候,他在斯劳的观测室里进行观测,研究星体和星云。而后在1821年他同詹姆士 · 索斯一起工作了2年,利用索斯的2架精巧的折射望远镜观测双星。他们一起完成了对380颗双星的编目工作。对每一对双星都作了尽可能详细的描述,并将他们的结果发表在《皇家协会哲学会刊》上。这使两人荣获巴黎科学院Lalande奖。1826年,约翰又在《哲学会刊》上发表了一篇题为“恒星视差”的论文。在文中他指出,地球每年绕太阳运行不仅会导致一对双星附近明星的视差,还会使它们之间的“方位角”发生变化。测量这种角度的变化比探测视差容易,约翰评估了70颗星体。他的方法甚为精巧,并使他荣获1833年皇家协会金奖,尽管不久后他的这项成果被弗雷德里奇、贝塞尔和托马斯 · 赫德森宣布直接成功地测量到视差所超过。后来,1838年,约翰又发表了一篇关于确定双星轨道的论文。

合格的天文学家

约翰被他同时代的人公认为是合格天文学家的时间,不是很清楚。但有可能的是1820年左右,当时他负责成立天文协会。那年1月,约翰与他的朋友们组建了协会,他们中有弗兰西斯 · 贝利、巴比基、桑斯和其它天文学家。在他们第一次的全体大会上,这个新诞生的团体选举萨塞克斯公爵作协会主席。以后约翰3次当选该协会主席。因编制的双星目录,他和索斯于1826年被授予协会金奖。约翰在1838年再次获此殊荣。1824年,约翰被说服成为皇家协会两名荣誉秘书中的一员,但他三年后辞去了该职,原因是他发现这些行政职务太浪费时间,使他不能全身心地投入科研活动。

后来他云游四方,并在南非待了4年。从天文学角度说,他的南非之行是一次成功,其结果是1847年他在伦敦出版了《1834—1838年好望角天文观测结果;1825年对可见天体整个表面的观测》一书。约翰至少观测到1707种星云(其中1268种是人们以前所不知道的)和大量的双星(包括2102个双星体系),并对太空中3000个区域内的星体数量作了计算,得出的结论是群星的分布更像环状系统而非他父亲绘制的拉长的“盒形”。此外,他还对恒星亮度作了大量观测,从某种意义上说,他为同北半球天空中恒星的亮度进行直接对比提供了可能。另外,他还在1835年观测到哈雷彗星、土星的卫星和太阳黑子。这本书是对他工作的最好赞颂,并赢得了广泛赞誉。皇家协会授予他最高荣誉——科普雷金奖。维多利亚女王授予他准男爵称号。1840年,他回国2年后,约翰从斯劳回到了肯特霍克赫斯特一所叫科林沃的大公寓。这里有他扩大了的家—三个儿子、两个女儿。他不仅要扮演理想父亲的角色,还要从事他感兴趣的科研工作。

摄影及其他研究

1839年还在斯劳的时候,约翰才第一次听说达盖尔发明的家喻户晓的达盖尔银版法——把一种镀银铜板暴露在碘蒸汽下,借此形成硝酸银,拿到装配有透镜的照相机暗盒内曝光,然后,用水银蒸汽处理。其实,约翰早就已试验过了。他长期采用特别纸作摄影材料,将其曝光后,用硫代硫酸钠(即后来都知道的“海波”)固定图像,防止进一步的化学反应。1819年他在《爱丁堡摄影杂志》上公布了研究结果。慷慨大度的约翰无意从自己的发现中捞取什么报酬,把他这一发现转让给了一直在实验摄影术的威廉 · 亨利 · 福克斯,可福克斯毫无愧色地把它据为自己的专利。约翰还是第一个使用感光玻璃板的人,他在玻璃板还是湿的时候就加以曝光——这项技术经过改进后也为他人所用,直到1876年干燥板问世,而这一年是他开始这项研究工作的第37个年头了,其向,他还发现溴化银优于硝酸银。

约翰 · 赫歇尔还是1839年“摄影术”这个词的创造者之一。第二年,约翰还新创了摄影术语“正片”和“底片”。约翰仍然对从摄影术研究上获取金钱不感兴趣,可依然从科学的角度追求它。他用夫琅和费发明的棱镜研究摄影材料对光谱不同的部分的感光性。

其他成就

约翰的其他活动是多种多样的。1841年他试图让天文学组织以合理的方式划定星座的界限。尽管未获成功,可他的努力终于在1928年结出了硕果,那年成立于1919年的国际天文学联合会认同了这种界限的划定。后来,1847年,关于是考奇 · 亚当斯还是琼 · 于尔班最先发现的海王星这一问题引起了一起国际事件。是约翰从中牵线促成他们两人到科林沃解决问题的。

尽管他一向不喜欢行政工作,但1849年57岁时他被说服担任铸币厂厂长一职,这个职位他保持到1856年。他还为百科全书的写作竭尽全力,并写完了最畅销的著作《天文学纲要》,该书初版于1849年,1873年在他去世两年后已再版12次,1902年该书又在纽约出版,并被译成阿拉伯文、中文和其他文种。

1871年5月11日,约翰 · 赫歇尔在利林沃逝世,他的去世不仅使他的家人无比沉痛,也使全国陷入悲痛之中,对国家来说他的名字和科学同义。人们为他举行了国葬。这位令人称奇的、博学多才的杰出天文学家最后躺在了威斯明斯特教堂牛顿墓旁边。

[Science World,1992年12月]