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哲学家康德说：惟有两件事使我越思索越感敬畏，那就是头上的星空和心中的道德定律。自古以来，浩瀚的星空使人类产生了无限的遐想和好奇。可是，它对人类来说又是那么遥远不可及。随着伽利略发明天文望远镜，对星体进行观测，揭开浩瀚星空奥秘的伟大时代来临了。威廉·赫歇尔就是这个伟大时代的杰出代表之一。
年轻的管风琴演奏家
威廉·赫歇尔，1738年11月生于德国汉诺威。他的父亲在禁卫军乐团吹奏双簧管，由于父亲的熏陶，他从小就喜欢音乐，并很快成为一名出色的双簧管演奏者。
赫歇尔天性聪颖，爱好广泛，在父亲的指导下，不仅学习了音乐的乐理和技法，还逐渐对天文知识产生了浓厚的兴趣。原来他的父亲不仅精通乐理，而且还是一名业余天文学爱好者。在父亲的引导下，赫歇尔对夜空中的许多星座都非常熟悉，同时也对浩瀚星空有了初步的认识。
不久，父亲把赫歇尔送到汉诺威城中的加里松学校读书。在学校里，赫歇尔勤奋好学，尤其喜欢数学课程。他的数学成绩非常优秀，这为他日后处理分析和统计天文观测的数据，以及为他自学设计和制造天文望远镜所必备的光学知识，打下了坚实的基础。16岁时，赫歇尔离开学校，与父亲一样加入禁卫军乐团，在那里担任小提琴和双簧管演奏员。
1756年，英国和法国之间爆发了历史上的“七年战争”，德国也卷入其中。第二年，法国占领了汉诺威。赫歇尔不堪忍受战争之苦，于是渡海偷偷跑到了英国的伦敦。在伦敦，他在一家出售音乐制品的商店当雇员，帮人抄写乐谱糊口。
1760年，赫歇尔的音乐才华受到了伦敦达林顿勋爵的赏识。经勋爵的推荐，他受聘于达勒姆郡军乐团。在演出和作曲之外，赫歇尔努力学习英文、意大利文和拉丁文，同时广泛阅读牛顿、莱布尼茨等科学家的自然哲学、数学、物理学著作。随着赫歇尔知名度的扩大，他的地位也不断升高，先后担任过音乐教师、演奏师，并成为有一定知名度的作曲家。1776年，赫歇尔搬迁到哈利法克斯，受聘为该城的大教堂管风琴演奏家。同年，他兼任巴兹大教堂的管风琴师。
动手研制望远镜
赫歇尔是个具有强烈求知欲的人。为了研究乐理，他开始钻研史密斯的《注音》，一次很意外的机会，他从该书提供的线索中找到了另一本著作《完整的光学系统》。在这本书中，他发现了制作望远镜的技巧，这又重新唤起了他内心深处对宇宙浩瀚星空的迷恋。
当时，望远镜的视距不够，天文学家只能观测邻近的太阳、月球和行星。然而，赫歇尔决心要研究更遥远的天体。根据他的知识，他知道要想做到这一点，就必须使用带有能集中足够光线反射镜的望远镜。于是，赫歇尔决定利用《完整的光学系统》一书中学到的光学知识，自己动手制造一台大口径高倍率的折射式望远镜。
从1773年起，赫歇尔在妹妹卡洛琳的帮助下，开始研制他的高精度天文望远镜。他选用不同配比的铜、锑和锡合金为镜坯，精心打磨和抛光，制成聚光用的反射镜片。用这种方法，1776年赫歇尔一年内建成了三架望远镜。当时望远镜的焦点多采用牛顿式，即在主焦点之前的光轴上，斜置一平面副镜，将焦点折射在镜筒上端的一侧。赫歇尔为了减少折射的失光，将主镜略微偏置，使星光经主镜反射后，焦点不会汇聚在光轴上，而是斜到镜筒上端的一侧。这样，可以省去牛顿式的平面副镜，从而提高聚光的效率。因为这一光学系统是赫歇尔发明的，所以后世称之为赫歇尔焦点，而按照这种光学系统制成的望远镜也就称为赫歇尔望远镜。
1787年，赫歇尔为了判断他的望远镜的视距是否真的已经贯穿了整个银河系，观测到了银河系的边缘，决心再制造一个威力更加巨大的望远镜。然而，因为他所要求的镜面实在太大，以至于超过了当地各个铸造厂的加工能力。因此，此后赫歇尔不得不决定在自己家里的地下室里自己动手制造。他将分量不同的铜、锡、锑混合起来，再加熔铸磨研。但是第一面反射镜在冷却时破裂了。赫歇尔并没有气馁，又做了第二次尝试，可惜这一次熔化了的金属流出了容器，溢到地板上来。赫歇尔再次受到了失败的打击。但是不久以后，赫歇尔在卡洛琳的热心支持和鼓励下，以百折不挠的毅力，几经失败，又不断总结经验和教训，改进了工艺方法，最后终于浇铸出合格的大镜坯。以此装配成的望远镜的性能，竟然比当时格林威治天文台所用的望远镜还要优异！
从音乐家到天文学家
自古以来，人类对宇宙天生具有的敬畏和好奇心的本性，在赫歇尔身上得到了充分的展示。赫歇尔决心要揭示宇宙究竟有多大，银河系是否有边界，若它的范围是有限的，那么又有多大等一系列困扰人类已久的天文学难题。而要解决以上这些难题，就必须知道恒星的距离。因此，赫歇尔开始了他那漫长艰辛但却伟大而辉煌的星空探索旅程。
18世纪70年代末，赫歇尔在卡洛琳的支持和协助下，开始了用他自制的2.1米望远望对星空进行“巡视”的创举。其主要内容是从他的住处逐个观察分布于北天球上的亮星，被后人称作第一期星空巡视。1780年赫歇尔又开始了第二期星空巡视。经过二次初步的观测，在1781年赫歇尔又开始进行他的第三次全面观测夜空的历程。
在1781年3月13日夜，赫歇尔在金牛天区天关星附近观测到一个不寻常的星体，亮度约6星等，有一定大小的视圆面，但可以肯定不是恒星。因为没有任何一颗恒星能在望远镜中显出圆面，恒星只能增大亮度。起初，赫歇尔推测他发现的可能是一个彗星。这以后，赫歇尔又连续跟踪了四夜，终于肯定这个天体相对于附近恒星的位置已经有了一点儿变动。这肯定不是一颗恒星！赫歇尔的发现被及时通报到了格林威治天文台和牛津天文台。经过验证，这颗星是从史前时代以来第一颗被发现的行星。这颗星后来被命名为天王星，取自希腊神话中土星父神的名字。
一夜之间，赫歇尔从一个小城镇的音乐家变成举世瞩目的天文学家。1781年，皇家学会颁给他柯普莱奖章以表彰他发现了天王星，并且一致同意接纳他为皇家学会会员。1782年，英王乔治三世亲自接见赫歇尔，并封他为皇家天文学家。从此，赫歇尔放弃音乐，专心致力于他所钟爱的天文学。
创立恒星天文学
随着赫歇尔制作望远镜水平的不断提高，他发现了越来越多的星云，甚至以前从未知晓的星云，都被他那威力巨大的望远镜捕捉到了。经过反复仔细地观测，他发现他的高倍率望远镜能够辨别出几个星云团中的恒星个体。
这项发现促使赫歇尔在1784年和1785年提出，所有的星云都是由恒星组成的理论。根据这一观点，赫歇尔提出一个有关众多恒星团存在的假设。
我们知道，天空中各个星团之间是有差别的，赫歇尔为了说明这些星团之间的差别，就得指出这些星团之间的相对密度。通过对恒星密集的星团和恒星疏散的星团做比较，赫歇尔发现这种结构形式还可以显示出引力作用的大小。于是，他进一步推论，经过一段时间后，疏散的星团必然会集中形成一个密集的星团和几个更紧密的星团。也就是说，恒星疏散的星团是由于星团处于早期发展阶段，而恒星密集的星团则属于星团的晚期阶段。因此，赫歇尔提出“时间的变化”（即演化）概念，这一概念后来成为解释天文学的一个基本概念。
1785年，赫歇尔还发展了关于宇宙起源的“天体演化论”。他在此学说中指出：在无限的太空中，恒星最初是分散的，但随着引力的作用，渐渐组合起来形成更加碎裂和更加密集的星团。根据这两种假设，赫歇尔推测了太阳所处的银河系的形状。虽然他最终还是放弃了这两个假设，但是在研究恒星统计数值实际效用中，他已为人们提供了最初的例证。
辛勤不懈探索天空
1786年，赫歇尔向皇家学会呈交了记有1 000个新发现的星云团表。1787年赫歇尔全家人移居到老温莎堡，第二年再移居到斯劳。赫歇尔为新居取名为天文台宝邸，并在宝邸前开辟出宽阔的场地，准备安装正在研制的12米望远镜。1789年，赫歇尔完成了他的第二部记录有1 000个新发现的星云团表。同年，他的12米望远镜制造完成，这台巨大的望远镜具有非凡的探空威力，是18世纪的科技奇迹之一。1802年，赫歇尔发表了第三部新发现的1 000个星云团表，最终结束了长达19年的星云“巡天”观测计划。
经过近20年的艰辛探索，赫歇尔和卡洛琳发现了3 000多个星云和星团。赫歇尔还开创了对银河系结构的研究，绘制了第一张银河截面图。而在赫歇尔开创这一伟大天文观测计划以前，天文学家已知的非星天体总和也不多于150个。虽然赫歇尔建造12米望远镜是为了验证其所有的星云均是恒星集团的理论，但是在这台望远镜正式使用以前，赫歇尔根据自己观测到的行星状星云这一非星天体，确证了宇宙间确实存在弥漫状天体，它们是云气，而非原来认定的恒星。19世纪初的天文学家并不知道赫歇尔发现的3 000个非星天体除少数星云和气体星云外，大多数为星云的本原。又过了100年，人们才确认了它们原来是银河系以外的星系，也就是赫歇尔所预言的由恒星集合而成的宇宙岛。赫歇尔发现的星云，以及由他编撰的非星天体表，为20世纪的现代星系天文学的诞生做了超前准备。
赫歇尔用他全部的精力致力于对浩渺无限星空的探索，直到50岁时，才结婚。1792年，赫歇尔的独生爱子约翰·赫歇尔出世，长大后也成了英国著名的天文学家。1821年，赫歇尔与儿子一起创建了英国皇家天文学会，并成为第一任会长。1822年8月，威廉·赫歇尔病逝于斯劳宅邸，享年84岁。
年轻的管风琴演奏家
威廉·赫歇尔，1738年11月生于德国汉诺威。他的父亲在禁卫军乐团吹奏双簧管，由于父亲的熏陶，他从小就喜欢音乐，并很快成为一名出色的双簧管演奏者。
赫歇尔天性聪颖，爱好广泛，在父亲的指导下，不仅学习了音乐的乐理和技法，还逐渐对天文知识产生了浓厚的兴趣。原来他的父亲不仅精通乐理，而且还是一名业余天文学爱好者。在父亲的引导下，赫歇尔对夜空中的许多星座都非常熟悉，同时也对浩瀚星空有了初步的认识。
不久，父亲把赫歇尔送到汉诺威城中的加里松学校读书。在学校里，赫歇尔勤奋好学，尤其喜欢数学课程。他的数学成绩非常优秀，这为他日后处理分析和统计天文观测的数据，以及为他自学设计和制造天文望远镜所必备的光学知识，打下了坚实的基础。16岁时，赫歇尔离开学校，与父亲一样加入禁卫军乐团，在那里担任小提琴和双簧管演奏员。
1756年，英国和法国之间爆发了历史上的“七年战争”，德国也卷入其中。第二年，法国占领了汉诺威。赫歇尔不堪忍受战争之苦，于是渡海偷偷跑到了英国的伦敦。在伦敦，他在一家出售音乐制品的商店当雇员，帮人抄写乐谱糊口。
1760年，赫歇尔的音乐才华受到了伦敦达林顿勋爵的赏识。经勋爵的推荐，他受聘于达勒姆郡军乐团。在演出和作曲之外，赫歇尔努力学习英文、意大利文和拉丁文，同时广泛阅读牛顿、莱布尼茨等科学家的自然哲学、数学、物理学著作。随着赫歇尔知名度的扩大，他的地位也不断升高，先后担任过音乐教师、演奏师，并成为有一定知名度的作曲家。1776年，赫歇尔搬迁到哈利法克斯，受聘为该城的大教堂管风琴演奏家。同年，他兼任巴兹大教堂的管风琴师。
动手研制望远镜
赫歇尔是个具有强烈求知欲的人。为了研究乐理，他开始钻研史密斯的《注音》，一次很意外的机会，他从该书提供的线索中找到了另一本著作《完整的光学系统》。在这本书中，他发现了制作望远镜的技巧，这又重新唤起了他内心深处对宇宙浩瀚星空的迷恋。
当时，望远镜的视距不够，天文学家只能观测邻近的太阳、月球和行星。然而，赫歇尔决心要研究更遥远的天体。根据他的知识，他知道要想做到这一点，就必须使用带有能集中足够光线反射镜的望远镜。于是，赫歇尔决定利用《完整的光学系统》一书中学到的光学知识，自己动手制造一台大口径高倍率的折射式望远镜。
从1773年起，赫歇尔在妹妹卡洛琳的帮助下，开始研制他的高精度天文望远镜。他选用不同配比的铜、锑和锡合金为镜坯，精心打磨和抛光，制成聚光用的反射镜片。用这种方法，1776年赫歇尔一年内建成了三架望远镜。当时望远镜的焦点多采用牛顿式，即在主焦点之前的光轴上，斜置一平面副镜，将焦点折射在镜筒上端的一侧。赫歇尔为了减少折射的失光，将主镜略微偏置，使星光经主镜反射后，焦点不会汇聚在光轴上，而是斜到镜筒上端的一侧。这样，可以省去牛顿式的平面副镜，从而提高聚光的效率。因为这一光学系统是赫歇尔发明的，所以后世称之为赫歇尔焦点，而按照这种光学系统制成的望远镜也就称为赫歇尔望远镜。
1787年，赫歇尔为了判断他的望远镜的视距是否真的已经贯穿了整个银河系，观测到了银河系的边缘，决心再制造一个威力更加巨大的望远镜。然而，因为他所要求的镜面实在太大，以至于超过了当地各个铸造厂的加工能力。因此，此后赫歇尔不得不决定在自己家里的地下室里自己动手制造。他将分量不同的铜、锡、锑混合起来，再加熔铸磨研。但是第一面反射镜在冷却时破裂了。赫歇尔并没有气馁，又做了第二次尝试，可惜这一次熔化了的金属流出了容器，溢到地板上来。赫歇尔再次受到了失败的打击。但是不久以后，赫歇尔在卡洛琳的热心支持和鼓励下，以百折不挠的毅力，几经失败，又不断总结经验和教训，改进了工艺方法，最后终于浇铸出合格的大镜坯。以此装配成的望远镜的性能，竟然比当时格林威治天文台所用的望远镜还要优异！
从音乐家到天文学家
自古以来，人类对宇宙天生具有的敬畏和好奇心的本性，在赫歇尔身上得到了充分的展示。赫歇尔决心要揭示宇宙究竟有多大，银河系是否有边界，若它的范围是有限的，那么又有多大等一系列困扰人类已久的天文学难题。而要解决以上这些难题，就必须知道恒星的距离。因此，赫歇尔开始了他那漫长艰辛但却伟大而辉煌的星空探索旅程。
18世纪70年代末，赫歇尔在卡洛琳的支持和协助下，开始了用他自制的2.1米望远望对星空进行“巡视”的创举。其主要内容是从他的住处逐个观察分布于北天球上的亮星，被后人称作第一期星空巡视。1780年赫歇尔又开始了第二期星空巡视。经过二次初步的观测，在1781年赫歇尔又开始进行他的第三次全面观测夜空的历程。
在1781年3月13日夜，赫歇尔在金牛天区天关星附近观测到一个不寻常的星体，亮度约6星等，有一定大小的视圆面，但可以肯定不是恒星。因为没有任何一颗恒星能在望远镜中显出圆面，恒星只能增大亮度。起初，赫歇尔推测他发现的可能是一个彗星。这以后，赫歇尔又连续跟踪了四夜，终于肯定这个天体相对于附近恒星的位置已经有了一点儿变动。这肯定不是一颗恒星！赫歇尔的发现被及时通报到了格林威治天文台和牛津天文台。经过验证，这颗星是从史前时代以来第一颗被发现的行星。这颗星后来被命名为天王星，取自希腊神话中土星父神的名字。
一夜之间，赫歇尔从一个小城镇的音乐家变成举世瞩目的天文学家。1781年，皇家学会颁给他柯普莱奖章以表彰他发现了天王星，并且一致同意接纳他为皇家学会会员。1782年，英王乔治三世亲自接见赫歇尔，并封他为皇家天文学家。从此，赫歇尔放弃音乐，专心致力于他所钟爱的天文学。
创立恒星天文学
随着赫歇尔制作望远镜水平的不断提高，他发现了越来越多的星云，甚至以前从未知晓的星云，都被他那威力巨大的望远镜捕捉到了。经过反复仔细地观测，他发现他的高倍率望远镜能够辨别出几个星云团中的恒星个体。
这项发现促使赫歇尔在1784年和1785年提出，所有的星云都是由恒星组成的理论。根据这一观点，赫歇尔提出一个有关众多恒星团存在的假设。
我们知道，天空中各个星团之间是有差别的，赫歇尔为了说明这些星团之间的差别，就得指出这些星团之间的相对密度。通过对恒星密集的星团和恒星疏散的星团做比较，赫歇尔发现这种结构形式还可以显示出引力作用的大小。于是，他进一步推论，经过一段时间后，疏散的星团必然会集中形成一个密集的星团和几个更紧密的星团。也就是说，恒星疏散的星团是由于星团处于早期发展阶段，而恒星密集的星团则属于星团的晚期阶段。因此，赫歇尔提出“时间的变化”（即演化）概念，这一概念后来成为解释天文学的一个基本概念。
1785年，赫歇尔还发展了关于宇宙起源的“天体演化论”。他在此学说中指出：在无限的太空中，恒星最初是分散的，但随着引力的作用，渐渐组合起来形成更加碎裂和更加密集的星团。根据这两种假设，赫歇尔推测了太阳所处的银河系的形状。虽然他最终还是放弃了这两个假设，但是在研究恒星统计数值实际效用中，他已为人们提供了最初的例证。
辛勤不懈探索天空
1786年，赫歇尔向皇家学会呈交了记有1 000个新发现的星云团表。1787年赫歇尔全家人移居到老温莎堡，第二年再移居到斯劳。赫歇尔为新居取名为天文台宝邸，并在宝邸前开辟出宽阔的场地，准备安装正在研制的12米望远镜。1789年，赫歇尔完成了他的第二部记录有1 000个新发现的星云团表。同年，他的12米望远镜制造完成，这台巨大的望远镜具有非凡的探空威力，是18世纪的科技奇迹之一。1802年，赫歇尔发表了第三部新发现的1 000个星云团表，最终结束了长达19年的星云“巡天”观测计划。
经过近20年的艰辛探索，赫歇尔和卡洛琳发现了3 000多个星云和星团。赫歇尔还开创了对银河系结构的研究，绘制了第一张银河截面图。而在赫歇尔开创这一伟大天文观测计划以前，天文学家已知的非星天体总和也不多于150个。虽然赫歇尔建造12米望远镜是为了验证其所有的星云均是恒星集团的理论，但是在这台望远镜正式使用以前，赫歇尔根据自己观测到的行星状星云这一非星天体，确证了宇宙间确实存在弥漫状天体，它们是云气，而非原来认定的恒星。19世纪初的天文学家并不知道赫歇尔发现的3 000个非星天体除少数星云和气体星云外，大多数为星云的本原。又过了100年，人们才确认了它们原来是银河系以外的星系，也就是赫歇尔所预言的由恒星集合而成的宇宙岛。赫歇尔发现的星云，以及由他编撰的非星天体表，为20世纪的现代星系天文学的诞生做了超前准备。
赫歇尔用他全部的精力致力于对浩渺无限星空的探索，直到50岁时，才结婚。1792年，赫歇尔的独生爱子约翰·赫歇尔出世，长大后也成了英国著名的天文学家。1821年，赫歇尔与儿子一起创建了英国皇家天文学会，并成为第一任会长。1822年8月，威廉·赫歇尔病逝于斯劳宅邸，享年84岁。