席澤宗文集(第四卷):中外科學交流 節選

蘇聯在天體物理學上的偉大貢獻 天體物理學是研究天體的化學組成與物理性質、恒星與星系的結構和演化的科學。在天體物理學的發展上，俄國科學家有著巨大的貢獻。早在200多年以前，當天體物理學還沒有形成一門獨立的科學的時候，羅蒙諾索夫就有過意義重大的發現。他**次確定太陽系中另一行星（金星）上大氣的存在，因而證明了地球和其他行星在物理性質上有相似的地方。 俄國*大的天文臺—普爾科沃天文臺—的**任臺長斯特魯維（B.Я. Cтpy.e）在恒星的研究方面做出了劃時代的貢獻。他是首先測定恒星距離的三位天文學家之一，他是指出星際空間有物質存在的**人，他所編制的雙星和聚星表是以后許多年中研究恒星性質和運動的**文件。由于他和他的同事們的努力，普爾科沃天文臺在19世紀獲得了“世界天文首都”的光榮稱號。 彗星物理性質的研究是和普爾科沃天文臺的第三任臺長布列季欣（Ф. A.Бредихин）的名字分不開的。他在研究彗星尾巴的形狀方面做了許多經典的工作，并且證明自然界中除了引力還有斥力存在。后來俄國物理學家列別捷夫（П.Н.Лебедев）對這種力又加以詳細研究，用實驗的方法證明了光有壓力，并且測量了它的大小：質點的半徑越小，光壓對它起的作用越大。 近代天體物理學中*強有力的方法—光譜分析法—在許多部門的應用是由布列季欣的同事別洛波爾斯基（A. A.Белопольский）奠定和發展起來的。他把關于音波的多普勒效應推廣到光波上，并給以實驗證明：發光的物體向我們走來或離我們遠去的時候，它所發的光譜線也要發生變化。發光體向我們走近時，光譜線向紫色一端移動；離我們遠去時，光譜線向紅色一端移動；并且位移的多少和發光物體的運動速度成正比。因此，在知道了恒星光譜線位移的大小以后，就可以算出它們遠離或接近我們的速度（“視線速度”）。把視線速度和自行配合起來，就可以研究恒星的運動規律。 利用多普勒—別洛波爾斯基原理還可以確定天體是否在自轉。因為自轉的時候，天體總是有一部分向我們來，一部分離我們去，形成光譜線加寬的現象。根據這一現象，西梅茲天文臺的沙因（Г. A.Шайн）院士首先證明：許多恒星，主要是高溫恒星，自轉速度非常之大，如牛郎星，每六小時就自轉一周。這一事實的發現，對于正確理解恒星的結構與演化具有重大意義。 西梅茲是克里米亞半島上雅爾塔附近的一個村子，這里的天文臺建立于1908年，原來是普爾科沃天文臺的一個分臺，以研究小行星著稱于世。“十月革命”以后，1925年在這里安裝了直徑一米（40英寸）的反射望遠鏡，從此它在恒星的光譜研究方面就很快地獲得各國天文家的好評，一躍而為蘇聯的主要天體物理觀象臺。 第二次世界大戰期間，德國法西斯侵入蘇聯領土的時候，普爾科沃和西梅茲兩個天文臺都毀于炮火之中了。由于蘇聯黨和政府的大力支持，在戰后很短的時期內，這兩個天文臺不但恢復了舊觀，而且大大近代化了，安裝了許多新式儀器，這些儀器絕大多數都是蘇聯自己制造的。不但如此，并且又在克里米亞半島的中部，游擊隊村附近建立了擁有豐富設備的大型天文臺。這個新天文臺和西梅茲天文臺構成一個統一的整體，改歸蘇聯科學院直接領導，它的名稱是：克里米亞天體物理觀象臺，臺長就是去年來過中國的謝維爾內（A.Б. Ceвepный）博士。 除此以外，在蘇聯建國以來的40年當中還在少數民族區域建立了許多天文臺，如格魯吉亞的阿巴斯圖曼尼天文臺，亞美尼亞的比拉坎天文臺 現在蘇聯共有20個天文臺，1000多名天文學工作者，是一支浩浩蕩蕩的科學大軍。這支用馬克思列寧主義武裝起來的科學大軍，在蘇聯科學院天文委員會的統一領導下，有計劃有步驟地開展研究工作，保證了天體物理學以空前無比的速度蓬勃向前發展。現在就讓我們以興奮的心情，來回顧一下戰后12年來蘇聯在天體物理學上取得的一些巨大成就吧！ 一、太陽系的研究 太陽系的主角是太陽。太陽活動（如黑子的出現）與地面許多現象（如磁暴的發生）有著密切關系，對太陽的觀測和研究有著重大的實踐意義，因此蘇聯建有“太陽聯合觀測網”，大規模地進行著工作。 太陽能的利用，在蘇聯已經成為現實。它已被用來作醫療、冷卻、取暖等之用。現在蘇聯科學院動力研究所日光工程實驗室正在做各種實驗，準備大規模地利用太陽能來為共產主義建設服務。 對于大行星，首先是火星的研究，蘇聯天體物理學家們做了很多的工作。在這里應該舉出巴拉巴舍夫（Н.П.Бapaбaшeв）、沙羅諾夫（B. B.Шapoнoв）和吉霍夫（Г.А.Тихов）的名字。尤其是吉霍夫，他是天體植物學的創建者，他首先確定火星上的暗斑區域有植物存在。這些植物與地球上的植物有共性，但為了適應火星上的嚴寒氣候，在很大程度上也有它的特殊性。 對于小行星的研究，西梅茲天文臺一向居于世界的領導地位，它所出版的“小行星歷表”被各國天文臺一致采用。 奧爾洛夫繼承和發展了布列季欣關于彗尾的理論，他按照斥力數值的不同，將彗尾分為兩大類：**類彗尾是由各種氣體（游離的碳氣體和氮的分子）組成的，斥力是引力的22～200倍；第二類彗尾是由直徑約0.001毫米的微小固體質點組成的，斥力是引力的0.1～2.2倍。奧爾洛夫對彗尾研究的這一卓越貢獻，使他獲得了斯大林獎金。 關于太陽系起源問題的研究在蘇聯有很大的發展。1951年4月，蘇聯科學院舉行了盛大的專門會議。與會的天文學家、地質學家、地球物理學家及其他學會的代表們，都熱烈地討論了施密特院士關于太陽系起源的理論。施密特認為：我們的太陽在它形成的初期，或者在它圍繞銀河系中心運動時，穿過塵埃云，并俘獲其中的一部分。這種塵埃中包含大大小小的微粒。在太陽的引力作用下，微粒群在一定的軌道上運行而且互相撞擊，隨即黏結在一起，*后形成了行星。 與會的人們熱烈地祝賀了施密特的成就，但也指出了他的學說的缺點。反對施密特學說*激烈的是費森科夫院士，他提出了另外一套看法。他認為必須把太陽系的起源跟恒星的起源和演化聯系起來：太陽從前可能旋轉得非常快，那時可能在離心力作用下從它的炙熱的氣體中拋出物質碎塊，這些碎塊離開太陽以后，經過冷凝就成為行星。 到現在為止，關于太陽系的起源問題還是沒有得到徹底解決。不過世界總是可以認識的，相信在積累了更多的資料以后，科學家們遲早會解決這一問題。 二、恒星的研究 由于光譜的差異，恒星可以分為七大類或七個光譜型。把光譜型作為橫坐標，光度（恒星的真正發光本領，用“絕對星等”表示）作為縱坐標，將每顆星點出，便得到右圖。絕大多數的星都處在由左上角到右下角的對角線上。這條對角線叫作主星序。在主星序的上方有些很亮的星，叫作巨星。比巨星更亮的是超巨星。在主星序的右下方有為數不多的白矮星，它們的溫度很高、密度很大，但體積很小。 以上所敘述的情況就是羅素圖，它是由美國天文家羅素于1913年首先繪出的。這幅圖在天文學上非常重要，有許多人在研究，蘇聯天文家們也做出了巨大貢獻。巴連那果（П.П.Пapeнaгo）發現在主星序和白矮星之間還有一組亞矮星。他又和馬謝維奇（A.Г.Maceвич）斷定：主星序分為兩部分，**部分包括從 O型到 G型溫度較高的星，第二部分包括從 G型到 M型的矮星；這兩部分星在空間分布和運動方面都有很大的差別。伏隆佐夫-維里亞米諾夫（Б. A. Bopoнцов-Вельяминов）發現：在羅素圖的右方從 O型和 B型開始，經過沃爾夫－拉葉星、新星，*后止于白矮星，形成了一個系統，他把它叫作藍白星序。 新星、沃爾夫－拉葉星和變星，這些都屬于不穩定星，它們是迅速地變化著的天體。蘇聯對不穩定星的研究很是注意，1954年在莫斯科召開的第四次天體演化學會議就是專門討論這方面問題的。應該指出，蘇聯在變星方面的研究居于世界的領導地位，它是全球通用的變星表的編制者。 阿姆巴楚米揚（В.А.Аибарцумян）在研究熾熱恒星（O型星和 B型星）的空間分布時發現，這些星在空間有成窩存在的現象。從理論上算出，同一窩中的恒星在不同速度的影響下，以及由于其他原因，它們應當很快地分散。但是還沒有分散，可見它們是不久以前才形成的。阿姆巴楚米揚把這種剛成窩形成的恒星叫作“星協”。 除由熾熱恒星組成的星協（O-星協）外，還發現有另一類型的星協，其中都是由 G型到 M型的矮星，這些星的亮度變化很不規則，光譜中有明線存在。這一類星協叫作 T-星協，它是因金牛座的變星而得名的。 星協的發現對于反動的唯心論是一個致命的打擊。它證明了在我們的星系（銀河系）里，恒星不是由于某一“造物主”的創造在同一時間產生的，而是陸續形成的，就是此刻，也還在產生著。 三、星系的研究 我們所在的星系—銀河系—是由恒星、星云和星際物質等組成的。巴連那果和庫卡金（Б.В.Кyкapkин）在研究各種不同類型的恒星的空間分布和運動特性時，發現它們在銀河系里頭分別屬于三個子系：球狀子系、扁平子系和中介子系。同一子系的各類天體似乎有起源和演化上的聯系。這一子系概念的建立，對于星系結構的研究是十分重要的。 前面說過，星際物質的研究是從俄羅斯天文學家斯特魯維開始的。蘇聯天文學家們繼承了這個光榮歷史，在這方面做了許多工作?？茖W家們查明星際物質有兩種：塵埃和氣體。大半集中在扁平子系里的星際塵埃具有吸光的作用，也有使遙遠的星光變紅的現象。星際塵埃的密度并不是到處一樣，有的地方特別密集，形成“黑云”一團。被巨大的云塊遮住的銀河系中心，在1948年終于露出了它的“廬山真面目”，蘇聯天文家卡里涅克（A. A.Кaлиняк）、克拉索夫斯基（B.И.Кpaсoвский）和尼可諾夫（B.Б.Никонов）用電子光學變換器拍得了它的照片。在全世界來說，這是**次。 在研究黑暗星云的同時，對于明亮的彌漫星云蘇聯也在研究。沙因院士和加澤（B.Ф.Гaзe）發明了一種方法，能把純氣體的云和氣體塵埃云分別開來。結果發現：純氣體云常和熾熱恒星（O型星和 B型星）混在一起，而氣體塵埃云則與一些低溫恒星是在一起的。很可能，這種關系有著深刻的演化意義。 將沙因的方法應用到其他星系—河外星系—的照相上時，發現有些河外星系的內部也有巨大的氣體云，而且這種云也是和熾熱恒星在一起的。這說明在其他的星系里可能也存在著像我們銀河系里的星協。 銀河系和其他的星系是有著許多共同點的，彼此可以互相引證。1952年，伏隆佐夫-維里亞米諾夫就在研究河外星系旋渦結構的基礎上，得出了一些普遍原則，來作為研究銀河旋渦臂的指導思想。他認為從巨星和超巨星的空間分布可以確定旋渦臂的位置，并且斷言銀河系不止兩個旋渦臂。這方面的研究現還在繼續。 從以上的簡短敘述，我們可以看出蘇聯在天體物理學上的成就是多方面的，是巨大的。它之所以能如此，除了由于蘇聯共產黨和蘇聯政府的重視，還由于蘇聯天文家們掌握了馬克思列寧主義認識論的有力方法，以及他們工作的計劃性。學習蘇聯，建設祖國—我們不僅要學習蘇聯的科學成就，還必須學習蘇聯科學家們的這兩大特點。只有這樣，我們才能迅速趕上世界水平。 〔《科學》，1958年第1期〕