除科学史研究之外，历史文献对科研还有哪些用处？ 汪有，喂我写本书你们看嘛？科学史方面的。。 那就讲一个科学史上的小故事吧。在这个天王星发现之后大半个世纪里的一段历史中，历史文献对科研发展起到了至关重要的作用。 正文开始 18 世纪中叶，天文学几近陷入停滞。伦敦格林尼治天文台与巴黎天文台均已建成百年，历代天文学家不断加固天文星表，满足于利用牛顿、欧拉、拉格朗日代代精进的数学体系计算各种已知天体的轨道，再与实际观测进行参照，来验证牛顿体系的正确。他们跟随在大师身后亦步亦趋，却忘记了去探索新的领域。 直到 1781 年，敏锐的目光穿透五大行星的轨道，突破了当时已知太阳系的边界。真正的发现不再出自官方冗杂官僚的科学机构，而是发轫于英国业余观测者的家庭作坊。 这一年的一个春夜，出仕英国巴斯教堂的风琴演奏师威廉·赫歇尔在自制的望远镜里，发现了天王星。 威廉·赫歇尔画像 威廉·赫歇尔，这个毫无受过正规天文学系教育的音乐家，全凭自修，造出了那个时代完爆英法两大天文台的，精度最高的天文望远镜，整夜整夜被用于持续观测。他的妹妹卡洛琳·赫歇尔本是颇具天赋的歌唱家，也被他请来，放弃音乐领域的发展，成为他的观测助手。卡洛琳后来也成为有所成就的天文观测者，历史上确认由她发现的彗星不少于八颗。 而在当时，卡洛琳最主要的工作范畴是，在哥哥进行废寝忘食的观测之时，给他喂饭。 赫歇尔精度最高的望远镜：四十英尺望远镜，造价昂贵，需要复杂的机械配合操作，注意右下角的房子大小。 1781 年，在赫歇尔的镜筒指向金牛座天区时，一个星图上未曾标出的细小的光点闯入了赫歇尔的视野，与传统的恒星不同，通过高倍数望远镜观测，天体呈现出一个圆面形状，是太阳系系内星体的典型表征。又通过几天的跟踪观测，发现这个星体在恒星背景上产生了移动，星体轨道与彗星的抛物线轨道不相同，是接近正圆，直径则超过地球的四倍，确认为一颗新行星，也就是今日的天王星。自希腊时代以来运转两千年的五大行星体系扩充为六行星系统，太阳系的边界向外推出了一倍。 1781 年天王星的闪现，并不是它首次出现在人类的视野。天王星最亮时，视星等达到 5.5 等，肉眼都勉强可见。人们回溯历史文献记录，发现在赫歇尔之前足足有 22 次天王星的标记。历史文献的记录一方面证明了新行星的地位，另一方面也表明：发现天王星不在于难于观测，而在于难以分辨。 人们随便拿起一个镜筒指向天空，可以观测到的的星体都数以十万计，天王星湮没在浩繁的星空背景之下，天文学家仅仅把它当成夜空背景里的一个平凡光点，没有人进行过任何跟踪计算。 天王星被发现之后，随之而来的任务便是确认行星轨道。天王星发现几个月后，天王星的近似轨道便被算出。然而，轨道运算工作很快遭遇危机，天王星开始偏离科学家预言的轨道。 天文学家波德，宣称出现误差非常合理，毕竟当时天王星刚刚被发现两年多，而天王星绕日周期长达 84 年，已有的观测记录不足以做为预测轨道的基础，他想到了一个最基本的解决办法：查阅历史文献。 天王星当时最早的记录出自于格林尼治天文台首任台长、英国首任皇家科学家弗兰斯蒂德。弗兰斯蒂德作为英国最严谨星表的编订人，首次记录早于赫歇尔 91 年。他是一丝不苟的观测者，在同时代牛顿写作巨著《论自然哲学的数学原理》时，正是弗兰斯蒂德提供的天文数据给了牛顿足够的数据，才使牛顿的万有引力学说理论有了足够的实际支撑。然而，此后牛顿与其反目，以皇家学院院长身份对其多加打压，甚至开除出皇家学院会籍，但这都丝毫不能质疑弗兰斯蒂德观测的准确性。 弗兰斯蒂德的继任是预言哈雷彗星回归的哈雷，哈雷此后又有迈耶，迈耶留下的文献里，也留下了天王星的痕迹。于是，靠着弗兰斯蒂德、迈耶、赫歇尔等人共一个世纪的观测资料，天文学家终于确定了天王星的新轨道。 这还没完，两年之后，天王星再度偏离星轨。 要维持天王星的椭圆形轨道，现有数据和历史文献出现了矛盾—— 如果文献是对的，天王星就不应该出现在现在的位置上，可它偏偏出现了。 如果按现在天王星的运转情况，显然历史文献错了，可偏偏弗兰斯蒂德是出了名的一丝不苟的观测者。 学界开始争论历史文献中的天王星数据是否有效，最终天文学家分为两派： 一派选择壮士断腕，奥地利天文学家菲克斯米尔纳抛弃了弗兰斯蒂德的文献记录，推演新轨道，终于将天王星轨道误差控制在 10 角秒以内。 另一派则选择大胆求进，法国天文学家达兰伯利尊重弗兰斯蒂德的文献，但把木星和土星的引力扰动因素纳入到天王星轨道计算中来。这样，考虑进木星和土星对天王星的干扰，天王星轨道终于将历次文献数据与现有记录吻合为一。 还没完，到了 1800 年，天王星再次出轨。 天文学家束手无策，毕竟当时所有的因素都考虑了进去，就是不能算出来一条符合万有引力定律的真正轨道。直到 20 年后，法国天文学家波瓦德试图解决这一问题。这时，天文学家已经积累了天王星发现 30 年来的数据，历史学家也没闲着，他们新发现了弗兰斯蒂德的尘封手稿，里面记录着天王星晚期的一些资料，整一个多世纪的数据全都清清楚楚地放在波瓦德面前。 这时波瓦德发现：对不上，无论如何历史文献和现有数据都对不上。他只能采取更武断糟糕的做法，把赫歇尔之前 90 年的数据一并删除，但这也只是把新数据和轨道偏差控制在 10 角秒，而旧有文献数据数据和轨道的偏差达到了几十角秒以上。 天文学家对波瓦德的轨道十分不满，如果说弗兰斯蒂德的观测错了也罢，可总不能之前所有的文献记录全都错了几十角秒。科学家们只好假设天王星在被赫歇尔发现前被彗星撞了一下，才偏离了历史数据那么多。 但彗星撞击说也仅持续了五年，1825 年天王星再度出轨，这已经不是撞击说所能弥补了。 至此，历史文献误差说、木星土星扰动说、彗星撞击说一一被击破，天文学家终于提出了一个大胆的假设：天王星外面还有一颗大行星。 通过有限星体数据来计算星体轨道非常繁重，当然也不是完全没有先例。1801 年，世纪之交，意大利科学家皮亚齐发现了第一颗小行星——谷神星。可惜观测了一段时间以后，谷神星就运行到太阳附近，就此消失踪影。仅仅靠着前期极其有限的数据，要预测谷神星几个月后将在哪里现身，在那个没有计算机全凭手算的时代，无疑需要天才来完成。 好在，当时真的有天才仗义出手，数学王子高斯时年 24 岁，这位近代数学的奠基人两年前就已经取得了博士学位。高斯接到请求后两个月，他开创了一种全新的轨道计算方法，在残缺不全的数据基础上运算，最终把计算结果交给了天文学家。里面建议：“不妨新年时把望远镜指向那个位置看看。”天文学家照着高斯的建议一望，谷神星再度出现，与高斯预测的位置只差半度。 但谷神星的轨道计算，好歹是有着一些谷神星的直接观测记录，现如今要通过天王星的轨道扰动，反推出一颗天王星外，距离太阳十几亿公里、没有任何观测记录的大行星，难度更甚。 于是学界又等待了十五年，直到英法两国各自再次涌现一名天才。英国是亚当斯、法国是勒维耶。双方几乎在同时在纸面上预言了新行星的位置，其中勒维耶在运算中用废的稿纸就有上万页。 然而，两人的发现之旅均命途多舛，亚当斯迫不及待奔向格林尼治天文台寻求帮助，而台长担心影响天文台的日常运作，压根不理。勒维耶则低声下气，才在柏林天文台争取了一夜的时间，用来验证新行星。那是新行星发现的最宝贵的机会，两位天文台同事只有一夜时间，他们争分夺秒地进行观测。对照着当时最全面的星表，每在预定天区中发现一颗，就在星图上划掉一颗。终于，经过半个小时的排查，一颗蓝色星球如约出现在视野里，而在星图上，没有对应的星体可供划掉。 海王星至此宣告发现，勒维耶赢得了巨大的声望，英国由于官僚主义的低效，在英法两国的新行星追踪之旅中彻底落败。法国人享有了太阳系第八大行星的发现权，而距离下一颗行星冥王星（当然，现在冥王星已经不是大行星，重新定义为矮行星）的发现，还有大半个世纪。 海王星由此被称作“纸面上发现的行星”，是人类天文学史上目前仅有的一颗，不出意料的话，应该也是此后的唯一一颗。（后来人们回顾勒维耶的计算，发现其中有一定偏差，故海王星的计算有一定偶然因素） 当然，海王星发现之后，人们也查回历史文件核对，发现如同天王星一样，海王星此前也被许多观测者记录过，只是他们未曾留意。 最早的记录比天王星还要早，首次记录出现在两个多世纪前的大宗师伽利略的手稿之中。不知在两百年前，伽利略在星图里点下这颗细小的墨点之时，有没有感受到，来自太阳系遥远边陲的呼唤。 总结：在天王星发现到海王星发现的半世纪里，历史文献对科研的作用如下： 1. 在新星被发现时，及时查找历史已有记录，确认新发现可信度； 2. 在对新行星观测数据有限情况下，作为一手观测原始资料配合计算轨道； 3. 及早暴露新旧轨道冲突，为天文学家及早提出新行星扰动假设奠定基础。 最后直接促成了海王星的发现。 当然，科学研究与历史文献之间往往相辅相成，相互促进，而且影响也不仅限于推动科研以及科学史研究： 1. 历史文献可作为科学研究的重要资料 别的答主提到，在研究超新星爆发时，由于超新星非常罕见，就需要查回中国史籍超新星记录，由于中国星表非常详细，可以促进超新星研究。 2. 观星文献资料可以反过来推动历史研究，协助判别史料真伪 古希腊最重要天文学家之一的托勒密，最重要的著作是《天文学大成》（又叫《至大论》），声称自己做了详细的天文学研究。于是，天文学家根据现有星图，倒推两千年前的托勒密时代星表，发现，在托勒密的星表里，竟然标出了在他声称的观测地点看不见的南方天区的一些星星。呵呵，你肯定抄了别人的星表。 3. 现代科技与历史文献记录结合，可以对科学史以外的历史研究做出重大贡献 最重要的一点就是：夏商断代工程，为了确定上古时代的具体年份，最重要的确定方法便是找出甲骨文、金文记载的天象，然后通过天文法则倒推当时星表，精确确定年份。最终《夏商周年表》定夏朝约开始于前 2070 年，夏商分界大约在公元前 1600 年，盘庚迁都约在公元前 1300 年，商周分界（武王伐纣之年）定为前 1046 年。不靠文献和现代科学的综合，这样的历史结论做出来误差会相当大。 回答完毕。 欢迎来关注我的新浪微博：Sina Visitor System @汪有 查看知乎原文
