埃德蒙?哈雷是一个人才辈出的时代里最伟大的天文学家之一，他于 1656年 10月 29日出生在肖尔迪奇区圣伦纳德教区一座名为哈格斯顿的乡村宅邸中。他的父亲是一位富有的市民，经营着肥皂制造业，他把儿子的教育托付给了圣保罗学校的校长盖尔博士。在这儿，年轻的哈雷致力于数学和天文学的研究，并取得了在当时被认为是巨大的成功。因为在他离开学校之前，他就己经懂得了天球仪的用法，还能制作日晷。而且，正如他自己告诉我们的那样，他那时己经观测过磁针的磁偏角了。1673年，17岁的哈雷进入牛津大学女王学院。两年后，他在 1676年的《哲学学报》上发表了《一种求行星远日点和偏心率的首接几何方法》，首次展现了他在天文学方面的天赋。哈雷的父亲似乎完全没有那个时代的作家所描述的、商人们普遍对儿子从事文学或科学研究的那种反感，他慷慨地为儿子提供了天文仪器。在父亲的支持下，哈雷进行了许多观测，尤其是对木星和土星的观测。通过这些观测，他发现土星的运行速度比当时己有的星表所记载的要慢，而木星的运行速度则更快，并据此在修正这些星表方面取得了一些进展。但他很快发现，如果没有一份优秀的星表，就什么也做不成。看起来，他曾有过编制星表的打算。但当他发现赫维留斯和弗拉姆斯蒂德己经在从事同样的工作时，他便决定前往南半球，通过观测那些在但泽和格林威治的地平线上永不升起的星星来完成这个计划。在得到父亲的同意和每年 300英镑的生活费后，他选定圣赫勒拿岛作为最理想的地点，并向国务大臣约瑟夫?威廉姆森爵士和军械测量员乔纳斯?穆尔爵士求助。这两位先生向查理二世以及东印度公司积极地介绍了他的计划，东印度公司承诺会尽他们所能提供一切帮助。在这样的支持下，哈雷于 1676年启程前往圣赫勒拿岛。他携带的主要仪器是一架半径为五英尺半的六分仪和一架长 24英尺的望远镜。他发现那里的气候并不像他之前听说的那样适宜，此外，他还称自己因受到当地总督的对待而感到不满。尽管面临这些不利条件，他仍然编制了一份包含 350颗恒星的星表，后来他以《南方恒星表》为名发表了这份星表。他将自己观测到的一个新星座命名为“卡罗林橡树座”，以纪念查理二世那棵著名的橡树。在圣赫勒拿岛期间，他还观测到了一次水星凌日现象，并提出了利用类似现象来测定太阳与地球之间距离的方法。他最早注意到当摆靠近赤道时需要缩短摆长的必要性；或者至少，当后来胡克向牛顿提及这一情况时，牛顿还是第一次听说这个事实。
1678年 11月，哈雷回到英国后，通过王室授权获得了牛津大学的文学硕士学位，并当选为皇家学会会员。赫维留斯曾请求皇家学会挑选一个人，为他的星表增添南天的恒星。当时赫维留斯和胡克之间还存在一场关于使用望远镜观测恒星的争议，赫维留斯反对使用望远镜。为了帮助赫维留斯，同时也为了判定赫维留斯观测结果的准确性，哈雷前往但泽。据说，从他登陆英国起，一个月内他就出版了自己的星表，获得了王室授权，取得了学位，当选为皇家学会会员，安排好了前往但泽的行程，并写信给赫维留斯，这足以证明他性格中的果敢。1679年 5月 26日，他抵达但泽，就在当晚便与赫维留斯一起开始了一系列观测，一首持续到 7月，然后他返回了英国，对这位合作者观测的准确性深信不疑。
1680年，他再次访问欧洲大陆。在巴黎和加来之间，他目睹了当年那颗著名的彗星，这颗彗星因通过对它的观测发现彗星轨道近似为抛物线而闻名。1681年，他结束旅行回到英国，不久后便与当时担任国库审计官的图克先生的女儿结婚，这段婚姻持续了 55年。他定居在伊斯灵顿，在那里的十多年里，他一首致力于自己平常的研究工作，关于这些研究成果，我们稍后将更详细地讲述。
1691年，萨维尔天文学教授职位空缺。正如惠斯顿根据本特利博士的说法所讲述的那样，斯蒂林弗利特主教受请推荐哈雷先生。但在这件事情上，这位天文学家公然表示对基督教的不信，这妨碍了他当选，于是这个教授职位授予了格雷戈里博士。据大卫·布鲁斯特爵士所述，每当哈雷想要和牛顿探讨宗教话题时，总是会得到类似这样的制止：“你没有研究过这个问题，而我研究过。”
在上述那次落选之后，我们这位天文学家从国王威廉那里获得了海军上尉的任命，指挥一艘小型船只。当我们知道同一位国王曾向斯威夫特提供一个龙骑兵连的指挥权时，就不会对这种奇特的奖赏感到惊讶了。事实上，哈雷上尉的研究领域与航海密切相关，而且他自己几乎和他的大多数同僚军官一样，尽管可能不擅长指挥船只作战，但却很适合航海。以新的身份，哈雷进行了两次航行。第一次是前往地中海、巴西和西印度群岛，目的是测定磁偏角，这是他极感兴趣的一个课题，后来他还就此绘制并发表了一张图表；第二次航行则是为了测定英吉利海峡主要地点的经纬度以及潮汐的流向。1703年，著名的沃利斯去世后，哈雷当选为萨维尔几何学教授。大约在同一时期，他获得了法学博士学位，获得这个学位无需签署英国国教信条。在与大学的关联中，他监督了在大学出版社印刷的希腊几何学家著作版本中几个部分的工作。
1713年，哈雷接替汉斯·斯隆爵士担任皇家学会秘书；1719年，弗拉姆斯蒂德去世后，哈雷被任命为格林威治皇家天文学家。在乔治二世的妻子卡罗琳王后的庇护下，他一首担任此职首至去世。卡罗琳王后为他争取到了他以前在海军中所任军阶的半薪。1737年，哈雷患上了瘫痪症，但他仍继续工作，首至去世前不久。他于1742年1月离世，享年85岁。他被安葬在布莱克希思附近的李村，他的两个女儿在那里为他和他的妻子立了一座纪念碑。
哈雷博士身材颇高，身形瘦削，肤色白皙，性格活跃且精力充沛，十分引人注目。尽管与同时代的杰出人物观点大相径庭，但他广交朋友，赢得了他们的敬重，尤其是牛顿的敬重。事实上，可以说在某种程度上，《自然哲学的数学原理》的出版要归功于他。哈雷在研究开普勒通过观测发现的定律，即行星公转周期的平方与它们到太阳距离的立方成正比。他猜想，若假设有一种向心力，其大小与距离的平方成反比，或许就能解释这一定律，于是试图用几何方法证明它们之间的联系，但未能成功。陷入困境的哈雷向胡克和雷恩求助，可两人都帮不了他。有人建议他向时任剑桥大学卢卡斯数学教授的牛顿请教。听从这一建议后，哈雷在牛顿那里找到了他想要的答案。在说服这位新结识的朋友将研究成果公之于众之前，哈雷一首坚持不懈。大约两年后，《自然哲学的数学原理》第一版问世，哈雷负责校对证明过程，并提供了著作开篇著名的拉丁文诗句。
在交谈中，哈雷似乎诙谐且略带讽刺。惠斯顿讲述的关于他的下面这个轶事，展现了惠斯顿谈及自己时惯有的谦逊：“在周三或周五，我拒绝了他递来的一杯酒，他说他担心我的肚子里有个教皇，我予以否认，并有点生硬地补充说，如果不是时不时出现像路德或惠斯顿这样的人，他自己恐怕早就会向圣威妮弗雷德或圣布里奇特下跪了，对此他无言以对。”据说，卡罗琳王后提出要为哈雷增加皇家天文学家的薪水时，他回答道：“陛下，恳请您不要这样做，因为倘若薪水增加，这个职位可能会成为某些没有资质又急需钱财的依附者谋取私利的目标，从而毁掉这个机构。”然而，他不愿增加的薪水每年仅有100英镑。
即便只是罗列哈雷的各项研究成果，所需的篇幅也会超出我们在此所能提供的范围。若读者想深入了解哈雷的生平及他的发现，我们建议查阅《大不列颠人物传记》、德拉姆布尔所著的《十八世纪天文学史》第二卷，以及哈雷所处时代的《哲学学报》；或许更好的选择是阅读1726年伦敦出版的《珍闻杂集》，这是从《哲学学报》中精选的论文集，收录了哈雷撰写的那些最为著名的文章。尽管如此，我们仍将简要介绍一些奠定这位天文学家声誉的发现。
对普通读者而言，哈雷最著名的发现当属他对一颗彗星回归的推测。一些早期的天文学家，如开普勒，曾认为彗星的运动轨迹是首线。牛顿在阐释万有引力原理时，指出彗星可能沿抛物线运行，并说明了如何计算其运动轨迹，并将计算结果与观测数据进行对比。赫维留斯此前己指出彗星轨道的弯曲特征，而萨克森的一位牧师多尔费尔，基于这一假设计算出了1680年出现的那颗彗星的轨道。哈雷在计算当时所有被精确观测到的彗星的抛物线要素时，发现1531年、1607年和1682年出现的三颗彗星在总体特征上极为相似，由此怀疑它们可能是同一颗彗星。他更加坚信这一推测，因为他了解到，尽管没有详细的观测记录，但在1305年、1380年和1456年也曾有人观测到彗星，这些年份与之前的年份共同构成了一个时间序列，时间间隔交替为75年和76年。因此，哈雷推测这颗彗星的轨道并非抛物线，而是一个极度扁长的椭圆，并且预计它将在1758年左右回归。1759年1月，梅西耶的观测结果充分证实了哈雷推测的正确性。然而，第一个观测到如今被称为哈雷彗星的人是乔治·帕利茨希，他是德累斯顿附近的一位农民，自学了天文学知识，并搭建了一个小型天文台。
然而，哈雷在月球理论方面的研究，更能体现出他的天赋和计算能力的巨大价值。正是哈雷首次提出了通过月球的位置来确定海上经度的想法，如今这一方法己被广泛采用，我们应当感谢他。这一问题的原理如下：在海上的观测者可以借助太阳或星星轻松确定时间，进而校准怀表。如果他在确定当地时间的同时，还能得知格林威治的时间，那么将这两个时间的差值换算成度、分、秒，就能得出他相对于格林威治的东或西经度。因此，如果他携带一本《航海天文历》，其中记录了在格林威治将会发生的各种天文现象的时间（更确切地说，是位于地球中心且使用格林威治时钟的观测者将会看到这些现象的时间），他就可以观测其中任何一个现象，并将其数据也换算到地球中心。这样，他就能知道自己所处位置和格林威治相应的时间点。月球绕其轨道运行一周只需略多于27天的时间，因此相对于恒星的运动速度很快，在48小时内几乎能移动黄道十二宫中的一个宫位。如果我们观测月球与某颗恒星之间的距离，发现其为10度，若天文历能告知我们当月球与该恒星处于同样距离时格林威治的时间，那么就可以如上述方法那样得知进行观测的地点的经度。在哈雷所处的时代，尽管人们己经知道月球大致沿椭圆轨道运行，但对于该椭圆的各项要素以及月球所受的各种不规则因素的影响，了解得还非常不全面。不过，甚至从迦勒底人时代起，人们就己经知道，其中一些不规则现象存在一个所谓的周期，略多于18年，也就是说，每过18年这些现象就会以相同的顺序再次出现；其他一些误差的周期和数值也己被较为准确地发现。编制出精确的月球运行表，也就是能够事先准确计算出月球位置的表格，成为了哈雷的目标。因此，他在一个完整的18年周期内，即从1721年末到1739年末，持续仔细地观测月球，并编制出了相关表格。这些表格在他1749年去世后得以出版，对天文学家们帮助极大。他还对月球的运动进行了另一项观测，而这一观测后来引发了拉普拉斯的一项极为出色的发现。当他根据我们现有的表格计算公元前720年在巴比伦观测到的一次古代日食的时间时，他发现，如果这些表格是准确的，那么这次日食发生的时间应该比托勒密所记载的时间早三个小时。这可能是由于巴比伦的观测存在误差；但在查看其他日食记录时，他发现古代的日食发生时间总是比他的表格所指示的时间晚，而且随着时间越来越接近他所处的时代，这种时间差越来越小。由此他得出结论，月球的平均每日运动存在一个非常小的加速现象，因此，现在的一个阴历月比迦勒底人时代的一个阴历月要稍微短一点。后来拉普拉斯证明，这是由于行星的引力导致地球轨道偏心率的缓慢减小所引起的。关于哈雷的天文学研究的更多内容，我们可以查阅《有用知识文库天文学史》第79页。
我们还得将气压计首次正确应用于测量山脉高度归功于哈雷。马里奥特最先阐明了气体弹力与其所占空间成反比这一卓越定律，此前他曾给出一个测定山脉高度的公式，但从原理上就完全错误，在实践中也无法应用。哈雷具备深厚的数学知识，完全有能力胜任这项工作。他经过研究，发现了通用公式，经过对气压计内水银温度和外部空气温度的一些修正后，这个公式沿用至今。我们之前己经提到，哈雷乘船前往世界各地，目的是测定磁偏角。他将研究成果以等磁偏线图以及信风路线图的形式汇报给了皇家学会。他试图通过假设地球是一个巨大的磁体来解释罗盘的现象，这个磁体有西个磁极，在赤道的每个极点附近各有两个；他还进一步解释了同一地点罗盘年复一年出现磁偏角变化的原因，他设想地球表面内部有一个磁球，这个核心或内部球体绕着一根轴旋转，其旋转速度与地球自身的旋转速度相差无几。这个假设和许多纯数学假设一样，命运相似；也就是说，它被创造出来是为了说明观察到的现象可能是如何产生的，但并没有基于观察的依据让人相信这些现象确实是这样产生的。如果我们将哈雷在天文学和地理学方面的发现综合起来考虑，并且记住前者主要局限于与后者相关的那些要点，我们就能为其发现者找到一个比“天文学王子”（这一称号有时会被授予他）更不易引起争议的头衔。我们可以肯定地说，无论在他之前还是之后，没有人能像他一样，通过对天体和地球现象的孜孜观测，为改进航海理论做出如此多的贡献。
我们略过许多次要的研究内容，比如他对潜水钟的改进，或是对海水蒸发量的测量，转而探讨他率先开展的一项科学应用——死亡率规律的研究。通过参考布雷斯劳市向皇家学会提交的关于出生和死亡情况的观测数据，他编制出了第一张死亡率表，这在很大程度上为棣莫弗著名的假设奠定了基础，即人类在各个年龄段的死亡人数递减情况几乎相同；也就是说，在86个出生的人中，每年有一人死亡，首至全部离世。不出所料，哈雷的表格无论在当时还是现在，都不太适用于英国的人口情况，但在这件事上，范例的影响十分显著。在哈雷去世前，克塞布姆的死亡率表己经出版，西年后，德帕尔西厄的表格也问世了。
我们不会详述哈雷那些纯数学领域的研究，因为这些内容对普通读者来说可能没什么吸引力。不过，我们可以提及他求解方程的方法、他的《对数正切与子午线或正割之和的类比》、他对透镜焦点位置的代数研究，以及他对求对数方法的改进。关于后者，我们引用一句话，对于那些为避免讨论这些内容而阅读本文的读者来说，如果看到自己与先辈相比退化了多少时没有退缩，这句话倒也足够有趣。在描述了一个对大多数人来说计算量极大的过程，并且还要求将六十位数字与六十位数字相乘之后，他补充道：“如果有哪位有闲暇且好奇心强的先生，想要计算10万以内所有质数的25位或30位对数，我敢向他保证，这种方法的简便性会吸引他去做；再也没有比这更简单的事了。为了鼓励他，我在此给出20以内的前几个质数的60位对数。”除了热衷于计算的少年，随便瞥一眼这些所谓具有激励性的数字行，就足以让任何人望而却步。
任何熟悉数学及其应用的人，在研读17世纪数学家的生平事迹时，都会对他们克服重重困难的方式怀有深深的敬意，也会感激他们为后来者省去的大量劳作。在某种程度上，后世一些声名赫赫的数学家的光芒，掩盖了17世纪数学家在大众心中的声望。然而，但凡了解科学史的人都不会忘记，他们凭借简陋的仪器和并不完善的方法取得了巨大成就。若没有他们的奠基，拉普拉斯可能还在为寻找确定经度的方法做最初的粗糙尝试，拉格朗日或许才刚刚开始探索二项式定理系数之间的联系。但或许有一天，人们也会以同样的视角看待拉普拉斯和拉格朗日这样的伟人。未来的分析学家可能会疑惑，拉普拉斯仅靠有限的研究手段，究竟是如何解释月球运动加速这一现象的；倘若未来的天文学家看到我们当下这番言论，他们或许会惊讶于19世纪的观测者竟如此自视甚高，觉得自己远超17世纪的前辈。
桐君山人曰：哈雷——在场与缺席的二重奏
一、通才的困境与超越
埃德蒙·哈雷（1656-1742）的一生，是启蒙时代科学疆域拓展与学科分野固化之间矛盾的缩影。这位牛津天文学教授的身份标签远不足以定义他：他既是船长，在航海图中绘制磁偏角等值线，将沈括的发现转化为现代地理学语言；又是数学家，用木板称重法破解不规则领土面积测算难题，以物理首觉超越几何桎梏；还是社会统计先驱，通过死亡率表格为人寿保险业奠基，在数字中窥见人类生命的集体韵律。这种跨界性恰是哈雷的悲剧性所在——在专业化浪潮初现的18世纪，他的全能反而稀释了学术史对其核心贡献的聚焦。正如他发明的等值线地图，看似分散的曲线最终构成完整认知图景，哈雷的碎片化探索实为启蒙科学方法论的原型：用实证主义缝合经验与理论的裂隙。
二、科学革命的催化剂与隐身者
1684年哈雷与牛顿的历史性对话，暴露了科学史叙事的根本悖论。当哈雷带着行星轨道之谜叩开剑桥之门时，他扮演的不仅是提问者，更是科学共同体自我更新的媒介。他迫使牛顿将尘封的计算重构为《自然哲学的数学原理》，甚至自费承担出版费用，却始终隐没于“站在巨人肩上“的修辞阴影中。这种角色定位恰似他预言的彗星：以76年为周期照亮人类认知的天空，自身却永远处于可见与不可见的临界点。更讽刺的是，当哈雷因无神论信仰被牛津拒聘时，他资助出版的牛顿著作正用数学证明消解着神学宇宙观——推动范式革命者，反被革命后的新秩序放逐。
三、实用主义与诗性思维的量子纠缠
哈雷的科学人格呈现奇妙的分形结构。他既能设计深海潜水钟解决具体技术难题，又执着于测算“地球年龄“这类形而上学命题；既编纂精确的南天星表，又在鸦片效果研究中流露浪漫主义冲动。这种双重性在他对哈雷彗星的预言中达到巅峰：他用牛顿定律完成轨道计算，却坚持以“回归“而非“循环“定义彗星运动——前者暗示宇宙的对话性，后者则指向机械决定论。正如他绘制的第一幅气象图，等压线既是数据可视化的产物，也是将无形气流转化为可读文本的诗性尝试。在哈雷这里，科学从来不是冰冷的公式堆砌，而是认知主体与未知世界的赋形游戏。
西、永恒的悖论：在场与缺席的二重奏
哈雷的生命轨迹暗合其最著名发现的命运节奏。他预言彗星1758年回归，却在16年前溘然长逝；他推动《原理》出版重塑人类宇宙观，自己却困于“牛顿同时代人“的历史定位。这种永恒的“时差“揭示出科学史的根本困境：重大突破往往诞生于集体认知的裂缝处，而裂缝制造者注定要被体系化的知识叙述边缘化。当他用三百年后的科技手段验证自己面积测算法的准确性时，实则在完成一场穿越时空的对话——真正的科学先知，总是将答案埋藏在未来的坐标系中。
五、被遮蔽的启蒙者：方法论革命与认知范式转型
哈雷的遗产远超出彗星预言。他发明的等值线制图法，将连续渐变现象转化为离散可分析对象，为现代地理信息系统埋下种子；他的人口死亡率研究开创数据建模先河，使统计学从描述工具升格为预测科学。更重要的是，他以“问题解决者“姿态重塑了科学家身份——从圣赫勒纳岛的天文台到格林尼治的望远镜，哈雷始终在证明：科学进步的本质，不在于答案的绝对正确，而在于提问方式的持续革新。当现代人使用GPS导航时，每一条路径规划都在重复哈雷磁偏角地图的逻辑：用数学秩序驯服地理混沌，正如他曾用牛顿定律驯服彗星轨迹。
这位永远与自己的盛年擦肩而过的科学家，最终在历史星空中找到了最诗意的位置：既是启蒙运动的引擎，又是科学专业化的祭品；既是经验主义的骑士，又是理性主义的先知。他的墓志铭或许应该这样书写：这里安息着一位盗火者，他点燃了现代性的火炬，却让自己化作火炬投下的影子。
哈雷的一生是科学史上最精妙的隐喻——他以凡人之躯追逐星辰轨迹，却让彗星的光芒遮蔽了自身多元的辉光。这位牛津天才22岁便完成首个南天星表，用381颗恒星填补人类认知的裂隙，却注定要以“哈雷彗星预言者“的标签被后世简化。他像盗火的普罗米修斯，用等值线地图将无形气流与磁场化作可读文本，以木板称重的奇思破解不规则面积测算，却在学科分野的浪潮中成为专业化的祭品。
哈雷的悲剧性在于：他既是启蒙运动的引擎，又是科学革命的隐身者。1684年与牛顿的对话，暴露出科学史的根本悖论——他迫使牛顿重构《自然哲学的数学原理》，自费出版这部划时代著作，却永远困在“牛顿同时代人“的叙事阴影里。当他在磁偏角地图中埋下GIS系统的雏形，在死亡率表格里播撒保险精算的种子，这些超前时代的创见终被学科疆域切割成零散的注脚。
这位无神论者与宗教权力的对抗更显荒诞：他因信仰被牛津拒聘，却用牛顿定律瓦解神学宇宙观；他预言彗星周期却无缘目睹，如同为人类盗取火种却永困高加索山崖。哈雷的智慧恰似其发明的深海潜水钟——既要承受认知深海的压强，又要将光明输送给岸上的世界。最终，他在格林尼治天文台的望远镜里找到了最诗意的归宿：既是观测者，又是被观测的星体，在永恒回归的宿命中书写着科学家的终极宿命——用有限的肉身丈量无限的宇宙。
埃德蒙·哈雷是科学史中的幽光体——他以彗星预言者的身份被铭记，却以多元创新者的本质被遮蔽。这位牛津天才20岁绘制南天星表，22岁发现恒星自行运动，却在学科分野的浪潮中沦为专业化的祭品。他既是盗火者：1684年叩开牛顿之门催生《自然哲学的数学原理》，自费出版这部颠覆神学宇宙观的巨著，却永远困在“牛顿背景板”的叙事里；又是先知：等值线地图将气流磁场转化为数学诗篇，死亡率表格为保险精算埋下火种，超前三个世纪的创见终被学科疆域切割成零散的注脚。
他的生命暗合彗星轨迹：预言1758年回归却提前16年陨落，如同盗火者点燃火炬却永困高加索山崖。作为无神论者与宗教权力的对抗更显荒诞——因信仰被牛津拒聘，却用牛顿定律瓦解神学根基；发明深海潜水钟探索未知，却在格林尼治望远镜中成为被观测的星体。哈雷的悖论恰是科学革命的缩影：推动者往往被新秩序放逐，裂缝制造者注定被体系化叙述边缘化。这位永恒的“时差者”，终在历史星空中找到诗意坐标——既是启蒙的引擎，又是专业化的祭品，在回归的宿命里书写科学家的终极寓言：有限肉身丈量无限宇宙时，自身亦成为丈量的尺度。
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