席泽宗文集(第四卷):中外科学交流

苏联在天体物理学上的伟大贡献 天体物理学是研究天体的化学组成与物理性质、恒星与星系的结构和演化的科学。在天体物理学的发展上，俄国科学家有着巨大的贡献。早在200多年以前，当天体物理学还没有形成一门独立的科学的时候，罗蒙诺索夫就有过意义重大的发现。他**次确定太阳系中另一行星（金星）上大气的存在，因而证明了地球和其他行星在物理性质上有相似的地方。 俄国*大的天文台—普尔科沃天文台—的**任台长斯特鲁维（B.Я. Cтpy.e）在恒星的研究方面做出了划时代的贡献。他是首先测定恒星距离的三位天文学家之一，他是指出星际空间有物质存在的**人，他所编制的双星和聚星表是以后许多年中研究恒星性质和运动的**文件。由于他和他的同事们的努力，普尔科沃天文台在19世纪获得了“世界天文首都”的光荣称号。 彗星物理性质的研究是和普尔科沃天文台的第三任台长布列季欣（Ф. A.Бредихин）的名字分不开的。他在研究彗星尾巴的形状方面做了许多经典的工作，并且证明自然界中除了引力还有斥力存在。后来俄国物理学家列别捷夫（П.Н.Лебедев）对这种力又加以详细研究，用实验的方法证明了光有压力，并且测量了它的大小：质点的半径越小，光压对它起的作用越大。 近代天体物理学中*强有力的方法—光谱分析法—在许多部门的应用是由布列季欣的同事别洛波尔斯基（A. A.Белопольский）奠定和发展起来的。他把关于音波的多普勒效应推广到光波上，并给以实验证明：发光的物体向我们走来或离我们远去的时候，它所发的光谱线也要发生变化。发光体向我们走近时，光谱线向紫色一端移动；离我们远去时，光谱线向红色一端移动；并且位移的多少和发光物体的运动速度成正比。因此，在知道了恒星光谱线位移的大小以后，就可以算出它们远离或接近我们的速度（“视线速度”）。把视线速度和自行配合起来，就可以研究恒星的运动规律。 利用多普勒—别洛波尔斯基原理还可以确定天体是否在自转。因为自转的时候，天体总是有一部分向我们来，一部分离我们去，形成光谱线加宽的现象。根据这一现象，西梅兹天文台的沙因（Г. A.Шайн）院士首先证明：许多恒星，主要是高温恒星，自转速度非常之大，如牛郎星，每六小时就自转一周。这一事实的发现，对于正确理解恒星的结构与演化具有重大意义。 西梅兹是克里米亚半岛上雅尔塔附近的一个村子，这里的天文台建立于1908年，原来是普尔科沃天文台的一个分台，以研究小行星著称于世。“十月革命”以后，1925年在这里安装了直径一米（40英寸）的反射望远镜，从此它在恒星的光谱研究方面就很快地获得各国天文家的好评，一跃而为苏联的主要天体物理观象台。 第二次世界大战期间，德国法西斯侵入苏联领土的时候，普尔科沃和西梅兹两个天文台都毁于炮火之中了。由于苏联党和政府的大力支持，在战后很短的时期内，这两个天文台不但恢复了旧观，而且大大近代化了，安装了许多新式仪器，这些仪器绝大多数都是苏联自己制造的。不但如此，并且又在克里米亚半岛的中部，游击队村附近建立了拥有丰富设备的大型天文台。这个新天文台和西梅兹天文台构成一个统一的整体，改归苏联科学院直接领导，它的名称是：克里米亚天体物理观象台，台长就是去年来过中国的谢维尔内（A.Б. Ceвepный）博士。 除此以外，在苏联建国以来的40年当中还在少数民族区域建立了许多天文台，如格鲁吉亚的阿巴斯图曼尼天文台，亚美尼亚的比拉坎天文台 现在苏联共有20个天文台，1000多名天文学工作者，是一支浩浩荡荡的科学大军。这支用马克思列宁主义武装起来的科学大军，在苏联科学院天文委员会的统一领导下，有计划有步骤地开展研究工作，保证了天体物理学以空前无比的速度蓬勃向前发展。现在就让我们以兴奋的心情，来回顾一下战后12年来苏联在天体物理学上取得的一些巨大成就吧！ 一、太阳系的研究 太阳系的主角是太阳。太阳活动（如黑子的出现）与地面许多现象（如磁暴的发生）有着密切关系，对太阳的观测和研究有着重大的实践意义，因此苏联建有“太阳联合观测网”，大规模地进行着工作。 太阳能的利用，在苏联已经成为现实。它已被用来作医疗、冷却、取暖等之用。现在苏联科学院动力研究所日光工程实验室正在做各种实验，准备大规模地利用太阳能来为共产主义建设服务。 对于大行星，首先是火星的研究，苏联天体物理学家们做了很多的工作。在这里应该举出巴拉巴舍夫（Н.П.Бapaбaшeв）、沙罗诺夫（B. B.Шapoнoв）和吉霍夫（Г.А.Тихов）的名字。尤其是吉霍夫，他是天体植物学的创建者，他首先确定火星上的暗斑区域有植物存在。这些植物与地球上的植物有共性，但为了适应火星上的严寒气候，在很大程度上也有它的特殊性。 对于小行星的研究，西梅兹天文台一向居于世界的领导地位，它所出版的“小行星历表”被各国天文台一致采用。 奥尔洛夫继承和发展了布列季欣关于彗尾的理论，他按照斥力数值的不同，将彗尾分为两大类：**类彗尾是由各种气体（游离的碳气体和氮的分子）组成的，斥力是引力的22～200倍；第二类彗尾是由直径约0.001毫米的微小固体质点组成的，斥力是引力的0.1～2.2倍。奥尔洛夫对彗尾研究的这一卓越贡献，使他获得了斯大林奖金。 关于太阳系起源问题的研究在苏联有很大的发展。1951年4月，苏联科学院举行了盛大的专门会议。与会的天文学家、地质学家、地球物理学家及其他学会的代表们，都热烈地讨论了施密特院士关于太阳系起源的理论。施密特认为：我们的太阳在它形成的初期，或者在它围绕银河系中心运动时，穿过尘埃云，并俘获其中的一部分。这种尘埃中包含大大小小的微粒。在太阳的引力作用下，微粒群在一定的轨道上运行而且互相撞击，随即黏结在一起，*后形成了行星。 与会的人们热烈地祝贺了施密特的成就，但也指出了他的学说的缺点。反对施密特学说*激烈的是费森科夫院士，他提出了另外一套看法。他认为必须把太阳系的起源跟恒星的起源和演化联系起来：太阳从前可能旋转得非常快，那时可能在离心力作用下从它的炙热的气体中抛出物质碎块，这些碎块离开太阳以后，经过冷凝就成为行星。 到现在为止，关于太阳系的起源问题还是没有得到彻底解决。不过世界总是可以认识的，相信在积累了更多的资料以后，科学家们迟早会解决这一问题。 二、恒星的研究 由于光谱的差异，恒星可以分为七大类或七个光谱型。把光谱型作为横坐标，光度（恒星的真正发光本领，用“绝对星等”表示）作为纵坐标，将每颗星点出，便得到右图。绝大多数的星都处在由左上角到右下角的对角线上。这条对角线叫作主星序。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为数不多的白矮星，它们的温度很高、密度很大，但体积很小。 以上所叙述的情况就是罗素图，它是由美国天文家罗素于1913年首先绘出的。这幅图在天文学上非常重要，有许多人在研究，苏联天文家们也做出了巨大贡献。巴连那果（П.П.Пapeнaгo）发现在主星序和白矮星之间还有一组亚矮星。他又和马谢维奇（A.Г.Maceвич）断定：主星序分为两部分，**部分包括从 O型到 G型温度较高的星，第二部分包括从 G型到 M型的矮星；这两部分星在空间分布和运动方面都有很大的差别。伏隆佐夫-维里亚米诺夫（Б. A. Bopoнцов-Вельяминов）发现：在罗素图的右方从 O型和 B型开始，经过沃尔夫－拉叶星、新星，*后止于白矮星，形成了一个系统，他把它叫作蓝白星序。 新星、沃尔夫－拉叶星和变星，这些都属于不稳定星，它们是迅速地变化着的天体。苏联对不稳定星的研究很是注意，1954年在莫斯科召开的第四次天体演化学会议就是专门讨论这方面问题的。应该指出，苏联在变星方面的研究居于世界的领导地位，它是全球通用的变星表的编制者。 阿姆巴楚米扬（В.А.Аибарцумян）在研究炽热恒星（O型星和 B型星）的空间分布时发现，这些星在空间有成窝存在的现象。从理论上算出，同一窝中的恒星在不同速度的影响下，以及由于其他原因，它们应当很快地分散。但是还没有分散，可见它们是不久以前才形成的。阿姆巴楚米扬把这种刚成窝形成的恒星叫作“星协”。 除由炽热恒星组成的星协（O-星协）外，还发现有另一类型的星协，其中都是由 G型到 M型的矮星，这些星的亮度变化很不规则，光谱中有明线存在。这一类星协叫作 T-星协，它是因金牛座的变星而得名的。 星协的发现对于反动的唯心论是一个致命的打击。它证明了在我们的星系（银河系）里，恒星不是由于某一“造物主”的创造在同一时间产生的，而是陆续形成的，就是此刻，也还在产生着。 三、星系的研究 我们所在的星系—银河系—是由恒星、星云和星际物质等组成的。巴连那果和库卡金（Б.В.Кyкapkин）在研究各种不同类型的恒星的空间分布和运动特性时，发现它们在银河系里头分别属于三个子系：球状子系、扁平子系和中介子系。同一子系的各类天体似乎有起源和演化上的联系。这一子系概念的建立，对于星系结构的研究是十分重要的。 前面说过，星际物质的研究是从俄罗斯天文学家斯特鲁维开始的。苏联天文学家们继承了这个光荣历史，在这方面做了许多工作。科学家们查明星际物质有两种：尘埃和气体。大半集中在扁平子系里的星际尘埃具有吸光的作用，也有使遥远的星光变红的现象。星际尘埃的密度并不是到处一样，有的地方特别密集，形成“黑云”一团。被巨大的云块遮住的银河系中心，在1948年终于露出了它的“庐山真面目”，苏联天文家卡里涅克（A. A.Кaлиняк）、克拉索夫斯基（B.И.Кpaсoвский）和尼可诺夫（B.Б.Никонов）用电子光学变换器拍得了它的照片。在全世界来说，这是**次。 在研究黑暗星云的同时，对于明亮的弥漫星云苏联也在研究。沙因院士和加泽（B.Ф.Гaзe）发明了一种方法，能把纯气体的云和气体尘埃云分别开来。结果发现：纯气体云常和炽热恒星（O型星和 B型星）混在一起，而气体尘埃云则与一些低温恒星是在一起的。很可能，这种关系有着深刻的演化意义。 将沙因的方法应用到其他星系—河外星系—的照相上时，发现有些河外星系的内部也有巨大的气体云，而且这种云也是和炽热恒星在一起的。这说明在其他的星系里可能也存在着像我们银河系里的星协。 银河系和其他的星系是有着许多共同点的，彼此可以互相引证。1952年，伏隆佐夫-维里亚米诺夫就在研究河外星系旋涡结构的基础上，得出了一些普遍原则，来作为研究银河旋涡臂的指导思想。他认为从巨星和超巨星的空间分布可以确定旋涡臂的位置，并且断言银河系不止两个旋涡臂。这方面的研究现还在继续。 从以上的简短叙述，我们可以看出苏联在天体物理学上的成就是多方面的，是巨大的。它之所以能如此，除了由于苏联共产党和苏联政府的重视，还由于苏联天文家们掌握了马克思列宁主义认识论的有力方法，以及他们工作的计划性。学习苏联，建设祖国—我们不仅要学习苏联的科学成就，还必须学习苏联科学家们的这两大特点。只有这样，我们才能迅速赶上世界水平。 〔《科学》，1958年第1期〕