從哥白尼的「天球運行論」出版到牛頓出版「自然哲學的數學原理」之間的一百四十四年間，英格蘭經歷了蘭卡斯特王朝，約克王朝，都鐸王朝，斯圖亞特王朝四個王朝，其中發生了亨利六世發瘋後引發的蘭卡斯特與約克兩家族間的玫瑰戰爭;亨利·都鐸在包斯渥戰役(Battle of Bosworth Field) 戰勝理查三世後建立都鐸王朝;亨利八世下令英國脫離羅馬天主教會，自封英格蘭教會最高元首，乃至於伊莉莎白女王將英國帶入黃金時代，一直到蘇格蘭的斯圖亞特家族入繼大統，君臨英格蘭，接著國會與國王爆發了衝突，國會獲勝，國王查理一世被斬首，然後克倫威爾成為護國主展開獨裁政治，克倫威爾死後，英國人迎回查理一世之子查理二世，查理二世死後，他的弟弟詹姆士二世繼位，就在「自然哲學的數學原理」出版後不久，國會與國王再度爆發衝突，史稱光榮革命，詹姆士二世逃亡，詹姆士二世的女兒與女婿成為國王與女王。可以說這一百多年讓英格蘭從一個中古世紀的封建國家轉變成現代強權。相較之下，英格蘭的科學發展，好像相對地平靜無波，而且也沒有像哥白尼，克卜勒這樣響叮噹的名字出現，難道孤懸海外的不列顛島，一點都沒受到這股新思潮影響嗎? 喔!當然不是這樣。那麼在十七世紀之前，甚至更早的時候，不再襲用托勒密系統的新派天文學在英國有沒有什麼人在學習、使用、甚至傳揚呢? 這裡阿文就為您介紹三位您應該沒聽說過的學者，他們是英格蘭的新派天文學的先驅， 他們見證了新派天文學在歐洲流通的過程，也反映出亂世中學者孤高的身影，絕對值得我們好好了解一番。就讓阿文為您介紹這三位開拓英格蘭的天文學家吧。

首先登場的是托馬斯·迪格斯(Thomas Digges，1546 –1595) ，他的父親是數學家兼測量師，倫納德·迪格斯(Leonard Digges，約1515 年– 約1559 年)，倫納德·迪格斯是一位著名的英國數學家和測量師，發明了經緯儀而享有盛譽，並通過其有關測量、製圖和軍事工程的英文著作而成為當時重要的科學普及者。倫納德的第一本著作是1553 年出版的《一般預測》(A General Prognostication)，這本書成為當時的暢銷書，因為其中包含萬年曆、天氣知識和豐富的天文資料，而在此之前，過去這些資料只能透過拉丁文或希臘語出版的書籍。但是1554 年1 月，倫納德參加了由新教徒托馬斯·懷亞特爵士領導的叛亂，結果不但被逮捕還被判處死刑。幸虧在 1554 年 4 月 1 日，他被赦免，但是他的土地和財產在他被剝奪公民權後被沒收，但仍需向王室繳納擔保。 1555 年 2 月，迪格斯被罰款 400 馬克。大概就是因為缺錢，所以他於 1555 年（現存最早的版本）對《一般預測》進行了修訂，並於 1556 年再次修訂，標題改為《永恆的預言》。倫納德在托馬斯十三歲時去世。

父親去世後，托馬斯在約翰·迪伊(John Dee，1527—1608）的監護下長大，約翰·迪伊是文藝復興時代典型的自然哲學家。雖然不確定托馬斯·迪格斯有沒有上過大學，但顯然他在迪伊那邊學了許多。像是他就曾試圖確定第谷·布拉赫觀測到的 1572 年超新星的視差，並得出結論它必須超出月球軌道。這與亞里斯多德的宇宙觀相矛盾，亞里斯多德認為恆星之間不會有任何變化。1576 年，托馬斯·迪格斯出版了他父親的《永恆的預言》新版本。他新增了一些材料。與他父親原著中的托勒密宇宙論相反，附錄詳細討論了有爭議而且在英格蘭仍鮮為人知的哥白尼日心說宇宙模型。附錄的大部分內容是哥白尼著作《天球運行論》中章節的鬆散英文翻譯。這是該模型的首次英文出版物，也是科學普及的里程碑。然而，托馬斯·迪格斯比哥白尼走得更遠，他提出宇宙是無限的，包含無限多的恆星，並且可能是第一個這樣做的人，比佐丹奴·布魯諾（1584）和威廉·吉爾伯特（1600）都還早。迪格斯對宇宙學的最初貢獻包括拆除天球，並將恆星分散到無盡的太空中。透過將無盡的空間轉接到哥白尼體系上，並將恆星散佈在這個無盡的空間中，迪格斯開創了一個充滿無數恆星混合光線的無限宇宙的想法。他曾寫道:

「這個無限固定的星星球體在高度上呈球狀延伸，因此是不可移動的幸福宮殿，裝飾著無數永恆閃耀的光輝，在數量和質量上遠遠超過我們的太陽，天上天使的法庭，沒有悲傷，充滿了歡樂，乃是(上帝)選民的住所。」

根據科學史家(Edward R. Harrison 1919 – 2007)所稱，迪格斯是第一個提出「黑夜佯謬」的學者，所謂黑夜佯謬是假設宇宙是穩恆，無限大，時空平直的，其中均勻分布著同樣的發光體，由於發光體的照度與距離的平方成反比，而一定距離上球殼內的發光體數目和距離的平方成正比，這樣就使得距地球距離──全部發光體的照度的積分不收斂，黑夜的天空應當是與白晝時一樣明亮才對。當然我們今天知道宇宙是有限的，而且正在膨脹中，星體的光產生的紅位移也能讓可見光紅移成微波，當然迪格斯無法預見這個想法影響有多大，但他無疑是新派天文學的先驅。

迪格斯顯然得到當時政府權貴的重視，因為1583 年伯利勳爵任命迪格斯與約翰·錢伯 (John Chamber) 和亨利·薩維爾 (Henry Savile) 一起參加一個委員會，考慮英國是否應該按照迪伊的建議採用教宗葛列哥里在1582年頒布的新曆法。事實上，英國直到1752年才採用葛列哥里曆。此外迪格斯還曾擔任沃靈福德議會議員，並在 1586 年至 1594 年與西屬尼德蘭戰爭期間擔任英國軍隊的徵兵大將(Muster-Master General)，他以徵兵大將的身份對多佛港的改良多有貢獻。迪格斯於 1595 年 8 月 24 日去世。迪格斯去世後，他的遺孀安妮與沃里克郡奧爾德明斯特的托馬斯·拉塞爾結婚，托馬斯·拉塞爾還是1616 年威廉·莎士比亞任命他為遺囑監督人呢。

接著上場的這位是耶利米·霍羅克斯（Jeremiah Horrocks，1618 – 1641 ），霍羅克斯被描述為將牛頓與哥白尼、伽利略、布拉赫和克卜勒聯繫起來的一座橋樑。他比艾薩克·牛頓還早提出了太陽和地球對月球軌道的影響。在《原理》中，牛頓承認霍羅克斯與其月球運動理論相關工作的重要性。與迪格斯不同的是，霍羅克斯的父親只是一位普通農民，不過他的母親瑪麗·阿斯平沃爾，乃是來自托克斯泰斯帕克的一個著名鐘錶匠家族，據說正是瑪麗·阿斯平沃爾的鐘錶匠兄弟讓霍羅克斯對天文學產生了興趣。霍羅克斯於1632 年5 月11 日進入劍橋伊曼紐爾學院。他以工讀生（Sizar）的身份進入劍橋，這意味著他必須做一些雜役來補償費用的減少，後來的牛頓也是用這身分進入劍橋。霍羅克斯在劍橋結識了數學家約翰·沃利斯(John Wallis，1616—1703）和柏拉圖主義者約翰·沃辛頓（John Worthington，1618–1671) ）。雖然歷史學家沒有霍羅克斯在大學修課的記錄，但我們知道當時所有學生都學習了一套涵蓋古典語言、文學和神學的課程。課程的一小部分內容將涵蓋歐幾里得的《幾何原本》和托勒密的天文學。年輕時，他閱讀了當時的大部分天文學論文，並指出了它們的弱點；到了十七歲，他就提出了新的研究方向。 1635 年，他離開劍橋，回到托克斯泰斯莊園。他沒有從劍橋大學畢業，這在當時並不希奇，許多貧困學生都因為無法負擔費用，沒有獲得學位就離開了大學。

霍羅克斯離開劍橋以後，他持續專研哥白尼和克卜勒帶來的天文學，更進一步研究發展他們的思想所需的數學專業知識。 那是一個天文學充滿不確定性的時代，不但世界各地的天文學家之間無法達成一致，而且另一方面神學家們猛烈抨擊與聖經相矛盾的主張。霍羅克斯雖然是個虔誠的年輕人，但他堅定地站在科學這一邊。他曾寫下這樣的文字為天文學辯護:
由於某些人的不準確的觀察而認定最高尚的星象科學不準確是錯誤的。它遭受這些抱怨並不是因為它自己的過錯，這些抱怨是由於人類觀察而不是天體運動的不確定性和錯誤而引起的...我不認為迄今為止已觀測到恆星運動的任何缺陷，也不相信它們會被發現。我絕對不會允許上帝創造的天體比人類觀察到的更不完美。 

霍羅克斯從1635 年開始使用蘭斯伯格(Philip van Lansberge，1561-1632)的表格來計算行星位置，並將結果與他自己的觀察結果進行比較。他很快發現蘭斯伯格的表格有嚴重錯誤，並意識到這些表格是基於錯誤的行星理論，於是他轉向克卜勒於 1627 年出版的《魯道夫星表》。他透過直接觀察檢驗了克卜勒定律，進而接受了克卜勒的行星橢圓軌道理論，但是他對克卜勒主張太陽對行星的交替吸引和排斥造成了行星軌道為何是橢圓形的說法甚不滿意。隨後他透過與圓錐擺的類比企圖來解釋行星的橢圓軌道。他指出，如果擺錘被拉回並釋放，那麼它會遵循橢圓形路徑，而且主軸沿著公轉方向旋轉，就像月球軌道的拱頂一樣，當然他還無法提出令人滿意的完整解釋。但是他也是第一個證明月球沿著橢圓軌道繞地球運行，同時也確定彗星沿著橢圓軌道運行的人。霍羅克斯還意識到月球的軌道受到太陽的擾動並能夠給出比當時任何現有的任何理論都要好的月球理論。最終的理論包括透過可變偏心率和振盪後殿線對取決於月球距長和異常的不等式進行解釋。事實上，霍羅克斯的月球理論被使用了大約 100 年，這可真是一項了不起的成就呢。

霍羅克斯於1636 年返回蘭開夏郡後不久，開始與曼徹斯特附近布勞頓的商人威廉·克拉布特里通信。後世學者猜測，可能是曾與霍羅克斯同時在劍橋大學就讀的約翰·沃辛頓將克拉布特里介紹給霍羅克斯。克拉布特里於1610 年出生於布勞頓斯波特(Broughton Spout) 的小村莊，該村莊位於艾威爾河(Irwell) 東岸，靠近索爾福德(Salford) 布勞頓(Broughton) 現在被稱為「修道院」的地區，並在曼徹斯特文法學校接受教育。他娶了一個富裕的家庭的女兒，並在曼徹斯特經商。他最大的興趣就是天文學。他仔細測量行星的運動並進行精確的天文計算。並重寫了克卜勒原先的魯道夫行星位置表。在霍羅克斯與克拉布特里周圍形成了在英國的克卜勒天文學第一批追隨者。該組織自稱“Nos Keplari”，此時國王查理一世與國會的鬥爭正如火如荼，不過一般平民依然平穩度日。

要研究天文當然需要望遠鏡，霍羅克斯先前購買了一台半徑為3 英尺的天文儀器—一種帶有可移動瞄準器的十字星，用於測量兩顆恆星之間的角度——但到1637 年1 月，他已經感到該儀器的局限性，因此需要建造了一個更大、精度更高的版本。但他所需的非常專業的天文儀器沒有市場，因此他唯一的選擇就是自己製造，他的父親和叔叔都是擁有製造精密儀器專業知識的製錶師。顯然，他白天幫助處理家族生意，作為回報，他家族的製錶師透過協助設計和建造夜間研究星星的儀器來支持他。到了1638 年，他終於擁有了他能找到的最好的望遠鏡。到了1639 年 6 月 8 日，霍羅克斯來到了普雷斯頓附近的馬奇胡爾村(Much Hoole)安定下來，因為我們有他在那個村莊寫的信件副本。他很可能去了馬奇胡爾擔任牧師，根據馬奇胡爾當地的傳統，布雷瑟頓是斯東家族擁有的一處重要財產，他們是富裕的農民和商人，而霍羅克斯可能是斯東家族的家庭教師。如果是這樣，他就會住在斯東家族住所卡爾莊。

霍羅克斯在馬奇胡爾村的平靜生活很快就變得非常刺激精彩。原因是來自克卜勒!克卜勒曾預測金星凌日將在1631 年發生，但是1631 年那次發生時歐洲是日落以後，所以觀測不到。下一次要等到1761 年才會發生。霍羅克斯修正克卜勒的表格後意識到金星凌日將於 1639 年 11 月 24 日再次發生，並且這一次在英國可以觀測的到!原來克卜勒雖然預測到這次的金星凌日，但卻把發生時間算早了九小時，霍羅克斯發現了克卜勒的錯誤，發現這次金星凌日在歐洲是白天，所以看得到。他在 1639 年十月，就在凌日發生前幾周前寫信給他的朋友克拉布特里，兩人計劃觀察這次的凌日現象。當儒略曆1639 年11 月24 日（公曆12 月4日）當天到來時，他終於一償宿願。霍羅克斯在《Venus in Sole Visa》中寫道：

「24日，我從日出到九點，從十點前一點到中午，以及下午一點，都仔細地觀察著，期間我被一些最重要的事務召喚出去，為了這些觀賞性的追求，我不能適當地忽視。但在這段時間裡，除了一個常見的小點之外，我在陽光下什麼也沒看到……這顯然與金星無關。下午三點十五分左右，當我再次可以自由地繼續我的工作時，雲彩彷彿在神聖的干預下完全消散了，我再次被邀請去執行重複  觀察的感激任務。然後我看到了一個最令人愉快的奇觀，我樂觀願望的對象，一個不尋常的大小和完美的圓形形狀的斑點，它已經完全集中在左邊的太陽圓盤上，因此太陽和金星的四肢正好位於重合，形成接觸角。我毫不懷疑這確實是星球的影子，立刻聚精會神地觀察起來。」

霍羅克斯和克拉布特里兩個人都在自己的家中記錄了這個事件，歷史學家並不清楚他們是否曾見過面，但克拉布特里的計算對於霍羅克斯估算金星的大小以及地球到太陽的距離至關重要。霍羅克斯從克拉布特里的觀測中做出一些推論，從而大大改進了自己的數據。他給出了金星表觀直徑的數值，遠優於先前發現的任何值。他還大幅改進的金星軌道數據，找到更好的軌道半徑、偏心率和黃道傾角值。儘管霍羅克斯只能從同一地點對凌日現象進行三次觀測，但他能夠比以前發現的任何結果都更準確地計算出地球到太陽的距離。他得到的數值：

……至少 15000 個地球半徑。給出大約 60,000,000 英里(其實正確值為 93,000 ,000）。

正當霍羅克斯正準備繼續研究天文學時，卻不幸於1641 年1 月3 日突然去世，就在他與克拉布特里見面的前一天。享年只有22 歲。 我們對霍羅克斯 去世的資訊全來自克拉布特里在霍羅克斯的一捆信件上寫的：-
「耶利米·霍羅克斯先生從 1638 年、1639 年、1640 年直到他去世那天（非常突然，即 1 月 3 日早上）寫給我的信；前一天他安排來找我。因此，上帝結束了所有世俗事務。唉，我失去了親愛的霍羅克斯。 Hinc illae lachrimae(淚水因此而落下)。無法挽回的損失。」

更加不幸的是，比霍羅克斯年長八歲的克拉布特里居然也在三年後的1644 年 7 月 19 日立下遺囑後過世，並於 1644 年 8 月 1 日被葬在曼徹斯特學院教堂內。

霍羅克斯英年早逝，再加上英國不久後就陷入全面的內戰，本來他的成就很可能就此被掩沒，但幸運的是，當荷蘭大科學家海更斯在1661年來倫敦參加查理二世的加冕，剛好遇到水星凌日，大眾對行星凌日又產生了興趣，此時皇家學會的成員Sir Robert Moray 告訴海更斯自己手上有霍羅克斯的手稿，但是似乎無人有意願將它付梓，所以央託海更斯幫忙。海更斯想起在但澤的波蘭天文學家赫維留也在觀測水星凌日，就將手稿拿給赫維留。赫維留於是在 1662 將霍羅克斯關於凌日的論文「Venus in Sole Visa」當作自己觀測水星凌日的報告附錄加以出版。這本書在剛成立不久的英國皇家學會(成立於1660年十一月底)內引起了極大的興趣，因為它展現了霍羅克斯的熱情和浪漫本性，包括幽默的評論和原創詩歌段落，當談到金星凌日的世紀時，他讚歎道：

「……你的歸來

後人將見證；歲月必須滾動

遠去，但最終還是看到了壯麗的景色

將再次迎接我們遙遠的孩子們的目光。」

此時霍羅克斯已經過世超過二十年了。但是就在他過世一年之後，牛頓就誕生了。當「Venus in Sole Visa」出版時，牛頓還是劍橋三一學院的菜鳥呢。二十五年後，當「自然哲學的數學原理」出版時，牛頓還是要向霍羅克斯致意呢。

後世對霍羅克斯與克拉布特里的成就自然也沒有被淡忘。曼徹斯特市政廳大廳就擺了一幅壁畫，內容正是克拉布特里對金星凌日記錄的浪漫化描繪，題為“克拉布特里觀看公元1639 年金星凌日”，由藝術家福特·馬多克斯·布朗(Ford Madox Brown) 在1881年所繪製。2004 年6 月9 日，也就是霍羅克斯預測的金星凌日發生的隔天，一個紀念威廉·克拉布特里(William Crabtree) 的街道銘牌在下布勞頓路(Lower Broughton Road) 和Priory Grove的交會處揭幕。 2005 年12 月，一塊紀念牌匾在幾米外的下布勞頓路388-90 號「常春藤小屋」揭幕，人們認為那個小屋最有可能是克拉布特里及其家人在他與霍羅克斯合作時的家。八年後的金星凌日發生在2012 年6 月5 日至6 日，「常春藤小屋」舉行了慶祝活動，當時美國國家航空暨太空總署(NASA) 受福特·馬多克斯·布朗(Ford Madox Brown) 壁畫啟發，向數百萬觀眾播放了這次觀測的重現，並在房子的一側播放從夏威夷的觀測實況。對金星而言，三四百年彷彿昨日，對我們人類而言，可是滄海桑田，令人唏噓不已呢，您說是不是?

 

參考資料:
(一)中文 英文維基相關條目
(二)William Crabtree’s Venus transit observation
By Nicholas Kollerstrom， in Transits of Venus: New Views of the Solar System and Galaxy  Proceedings IAU Colloquium No. 196, 2004 ，D.W. Kurtz, ed.