《仰望星空》10 - 恒星不恒
天上的星星数也数不清，这是任何一个人站在满天繁星的夜空下都会产生的第一个直观感受，但人们很容易就发现，如此多的星星中，仅仅只有五颗星星与其他所有的星星明显不同，他们在天空中的位置会“行动”，因此称之为“恒星”。其余的成千上万颗星星全都叫“恒星”，因为它们之间的相对位置是“恒定”的。所有的恒星有两种整体运动，一种是每天都绕着北天极旋转的周日运动，另一种是恒星每年周期性地绕着黄道带转动的周年运动。如果排除这两种视运动，那么恒星确实是恒定不动的，至少在1717年以前，天文学家们都是这么认为的。但是这个观念，在1572年开始发生了改变。
公元1572年11月11日，中国明朝的万历皇帝刚登基不满4个月。突然，夜空中出现了一颗以前从未见过的星星，而且很大、很亮，史书这么记载：“有客星出于阁道旁，其大如盏，光芒烛地”。当时的宰相、首辅正是大名鼎鼎的张居正，他看到此天文奇观后，马上就得出结论，这是天将要降灾的警告。按照张先生的教导，年轻的万历皇帝赶紧检讨自己的思想、语言和行动，加以改正，以期消除天心的不快。这次“星变”延续了两年之久，皇帝的“修省”也就相应地历时两年，力求通过自己的努力化凶为吉。
在欧洲，这颗突然在夜晚冒出来的新星同样被开普勒的老师第古看到了，他立即被这颗星星吸引住了。在此后的一年多中，这颗“新星”的亮度逐步减弱，直到1574年的3月末，才彻底消失在人们的肉眼中，第古在这一年多中对这颗星星做了详尽的观测记录，还专门写了一篇论文，题目叫《论新星》，发表在欧洲的天文学界。于是，这颗星星被后世的天文学家称之为“第古超新星”。同样一个天象，在中国和欧洲引起的反应是那么的不同。
“第古超新星”的出现让欧洲的天文学家们开始明白，所谓的恒星至少在数量上不是恒定不变的。那么，恒星是不是真的在相对位置上也是固定不变的呢？
第一个发现恒星相对位置变化的人是哈雷。牛顿有一次给了哈雷24颗彗星的资料，让哈雷分析一下规律。结果哈雷用牛顿的万有引力定律一算，发现这24颗彗星中有三颗是同一颗彗星的三次记录，这颗彗星每76年回归一次，下一次回归是1758年。哈雷在他的《彗星天文学概论》中写道：如果孩子们在1758年又看到这颗彗星，别忘了是我计算出来并预言的。于是，在哈雷死后的第16年，这颗早就被发现、观测、记录过的彗星被命名为“哈雷彗星”。
1717年，61岁的哈雷指出，1700多年来，天狼星、大角星、南河三这三颗恒星的位置肯定发生了变化。他的观点犹如一颗炸雷在天文学界激起了极大的反响，几千年来，恒星恒定不动是如此根深蒂固的思想，它代表的是宇宙的完美、上帝的伟大。于是，大批的天文学家都开始研究对比不同时期的星表，结果，事实毫不留情地粉碎了上帝创造的永恒，恒星确实在动，这被天文学家称之为“自行”。但是有一个最基本的质疑，却始终悬而未决，那就是恒星的周年视差问题，也就是“哥白尼体系的最后悬案”。200多年来，不知道有多少执着的天文学家折戟在这个问题上，辛劳一生却竹篮打水一场空。英国人布拉德雷以他的死磕精神终于为这个悬案带来了突破。
1727年的一个冬日夜晚，布拉德雷走进了一幢位于伦敦郊外的小房子，这是他的私人天文台，一架特制的望远镜从房子的天窗伸向夜空。这架望远镜长达5米多，垂直于地面，镜筒直指天顶，固定的纹丝不动。在它的目镜上装了当时最先进的螺旋测微器，也称作千分尺。这一天晚上，布拉德雷稳稳地坐在观测椅上，耐心地等待一颗又一颗的恒星通过他视场内，然后准确地读出测微器上的读数，记录在本子上。这项枯燥的工作，布拉德雷已经做了一年了，他长期追踪着天龙座γ星等几颗恒星。用来记录的数据本已经有了厚厚的一叠，大量的数据表明，恒星在视场中的位置确实存在着周期性的摆动。但布拉德雷却高兴不起来，因为这个摆动与周年视差不是一回事，这种摆动有几个特点：
1，凡是他观测的恒星，全都有这种摆动。
2，振幅大约是40角秒，也全都一样。
3，振幅的瞬时大小随地球在轨道上运行的方向而变化。
布拉德雷对这一现象百思不明其所以然，事情的转机出现在布拉德雷的一次坐船旅行的途中。布拉德雷顿悟到，地球是一艘绕日航行的船，来自恒星的光线就是风，地球公转的方向改变就会导致恒星在视场内的位置偏转。就这样，布拉德雷发现了天文测量上的一个极为重要的因素：光行差。然而地球绕日公转的速度只是光速的万分之一，所以，光行差效应引起的光线偏转角只有20角秒。这么小的偏转，在螺旋测微器发明之前，是不可能被发现的。
自从布拉德雷发现了光行差之后，他信心倍增，他认为恒星视差的幅度一定是小于光行差造成的振幅，所以恒星的周年视差“淹没”在了光行差里面，现在，我只要把光行差造成的摆动影响作为一项数据的基本修正值，就一定能让真正的周年视差现象浮出水面。
执着的布拉德雷不断地改进，升级自己的望远镜，年复一年地继续投入到枯燥的恒星定位中。但最终，他发现自己依然没有发现恒星的周年视差，而是发现和证实了另一个类似于光行差的恒星视位置的基本影响因素，也就是地球的章动。解释一下，地球由于受到月球引力的影响，自转轴有一个18.6年的周期摆动，这个摆动的幅度是9到10角秒，也就是地球章动。恒星的周年视差再一次被“淹没”在了地球的章动中。悲情的布拉德雷此时已经是54岁的老人了，他不再有年轻时那么旺盛的精力和良好的视力，终其一生，依然没有发现恒星的周年视差。但光行差和章动这两项发现，也足以让他名垂青史了。
布拉德雷之后，又有一大批的天文学家投入到了这场艰苦的恒星视差战役中。他们发明了各种各样的望远镜，以及各种用于测量角度的精密仪器，测量的精度被不断地提高再提高，但这块硬骨头却始终啃不下来。
又过了90年，德国的贝塞尔终于在1838年12月跑完了持续300多年的接力赛的最后一棒，天鹅61星的周年视差被测定为0.31角秒（今测值为0.294角秒）。
反对哥白尼日心说的最后一个堡垒被攻破。至此，延续了300多年的托勒密与哥白尼之争终于被彻底画上了句号，哥白尼完胜，但顽固的罗马教廷依然要再过150年才肯承认哥白尼是对的。
天鹅61星的周年视差一旦被测定了，我们就可以用简单的三角学知识计算出它距离地球有多远，但是，在这个计算中需要用到一个我们熟悉的常数：日地距离。这是我们在之前提到过的天文学第一问题。它是我们认识宇宙大小的最关键的一把钥匙，请跟我回过头，再去看一下天文学家们在此问题上探索的艰辛之路。