曾被牛津拒絕的青年，最終成為橫跨十余學科的科學全才

哈雷（Edmond Halley，1656-1742）因為發現“哈雷彗星”的運行規律以及幫助牛頓出版《自然哲學的數學原理》而被后人銘記。然而，他一生的成就遠不止于彗星的研究，其身份也遠不止于“牛頓好友”以及《原理》的助產士。事實上，哈雷是一個偉大的全才科學家。除了在天文學方面有眾多偉大成就，他還是地球物理學的奠基人之一，同時也是一位優秀的數學家，在地質學、工程學、氣象學、大氣學、測地學、動物學、植物學、人口學、精算學、考古學等多個學科也都取得了成果。有人認為：“他似乎不是一個人，而是全人類的縮影。”

撰文 | 王善欽、鄒莎莎

少年哈雷

1656年11月8日（儒略歷10月29日），哈雷出生在米德爾塞克斯（Middlesex）的哈格斯頓（Haggerston）。他的父親老埃德蒙·哈雷（Edmond Halley Sr. 約1630-1684）是一個非常富裕的商人，從事地產、肥皂制造和食鹽買賣。他的母親是安妮·羅賓遜（Anne Robinson，1634-1672）。

1666年的倫敦大火燒掉了老哈雷的部分房產，但其他生意依然蒸蒸日上，因此依然很富有。哈雷小時候，老哈雷安排家庭教師到家里為他授課。后來，老哈雷把他送進圣保羅學校（St Paul's School）讀書，這是當時英國最好的學校之一。

哈雷從小就對數學很感興趣。中學時，他對天文學的興趣與日俱增，老哈雷為哈雷買了一架24英尺（7.3米）長的望遠鏡。1673年7月，哈雷帶上這架望遠鏡和其他儀器，進入牛津大學女王學院（Queen’s College），繼續在課余時間進行觀測。

1675年，18歲的哈雷寫信給首任皇家天文學家弗蘭斯蒂德（John Flamsteed，1646-1719），指出后者關于木星和土星位置的表格存在錯誤。他還指出，第谷（Tycho Brahe，1546-1601）的觀測也有錯。

這封信讓他得到弗蘭斯蒂德的欣賞，并因此成為后者的助手。1676年，哈雷完成了他的第一篇關于行星軌道的論文。在弗蘭斯蒂德的幫助下，此文發表在英國皇家學會的《哲學匯刊》（Philosophical Transactions）。這是當時歐洲頂尖的科學期刊。

Richard Phillips繪制的哈雷畫像，繪制于1722年之前。圖源：Richard Phillips

“南天第谷”的豐富研究

當時，弗蘭斯蒂德正在努力編制北半球星表。而歐洲還沒有南半球上空恒星的星表，哈雷認為有必要為此付諸行動，隨即申請休學。

他選擇了英國在南大西洋的殖民地圣赫勒拿（Saint Helena）島，這里位于南緯16 度，可以觀測到所有南天恒星，而且還可以觀察到一部分北方的恒星，方便與北天星表相互參照、校正。該島后來因成為拿破侖（Napoleon Bonaparte，1769-1821）流放之地而名聲大噪。

在國王查理二世（Charles II，1630-1685）的特許下，哈雷被批準前往圣赫勒拿島。老哈雷出手闊綽，給予每年300英鎊經費贊助這次遠行。作為對比，當時弗蘭斯蒂德的年薪為100英鎊。

1676年底，哈雷登陸圣赫勒拿島，在島上海拔680米的最高峰建立了簡易天文臺，并放置了一個配備望遠鏡的大型六分儀。他發現，那里的觀測條件遠不如傳言的那么好，大多數時間不是陰天就是雨天。此后一年多的時間里，哈雷只能在難得的晴空的晚上觀測。

哈雷建在圣赫勒拿島的天文臺舊址。圖源：Kevstan

幸運的是，哈雷還觀測到各種奇異天象。比如1677年11月7日，哈雷觀測了水星凌日現象，這次凌日持續了大約5小時。當時觀測這次水星凌日的還有在英國西北部的蘭開夏郡（Lancashire）的博學家湯利（Richard Towneley，1629-1707）。

2006年11月8日被觀測到的水星凌日。圖源：NASA

哈雷結合了他與湯利的觀測，計算出太陽視差為45角秒，據此得到日地距離僅有3000萬千米。這個距離遠小于真實值（約為1.5億千米），主要在于兩個地方的觀測精確度不足。

此后多年，哈雷發表數篇論文改進了計算，并建議后代觀測金星凌日以計算日地距離。這些論文為1761年與1769年的金星凌日全球聯合觀測提供了基礎。利用這兩次金星凌日數據，并使用哈雷的計算方法，天文學家于1770年得到太陽距離的值約為1.517億千米。

在圣赫勒拿島期間，哈雷發現，從英國帶過去的擺鐘無法準確計時，而鐘表是當時天文觀測最重要的工具之一。后來人們知道，這是因為不同緯度處的地球半徑以及離心力效應都不同，導致各地重力加速度有差異，因此擺動周期略有不同。哈雷還研究了信風和季風的規律。他指出，太陽加熱是風產生的原因。

1678年5月，哈雷回到英國，用他的觀測數據，制作了第一份南天恒星的星表——《南天星表》（catalogue us Stellarum Australium），將它交給皇家學會的胡克（Robert Hooke，1635-1703）。這份星表描述了341顆恒星的位置，其中大部分無法在歐洲被觀測到。這份星表還包括了哈雷發現的一個星團——半人馬座ω星團（ω Centauri）。

歐洲南方天文臺（ESO）2.2米MPG/ESO望遠鏡拍攝的半人馬座ω星團。圖源：ESO

哈雷還繪制了一個平面天體投影圖，并將其副本獻給查理二世。

哈雷申請復學時，牛津大學拒絕了他，因為他沒有滿足學校規定的住校年限要求。哈雷向查理二世上訴。查理二世簽署了一封信，發給牛津大學副校長，要求牛津大學無條件授予哈雷碩士學位。哈雷因此于1678年12月3日被牛津大學授予碩士學位。

在獲得碩士學位幾天前，22歲的哈雷因為《南天星表》與平面天體投影圖而當選皇家學會會員。

1678年底，《南天星表》出版，第二年法文版出版。這份星表讓哈雷年少成名，被譽為“南天第谷”（the southern Tycho）。

但澤之行與彗星觀測

1679年5月，哈雷代表皇家學會來到但澤（Danzig），驗證天文學家赫維留（Johannes Hevelius，1611-1687）的觀測結果是否精確。赫維留當時在使用六分儀等儀器測定恒星位置時，依舊使用目視法；弗蘭斯蒂德和胡克則在六分儀上配備望遠鏡，他們質疑赫維留的觀測不夠精確。

哈雷來到但澤后，和赫維留一起觀測。哈雷使用望遠鏡作為瞄準具，赫維留使用目視法瞄準，二者的觀測精度不相上下。他向弗蘭斯蒂德和胡克匯報，聲稱赫維留的觀測是精確的。不過后來的發展趨勢表明，配備望遠鏡的儀器的測量精度遠超過目測法。

哈雷的匯報可能引起弗蘭斯蒂德對他的不滿。或許在弗蘭斯蒂德看來，哈雷拿著望遠鏡瞄準還是無法勝過用目視法瞄準的赫維留，表明他的觀測能力不足。弗蘭斯蒂德此后對哈雷越來越輕視乃至敵視，可能源自于此。而且，哈雷的觀測技能與對精度的要求確實不如弗蘭斯蒂德。

1680年11月14日，德國天文學家科奇（Gottfried Kirch，1639-1710）發現了一顆正在向近日點回歸的彗星——“科奇彗星”（Kirch’s Comet）。這顆彗星后來變得非常壯觀，甚至可以在白天被看到，從而被歸類為“大彗星”（Great Comet）與“白晝彗星”，也被稱為“1680年大彗星”（Great Comet of 1680）。

此圖繪制了1681年1月在荷蘭阿爾克馬爾（Alkmaar）目睹科奇彗星的情景。圖源：公共版權

在此期間，哈雷剛好要去歐洲大陸處理公務。從1680年11月開始，哈雷在倫敦、英吉利海峽的船上、巴黎天文臺持續觀測這顆彗星。巴黎天文臺臺長卡西尼（Giovanni Cassini，1625-1712）也在觀測，并把自己的觀測記錄交給哈雷，并提出一個觀點：這顆彗星和1577年及1665年出現的彗星是同一顆彗星，它繞太陽公轉。

事實上，這三顆彗星并不是同一顆彗星的三次出現。但卡西尼提出的“彗星繞封閉軌道運動并可能回歸”的觀點，對于至少一部分彗星而言，是正確的。這個觀點也影響了此后哈雷研究彗星的思路。

1682年4月，26歲的哈雷與22歲的瑪麗·圖克（Mary Tooke，1660-1736）結婚，并在伊斯靈頓（Islington）定居，此后他們養育了三個孩子。在新婚那一年的夏天，哈雷看到了另一顆彗星，它是那一年出現的第二顆彗星。他沒有想到的是，這顆彗星此后會助他名垂青史。

牛頓《原理》的助產士

除了彗星外，哈雷對行星的運行規律與物理起因也很感興趣。此前開普勒（Johannes Kepler，1571-1630）已提出著名的行星運動三大定律，其中的一條指出：行星公轉軌道為橢圓，其焦點之一為太陽所在位置。但開普勒沒有給出橢圓軌道的物理起因。

此后世界上有多位學者猜測太陽對行星的引力與二者距離的平方成反比。1684年1月，哈雷與胡克、雷恩（Christopher Wren，1632-1723）在一家咖啡館討論這個問題。胡克說，他已經證明引力與距離平方成反比，并據此推導出開普勒的行星運動三大定律。但是，幾個月時間過去，胡克依然沒有給出證明。

1684年8月，哈雷去劍橋拜訪牛頓。他問牛頓，如果行星受到的引力與它們到太陽的距離的平方成反比，那么行星的運行軌跡是什么曲線？牛頓立刻回答說：是橢圓。哈雷驚喜交加，問牛頓如何確定是橢圓。牛頓說他此前已經計算過了。

牛頓沒有當場找到自己的計算手稿，但他答應哈雷，自己會重新計算一遍，然后寄給他。大約3個月后，牛頓將重新計算的結果寫為9頁的短論文交給哈雷。這篇論文從引力的平方反比定律推出開普勒的行星運動三大定律，哈雷立即被此文在數學和物理上的高度原創性所折服，并認識到它被應用于天文學的巨大潛力。哈雷再次訪問牛頓，請求牛頓將自己在這方面的研究全部寫出，由他安排出版。

哈雷的這個建議激發了牛頓的積極性。牛頓很快停下自己在其他領域的工作，一邊擴展自己在力學方面的研究，一邊將結果寫入著作中。經過一年半時間的奮戰，牛頓寫出了不朽的巨著《自然哲學的數學原理》（Philosophi? Naturalis Principia Mathematica），簡稱《原理》（Principia）。

《原理》的前兩卷建立起力學的龐大體系，第三卷將這個力學體系應用到天體力學現象，包括萬有引力定律，行星、衛星和彗星等天體的運動，歲差的形成，潮汐現象等。

與此同時，哈雷于1686年初放棄了皇家學會會員資格，競選上皇家學會書記員（clerk），年薪50英鎊。這份薪水不高，但哈雷可以管理學會的各類信件和會議，并編輯《哲學匯刊》，及時了解歐洲的學術動態。他擔任此職到1698年，然后恢復了皇家學會會員身份。

1686年4月，牛頓將《原理》的第一卷提交給皇家學會，稍后提交了第二卷。胡克很快知道此事，他認為是他先提出“引力與距離平方成反比”與橢圓軌道之間的關系，牛頓應該在著作的前言中強調他的優先權。

牛頓得知胡克的言論后，一開始還能控制情緒，但在此后半個月時間里越想越氣，終于勃然大怒。他在信中告訴哈雷，他要扣留尚未發出的第三卷。哈雷聞訊后大驚失色，立即勸說牛頓，讓他不要為胡克的夸大其詞而惱怒。哈雷強調，這本書如果沒有了第三卷，就只能吸引數學家。在哈雷的安撫下，牛頓同意出版全書。

1686年6月30日，皇家學會主席批準了這本書的出版。然而，此前皇家學會在《魚類志》（De Historia piscium）的出版上消耗完出版經費，而且此書銷量不佳，無法回本。為了能讓牛頓的《原理》盡快出版，哈雷自掏腰包，支付出版費，并負責編輯與校對。

經過哈雷一年的緊張工作，長達550頁的《原理》第一版于1687年7月面世。物理學與天文學的一個新紀元誕生了。在序言中，哈雷熱烈贊頌了牛頓的這本巨著。《原理》能夠如此迅速出版，哈雷功不可沒——他是這本書的助產士。有人甚至說，沒有哈雷鼓勵牛頓出版并積極協助，牛頓的這本書不會出現。

在哈雷幫牛頓出版了這本巨著后，皇家學會通知他，以滯銷的50本《魚類志》來抵他的年薪，另外贈送20本。哈雷領了70本《魚類志》回家了。

落選薩維里天文學教授

1691年，牛津大學第五任薩維里天文學教授（Savilian Professor of Astronomy）伯納德（Edward Bernard，1638-1697）辭去教職，去當牧師。這個教席與薩維里幾何學教授（Savilian Professor of Geometry）席位都由牛津大學莫頓學院（Merton College）曾經的院長薩維里（Henry Savile，1549-1622）于1619年設立。兩個席位分別只給一人，在當時的英國具有崇高的聲譽。

哈雷開始競爭薩維里天文學教授的席位。此時，弗蘭斯蒂德對哈雷的敵視已經公開，他直接反對哈雷擔任此職，并寫信給牛頓。牛頓回信建議和解。

對哈雷來說，真正的障礙來自教會勢力。英國圣公會認為，哈雷此前關于《圣經》中的大洪水發生時間的研究，是在質疑《圣經》中給出的地球年齡，因此他不能擔任這個教授。實際上，哈雷只是指出：當時的理論得到的結果與《圣經》中給出的地球年齡不符合。他認定《圣經》中地球年齡正確，并假定有彗星撞擊地球，引起大水，以解決這個“矛盾”。

最終宗教勢力的阻撓導致哈雷落選。他的朋友格里高利（David Gregory，1659-1708）獲得這個席位。格里高利也是牛頓陣營的人，得到了牛頓的大力支持。

哈雷并未因為這次挫敗停止水與地球年齡的關系的研究。他假設海洋剛形成時不含鹽，注入海洋的河水為海洋帶來鹽。通過海水鹽度的變化，哈雷計算出地球的年齡最少為1億年。這個數字遠超過《圣經》所暗示的六千年，進一步激怒了他的宗教敵人。

Thomas Murray繪制的哈雷畫像，大約繪制于1690年，此時哈雷約33歲。圖源：Thomas Murray

哈雷對水的研究不止于此。1691年，他設計了一種潛水鐘與潛水頭盔。在一次演示中，他和五名同伴潛入18米深的河水下，并在那里停留了一個半小時。經過他的改進，下潛時間被延長到4個多小時。這些潛水裝置是當時最先進的。哈雷很快成立了一家上市公司，從事打撈業務。

他對潛水的興趣還促進了光學的發展。他多次潛水，在不同的深度觀察陽光的顏色，并將結果報告給牛頓。這些結果被牛頓寫入他的著作《光學》中。

人口學與精算學

哈雷對人口學與精算學也有濃厚的興趣。在前往巴黎（1680）前，哈雷就研究了倫敦的人口密度、出生率、結婚率與死亡率。到巴黎后，他通過步行，丈量了巴黎城大小，計算出巴黎的人口密度、出生率、結婚率與死亡率。

通過計算，哈雷得到一個結論：“假定這種情況一直不變，那么人類中有一半的人將未婚而死，每對已婚夫婦平均必須生育四個孩子，才能使人類數量保持穩定。”哈雷的這項研究是人口學重要的早期研究。

1689年，德國學者諾伊曼（Caspar Neumann，1648-1715）研究了布雷斯勞【Breslau，當時屬于德國，現為波蘭的弗羅茨瓦夫（Wroc?aw）】的出生率與死亡率，并將相關論文提交給英國皇家學會。哈雷以諾伊曼的數據為基礎，分析了死亡年齡，于1693年發表了一篇關于終身年金的論文。這篇論文使英國政府可以根據購買者的年齡適當制定終身年金的價格，有力推動了精算學的發展。

彗星領域的繼續研究

1695年，哈雷第二次進入彗星研究領域。他整理了1337 年至1698 年之間被觀測到的24顆彗星的觀測數據，并計算出它們的軌道面與地球軌道面的夾角、近日點與太陽的距離、到達近日點時在天空中出現的位置等軌道參數。

由于1531年、1607年與1682 年都出現了彗星，且分別間隔76與75年。哈雷初步推測這三顆彗星是同一顆彗星的重復回歸。

經過計算，哈雷發現，這三顆彗星的軌道特征幾乎相同。因此，哈雷正式得出結論，這三顆彗星是同一顆彗星，它繞著橢圓軌道運動，大約每75-76年返回近日點，回歸之間的時間間隔并不嚴格相等。是的，這就是那顆著名的“哈雷彗星”。

實際上，三次回歸軌道略有差異，哈雷提出，可能的原因是這顆彗星每次回歸時都受到木星和土星的干擾，粗略計算后，基本上可以解釋不同時間回歸時的軌道差異。

1696年，哈雷發表了他的這些研究，但因為其他研究與任命而在此后中斷了彗星研究。

1705年，處理完各類事務的哈雷第三次深入研究彗星，并出版了《彗星天文學概論》（Astronomiae cometicae synopsis），系統總結了自己過去對彗星的研究成果。牛頓的《原理》的第三版（1726年出版）在討論彗星時，大量引用了哈雷在彗星領域的成果。

哈雷的《彗星天文學概論》預測“哈雷彗星”將在1758年底回歸，并計算出它到達近日點時的位置等軌道特征。那時他將102歲，他知道自己活不到那一年，但希望后人在看到這顆彗星回歸時，會承認他是第一個預測出這顆彗星回歸時間的人。

探索地磁場

導致哈雷在1696年中斷彗星研究的第一件事是造幣廠的職務。這一年，牛頓被任命為皇家造幣廠的廠長。為了報答哈雷此前出錢出力幫自己出版《原理》，牛頓提名哈雷為切斯特造幣廠的副審計長。此后兩年，身為副審計長的哈雷調查出廠內人員貪污的事實，因此受到排擠，深受這個工作的折磨。直到這個造幣廠被關閉，他才得以解脫。

緊接著，哈雷于1698年8月被國王威廉三世（William Henry，1650-1702）任命為“帕拉莫爾”（Paramour）號的船長。這是一艘平底三桅小帆船，長度不足20米。

隨后，哈雷指揮這艘船前往南大西洋，完成兩次遠航，研究沿路的磁場變化規律。1701年，哈雷再次指揮帕拉莫爾號進行第三次航行，主要目的是研究英吉利海峽的潮汐。據說他同時勘查了法國港口防御工事（當時法國與英國之間關系緊張）。

1701年，哈雷將遠航過程中的地磁場探測結果發表在《羅盤變化通圖》（General Chart of the Variation of the Compass）。這是世界上第一個地磁場分布研究。哈雷用虛線標記出地磁偏角相同的地點，這就是等磁偏線（isogonic lines），也被稱為“哈雷線”（Halleyan lines）。

因為這個重要貢獻，哈雷也被認為是地球物理學的奠基人之一。1702年到1703年，哈雷被英國女王安妮（Anne，1665-1714）任命為外交官，負責與其他歐洲領導人的外交事務。

哈雷對地磁場的研究也延伸到對極光的研究。1716 年的極光出現后，哈雷根據自己搜集到的世界各地的觀測報告，發現無論在何處觀測，極光總是出現在北方。他因此猜測北極光與地磁場有關，并指出“極光是由粒子產生的，這些粒子受磁場影響，與地球磁場平行”。這個觀點后來被證明是正確的。

薩維里幾何學教授

1703年年底，第三任薩維里幾何學教授沃利斯（John Wallis，1616-1703）去世。哈雷被牛頓視為最佳繼任者，予以強烈推薦。弗蘭斯蒂德依舊強烈反對，他寫信給二人的共同好友，說哈雷 “現在他說話、罵人、喝白蘭地時，都像一個海船船長。”他批評牛頓：“I. 牛頓爵士偏愛E. 哈雷，這使我們的皇家學會陷入混亂。”這個指控當然不正確，但牛頓喜愛哈雷卻是事實。

弗蘭斯蒂德的反對意見自然不足以擊倒哈雷。更重要的是，哈雷的宗教敵人此時已經去世，再也沒人能夠繼續阻撓他。1704年，哈雷被任命為第四任薩維里幾何學教授。這一職位的年薪是150英鎊，還配備牛津皇后巷的一個雅致住宅。

為了讓自己稱職，哈雷開始整理古希臘幾何學著作，特別是古希臘數學家和天文學家阿波羅尼烏斯（Apollonius，約前240-約前190）的《圓錐曲線論》。當時《圓錐曲線論》的希臘語版本已無法找到，存世的只有阿拉伯學者翻譯出的阿拉伯語版本。伯納德在萊頓和牛津大學的博德利圖書館（Bodleian Library）找到其中的第五到第七卷并進行翻譯，但沒有完成。

當時格里高利正在翻譯這本書的前四卷。哈雷自學了阿拉伯語，然后開始翻譯《圓錐曲線論》第五到第七卷。格里高利于1708年去世后，哈雷接手了前四卷的翻譯工作，并重新整理、翻譯了第八卷。

1710年，哈雷出版了完整的八卷本《圓錐曲線論》的第一個拉丁文版。同年，他被牛津大學授予法學榮譽博士學位。此后別人經常稱呼他為“哈雷博士”。

從1713 年起，哈雷擔任皇家學會秘書（secretary）一職。

恒星自行與無限宇宙

1717年至1718年，哈雷將自己的天文觀測結果與古希臘天文學家喜帕恰斯（Hipparchus，約前190 -約前120）的觀測相比較。二人的觀測時間相距1800多年。哈雷發現，亮星天狼星（大犬座α，Sirius）、大角星（牧夫座α，Arcturus）與畢宿五（金牛座α，Aldebaran）的位置與喜帕恰斯星表中的位置存在明顯的差異。其中，天狼星向南移動了30角分（大約是月亮的視直徑）。哈雷得出的數據與現代對畢宿五的測量不符。不過，他對天狼星和大角星的運動的判斷是正確的。

哈雷指出，這是因為恒星自身在宇宙中運動導致的，還斷言其他暗星的移動不明顯，是因為它們距離地球更遠——這就是恒星的自行（proper motion）。哈雷的這項工作意味著恒星不“恒”，只要經過足夠長時間，或者擁有足夠精密的觀測儀器，就可以發現它們的運動。后代的觀測證實了哈雷的結論。此后至今，天文學家制作星表時不僅要記下恒星的位置，還要記下恒星的自行。

哈雷還注意到，每當望遠鏡的放大倍率提高，就會觀測到更多更暗的恒星，它們可能更遠。因此，哈雷于1720年的一篇論文中提出一個猜測：宇宙是無限的，我們每次看到的恒星都只是其中距離我們最近的那部分，還有無數我們看不到的恒星在更遠處。

哈雷還指出，由于宇宙無限，因此就不存在“恒星因為引力而會聚”的問題，這是對宇宙的引力穩定性問題的一個早期探索。

月球觀測與海上經度測定

1720年，63歲的哈雷被任命為第二任皇家天文學家，兼任格林尼治天文臺臺長。他從英國海軍申請到500英鎊資金，然后用這筆錢給格林尼治天文臺購買了新的儀器與一個精確的擺鐘。

哈雷所在的時代，作為航海大國的英國，最關注的核心問題之一是精確測定海上經度，協助船只精確導航。“月距法”被認為是很有前途的方法之一。該方法需要提前計算出月球在未來某個時期內的每隔一段時間（如相隔幾小時）的精確位置，從而得到其與一些明亮恒星的精確距離，據此提前制作出航海天文歷，為月距法測定海上經度提供基礎。

月球的運動規律存在18年零11天的周期（223個朔望月，即“沙羅周期”， 這也是日食重復發生的周期）。如果可以完整觀測一個沙羅周期，就可以得到月球運動的基本規律、精確確定月球運行軌道，為編制航海天文歷提供基礎。

因此，哈雷制定了一個長達18年的月球觀測計劃。為了專心工作，他于1721 年辭去皇家學會秘書一職。1731年，哈雷發表了一種利用月距法測海上經度的方法，該方法在赤道處的誤差不超過20里格（約100千米，取決于里格的定義），顯著降低了誤差。

不過，由于月球受到地球與太陽的引力作用，其運動涉及復雜的三體運動問題，精確預測其未來軌道的難度很高。哈雷在世時還沒有人可以解決這個問題。月球軌道的精確預測問題直到1755年才被德國天文學家邁耶（Tobias Mayer，1723-1762）解決；月距法也因此在那之后迅速走向實用。

測定海上經度的另一個方案是制造出可以在海上使用的鐘表。1730年，鐘表匠哈里森（John Harrison，1693-1776）帶著自己改進后的航海鐘方案拜訪哈雷。聽完哈里森的講解后，哈雷非常贊賞，將他介紹給著名的儀器制造商格雷厄姆（George Graham，1675-1751）。后者也非常欣賞哈里森，并為他提供了無息貸款，使其有了制造出精確航海鐘的啟動資金。

月距法與航海鐘都提高了海上經度測定的精確度與海上航行的安全性。哈雷不僅推動了月距法的研究，也因為推薦哈里森而造就了一個科學史佳話。

人生的最后一杯酒

1736年，陪伴哈雷54年的妻子瑪麗去世，此時哈雷已經80歲。不久后，哈雷中風了。1741年，哈雷的兒子埃德蒙三世（Edmond Halley, III）去世，年僅42歲。哈雷忍著喪妻喪子的悲痛，持續觀測和研究到1741年底。

1742年1月25日（儒略歷1月14日），哈雷走到了人生的盡頭。他的最后要求是喝一杯葡萄酒。喝完這杯酒后，哈雷溘然長逝，享年85歲。

死前，哈雷希望和妻子瑪麗合葬。他被安葬在圣瑪格麗特老教堂的墓地。后來，這個教堂被拆除、重建，他的墓碑被英國海軍部轉移，最后被嵌到格林尼治天文臺的南墻。

1758 年底，人們果然看到了哈雷在世時預言的彗星回歸，因此它很快被命名為“哈雷彗星”。這是一顆被確認的周期彗星。此后，這顆彗星多次回歸。1986年，哈雷彗星回歸時，一座紀念哈雷的紀念碑在威斯敏斯特教堂的南回廊揭幕。

1986 年哈雷彗星回歸時，W. Liller拍攝的圖像（1986年3月8日）。圖源：NASA/W. Liller - NSSDC's Photo Gallery (NASA)

“全人類的縮影”

哈雷興趣廣泛，勤于研究。17世紀的自然科學尚未被充分細分，許多學者同時研究多個自然科學學科并都取得成就，成為全才科學家；有些科學家甚至同時研究工程學科與文科，成為全才學者。

哈雷處于那樣的時代，也成為涉獵廣泛的全才科學家。他一生的研究涉及天文學、物理學、數學、地磁學、地質學、工程學、氣象學、大氣學、測地學、動物學、植物學、人口學、精算學、考古學等多個學科。

在具體的研究課題上，哈雷除了在天文學（彗星研究、恒星觀測、金星凌日的計算、月球運動觀測）、地磁學、幾何學領域獲得很高成就外，還研究了信風與季風規律、海水蒸發、新星、星云、太陽黑子、土衛六軌道、極光成因、經度與緯度測定、原子的引力大小、溫度測定、聲速、厚透鏡的焦距、光的本質、磁力、三次與四次方程理論、對數、數值求根法（“哈雷方法”）、擺線面積、無窮量，等等。作為一個出色的編輯，他還推動了牛頓《原理》的出版，翻譯整理了眾多著作，編輯了其他學者的大量論著。

哈雷涉獵之廣、成就之高，即使在那個盛產全才學者的時代，依然是同時代人物中的佼佼者。著名天文學家與科普大師薩根（Carl Sagan，1934-1996）與合作者在《彗星》（Comet）一書中評價道：“對大多數人來說，哈雷就像一位憑借一個非凡賽季甚至只是一次精彩表現而載入史冊的運動員。我們查閱（哈雷的）資料時，期待找到的是一位像無數其他人一樣為科學大廈添上一兩塊磚頭的熟練工匠。然而，呈現在我們面前的卻是一位建筑大師。”

著名科學史家、科普作家查普曼（Allan Chapman，1946–2026）認為：“無論以何種標準衡量，哈雷都是一位充滿傳奇色彩的人物，他的職業生涯涵蓋了科學家、外交官、皇家海軍艦長和探險家等多重身份，而且他還是個很會交際的人。”

查普曼的最后一個評價還體現在法國物理學家與天文學家麥蘭（Jean-Jacques de Mairan，1678-1771）為哈雷寫的悼文中。他評價了哈雷“贏得同輩喜愛的種種品質”：天性熱情，為人坦誠，做事守時，判斷公正，舉止如一，性情溫和，態度親切，樂于交流。

后代許多學者認為，如果不是有牛頓，哈雷將是他那個時代最偉大的學者。不過，輸給牛頓，并不是一件不光彩的事。相反，在牛頓的時代僅次于牛頓，是一種光榮。這也是哈雷從來不嫉妒牛頓的根本原因之一。

哈雷留下了眾多著作和檔案。令人遺憾的是，第二次世界大戰期間，德軍的一次空襲嚴重破壞了倫敦市政廳，哈雷的大部分檔案隨之遺失。

為了紀念哈雷，人們將他當年在圣赫勒拿島進行觀測的那座山命名為“哈雷山”（Halley's Mount），將南極的一個研究站命名為“哈雷研究站”（Halley Research Station）——人類在這里首次發現了臭氧洞。人們還將月球上一個直徑35千米的環形山與火星上的一個隕擊坑命名為“哈雷”。

阿波羅16號拍攝的哈雷環形山。圖源：James Stuby based on NASA image - Arizona State University, Apollo Image Archive, Apollo Browse Gallery

正如英國物理學家與科學哲學家丁格爾（Herbert Dingle，1890-1978）在牛津大學的哈雷講座（Halley Lecture）中總結的那樣：“他似乎并非個體，而是全人類的縮影。”（He seems to be not one but all mankind’s epitome.）

參考文獻

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[2] Edmond Halley (1686), “An Historical Account of the Trade Winds, and Monsoons, Observable in the Seas between and Near the Tropicks, with an Attempt to Assign the Phisical Cause of the Said Winds”, Philosophical Transactions, 16:153–168

[3] David K. Love (2023), Edmond Halley: The Many Discoveries of the Most Curious Astronomer Royal, Prometheus, ISBN 10: 1633888916

[4] Carl Sagan & Ann Druyan(1997). Comet. New York: Random House. ISBN 978-0-3078-0105-0

[5] Allan Chapman (2018), “Comets, cosmology and the Big Bang: a history of astronomy from Edmond Halley to Edwin Hubble 1700-2000”, Lion Books, ISBN 10: 0745980317

[6] David K. Love (2023). Edmond Halley: The Many Discoveries of the Most Curious Astronomer Royal. ISBN 10: 1633888916

[7] David W. Hughes (1985). “Edmond Halley, Scientist”. Journal of the British Astronomical Association. 95 (5). London, UK: British Astronomical Association: 193

[8] Alan Cook (2001). "Edmond Halley and the Magnetic Field of the Earth". Notes and Records of the Royal Society of London. 55 (3): 473–490

[9] Michael White (1997). Isaac Newton: The Last Sorcerer. Fourth Estate Limited. ISBN 978-1-85702-416-6

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