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誰(shuí)是海王星的真正發(fā)現(xiàn)者?(1)

愛(ài)因斯坦信上帝嗎? 作者:方舟子


誰(shuí)是海王星的真正發(fā)現(xiàn)者?

海王星的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上最激動(dòng)人心的事件之一。1846年9月23日晚,德國(guó)天文學(xué)家伽勒(Johann Gottfried Galle)在柏林天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了它,但是這個(gè)發(fā)現(xiàn)是根據(jù)法國(guó)數(shù)學(xué)家勒威耶(Urbain Le Verrier)的計(jì)算做出的,因此從某種意義上說(shuō),勒威耶才是海王星的真正發(fā)現(xiàn)者。這個(gè)發(fā)現(xiàn)公布之后,英國(guó)天文學(xué)界聲稱英國(guó)數(shù)學(xué)家亞當(dāng)斯(John Couch Adams)早在1845年9月就已計(jì)算出了海王星的位置,比勒威耶還早,只不過(guò)沒(méi)有引起天文學(xué)家的重視。這個(gè)說(shuō)法引起了一番國(guó)際糾紛,最終還是達(dá)成了共識(shí),把亞當(dāng)斯也做為海王星的共同發(fā)現(xiàn)者。

直到20世紀(jì)60年代,才有學(xué)者懷疑亞當(dāng)斯在這一事件中的作用,向格林威治天文臺(tái)索取記載亞當(dāng)斯的工作的檔案,卻被告知找不到了。最后一次借閱這批檔案的是格林威治天文臺(tái)天文學(xué)家艾根(Olin J. Eggen),但艾根否認(rèn)這批檔案在他手里。艾根后來(lái)到智利天文研究所工作,于1998年10月2日去世。他的同事在整理其遺物時(shí),發(fā)現(xiàn)了被他竊取的亞當(dāng)斯檔案以及一大批格林威治天文臺(tái)藏書(shū),重達(dá)100多千克,裝成兩大箱歸還給英國(guó)。亞當(dāng)斯檔案至此才被公之于眾,不僅動(dòng)搖了亞當(dāng)斯做為海王星共同發(fā)現(xiàn)者的地位,而且暴露了當(dāng)時(shí)的英國(guó)天文學(xué)界為了國(guó)家榮譽(yù),試圖竊取海王星發(fā)現(xiàn)權(quán)的陰謀。

這個(gè)故事要從天王星的發(fā)現(xiàn)說(shuō)起。1781年3月31日晚,德裔英國(guó)天文學(xué)家威廉?赫歇耳(William Herschel)用自制天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)夜空時(shí),發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的天體,他以為可能是一顆彗星。但隨后其他天文學(xué)家的觀測(cè)證明了這是一顆大行星,被命名為天王星。1821年,巴黎天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)布瓦爾(Alexis Bouvard)把天文學(xué)家歷年對(duì)天王星的觀測(cè)記錄編輯成天王星星表,并根據(jù)萬(wàn)有引力定律推算天王星的運(yùn)行軌道,驚訝地發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際位置偏離了推算出的軌道。是萬(wàn)有引力定律有誤,還是有一顆未知的大行星在干擾天王星的運(yùn)行呢?

1832年,時(shí)任劍橋大學(xué)天文學(xué)教授的艾里(George Airy)向英國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)做了一個(gè)報(bào)告,介紹這個(gè)困擾天文學(xué)家的大難題。沒(méi)有必要懷疑萬(wàn)有引力定律的正確性,那么更可能的情形就是存在一顆有待發(fā)現(xiàn)的大行星。要找到這顆大行星,需要解決“逆攝動(dòng)”問(wèn)題。如果知道一顆大行星的位置,根據(jù)萬(wàn)有引力定律可以計(jì)算出它對(duì)臨近大行星的運(yùn)行的干擾,也就是天文學(xué)上所謂的“攝動(dòng)”。但是如果反過(guò)來(lái),要從某顆大行星受到的“攝動(dòng)”推算出未知大行星的位置,則要困難得多,當(dāng)時(shí)大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為是不可能做到的。

1841年6月26日,在劍橋大學(xué)讀本科的亞當(dāng)斯在劍橋書(shū)店里讀到了艾里的報(bào)告,立志要在畢業(yè)后攻克這一難題。1843年亞當(dāng)斯畢業(yè)留校任教,通過(guò)劍橋天文學(xué)教授查里斯(James Challis)向已榮任格林威治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)的艾里索要格林威治天文臺(tái)的天王星觀測(cè)數(shù)據(jù)。1845年9月,亞當(dāng)斯獲得了計(jì)算結(jié)果,推算出未知行星的軌道,交給查里斯,希望劍橋天文臺(tái)能據(jù)此尋找新行星。但查里斯并不相信亞當(dāng)斯的計(jì)算,不過(guò)他還是寫(xiě)信向艾里推薦亞當(dāng)斯。亞當(dāng)斯在1845年10月21日兩次拜訪艾里,都沒(méi)能見(jiàn)上面,留下了一張便條。保存至今的這張便條列出他的計(jì)算結(jié)果:新行星與太陽(yáng)的平均距離為28個(gè)天文單位(地球與太陽(yáng)的距離等于1個(gè)天文單位)--比實(shí)際距離遠(yuǎn)了四分之一;它在1845年10月1日的位置為黃經(jīng)(即天球經(jīng)度。正如地理學(xué)家用經(jīng)度和緯度標(biāo)記地球位置,天文學(xué)家用黃經(jīng)和黃緯標(biāo)記天球位置)323度34分--只比海王星的實(shí)際位置差了大約2度。

艾里以后將把這張便條做為亞當(dāng)斯首先預(yù)測(cè)出海王星的重要證據(jù),不過(guò)當(dāng)時(shí)他并不相信這個(gè)大學(xué)畢業(yè)沒(méi)多久的年輕人解決了逆攝動(dòng)難題,何況亞當(dāng)斯并沒(méi)有說(shuō)明他是怎么算出該結(jié)果的。但是,艾里還是給亞當(dāng)斯寫(xiě)了一封信,想進(jìn)一步了解亞當(dāng)斯的工作,比如,他是否也能解釋天王星矢徑(即到太陽(yáng)的距離)的偏差?亞當(dāng)斯草擬了回信,但是奇怪的是,他沒(méi)有把信發(fā)出。

    

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