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数理化通俗演义: 第二十四回千里投书 亿万里外猎新星，百年假说 一夜之间变成真－－海王星的发现
上回书说到开普勒以毕生精力刚弄清天体运动的规律，便穷途潦倒死于他乡。当时人们已经逐渐发现太阳系有水、金、地、火、木、土六大行星。1781年3月13日，赫歇耳又发现了第七颗行星——天王星。人们将这些行星按照开普勒的轨道一一摆开，倒也运转得服服贴贴。各位读者，前面我们讲过，自从哥白尼1543年出版《天体运行论》，提出“日心说”以来，这新天文学经历了许多苦难。布鲁诺被焚身，伽利略被判刑，开普勒又是这般下场。几代人以血泪汗水和泥终于筑成这座科学假设之大厦，呕心沥血，现在总算摸住了规律。他们的辛苦没有白费，就是我这写书人也在替他们感到无限的欣慰。 但是，到1821年有个法国人布瓦德，将1781年以来四十年的天王星资料进行了一番细细推算。这一算不得了，这天王星总也进不了开普勒的轨道。他又将1781年以前的观察资料(当时人们是将它错当恒星记录的)再算一遍，又是另一个轨道。事情又过了十年即1830年，有人将天王星的轨道再算一遍，却又是第三种样子。这下，已平静二百来年的天文界又哗然起来，难道是哥白尼的假设、开普勒的“立法”都错了？如果不错，那只有一种解释，就是天王星外还有一颗未发现的新星通过引力在影响它的轨道。但是经过八十年的探索，却杳无踪影。你想，天王星距太阳约28亿公里，绕太阳一周，要用84年，如果它的轨道外再有一颗星，找起来真是大海捞针了。 19世纪40年代，几乎全世界的天文学家都在为找这个暗藏的调皮鬼而绞尽脑汁。原来在宇宙中，这一颗星会对附近的另一颗星的运行轨道发生影响，这叫摄动。根据开普勒等人在理论上的发现，在当时对已知星计算摄动是不成问题的。现在要反过来，靠这么一点点的摄动就要去推算那颗未知的新星，这里面有许多的未知数，简直无从下手。所以寻找这颗新星既像是要去抱一个金娃娃使人急不可待；又像是要去捉一只虎，叫人想而生畏。一时整个天文界，整个天文体系，都让这颗星搅得心神不安。1846年9月23日，德国柏林天文台的老台长加勒正坐在自己的办公室里，侍者送进来一封信。此信是从法国寄来的，落款是一个陌生的名字：勒维烈。是谁又来向他求教甚么呢？可是当他仔细一读，不觉大吃一惊： “尊敬的加勒台长：请你在今天晚上，将望远镜对准摩羯座δ星（中文垒壁阵四)之东约5°的地方，你就会发现一颗新星。它就是你日夜在寻找的那颗末知行星，它小圆面直径约3角秒，运动速度每天后退69角秒。（一周天360度，1度＝60角分，l角分＝60角秒。）……” 满头银发的加勒读完信，不禁有点发愣。他心里又惊又喜，是谁这么大的口气，难道他已观察到这颗星？不可能，这个未出名的小人物不会有多么好的观察设备，可是他又怎么敢预言得这么具体？ 好不容易，加勒和助手们熬到天黑，便忙将望远镜对准那个星区。果然发现一个亮点，和信中所说的位置相差不到一度。他眼睛紧贴望远镜，一直看了一个小时，这颗星果然后退了３角秒。“哎呀！”这回加勒台长跳了起来。那个陌生人竟预言得１角秒不差！大海里的针终于捞到，加勒和助手们狂呼着拥抱在一起。几天后他们向全世界宣布；又一颗新行星发现了！它的名字取做：海王星。 一个月后，加勒匆匆赶到巴黎，按着地址找到一个实验室里，急切地要见那个叫勒维烈的写信人。这里，桌边一位３０岁左右的小伙子羞涩地站起说：“如果我没有猜错。你就是从柏林来的加勒先生，我就是给你写信的勒维烈。”加勒这回更加惊诧，万没料到指导他发现海王星的竟是这么一个年轻人。他一下扑上去，和他紧紧地拥抱，然后迫不及待地说：“你太伟大了，太了不起了，请让我参观一下你的仪器，你的设备。”小伙子还是羞涩地笑了笑，从抽屉里取出一大本计算稿纸说：“我是用笔算出来的。” “请您介绍一下您的算法。” “其实也没有甚么。我研究了一下其他行星与太阳的距离，木星、土星和天王星轨道的半径差不多后一个都是前一值的二倍，假设未知星半径也是天王星的两倍，列出方程。算出的结果和观察当然有误差，经过修正，再算、再修正、再计算，逐步逼近。” “算了多长时间？” “我也记不清了，大概有好几年。” “就这样直算到误差小到一角秒？” “嗯，”勒维烈又是羞涩地点了一下头。 “小伙子，有毅力。这颗星终于让你摘去了。“加勒仔细地审查了这堆稿纸：共33个方程。这位老天文学家流泪了。他冒着寒风在星空下观察了一辈子而不得其果，这个未出芽庐的小伙子却用一支笔将结果精算于帷幄之中。科学的假设，科学的理论一旦建立，竟有如此伟大的神力啊！ 正是： 大海拉网苦办法， 明人顺藤来摸瓜。 巧用理论去指南， 岂肯盲人骑瞎马。 发现海王星的消息传开，英国皇家天文台急急忙忙查找自己的资料，这时才发现正好也是一年前的９月里就有个叫亚当斯的青年计算出这颗新星的位置，并将结果转告给台长。但这位皇家台长瞧不起这个２３岁的无名小卒，根本没有做认真的观察，以至在这场重要的竞争中，使法国人和德国人捷足先登（不过后来在科学史上倒也承认这海王星是他们两家同时发现的，勒维烈和亚当斯也成了好友。他们后来分别担任了巴黎天文台和剑桥大学天文台的台长）。哥白尼、开普勒的学说终因他们这一伟大的发现而站稳了脚跟。后来恩格斯论及此事时特别感叹地说：“哥白尼的太阳系学说有３００年之久一直是一种假说，这个假说有百分之九十九，百分之九十九点九，百分之九十九点九九的可靠性，但毕竟是一种假说，而当勒维烈从这个太阳系学说所提供的数据，不仅推算出一定还存在一个尚未知道的行星，而且还推算出这个行星在太空中的位置的时候，当后来加勒确实发现了这个行星的时候，哥白尼的学说就被证实了。” 至此，天文学确实进入了一个新阶段。 |
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