海王星的发现历程

1、并非万有引力定律不适故事3:海王星的发现赫舍尔偶然发现天王星之后，天文学家根据天体力学给它编制了运行表。一开始，天王星的实际运动与运行表很符合， 但到了 19世纪20年代以后，之间的误差开始显现出来。 而 到了 1830年，误差就更大了。想用力学规律预测它未来的位置总是不成功。天王星的反常运行引起了天文学界的注意。有人怀疑万有引力定律可能并不普遍适用， 牛顿定律对于那些远离地球的天体也许并不可靠。另一些人则提出，用，而是在天王星之外可能还有一颗未知的行星，正是由于它的摄动 作用，天王星才偏离正常的轨道。在持后一种意见的天文学家中，最 著名的有德国数学家和天文学家白塞耳。他曾因测量恒星的周年视差

2、 而誉满世界，他的看法因而也被认为有着重要的权威性。白塞耳的看法虽然有道理，但如何才能找到那颗预想中的行星 呢？星海茫茫，用望远镜满天搜寻无异于大海捞针(这也是赫舍尔只 是“偶然”发现天王星的原因)。只有一个办法，那就是运用天体力学 将造成天王星摄动的新行星"计算”出来。如果已知一个天体，要求它对另一个天体的摄动是很容易的，但反过来就不太容易了。 由于该天体的一切均为未知数，不可能通过一次性计算加以确定。可能的办法是先假想一些条件，在这样的条件下计算它对天王星的摄动，再将计算结果与天王星的实际运行表对照。 如果不符合再修改条件，再计算、核对、修改，直至计算结果与实际运行吻合为止。这个

3、笨 办法的计算量十分巨大，加上人们对是否真有这么一颗新行星没有把握，所以，搜寻新行星的工作并没有大张旗鼓地进行。最先从事这一工作的是英国的青年天文学家亚当斯(1819 1892)。这位贫困农民的儿子，靠奖学金在剑桥大学攻读数学直到1843年大学毕业。在学生时代，他就开始研究天王星的运行问题。他沿着白塞耳的思路，在课余时间 进行了大量计算，并在大学毕业那一年得出了一个计算结果。大学毕业后，他 接着当剑桥的研究生，继续改进他的计算结果。于1845年得出了新行星轨道的一个令人满意的计算结果。这一年他才26岁。论文写好后，亚当斯来到伦敦求见皇家天文学家艾里，希望他能帮助确认这颗行星。艾里拒绝见这位无名

4、小辈，亚当斯只得将自己的论文写成了一篇摘要，请人转交。艾里接到了这篇论文摘要，但不以为然。他本来 就认为天王星之反常原因在于万用引力定律不完善，并非新行星的摄动作用，因此对亚当斯断言宝瓶座中一颗暗星就是新行星表示怀疑，论文摘要也被放置一边。当时由于皇家天文台不理睬此事，亚当斯又求助于剑桥大学天文台。 的天文台台长沙利愿意试一试，但他拖拖拉拉，直到1846年7月才开始进行观测。由于他手头没有该天区完备的星图，虽然两次看到了这颗新行星也未能证认出来。就在亚当斯计算新行星轨道的同时，法国天文学家勒维烈(1811 1877)也在进行同样的工作。勒维烈出身也很贫寒，为了到巴黎念书，他父亲甚至卖掉了一间房

5、子。在巴黎，勒维烈考上了综合技术学校。大学毕业后，他先是在盖-吕萨克的实验室里当实验员，1836年又回到母校当天文教师，因为他逐步发现自己的特长其实在 天文学方面。他继承了法国的天体力学传统， 将数学分析运用于太阳系行星运动的研究之中。 他重新研究了太阳系的稳定性问题，并且由于这一研究而结识了法国著名的科学家阿拉果。阿拉果当时是巴黎天文台台长。天王星的反常运行问题也引起了阿拉果和勒维烈的注 意。大约从1841年开始，勒维烈开始考虑另一颗新行星对天王星的摄动问题。1846年8月31日，他完成了对新行星轨道和大小的计算，写出了论使天王星运行失常的行星，它的质量、轨道和现在位置的决定，其结论与亚当斯

6、基本相同。勒维烈将论文提交给了科学院。由于巴黎没有那一天区的详细 星图，他又于当年 9月18日将论文寄给了柏林天文台的天文学家加勒(18121910)。9月23日，加勒收到了勒维烈的论文。当天晚上，他就将望远镜对准了勒维烈所说的天区。他仔细地记下了他所观察到的每一颗星，然后 将新纪录的星与不久前刚得到的一张详细的星图进行比较，果然发现在勒维烈所说的位置附近有一颗星是星图上所没有的。为了可靠起见，第二天晚上他又进行了仔细的观察，与勒维烈的预言完全符合。又一颗行星被发现了！柏林天文台沉浸在巨大的欢乐之中。9月25日，加勒给勒维烈复信说：“连续两天的观测证实它就是那颗您所要寻找的行星。”勒维烈接到信

7、后欣喜若狂。真令人不可想象，柏林的望远镜真的看到了巴黎数学家笔下计算出来的天体。消息传到英国，也引起了皇家天文台台长艾里的震惊。他马上从资料堆里找出了亚当斯的论文摘要，才知道这位年轻人早就给出了同样准确的预言。后悔已经来不及了， 艾里马上发表了亚当斯一年前交给他的这份论文摘要，使科学界得以知道事情的真相。这一次的发现比上一次天王星的发现更富有戏剧性、更加激动人心。它不是观测天文学家偶然发现的，而是数学家“笔尖上的发现”，因而引起了更大的轰动。命名问题被提了出来。由于英法两国正为发现权争吵，阿拉果坚决提议将新行星命名为“勒维烈星”。勒维烈本人明智一些，主张沿袭神话神名命名行星的作法，用海洋之神耐普 顿(Neptune)命名。这一更少名族主义特色的主张马上得到了广泛的认同，中文译为海王 星。优先权之争并没