谁是海王星的真正发现者?

[ 录入者:linq | 时间:2008-09-04 22:40:54 | 作者:方舟子 | 来源:方舟子博客 | 浏览:4720次 ]

海王星 的 发现是科学史上最激动人心的 事件之一。1846年9月23日晚,德国天文学家伽勒在柏林天文台发现了它,但是这个发现是根据法国数学家勒威耶的 计算做出的 ,因此从某种意义上说,勒威耶才是海王星 的 真正发现者。这个发现公布之后,英国天文学界声称英国数学家亚当斯早在1845年9月就已计算出了海王星 的 位置,比勒威耶还早,只不过没有引起天文学家的 重视。这个说法引起了一番国际纠纷,最终还是达成了共识,把亚当斯也做为海王星 的 共同发现者。

    直到上个世纪60年代,才有学者怀疑亚当斯在这一事件中的 作用,向格林威治天文台索取记载亚当斯的 工作的 档案,却被告知找不到了。最后一次借阅这批档案的 是格林威治天文台天文学家艾根,但艾根否认这批档案在他手里。艾根后来到智利天文研究所工作,于1998年10月2日去世。他的 同事在整理其遗物时,发现了被他窃取的 亚当斯档案以及一大批格林威治天文台藏书,重达100多公斤,装成两大箱归还给英国。亚当斯档案至此才被公之于众,不仅动摇了亚当斯做为海王星 共同发现者的 地位,而且暴露了当时的 英国天文学界为了国家荣誉,试图窃取海王星 发现权的 阴谋。

    这个故事要从天王星 的 发现说起。1781年3月31日晚,德裔英国天文学家威廉·赫歇耳用自制天文望远镜观测夜空时,发现了一个新的 天体,他以为可能是一颗彗星 。但随后其他天文学家的 观测证明了这是一颗大行星 ,被命名为天王星 。1821年,巴黎天文台台长布瓦尔把天文学家历年对天王星 的 观测记录编辑成天王星 星 表,并根据万有引力定律推算天王星 的 运行轨道,惊讶地发现天王星 的 实际位置偏离了推算出的 轨道。是万有引力定律有误,还是有一颗未知的 大行星 在干扰天王星 的 运行呢?

    1832年,时任剑桥大学天文学教授的 艾里向英国科学促进会做了一个报告,介绍这个困扰天文学家的 大难题。没有必要怀疑万有引力定律的 正确性,那么更可能的 情形就是存在一颗有待发现的 大行星 。要找到这颗大行星 ,需要解决“逆摄动”问题。如果知道一颗大行星 的 位置,根据万有引力定律可以计算出它对临近大行星 的 运行的 干扰,也就是天文学上所谓的 “摄动”。但是如果反过来,要从某颗大行星 受到的 “摄动”推算出未知大行星 的 位置,则要困难得多,当时大多数科学家认为是不可能做到的 。

    1841年6月26日,在剑桥大学读本科的 亚当斯在剑桥书店里读到了艾里的 报告,立志要在毕业后攻克这一难题。1843年亚当斯毕业留校任教,通过剑桥天文学教授查里斯向已荣任格林威治天文台台长的 艾里索要格林威治天文台的 天王星 观测数据。1845年9月,亚当斯获得了计算结果,推算出未知行星 的 轨道,交给查里斯,希望剑桥天文台能据此寻找新行星 。但查里斯并不相信亚当斯的 计算,不过他还是写信向艾里推荐亚当斯。亚当斯在1845年10月21日两次拜访艾里,都没能见上面,留下了一张便条。保存至今的 这张便条列出他的 计算结果:新行星 与太阳的 平均距离为28个天文单位(地球与太阳的 距离等于1个天文单位)——比实际距离远了四分之一;它在1845年10月1日的 位置为黄经(即天球经度。正如地理学家用经度和纬度标记地球位置,天文学家用黄经和黄纬标记天球位置)323度34分——只比海王星 的 实际位置差了大约2度。

    艾里以后将把这张便条做为亚当斯首先预测出海王星 的 重要证据,不过当时他并不相信这个大学毕业没多久的 年轻人解决了逆摄动难题,何况亚当斯并没有说明他是怎么算出该结果的 。但是,艾里还是给亚当斯写了一封信,想进一步了解亚当斯的 工作,比如,他是否也能解释天王星 矢径(即到太阳的 距离)的 偏差?亚当斯草拟了回信,但是奇怪的 是,他没有把信发出。

    艾里没有收到亚当斯的 回音,就把这事忘了,直到1846年6月读到勒威耶的 论文才又想起来。勒威耶是巴黎综合理工学院的 教师,在1845年夏天开始研究天王星 摄动问题,并在一年内发表了三篇论文。勒威耶的 第一篇论文发表于1845年11月10日,准确计算出土星 和木星 对天王星 的 摄动影响,说明这些不足以解释天王星 的 轨道偏离。勒威耶在1846年6月1日发表第二篇论文,估算出未知行星 的 大致位置。艾里读到勒威耶的 第二篇论文后,觉得其结果与亚当斯的 很相似,于是给勒威耶写了封信,问了向亚当斯问过的 问题,但是并未透露亚当斯也在做同样的 研究。勒威耶很快回信,回答了艾里的 问题。

    勒威耶的 答复让艾里感到满意,也使艾里觉得有必要寻找新行星 。但艾里视力不佳,没法自己做观测。他建议查里斯在剑桥天文台秘密从事寻找新行星 的 工作。查里斯于7月18日开始,根据亚当斯提供的 新的 计算结果进行观测,但是一无所获。

    这一年的 8月31日,勒威耶发表了第三篇论文,预测了新行星 的 质量、亮度和更精确的 位置,并呼吁天文学家据此寻找新行星 。令勒威耶沮丧的 是,似乎没有天文学家理睬他的 呼吁。9月18日,勒威耶想起柏林天文台一位名叫伽勒的 年轻天文学家曾经给他寄过学位论文,于是给伽勒写了封信,告诉他如果把天文望远镜对准黄经325度的 区域,他将会发现还没有人见过的 太阳系 第八颗大行星 。9月23日上午,伽勒收到勒威耶的 来信,当天晚上就开始观测,由他用天文望远镜进行观测,报出天体的 位置,其助手德莱斯特则在一旁核对星 图。几分钟后,伽勒报告在黄经325.9度看到一颗亮度8等的 星 ,德莱斯特大叫“那颗星 不在星 图上!”第二天晚上他们继续观测这颗星 的 位置,发现略有移动,表明的 确是颗行星 。第三天,伽勒写信向勒威耶报告:“你计算出位置的 那颗行星 真的 存在。”

    勒威耶写信给包括艾里在内的 一些天文学家报告新行星 的 发现,并建议命名为海王星 。艾里、查里斯公开了他们对新行星 的 秘密寻找过程,并宣布亚当斯早已计算出新行星 的 位置。他们要求把新行星 命名为海神星 ,显然觉得他们拥有一定的 优先权。法国人理所当然地对此表示怀疑:如果亚当斯真的 做了准确的 计算,为什么不写成论文发表?为什么要在事后才来争优先权?

    随着时间的 推移,争论逐渐平息。英国王家学会授予勒威耶奖章表彰其贡献,而国际上也承认亚当斯做出了独立发现。但是当初的 疑问并未很好地被回答了。亚当斯并非像人们认为的 那样不喜欢发表论文,他发表过其他方面的 论文。亚当斯没有像勒威耶那样发表其计算结果的 真实原因,是因为他对自己的 计算方法和结果并无信心,而且一直在改变计算结果,其最终的 结果也距离海王星 的 实际位置很远。

    如前所述,艾里、查里斯和亚当斯是在获悉勒威耶的 研究后,才开始秘密寻找新行星 的 。亚当斯根据勒威耶的 第二篇论文,修改了计算结果,但是给出的 是很不确定的 结果,涵盖了从黄经315度到350度的 范围。查里斯不得不去观测大片的 领域。虽然海王星 曾经进入查里斯的 观测范围内,但是却没有被发现。查里斯采用的 鉴别行星 的 方法是比较不同时间的 观测结果,看有哪颗星 的 位置发生了变化。由于观测的 范围太大,星 体太多,查里斯只能挑出最亮的 39颗星 进行比较。不幸的 是,海王星 的 亮度在查里斯的 观测范围内排在第49位,就被漏掉了。在勒威耶的 第三篇论文发表两天后,亚当斯给出了其最新的 计算结果:黄经315度,仍比海王星 的 实际位置差了11度。所以,查里斯根据亚当斯的 计算花了两个月的 时间去寻找都一无所获,而伽勒根据勒威耶的 计算几分钟就搞定了。

    由于亚当斯从未发表其计算结果,也由于亚当斯的 计算结果一直不确定而且偏差很大,将他视为海王星 的 共同发现者是不合适的 。这个事件也告诉我们,在确定发现优先权时,还是应该主要看发表的 论文,那是最可靠、最能说明问题的 。所谓未发表的 成果难免有猫腻,是靠不住的 。

Tags:海王星 真正 发现者

责任编辑:linq

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