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数学家“笔尖上的发现”——海王星

科普小知识2021-08-05 07:17:06
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海王星的发现过程实际上是牛顿万有引力定律的一大胜利,牛顿万有引力定律使天文学家能够根据已知行星的引力预测未知行星并测量它们的位置。为了确定天王星的轨道,天文学家已经观察它的位置好几年了,以确定它的瞬时位置和运动速度。牛顿万有引力定律准确地描述了行星围绕太阳沿特定轨道的公转。因此,它可以用来预测行星和彗星的位置。然而,天王星出人意料地移动。

天王星的这种反常行为给天文学界带来了许多问题。所以他们开始怀疑是否重力有问题,或者天王星之外是否有未知的行星。验证他们怀疑的第二个问题的唯一方法是使用天体力学来计算导致天王星移动的新行星。

在此之前,英国剑桥大学的数学系学生亚当斯知道了天王星的轨道之谜,并开始研究天王星的运行。基于当时天文学家对天王星轨道的计算,他认为一定还有一颗未被发现的行星。影响天王星轨道的是行星的引力,而不是万有引力定律或观测数据的误差。

亚当斯从天文台借来了所有的观测数据,并在业余时间做了大量的计算。经过两年的努力,亚当斯终于在1843年10月21日完成了计算。他将研究结果提交给皇家天文台台长伊莱,希望他能帮助确认这颗新行星。

然而,令人遗憾的是,伊莱对这位年轻大学生的研究结果不屑一顾,将信息偷偷放进了抽屉。然而,当亚当斯在计算新行星的轨道时,法国天文学家勒维烈也在做同样的事情。

1846年8月31日,勒维烈发表了他的研究成果,并写道:“在导致天王星故障的行星上,它的质量、轨道和当前位置。”

当伊莱听到这个消息时,他突然想起了亚当斯的计算。结果,他很快找到了一个比较。令他惊讶的是,他的结论与亚当斯的基本相同。

1846年9月23日,柏林天文台的天文学家凯尔收到了勒维烈的来信和论文。那天晚上,他把望远镜对准了勒维烈提到的天空区域。他仔细记录下他观察到的每一颗恒星,然后将新记录的恒星与最近获得的详细星图进行比较,在勒维烈提到的位置附近发现了一颗新行星。

柏林天文台发现新行星的消息传到了英国。皇家天文台台长埃利深感震惊。他立即找到了勒维烈论文的摘要。这又让他大吃一惊。亚当斯已经给出了同样准确的预测。他匆忙发表了一年前交给他的论文摘要,以便在科学界揭示事情的真相。

结果,凯尔与法属勒维烈和英国亚当斯一起被认为是新行星的发现者。

当时,英国和法国也为发现这颗行星的权利发生了争吵。与此同时,在命名新行星上也存在分歧。发现者之一的勒维烈主张用海神海王星来命名这颗行星,遵循了用神话中的神来命名这颗行星的惯例。这种没有民族主义的想法立即被广泛认可。因此,我们现在知道海王星的名字。

[链接放大镜]

海王星的发现过程实际上是牛顿万有引力定律的一大胜利,牛顿万有引力定律使天文学家能够根据已知行星的引力预测未知行星并测量它们的位置。

[小灵感]

在科学界,科学家们已经承认海王星的发现权的所有者是凯尔、勒维烈和亚当斯。这充分表明,在不同的国家,同样的伟大发现可以用不同的方法来实现。