发现海王星

在土星之外的一个行星是 1781 年偶然发现的。英国天文爱好者威廉·赫歇耳喜欢磨制反射望远镜，1781 年他用自制的望远镜巡天观测时发现了一个有视面的天体，他认为是一个彗星。当他把详细的观测资料不断送往英国皇家学会时，皇家格林尼治天文台第五任台长马斯克来恩（1732～1811 年），感到这个天体的轨道似乎为圆形，它可能是一个行星。法国和英国的许多天文学家也纷纷向赫歇耳索取进一步的观测资料，许多人计算了它的轨道，包括拉朗德（1732～1807 年）、拉普拉斯（1749～1827 年）等著名天文学家，大家终于确认赫歇耳发现的天体是太阳系里的又一个行星。这是有史以来人们第一次发现新的行星，它的轨道半径差不多是土星的二倍，这一下子使太阳系的边界向外扩大了一倍。许多人建议将该行星命名为赫歇耳，他本人则提议起名为“乔治星”，以表示对英王乔治三世的敬意。最后，德国柏林天文台台长波德建议以希腊神话优纳那斯神来命名，这就是天王星。

到了 1821 年，有个法国人叫布瓦德，他将 1781 年以来 40 年的天王星资料进行了一番细致的推算。这一算却意外发现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 10 年即 1830 年，有人将天王星的运动轨道再算一遍，发现又是第三种样子。这下让天文学界大伤脑筋了，已平静

200    来年的天文界哗然起来，难道是哥白尼的假设、开普勒的“立法”都错了？如果没有错，那就只有一种解释，就是天王星外还有一颗未发现的新星通过引力在影响客观存在的轨道。但是经过 80 年的探索，却杳无踪影。因为，天王星距太阳约 28 亿公里，如绕太阳一周，要用 84 年，如果它的轨道外再有一颗星，找起来简直是大海捞针了。 

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星星而绞尽脑汁。原来在宇宙中，这一颗星会对附近的另一颗星的运动轨道发生影响，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。因此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，令人想而生畏。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。当他拿起信来仔细一读，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未知行星，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，1 角分=60 角秒）  ”

满头银发的加勒读完信后，不禁有点发楞。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了？不可能，这个未出名的小人物不可能有很好的观察设备，但是他又怎么敢预言得这样具体呢？

好不容易，加勒和助手们熬到天黑，便赶紧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！”这回加勒台长几乎跳了起来喊到。那个陌生人竟预言得连 1 角秒都不差！大海里的针终于捞到，加勒和其助手们狂呼着拥抱在一起。几天后他们向全世界宣布：又一颗新行星被发现！它的名字取做海王星。

一个月后，加勒匆匆赶到巴黎，按照地址找到了一个实验室里，急切地要见那个叫勒维烈的写信人。这时，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，他万万没料到指点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，然后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。”

“其实也没有什么。我研究了一下其他行星与太阳之间的距离，木星、土星和天王星轨道的半径差不多后一个都是前一个的二倍，于是我就设未知星半径，也是天王星的两倍，再列出方程。算出的结果和观察当然还有误差，但经过修正，再算、再修正，再计算，逐步接近。”

“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 1 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一堆稿纸：共 33 个方程。这位老天文学家感动了。他冒着寒风在星空下观察了一辈子而不得其果，而这个未出茅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！

发现海王星的消息传开后，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也计算出了这颗新星的位置，并将结果转告给台长。但这位皇家台长却瞧不起这个 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了（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朋友。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，然而毕竟是一种假说，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，并且还推算出了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。”