尋找太陽系的疆界（７）

盧昌海

海王星和勒維耶

這位法國天文學(xué)家的名字大家一定猜出來了。是的，他就是兩次在彗星軌道計算中與亞當(dāng)斯不期而遇的勒維耶。勒維耶有著與亞當(dāng)斯同樣杰出的數(shù)學(xué)才能，不過他的天文之路卻略顯曲折。1830年，初出茅廬的勒維耶在報考法國一流理工學(xué)校巴黎綜合理工學(xué)院的競爭中不幸落敗。望子成龍的父親毅然變賣了房產(chǎn)，將勒維耶送到巴黎復(fù)習(xí)備考。第二年，脫離了山溝溝的勒維耶終于變成了金鳳凰，考入了巴黎綜合理工學(xué)院。

勒維耶以最優(yōu)異的成績通過了畢業(yè)考試。不過畢業(yè)后的勒維耶卻一度進(jìn)入了與天文學(xué)風(fēng)馬牛不相及的政府煙草部門，并跟隨化學(xué)家蓋-呂薩克從事一些化學(xué)方面的研究。1937 年，當(dāng)巴黎綜合理工學(xué)院的一個天文學(xué)教職出現(xiàn)空缺時，蓋-呂薩克推薦勒維耶獲得了這一教職。勒維耶很快就發(fā)現(xiàn)天文學(xué)是一個可以充分展示自己數(shù)學(xué)才華的迷人領(lǐng)域，轉(zhuǎn)行后他主要從事天體軌道的計算與分析。短短幾年間，他便在該領(lǐng)域樹立起了自己的名聲。

勒維耶的理論研究有著鮮明的系統(tǒng)性，這一點與當(dāng)年的赫歇耳相似。自1840年以來，勒維耶對太陽系天體的運(yùn)動做了近乎地毯式的研究，先后考察了水星、金星、地球、火星、木星、土星及若干彗星的運(yùn)動。1845 年秋天，在巴黎天文臺臺長阿拉果的提議下，他將注意力轉(zhuǎn)向了天王星。

初涉天王星問題的勒維耶對波瓦德軌道作了細(xì)致的分析，他的結(jié)論也與亞當(dāng)斯一樣，那就是波瓦德軌道已經(jīng)死透了——僅憑木星和土星的影響是無論如何擺不平天王星軌道的。接下來，他又逐一分析了我們在第九節(jié)中介紹的幾種試圖解決天王星出軌之謎的假設(shè)，并將它們一一排除。這樣，他將注意力轉(zhuǎn)向了當(dāng)時已知的最后一個假設(shè)：新行星假設(shè)。

作為計算的出發(fā)點，勒維耶也采用了提丟斯-波德定則，把新行星的軌道半徑假定為38.8天文單位。通過極其繁復(fù)的計算、對比和排除，1846年5月底，勒維耶最終得出了與亞當(dāng)斯的計算相當(dāng)接近的結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，他預(yù)言了1847年1月1日新行星所處的位置。英吉利海峽兩邊的這兩位數(shù)學(xué)高手的智慧之劍指向了同一個天區(qū)，只不過那時勒維耶和亞當(dāng)斯誰也不知道對方的工作。

勒維耶的結(jié)果一經(jīng)發(fā)表立即引起了一定程度的關(guān)注，雖然新行星假設(shè)的提出已有差不多10個年頭，這還是第一次有人計算出新行星的位置（亞當(dāng)斯的結(jié)果并未發(fā)表，除查利斯和艾里外無人知曉）。1846年6月下旬，勒維耶的論文抵達(dá)了艾里所在的格林尼治天文臺。

如果說其他天文學(xué)家對勒維耶結(jié)果的關(guān)注在很大程度上是出于新奇，那么對艾里來說，勒維耶的結(jié)果則帶來了震撼，因為類似的結(jié)果他在大半年前就已在亞當(dāng)斯那里見過。亞當(dāng)斯在當(dāng)時還是一個無名小輩，但勒維耶已有一定的知名度。艾里可以忽略亞當(dāng)斯，但對勒維耶卻不能等閑視之。更重要的是，在這么困難的問題上，兩人同時算錯并非不可能，但錯得如此接近卻令人難以置信。一個復(fù)雜的計算，它是孤立結(jié)果還是有獨(dú)立來源的佐證，其可信度是截然不同的。因此，艾里決心采取行動。

而這時候勒維耶在做什么呢？他就像當(dāng)年的亞當(dāng)斯一樣，投入到新一輪的計算之中。勒維耶對新計算的沉醉，在無意間為艾里及英國天文學(xué)界創(chuàng)造了一個難得的機(jī)會。英國人曾將亞當(dāng)斯提供的先機(jī)輕易葬送，但此時的他們趁著歐洲大陸的天文學(xué)家們對勒維耶的計算將信將疑，心存觀望之際，提前洞悉了這一結(jié)果的可信度，并決定展開觀測，再次將先機(jī)攬到了自己身旁。

那么，英國紳士們能夠把握住這稍縱即逝的先機(jī)嗎？

十三. 劍橋夢碎

如果要在格林尼治天文臺的歷任臺長中評選從事天文觀測最少的臺長，艾里無疑會名列前茅。自1835年出任臺長以來，艾里參與過的觀測僅占同期天文臺觀測總數(shù)的千分之二。即便在發(fā)現(xiàn)新行星的榮譽(yù)幾乎唾手可得的時候，艾里仍沒打算親自進(jìn)行觀測。他感興趣的倒是讓誰來摘取這一榮譽(yù)。結(jié)果劍橋畢業(yè)的他選擇了劍橋天文臺，讓那里成為新行星的發(fā)現(xiàn)地，無疑可以演繹一出完美的“劍橋天文故事”。

主意既定，艾里于1846年7月9日寫信給查利斯，請他對新行星展開搜索。但艾里的信發(fā)出去之后卻變成了泥牛入海。等了四天沒有回信，艾里終于著急了，他再次寫信給查利斯，提醒他尋找新行星的重要性凌駕于任何其他工作之上。但查利斯居然還是沒回信，原來他當(dāng)時并不在劍橋，而是在度假。當(dāng)年既沒電話也沒E-mail，艾里對此一無所知，白白著急一場。7月18日，查利斯回到了劍橋，他立刻給艾里回了信，表示將盡快展開觀測。艾里隨即給查利斯提供了一個以勒維耶和亞當(dāng)斯的計算結(jié)果為中心，東西范圍30°，南北范圍10°的區(qū)域作為搜索范圍。

7月29日晚，查利斯的搜索正式展開。英國天文界的成敗在此一舉。

按照后來查利斯的敘述，在搜索中，他首先以亞當(dāng)斯計算的位置為中心，觀測了寬度為9弧分(1弧分等于1/60度)的區(qū)域中所有視星等在11以上的天體。幾天之后觀測因天氣而受阻。8月12日天氣轉(zhuǎn)好，查利斯對7月30日曾經(jīng)觀測過的天區(qū)進(jìn)行了復(fù)測，然后對比這兩天的觀測結(jié)果。這種對比是搜索行星的標(biāo)準(zhǔn)手段，如果發(fā)現(xiàn)任何一個天體的位置發(fā)生了變化，那么這個天體就有可能是他要尋找的新行星。一組、兩組、三組 ……查利斯一連對比了39組數(shù)據(jù)，全都匹配得完美無缺。雖然還剩下一些數(shù)據(jù)尚未對比，但查利斯覺得這一天的對比不會有什么收獲了。他想起自己手頭還有一些彗星數(shù)據(jù)需要處理，便提前終止了對比工作。

這一決定釀成了查利斯一生最大的遺憾，也徹底葬送了艾里夢想的“劍橋天文故事”。

查利斯完全沒想到，幸運(yùn)女神又一次——也是最后一次——將垂青的目光投到了英國人的頭上。新行星的數(shù)據(jù)此刻就靜靜地躺在他的復(fù)測記錄中。那天查利斯只要再多對比10組數(shù)據(jù)，就會發(fā)現(xiàn)記錄的第49個天體——一顆藍(lán)色的 8 等星 ——在 7 月 30 日的記錄中是不存在的。這說明該天體7月30日還不在他所觀測的天區(qū)中，8月12日卻進(jìn)入了該區(qū)域，那正是艾里要他尋找的新行星。

一招失誤，滿盤皆輸。

在8月余下的日子里，查利斯繼續(xù)對附近天區(qū)進(jìn)行搜索，結(jié)果一無所獲。9月初，他放棄了搜索。

（待續(xù)）