科學(xué)史上著名公案

海王星的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上最激動(dòng)人心的事件之一。1846年9月23日晚，德國(guó)天文學(xué)家伽勒在柏林天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了它，但是這個(gè)發(fā)現(xiàn)是根據(jù)法國(guó)數(shù)學(xué)家勒威耶的計(jì)算做出的，因此從某種意義上說，勒威耶才是海王星的真正發(fā)現(xiàn)者。這個(gè)發(fā)現(xiàn)公布之后，英國(guó)天文學(xué)界聲稱英國(guó)數(shù)學(xué)家亞當(dāng)斯早在1845年9月就已計(jì)算出了海主星的位置，比勒威耶還早，只不過沒有引起天文學(xué)家的重視。這個(gè)說法引起了一番國(guó)際糾紛，但最終還是達(dá)成了共識(shí)：把亞當(dāng)斯也作為海王星的共同發(fā)現(xiàn)者。

直到20世紀(jì)60年代，才有學(xué)者懷疑亞當(dāng)斯在這一事件中的作用，向格林威治天文臺(tái)索取記載亞當(dāng)斯工作的檔案，卻被告知找不到了。最后一次借閱這批檔案的是格林威治天文臺(tái)的天文學(xué)家艾根，但艾根否認(rèn)這批檔案在他手里。艾根后來到智利天文研究所工作，于1998年10月2日去世。他的同事在整理其遺物時(shí)，發(fā)現(xiàn)了被他竊取的亞當(dāng)斯檔案以及一大批格林威治天文臺(tái)的藏書，重達(dá)100余千克，裝成兩大箱歸還給英國(guó)。亞當(dāng)斯檔案至此才被公之于眾，不僅動(dòng)搖了亞當(dāng)斯作為海王星共同發(fā)現(xiàn)者的地位，而且暴露了當(dāng)時(shí)的英國(guó)天文學(xué)界為了國(guó)家榮譽(yù)，試圖竊取海王星發(fā)現(xiàn)權(quán)的陰謀。

這個(gè)故事要從天王星的發(fā)現(xiàn)說起。1781年3月31日晚，德裔英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇耳用自制天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)夜空時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的天體，他以為可能是一顆彗星。但隨后其他天文學(xué)家的觀測(cè)證明了這是一顆大行星，被命名為天王星。1821年，巴黎天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)布瓦爾把天文學(xué)家歷年對(duì)天王星的觀測(cè)記錄編輯成天王星星表，并根據(jù)萬有引力定律推算天王星的運(yùn)行軌道，驚訝地發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際位置偏離了推算出的軌道。是萬有引力定律有誤，還是有一顆未知的大行星在干擾天王星的運(yùn)行呢?

1832年，時(shí)任劍橋大學(xué)天文學(xué)教授的艾里在英國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)做了一個(gè)報(bào)告，介紹這個(gè)困擾天文學(xué)家的大難題。沒有必要懷疑萬有引力定律的正確性，那么更可能的情形就是存在一顆有待發(fā)現(xiàn)的大行星。要找到這顆大行星，需要解決逆攝動(dòng)問題。如果知道一顆大行星的位置，根據(jù)萬有引力定律可以計(jì)算出它對(duì)臨近大行星運(yùn)行的干擾，也就是天文學(xué)上所謂的攝動(dòng)。但是如果反過來，要從某顆大行星受到的攝動(dòng)推算出未知大行星的位置，則要困難得多，當(dāng)時(shí)大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為是不可能做到的。

1841年6月26日，在劍橋大學(xué)讀本科的亞當(dāng)斯在劍橋書店里讀到了艾里的報(bào)告，立志要在畢業(yè)后攻克這一難題。1843年亞當(dāng)斯畢業(yè)留校任教，通過劍橋大學(xué)天文學(xué)教授查里斯向已榮任格林威治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)的艾里索要格林威治天文臺(tái)的天王星觀測(cè)數(shù)據(jù)。1845年9月，亞當(dāng)斯獲得了計(jì)算結(jié)果，推算出未知行星的軌道，交給查里斯，希望劍橋天文臺(tái)能據(jù)此尋找新行星。但查里斯并不相信亞當(dāng)斯的計(jì)算，不過他還是寫信向艾里推薦亞當(dāng)斯。亞當(dāng)斯在1845年10月21日兩次拜訪艾里，都沒能見上面，留下了一張便條。保存至今的這張便條列出他的計(jì)算結(jié)果：新行星與太陽的平均距離為28個(gè)天文單位(地球與太陽的距離等于1個(gè)天文單位)——比實(shí)際距離遠(yuǎn)了1／4；它在1845年10月1日的位置為黃經(jīng)(即天球經(jīng)度。正如地理學(xué)家用經(jīng)度和緯度標(biāo)記地球位置，天文學(xué)家用黃經(jīng)和黃緯標(biāo)記天球位置)323°34′——只比海王星的實(shí)際位置差了大約2度。

艾里以后會(huì)把這張便條作為亞當(dāng)斯首先預(yù)測(cè)出海王星的重要證據(jù)，不過當(dāng)時(shí)他并不相信這個(gè)大學(xué)畢業(yè)沒多久的年輕人解決了逆攝動(dòng)難題，何況亞當(dāng)斯并沒有說明他是怎么算出該結(jié)果的。但是，艾里還是給亞當(dāng)斯寫了一封信，想進(jìn)一步了解亞當(dāng)斯的工作，比如，他是否也能解釋天王星矢徑(即到太陽的距離)的偏差?亞當(dāng)斯草擬了回信，但是奇怪的是，他沒有把信發(fā)出。

艾里沒有收到亞當(dāng)斯的回音，就把這事忘了，直到1846年6月讀到勒威耶的論文才又想起來。勒威耶是巴黎綜合理工學(xué)院的教師，從1845年夏天開始研究天王星攝動(dòng)問題，并在一年內(nèi)發(fā)表了三篇論文。勒威耶的第一篇論文發(fā)表于1845年11月10日，準(zhǔn)確計(jì)算出土星和木星對(duì)天王星的攝動(dòng)影響，說明這些不足以解釋天王星的軌道偏離。勒威耶在1846年6月1日發(fā)表第二篇論文。估算出未知行星的大致位置。艾里讀到勒威耶的第二篇論文后，覺得其結(jié)果與亞當(dāng)斯的很相似，于是給勒威耶寫了封信，問了向亞當(dāng)斯問過的問題，但是并未透露亞當(dāng)斯也在做同樣的研究。勒威耶很快回信，回答了艾里的問題。

勒威耶的答復(fù)讓艾里感到滿意，也使艾里覺得有必要尋找新行星。但艾里視力不佳，沒法自己做觀測(cè)。他建議查里斯在劍橋天文臺(tái)秘密從事尋找新行星的工作。查里斯于7月18日開始，根據(jù)亞當(dāng)斯提供的新的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行觀測(cè)，但是一無所獲。這一年的8月31日，勒威耶發(fā)表了第三篇論文，預(yù)測(cè)了新行星的質(zhì)量、亮度和更精確的位置，并呼吁天文學(xué)家據(jù)此尋找新行星。令勒威耶沮喪的是，似乎沒有天文學(xué)家理睬他的呼吁。9月18日，勒威耶想起柏林天文臺(tái)一位名叫伽勒的年輕天文學(xué)家曾經(jīng)給他寄過學(xué)位論文，于是給伽勒寫了封信，告訴他如果把天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)黃經(jīng)3250的區(qū)域，他將會(huì)發(fā)現(xiàn)還沒有人見過的太陽系第八顆大行星。9月23日上午，伽勒收到勒威耶的來信，當(dāng)天晚上就開始觀測(cè)，由他用天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)，報(bào)出天體的位置，其助手德萊斯特則在一旁核對(duì)星圖。幾分鐘后，伽勒?qǐng)?bào)告在黃經(jīng)325.9度看到一顆亮度8等的星。德萊斯特大叫：“那顆星不在星圖上!”第二天晚上他們繼續(xù)觀測(cè)這顆星的位置，發(fā)現(xiàn)略有移動(dòng)，表明的確是顆行星。第三天，伽勒寫信向勒威耶報(bào)告：“你計(jì)算出位置的那顆行星真的存在?！?/p>

勒威耶寫信給包括艾里在內(nèi)的一些天文學(xué)家報(bào)告新行星的發(fā)現(xiàn)，并建議命名為海王星。艾里、查里斯公開了他們對(duì)新行星的秘密尋找過程，并宣布亞當(dāng)斯早已計(jì)算出新行星的位置。他們要求把新行星命名為海神星，顯然覺得他們擁有一定的優(yōu)先權(quán)。法國(guó)人理所當(dāng)然地對(duì)此表示懷疑：如果亞當(dāng)斯真的做了準(zhǔn)確的計(jì)算，為什么不寫成論文發(fā)表?為什么要在事后才來爭(zhēng)優(yōu)先權(quán)?

隨著時(shí)間的推移，爭(zhēng)論逐漸平息。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)授予勒威耶獎(jiǎng)?wù)卤碚闷湄暙I(xiàn)，而國(guó)際上也承認(rèn)亞當(dāng)斯做出了獨(dú)立發(fā)現(xiàn)。但是當(dāng)初的疑問并未很好地被回答，亞當(dāng)斯并非像人們認(rèn)為的那樣不喜歡發(fā)表論文，他發(fā)表過其他方面的論文。亞當(dāng)斯沒有像勒威耶那樣發(fā)表其計(jì)算結(jié)果的真實(shí)原因，是因?yàn)樗麑?duì)自己的計(jì)算方法和結(jié)果并無信心，而且一直在改變計(jì)算結(jié)果，其最終的結(jié)果也距離海王星的實(shí)際位置很遠(yuǎn)。

如前所述，艾里、查里斯和亞當(dāng)斯是在獲悉勒威耶的研究后，才開始秘密尋找新行星的。亞當(dāng)斯根據(jù)勒威耶的第二篇論文，修改了計(jì)算結(jié)果，但是給出的是很不確定的結(jié)果，涵蓋了從黃經(jīng)3150～3500的范圍，查里斯不得不去觀測(cè)大片的領(lǐng)域。雖然海王星曾經(jīng)進(jìn)入查里斯的觀測(cè)范圍內(nèi)，但是卻沒有被發(fā)現(xiàn)。查里斯采用的鑒別行星的方法是比較不同時(shí)間的觀測(cè)結(jié)果，看有哪顆星的位置發(fā)生了變化。由于觀測(cè)的范圍太大，星體太多，查里斯只能挑出最亮的39顆星進(jìn)行比較。不幸的是，海王星的亮度在查里斯的觀測(cè)范圍內(nèi)排在第49位，就被漏掉了。在勒威耶的第三篇論文發(fā)表兩天后，亞當(dāng)斯給出了其最新的計(jì)算結(jié)果：黃經(jīng)315度，仍比海王星的實(shí)際位置差了11度。所以，查里斯根據(jù)亞當(dāng)斯的計(jì)算花了兩個(gè)月的時(shí)間去尋找都一無所獲，而伽勒根據(jù)勒威耶的計(jì)算幾分鐘就搞定了。

由于亞當(dāng)斯從未發(fā)表其計(jì)算結(jié)果，也由于亞當(dāng)斯的計(jì)算結(jié)果一直不確定而且偏差很大，將他視為海王星的共同發(fā)現(xiàn)者是不合適的。這個(gè)事件也告訴我們，在確定發(fā)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)時(shí)，還是應(yīng)該主要看發(fā)表的論文，那是最可靠、最能說明問題的。所謂未發(fā)表的成果難免有貓膩，是靠不住的。