◇◇新語絲(www.xys.org)(xys2.dxiong.com)(www.xysforum.org)(xys-reader.org)◇◇ 科學史上著名公案——誰是海王星的真正發現者 ·方舟子· 海王星的發現是科學史上最激動人心的事件之一。1846年9月23日 晚，德國天文學家伽勒在柏林天文台發現了它，但是這個發現是根據法 國數學家勒威耶的計算做出的，因此從某種意義上說，勒威耶才是海王 星的真正發現者。這個發現公布之後，英國天文學界聲稱英國數學家亞 當斯早在1845年9月就已計算出了海王星的位置，比勒威耶還早，只不 過沒有引起天文學家的重視。這個說法引起了一番國際糾紛，最終還是 達成了共識，把亞當斯也做為海王星的共同發現者。 直到上個世紀60年代，才有學者懷疑亞當斯在這一事件中的作用， 向格林威治天文台索取記載亞當斯的工作的檔案，卻被告知找不到了。 最後一次借閱這批檔案的是格林威治天文台天文學家艾根，但艾根否認 這批檔案在他手裡。艾根後來到智利天文研究所工作，於1998年10月2 日去世。他的同事在整理其遺物時，發現了被他竊取的亞當斯檔案以及 一大批格林威治天文台藏書，重達100多公斤，裝成兩大箱歸還給英國。 亞當斯檔案至此才被公之於眾，不僅動搖了亞當斯做為海王星共同發現 者的地位，而且暴露了當時的英國天文學界為了國家榮譽，試圖竊取海 王星發現權的陰謀。 這個故事要從天王星的發現說起。1781年3月31日晚，德裔英國天文 學家威廉·赫歇耳用自製天文望遠鏡觀測夜空時，發現了一個新的天體， 他以為可能是一顆彗星。但隨後其他天文學家的觀測證明了這是一顆大 行星，被命名為天王星。1821年，巴黎天文台台長布瓦爾把天文學家歷 年對天王星的觀測記錄編輯成天王星星表，並根據萬有引力定律推算天 王星的運行軌道，驚訝地發現天王星的實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行呢？ 1832年，時任劍橋大學天文學教授的艾里向英國科學促進會做了一 個報告，介紹這個困擾天文學家的大難題。沒有必要懷疑萬有引力定律 的正確性，那麼更可能的情形就是存在一顆有待發現的大行星。要找到 這顆大行星，需要解決“逆攝動”問題。如果知道一顆大行星的位置， 根據萬有引力定律可以計算出它對臨近大行星的運行的干擾，也就是天 文學上所謂的“攝動”。但是如果反過來，要從某顆大行星受到的“攝 動”推算出未知大行星的位置，則要困難得多，當時大多數科學家認為 是不可能做到的。 1841年6月26日，在劍橋大學讀本科的亞當斯在劍橋書店裡讀到了艾 里的報告，立志要在畢業後攻克這一難題。1843年亞當斯畢業留校任教， 通過劍橋天文學教授查里斯向已榮任格林威治天文台台長的艾里索要格 林威治天文台的天王星觀測數據。1845年9月，亞當斯獲得了計算結果， 推算出未知行星的軌道，交給查里斯，希望劍橋天文台能據此尋找新行星。 但查里斯並不相信亞當斯的計算，不過他還是寫信向艾里推薦亞當斯。 亞當斯在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算結果：新行星與太陽的平均距離 為28個天文單位（地球與太陽的距離等於1個天文單位）——比實際距 離遠了四分之一；它在1845年10月1日的位置為黃經（即天球經度。正 如地理學家用經度和緯度標記地球位置，天文學家用黃經和黃緯標記天 球位置）323度34分——只比海王星的實際位置差了大約2度。 艾里以後將把這張便條做為亞當斯首先預測出海王星的重要證據， 不過當時他並不相信這個大學畢業沒多久的年輕人解決了逆攝動難題， 何況亞當斯並沒有說明他是怎麼算出該結果的。但是，艾里還是給亞當 斯寫了一封信，想進一步了解亞當斯的工作，比如，他是否也能解釋 天王星矢徑（即到太陽的距離）的偏差？亞當斯草擬了回信，但是奇怪 的是，他沒有把信發出。 艾里沒有收到亞當斯的回音，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院的教師，在1845 年夏天開始研究天王星攝動問題，並在一年內發表了三篇論文。勒威耶 的第一篇論文發表於1845年11月10日，準確計算出土星和木星對天王星 的攝動影響，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 的第二篇論文後，覺得其結果與亞當斯的很相似，於是給勒威耶寫了封 信，問了向亞當斯問過的問題，但是並未透露亞當斯也在做同樣的研究。 勒威耶很快回信，回答了艾里的問題。 勒威耶的答覆讓艾里感到滿意，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。他建議查里斯在劍橋天文台秘密從 事尋找新行星的工作。查里斯於7月18日開始，根據亞當斯提供的新的 計算結果進行觀測，但是一無所獲。 這一年的8月31日，勒威耶發表了第三篇論文，預測了新行星的質量、 亮度和更精確的位置，並呼籲天文學家據此尋找新行星。令勒威耶沮喪 的是，似乎沒有天文學家理睬他的呼籲。9月18日，勒威耶想起柏林天文 台一位名叫伽勒的年輕天文學家曾經給他寄過學位論文，於是給伽勒寫 了封信，告訴他如果把天文望遠鏡對準黃經325度的區域，他將會發現 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，當天晚上就開始觀測，由他用天文望遠鏡進行觀測，報出天體 的位置，其助手德萊斯特則在一旁核對星圖。幾分鐘後，伽勒報告在黃 經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觀測這顆星的位置，發現略有移動，表明的確是顆 行星。第三天，伽勒寫信向勒威耶報告：“你計算出位置的那顆行星真 的存在。” 勒威耶寫信給包括艾里在內的一些天文學家報告新行星的發現，並 建議命名為海王星。艾里、查里斯公開了他們對新行星的秘密尋找過程， 並宣布亞當斯早已計算出新行星的位置。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先權。法國人理所當然地對此表示懷疑： 如果亞當斯真的做了準確的計算，為什麼不寫成論文發表？為什麼要在 事後才來爭優先權？ 隨着時間的推移，爭論逐漸平息。英國王家學會授予勒威耶獎章表 彰其貢獻，而國際上也承認亞當斯做出了獨立發現。但是當初的疑問並 未很好地被回答了。亞當斯並非像人們認為的那樣不喜歡發表論文，他 發表過其他方面的論文。亞當斯沒有像勒威耶那樣發表其計算結果的真 實原因，是因為他對自己的計算方法和結果並無信心，而且一直在改變 計算結果，其最終的結果也距離海王星的實際位置很遠。 如前所述，艾里、查里斯和亞當斯是在獲悉勒威耶的研究後，才開 始秘密尋找新行星的。亞當斯根據勒威耶的第二篇論文，修改了計算結果， 但是給出的是很不確定的結果，涵蓋了從黃經315度到350度的範圍。查 里斯不得不去觀測大片的領域。雖然海王星曾經進入查里斯的觀測範圍 內，但是卻沒有被發現。查里斯採用的鑑別行星的方法是比較不同時間 的觀測結果，看有哪顆星的位置發生了變化。由於觀測的範圍太大，星 體太多，查里斯只能挑出最亮的39顆星進行比較。不幸的是，海王星的 亮度在查里斯的觀測範圍內排在第49位，就被漏掉了。在勒威耶的第三 篇論文發表兩天后，亞當斯給出了其最新的計算結果：黃經315度，仍 比海王星的實際位置差了11度。所以，查里斯根據亞當斯的計算花了兩 個月的時間去尋找都一無所獲，而伽勒根據勒威耶的計算幾分鐘就搞 定了。 由於亞當斯從未發表其計算結果，也由於亞當斯的計算結果一直不 確定而且偏差很大，將他視為海王星的共同發現者是不合適的。這個事 件也告訴我們，在確定發現優先權時，還是應該主要看發表的論文，那 是最可靠、最能說明問題的。所謂未發表的成果難免有貓膩，是靠不住 的。 2008.8.27. （《經濟觀察報》2008.9.1） (XYS20080904) ◇◇新語絲(www.xys.org)(xys2.dxiong.com)(www.xysforum.org)(xys-reader.org)◇◇