谁是海王星的真正发现者?
海王星的发现是科学史上最激动人心的事件之一。1846年9月23日晚,德国天文学家伽勒(Johann Gottfried Galle)在柏林天文台发现了它,但是这个发现是根据法国数学家勒威耶(Urbain Le Verrier)的计算做出的,因此从某种意义上说,勒威耶才是海王星的真正发现者。这个发现公布之后,英国天文学界声称英国数学家亚当斯(John Couch Adams)早在1845年9月就已计算出了海王星的位置,比勒威耶还早,只不过没有引起天文学家的重视。这个说法引起了一番国际纠纷,最终还是达成了共识,把亚当斯也做为海王星的共同发现者。
直到20世纪60年代,才有学者怀疑亚当斯在这一事件中的作用,向格林威治天文台索取记载亚当斯的工作的档案,却被告知找不到了。最后一次借阅这批档案的是格林威治天文台天文学家艾根(Olin J. Eggen),但艾根否认这批档案在他手里。艾根后来到智利天文研究所工作,于1998年10月2日去世。他的同事在整理其遗物时,发现了被他窃取的亚当斯档案以及一大批格林威治天文台藏书,重达100多千克,装成两大箱归还给英国。亚当斯档案至此才被公之于众,不仅动摇了亚当斯做为海王星共同发现者的地位,而且暴露了当时的英国天文学界为了国家荣誉,试图窃取海王星发现权的阴谋。
这个故事要从天王星的发现说起。1781年3月31日晚,德裔英国天文学家威廉?赫歇耳(William Herschel)用自制天文望远镜观测夜空时,发现了一个新的天体,他以为可能是一颗彗星。但随后其他天文学家的观测证明了这是一颗大行星,被命名为天王星。1821年,巴黎天文台台长布瓦尔(Alexis Bouvard)把天文学家历年对天王星的观测记录编辑成天王星星表,并根据万有引力定律推算天王星的运行轨道,惊讶地发现天王星的实际位置偏离了推算出的轨道。是万有引力定律有误,还是有一颗未知的大行星在干扰天王星的运行呢?
1832年,时任剑桥大学天文学教授的艾里(George Airy)向英国科学促进会做了一个报告,介绍这个困扰天文学家的大难题。没有必要怀疑万有引力定律的正确性,那么更可能的情形就是存在一颗有待发现的大行星。要找到这颗大行星,需要解决“逆摄动”问题。如果知道一颗大行星的位置,根据万有引力定律可以计算出它对临近大行星的运行的干扰,也就是天文学上所谓的“摄动”。但是如果反过来,要从某颗大行星受到的“摄动”推算出未知大行星的位置,则要困难得多,当时大多数科学家认为是不可能做到的。
1841年6月26日,在剑桥大学读本科的亚当斯在剑桥书店里读到了艾里的报告,立志要在毕业后攻克这一难题。1843年亚当斯毕业留校任教,通过剑桥天文学教授查里斯(James Challis)向已荣任格林威治天文台台长的艾里索要格林威治天文台的天王星观测数据。1845年9月,亚当斯获得了计算结果,推算出未知行星的轨道,交给查里斯,希望剑桥天文台能据此寻找新行星。但查里斯并不相信亚当斯的计算,不过他还是写信向艾里推荐亚当斯。亚当斯在1845年10月21日两次拜访艾里,都没能见上面,留下了一张便条。保存至今的这张便条列出他的计算结果:新行星与太阳的平均距离为28个天文单位(地球与太阳的距离等于1个天文单位)--比实际距离远了四分之一;它在1845年10月1日的位置为黄经(即天球经度。正如地理学家用经度和纬度标记地球位置,天文学家用黄经和黄纬标记天球位置)323度34分--只比海王星的实际位置差了大约2度。
艾里以后将把这张便条做为亚当斯首先预测出海王星的重要证据,不过当时他并不相信这个大学毕业没多久的年轻人解决了逆摄动难题,何况亚当斯并没有说明他是怎么算出该结果的。但是,艾里还是给亚当斯写了一封信,想进一步了解亚当斯的工作,比如,他是否也能解释天王星矢径(即到太阳的距离)的偏差?亚当斯草拟了回信,但是奇怪的是,他没有把信发出。