海王星發現經過前後的啟示
1781年3月13日,太陽係的第7顆大行星——天王星被發現以後,又經過一個時期觀測,卻發現天王星是一個“性格很別扭”的行星。它的實際運行軌道總與用萬有引力定律計算出來的軌道不符,有點“不安分”,老是偏離它應走的路線。應該怎樣解釋這一現象呢?不少天文學家認為,這是別的天體的吸引所造成的,可是他們隻是根據已經發現的行星,特別是利用土星(距太陽由近及遠的第6顆行星,離天王星最近的行星)對天王星的影響來進行計算,計算的結果仍與實際運行軌道不符。因此有人認為,應該根據觀測到的實際資料來修正理論,開始懷疑萬有引力定律是否正確。法國有位化學實驗室的化驗員,名叫勒維烈,他認為萬有引力定律是正確的,天王星之所以不安分偏離它應走的路線,是由於一顆尚未被觀測到的行星引起的。他依據萬有引力定律,根據天王星偏離的位置,進行了多年的計算,1846年算出,在天王星之外,還有一顆繞日運行的大行星。勒維烈寫信給德國柏林天文台的助理員伽勒,請他用天文望遠鏡按照勒維烈自己計算出的位置尋找這顆行星,伽勒接到信後,當天晚上立即進行觀測,果真發現了這顆行星。第二天晚上又繼續觀察,證明是顆新行星。伽勒給勒維烈回信說:“你給我指出位置的行星是真實存在的!”這就是1846年9月23日由法國人提供數據而由德國天文學家觀測到的海王星。恩格斯說:“哥白尼的太陽係學說有三百年之久一直是一種假說,這個假說盡管有百分之九十九、百分之九十九點九,百分之九十九點九九的可靠性,但畢竟是一種假說。而當勒維烈從這個太陽係學說所提供的數據,不僅推算出一定還存在一個尚未知道的行星,而且還推算出這個行星在太空中的位置的時候,當後來伽勒確實發現了這個行星的時候,哥白尼的學說就被證實了。”
其實在勒維烈之前,英國劍橋大學二十三歲的數學係學生亞當斯已經算出了這顆行星的軌道。他經過兩年多的複雜計算,於1845年9月算出結果。他把計算結果轉寄給英國格林威治天文台台長艾利,希望他們幫助觀測尋找,艾利瞧不起這位青年提出的新見解,把它當成一堆廢紙扔到了一邊,成為天文科學史上的一件憾事。
海王星發現以後,人們又發覺它的運行軌道也和天王星一樣有點不規則。因此天文學家想:在海王星的外麵還可能有一顆行星存在著。但是,這顆行星雖經數理學家用數學算定了這在天空中的位置,然而用天文望遠鏡怎麼找也找不到它的蹤跡。原來這顆“調皮”的行星不僅距離我們十分遙遠,而且躲在無數的星星之間。
後來,這顆行星終於露出馬腳來了。1930年3月,一個叫董波的天文學家根據洛韋耳的計算,接連幾夜拍攝了很多星星的照片,發現其中一顆星在許多星星之間“跑”了一段路。於是斷定這是太陽係的一顆新行星。因為隻有行星才會在天空中不斷移動它的位置。就這樣,一個新行星又發現了。這就是太陽係中距離太陽最遠的冥王星。
勒維烈由於發現天王星軌道偏離而找到海王星後,又發現水星(太陽係中離太陽最近的一顆行星)的實際運行軌道和理論計算也有偏離,這是為什麼呢?他根據同一思路,設想在水星繞日公轉軌道之內可能還有一顆更靠近太陽而未被發現的行星。大家都在努力尋找的這顆未知的行星,可時至今日,人們始終未發現這顆行星。也許並不存在這顆星,那麼為什麼水星實際運行軌道與理論計算不符呢?是萬有引力定律的理論不正確嗎?這可能嗎?如果不正確,我們根據其理論真的找到了海王星怎樣解釋呢?二十世紀初愛因斯坦提出廣義相對論以後,人們才認識到,萬有引力定律也是有局限性的,並非在任何情況下都是正確的。在靠近太陽的區域,如水星運行的區域,萬有引力定律的準確性就低了。
勒維烈、亞當斯發現海王星的認識是正確的。這是由伽勒的觀測實踐證明了的。但勒維烈用同一思路去解水星的偏離卻又不正確了,這也是由實踐判定了的。人們認為萬有引力定律是正確的,這是由實踐證實定的,新的實踐又推動人們認識到萬有引力定律隻有在一定範圍內才是正確的。