为什么说海王星是被“计算”出来而不是被观测发现的呢?
海王星处于太阳系边缘,它第一次确定地被人观测到的时间是1846年9月23日的夜晚,观测者为德国天文学家加勒。
那么,为什么说海王星是被“计算”出来而不是被观测发现的呢?让我们把时间往前拨回到1845年。在赫歇尔于1781年通过自制的反射式天文望远镜发现了天王星之后,人们发现天王星的实际运行轨道与按照牛顿力学计算出的它应该“行走”的预期轨道不太一致。
面对这个问题,科学家们大致形成了两派意见:一方认为,或许是牛顿力学的预测能力有限,在预测像天王星这样遥远的行星时显得力不从心;另一方则认为,牛顿力学没有错,问题在于,或许天王星附近还有一个未被发现的天体,它的存在影响了天王星的运行轨道,使天王星没有完全按照科学家计算出的轨道来运行。
在天文学中,一个天体由于受到其他一个或若干个天体的吸引而偏离了自己的运行轨道的情况被称为摄动。
如果真像第二种意见所说的那样,那么,对天王星造成摄动的那个神秘天体在哪里呢?1845年,英国天文学家亚当斯以天王星受到摄动影响为前提,通过艰苦的运算得出了自己的结论,他认为,在天王星附近存在一颗新的行星,正是它影响了天王星的运行。在差不多的时期内,法国天文学家勒维烈也通过自己的计算得到了几乎相同的结论。
他把写着计算结果的论文给了之前提到的加勒,后者通过观测终于发现了后来被称为“海王星”的这颗行星。正因为海王星是首先通过数学计算被“定位”到,然后再由天文学家按照计算的结果在天空中“按图索骥”将其找到的,所以说它是被“计算”出来的。
给海王星命名也经历了一番曲折。由于英国天文学家亚当斯先前已通过计算准确地定位了海王星,只是英国皇家天文台没有对他的成果表现出应有的关注,才导致英国人错失了首先观测到海王星的机会。
因此,在为新行星命名时,英法两国各执一端,都认为自己有这个权利。就在人们犹豫着海王星该有一个英国名字还是法国名字的时候,勒维烈建议还是使用传统的命名方式,即用罗马神话中海神尼普顿的名字来为其命名,从而避免了不必要的纷争。
总结:发现海王星的故事让我们体会到数学、天体力学的强大预测能力;从哲学的角度来讲,这便是理论对实践的指导作用的生动体现。