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第1章 未知世界的地图海王星（第1页）

第1章未知世界的地图——海王星

一个坐在巴黎书桌前的人怎么可能借助数学“看到”宇宙呢？这就好比蒙着眼睛的天文学家用夫琅和费望远镜发现了彗星一样。但是奇迹就是奇迹，勒维耶的行星就在漆黑的太空深处若隐若现，而且就在他预测的那个位置。

成功的假说不仅能够解释已经观察到的现象，还应该能够预测尚未观察到的现象。

——威廉·胡威立（ell）[5]

我从小就相信妹妹来自海王星，她是被派到地球上来杀我的。

——佐伊·丹斯切尔（ZooeyDesel）

1846年9月23日，柏林

经过将近一个小时的搜索，他们二人的动作早已经进入了某种机械状态。透过巨大的黄铜折射望远镜，约翰·伽勒（JohannGalle）眯起眼睛盯着晴朗的夜空，不断调整着望远镜的控制装置，每当十字准线瞄准一颗星星时，他就会大声喊出它的坐标。年轻的助手海因里希·德瑞斯特（Heinrichd'Arrest）坐在天文台圆顶屋石头地板对面的一张木桌旁，借助一盏昏暗的油灯，用手指在星图上寻找对应坐标的位置，然后大声回答道：“有这颗星星。”就这样，伽勒不停地转动着铜钮，瞄准着天空中一颗又一颗星星，德瑞斯特则在星图上一一搜寻核对。那个夜晚寒气逼人，伽勒的脖子已经僵硬抽筋，他开始怀疑他们这是在浪费时间。

那天下午，伽勒出现在柏林天文台（Berliory）台长约翰·弗朗茨·恩克（JohannFranzEncke）的办公室门口，提出要使用22厘米折射望远镜。恩克确信伽勒是在浪费时间，但是，因为那天晚上他要留在家里庆祝自己55岁的生日，用不到望远镜，所以勉强答应了伽勒的请求。

德瑞斯特是一名天文学专业的学生，为了获得更多的实际操作经验，平时就住在天文台附近。他无意间听到了伽勒和恩克的谈话，当即请求做伽勒的助手。于是在1846年9月23日，这样一个万里无云的夜晚，伽勒和德瑞斯特用当时世界上同类仪器中最先进的仪器之一——由时钟驱动的夫琅和费望远镜（Frauelescope）——开始扫视天空。

在柏林的煤气灯刚熄灭、城市陷入黑暗之后，二人就开始了搜寻工作。现在已接近午夜时分，伽勒的思绪已转到他和他妻子躺过的温暖的**了。伽勒将十字准线又瞄准了一颗星星，然后报出了坐标。在等待德瑞斯特回应时，伽勒心中在想，要是明天早上告诉恩克什么都没找到，那该有多么荒唐可笑。但德瑞斯特迟迟没有回应，伽勒很纳闷地想，这家伙在做什么呢？

椅子碰撞地板的声音把伽勒吓了一大跳，他回头一看，只见在油灯的映射下，一个黑影向他冲了过来。德瑞斯特癫狂地挥动着手里的星图，虽然光线太暗，伽勒看不清德瑞斯特的表情，但他一辈子都不会忘记当时德瑞斯特大声喊叫的内容：“那颗星星不在星图上!星图上没有那颗星星!”

1846年9月18日，巴黎

9月23日，在一封寄到柏林天文台的信中，有人建议伽勒寻找一颗星图上没有的星星，这个人就是巴黎综合理工学院（theEcolePolyteParis）的天文学家奥本·勒维耶（UrbainLeVerrier）。勒维耶对从冷气森森的望远镜圆顶屋观察天体不感兴趣，他更喜欢坐在办公桌旁，用牛顿引力定律计算天体的轨道，并将其与现有的观测结果进行比较。在不停地比较中，让勒维耶魂牵梦绕、寝食难安的是一颗似乎打破了所有规则的行星——天王星。

天王星是由德国汉诺威的一位音乐家发现的。1757年，年仅19岁的威廉·赫歇尔（WilliamHerschel）和他的妹妹卡洛琳（e）一起搬到了英格兰西部的巴斯（Bath）。这是一座有着温泉的美丽小镇，罗马人最先对其进行了开发。赫歇尔找到了一份在教堂演奏风琴的工作，但他真正热爱的还是天文学。赫歇尔在自家花园里建造的望远镜是当时最好的望远镜之一。那是在1781年3月13日，当赫歇尔用这个望远镜扫视夜空时，一颗模糊的星星突然出现在目镜中。起初，赫歇尔认为这是一颗彗星，但它与彗星不同，它没有缥缈的彗尾。不仅如此，赫歇尔在随后的夜晚观察到，在它掠过双子座（Gemini）期间，是按行星的近圆形轨道运行的，并没有按彗星那种拉得很长的椭圆形轨道运行。

于是，赫歇尔发现了望远镜时代的第一颗新行星，第一个古代天文学家未知的世界。纵观历史记载，行星的数量一直都是6颗，难以相信，居然有人发现了第7颗。赫歇尔的发现理所当然地引起了国际轰动，这也使他一跃成为科学界的超级巨星。

作为移民，赫歇尔最大的愿望就是能得到移居国的认可，因此他想以英国国王乔治三世的名字，将这颗新行星命名为“乔治”（实际上，他命名的名字是“乔治之星”，Gee'sstar）。不出意外，法国天文学家反对用英国国王的名字命名一颗行星，建议将其命名为“赫歇尔”。为了避免冲突，天文学家约翰·波得（JohannBode）建议以乌拉诺斯（Uranus）命名，即“天王星”。乌拉诺斯是希腊神话中克洛诺斯（古希腊语：Κρ?νο?；英文：Saturn）的父亲，之后，这个名字被沿用了下来（否则，几大行星按照离太阳的距离从近到远依次排序，可能就是这样了：水星、金星、地球、火星、木星、土星和……乔治）。

实际上，英国天文学家约翰·弗拉姆斯特德（JohnFlamsteed）在大约一个世纪之前（即1690年）就曾看到过天王星，但他错误地认为那是一颗恒星，将其归到金牛座（Tauri）下，并命名为“金牛座34”，也就是在金牛座中发现的第34颗恒星。弗拉姆斯特德的历史记录补充了这颗新行星的观测资料，因此，到19世纪初，人们已经对天王星的轨道有了足够多的了解，可以将其与牛顿的万有引力定律所预测的轨道相比较。但是通过比较，人们发现，这颗行星的轨道有点不太正常。

无论如何预测天王星的轨道，它都会在接下来的几个月里偏离计算的轨道。没有人怀疑牛顿定律可能存在错误，因为牛顿万有引力定律的全面、强大，在人们的心目中等同上帝的圣言。人们怀疑是因为有一颗离太阳更远的未知行星牵引着天王星，所以它才不断地偏离计算轨道。因此，找到这颗未知行星是一件非常诱人的事，勒维耶无法抗拒这种挑战的**。于是，他坐在巴黎综合理工学院自己的办公桌前，根据观测到的天王星偏离正常轨道的数据，着手推断这颗未知行星在夜空中的确切位置。

太阳占据了太阳系质量的99。8%，所以可以肯定，行星的运行主要受到太阳引力的影响。然而，牛顿的引力定律是一个普遍适用的定律，这意味着在任意两个天体之间都存在引力作用。因此，行星不仅受太阳引力的影响，也受到其他所有行星引力的影响。为了确保计算结果准确，勒维耶需要先减去已知行星的影响，尤其是两颗最大的行星：木星和土星。

计算过程复杂且费时，每个步骤都必须进行反复检查，一个小小的失误就可能使整个计算结果作废，导致前功尽弃。但这不是勒维耶面临的唯一难题，更难的是，理论上无法区分靠近天王星的小质量行星的引力与远离天王星的大质量行星的引力之间的不同。因此，为了确定假想行星的轨道，勒维耶不得不靠猜测来确定这颗未知行星的质量和它与太阳的间距[1]。这是一项艰巨的任务，除了要投入全部的工作时间，有时夜晚的休息时间也被占用了，最终，勒维耶成功了。他不仅推导出了假想行星的轨道，而且更重要的是，他推断出了应该用望远镜在夜空中的什么位置去搜寻这颗星体：介于摩羯座（）和水瓶座（Aquarius）之间。

勒维耶心中充满自信，但当他坐在铺满纸的桌前，拿着羽毛笔，审视着那些密密麻麻的公式时，还是难以抑制地感到一阵紧张。能有幸洞悉世界上没有人知道或理解的东西，自然有一种令人兴奋的权威感，但万一错了呢？如果对了，那他就是神；如果错了，岂不被别人讥笑为傻瓜？面前的方程描述的结论怎么可能就是现实呢？勒维耶没有被自我怀疑吓倒，很快就恢复了镇静。眼下只有一件事情要做，那就是通知做观测研究的天文学家。

勒维耶向时任巴黎天文台（ParisObservatory）台长的弗朗索瓦·阿拉戈（Franco）报告了新行星的位置，而阿拉戈明确表示，他有充分的理由相信寻找新行星并不是当务之急。现在，包括巴黎国家天文台在内的天文单位，首要任务是制作用于导航的行星和恒星的位置图。单这项工作就需要很多人进行漫长而艰苦的观测，阿拉戈当然不愿意浪费宝贵的时间去寻找一颗存在性十分渺茫的行星。显然，对于以傲慢和难以相处著称的勒维耶来说，阿拉戈的话并不能打消他的念头。

对处于北半球的人来说，11月之后就看不到摩羯座和水瓶座了，所以必须尽快开始寻找这颗新行星。有一段时间，勒维耶还很有耐心，但是等来等去，也不见阿拉戈那边有任何松口的迹象，失望不免与日俱增。不过，勒维耶已经开始尝试其他方法了，他将一篇描述这一预测的论文寄给了德国《天文学》（Astronomisa）杂志的编辑，在和论文一起寄给海因里希·舒马赫（HeinrichSchumacher）的投稿信中，勒维耶表达了自己的失望——没有法国天文学家愿意寻找这颗行星。舒马赫对此表示同情，并在回信中提出了一个建议：为什么不联系一下其他拥有先进望远镜的天文学家呢？勒维耶立刻想到了两个人，一个是德国的弗里德里希·斯特鲁夫（FriedrichStruve），另一个是爱尔兰比尔城堡的罗斯伯爵三世（ErdEarlofRosse）。罗斯伯爵设计并制造的利维坦（Leviathan）是当时世界上最大的望远镜，配有直径达72英寸（约1。8米）的镜面。勒维耶原本可以联系这两个人，但他想起一年前曾经收到过一位年轻天文学家从柏林天文台寄来的信。

约翰·伽勒是一个职级较低的助理天文学家，这一点特别吸引勒维耶。他觉得柏林天文台的台长约翰·弗朗茨·恩克会像巴黎天文台的台长弗朗索瓦·阿拉戈一样，不愿意花力气去寻找一颗新行星，但伽勒可能渴望成名。所以，勒维耶在想，绕过恩克直接联系这位年轻的天文学家效果可能会更好。伽勒会做出积极回应，还是会让他再一次失望，只有试着向他发出请求才知道。

唯一的问题是，这位法国天文学家并未回复伽勒一年前的来信以及随信所附的一篇论文，而现在却需要他的帮助，这真是令人尴尬。然而，说一些奉承的话也许可以化解尴尬，所以在请求伽勒帮助寻找新行星之前，勒维耶写了一些露骨的、姗姗来迟的溢美之词，称赞伽勒的论文完美清晰、工整严谨。1846年9月18日，勒维耶将信寄出，其中包含了对新行星所在位置的粗略估计。

1846年9月24日，柏林

拂晓时分，三个人终于聚集在柏林天文台圆顶屋的夫琅和费望远镜前。不久之前，德瑞斯特一路小跑到天文台台长恩克的家，把庆生宴会之后醉得脚步踉跄的恩克拽上了山。三个人努力保持镇静，轮流透过目镜仔细观察，直到确认无误。伽勒和德瑞斯特看到的天体肯定不在星图上，原因显而易见：那根本就不是一颗恒星。由于与地球的距离太过遥远，无论望远镜的放大倍率有多高，看到的恒星都是光点；但这个天体并非光点，而是一个发光的微小圆盘。他们找到了!他们发现了勒维耶的行星!

伽勒简直不敢相信刚过去的半天里发生的事情。就在昨天，他用小刀拆开一封看起来很普通的、来自法国的信件时，丝毫没有想到这会永远改变他的生活。伽勒立刻认出了勒维耶的名字，他本来可以选择向这个法国人实施报复，把信丢进桌上的文件堆里，对其置之不理，但勒维耶的请求激起了他的兴趣。