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1700894349 寻找火神星的天文学家们已全军尽墨,但在海王星以外寻找新行星的天文学家们却还处在忙碌之中,他们的战场完全是另一番景象。
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1700894351 我们知道,海王星之所以能在笔尖上被发现,是因为天王星存在出轨现象,而勒维耶之所以寻找火神星,是因为水星也存在出轨现象,虽然那种被称为水星近日点反常进动的出轨现象具有高度的规则性,从而与天王星的出轨完全不同。那么,寻找海王星以外的行星(以下简称海外行星),尤其是通过计算手段寻找那样的行星,它的依据又在哪里呢?很遗憾地说,只存在于天文学家们那些“驿动的心”里。
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1700894353 自从海王星被发现之后,天王星的出轨之谜基本得到了解释,剩余的偏差已微乎其微。但如何看待这细微的剩余偏差,却有很大的讲究。我们知道,有关行星轨道的任何观测及计算都是有误差的,因此计算所得的轨道与观测数据绝不可能完全相符。一般来说,只要两者的偏差足够小,小于观测及计算本身所具有的误差,这种偏差就算是正常的,并且往往是随机的。天王星的出轨与水星近日点的反常进动之所以引人注目,是因为它们都远远超过了观测及计算的误差。但是,海王星被发现之后,天王星的剩余“出轨”实际上已经处在观测及计算误差许可的范围之内,没有进一步引申的余地了。不幸的是,发现海王星的成就实在太令人心醉,以至于此前一直追求观测与计算的一致,并愿为之奋斗终生的一些天文学家,现在反而由衷地期盼起观测与计算的不一致来。因为唯有那样,才有重演海王星发现史的可能。正是在这种满心的期待乃至虔诚的祈祷之中,天文学家们开始在鸡蛋里挑骨头,他们的目光变得多疑,他们不仅“发现”天王星仍在出轨,而且怀疑海王星也不规矩。
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1700894359 那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界
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1700894364 那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 1848年,距海王星的发现仅仅过了两年,法国天文学家巴比涅特(Jacques Babinet)就预言了一颗海外行星。他提出的海外行星的轨道半长径约为47~48天文单位,质量约为地球质量的11.6倍。他的计算依据是海王星的实际轨道与勒维耶所预言的轨道之间的差别。显然,这是一种完全错误的计算逻辑。因为勒维耶所预言的轨道只是依据天王星出轨现象所作的推测,而且在推测时还对轨道参数(比如半长径)做过带有一定任意性的猜测,从而根本就不是标准的海王星轨道计算。(请读者想一想,标准的海王星轨道计算应该是怎样的?)用那样的轨道来研究海王星的出轨,套用著名物理学家泡利(Wolfgang Pauli)的话说,那是“连错误都不如”(not even wrong)。
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1700894366 理论天文学家们的心情固然急切,观测天文学家们的动作也不含糊。1851年,距海王星的发现仅仅过了四年多,英国天文学家辛德(我们在第18章中提到过此人,他是海王星被发现后第一位观测海王星的英国人)宣布自己从美国天文学家弗格森(James Ferguson)的一份观测报告中,发现了一颗轨道半长径为137天文单位的海外行星。但是,无论辛德、弗格森还是其他人,都没能再次捕捉到那颗神秘的“海外行星”,它的谜底直到28年后才揭晓,原来那是弗格森的一次错误的观测记录〔1〕。
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1700894368 这些早期的谬误并未阻止更多的天文学家对海外行星作出预言。从19世纪中叶到20世纪初的50年间,欧洲和美国的天文学家们轮番向海外行星发起了冲击,并取得了如下“战果”:
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1700894370 ·托德(David Todd)预言了一颗海外行星,轨道半长径为52天文单位。
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1700894372 ·弗莱马力奥(Camille Flammarion)预言了一颗海外行星,轨道半长径为45天文单位。
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1700894374 ·福布斯(George Forbes)预言了两颗海外行星,轨道半长径分别为100和300天文单位。
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1700894376 ·劳(Hans-Emil Lau)预言了两颗海外行星,轨道半长径分别为46.6和70.7天文单位。
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1700894378 ·达利特(Gabriel Dallet)预言了一颗海外行星,轨道半长径为47天文单位。
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1700894380 ·格里戈尔(Theodore Grigull)预言了一颗海外行星,轨道半长径为50.6天文单位。
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1700894382 ·杜林冈德斯(Vicomte du Ligondes)预言了一颗海外行星,轨道半长径为50天文单位。
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1700894384 ·西伊(Thomas See)预言了三颗海外行星,轨道半长径分别为42.25、56和72天文单位。
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1700894386 ·伽诺夫斯基(Alexander Garnowsky)预言了四颗海外行星,但没有提供具体数据。
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1700894388 一时间外太阳系几乎变成了计算天文学的练兵场。在上述计算中,除天王星和海王星的轨道数据外,有些计算(比如弗莱马力奥和福布斯的计算)还利用了某些彗星的轨道数据。但与亚当斯和勒维耶对海王星的预言截然不同的是,天文学家们对海外行星的预言无论在数量、质量、轨道半长径,还是具体方位上都是五花八门。如果一定要从那些预言中找出一些共同之处,那就是“三不”:即全都不具有可靠的理论基础,全都不曾得到观测的支持,以及全都不靠谱。
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1700894390 为什么亚当斯与勒维耶预言的海王星参数彼此相近,而人们对海外行星的预言却如此五花八门呢?这个并不深奥的问题终于引起了一位法国天文学家的注意。此人名叫盖洛特(Jean Baptiste Gaillot),他对天王星和海王星的轨道进行了仔细分析,得出了一个直到今天依然正确的结论:那就是在海王星被发现之后,天王星和海王星轨道的观测数据与理论计算在误差许可的范围之内已经完全相符。换句话说,天王星的出轨问题已经因为海王星的存在而得到了完全的解释,在误差许可的范围之内,根本就不存在所谓天王星的剩余出轨或海王星的出轨问题。
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1700894392 盖洛特的分析很好地解释了为什么天文学家们有关海外行星的预言如此五花八门,却无一中的。记得很多年前笔者曾经读到过一则小故事,说有三位绘画爱好者去拜访一位名画家。在画家的画室里他们看到了一幅刚刚完成的山水画,那画很漂亮,但令人不解的是,在画的角落上却有一团朦胧的墨迹。这三人深信那团墨迹必有深意,于是便对其含义作出了五花八门的猜测。后来还是画家本人为他们揭开了谜底:原来那墨迹是画家的孙子不小心弄上去的。在天文学家们预言海外行星的故事中,观测与计算的误差仿佛是那团墨迹,它本无深意,醉心于海王星发现史的天文学家们却偏偏要无中生有地为它寻求解释,从而有了那些五花八门的预言。
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1700894394 分析是硬道理,事实更是硬道理,在亲眼目睹了那么多的失败预言后,多数天文学家接受了盖洛特的结论,认为像预言海王星那样从理论上预言海外行星,起码在当时的条件下是不可能的。不过预言海外行星的努力并未就此而终止,因为有两位美国天文学家偏偏不信这个邪,他们誓要将对海外行星的预言进行到底。
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1700894396 〔1〕这一错误是美国天文学家彼得斯(Christian Peters)所发现的。
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