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本文与 第八第九 两篇压缩合并后发表于《中学生天地》2008 年 4 月刊 (浙江教育报刊社出版), 发表时内容有很大删节。

寻找太阳系的疆界 (十)

- 卢昌海 -

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十九. 握手言和

在所有针对艾里和查利斯的抨击中, 有一点无疑击中了要害, 那就是在海王星发现之前, 他们在一定程度上隐瞒了亚当斯的工作。 事先隐瞒, 有荣誉时却突然提出, 这使得他们的声明在外人 - 尤其是在法国天文学界 - 眼里有一种为抢夺荣誉而临时炮制的感觉, 成为他们取信于别人的最大障碍。

如果说一开始艾里对亚当斯的工作还只是忽略而非隐瞒, 那么在他得知了勒维耶的工作 (详见 第十三节) 之后, 这样的理由就不大说得通了。 很多人认为, 艾里和查利斯存了将发现海王星的荣誉留给剑桥的私心, 从而有意向同行们隐瞒了亚当斯的工作。 这一看法虽从未得到艾里和查利斯的承认, 但应该说有一定的合理性[注一]。 艾里本人的说法, 则是坚称他自始至终就不曾对亚当斯的工作有足够的重视, 即便后来因了解了勒维耶的工作而意识到其结果很可能是正确的, 也由于该结果并未正式发表而鲜有提及。 但无论出于何种原因, 法国方面以此为由全面否认英国方面的声明, 甚至认为亚当斯的工作是子虚乌有的骗局, 显然是有欠冷静的。

如果要盘点一下在发现海王星的过程中英国方面几位当事人的个人过失, 那么查利斯显然有着极大的过失。 作为一位职业天文学家兼天文台台长, 在比对观测数据时如此草率, 无论如何是说不过去的。 这一点, 连他的英国同行们也嗤之以鼻, 后来有评论者尖刻地嘲讽道: 查利斯是不朽的——他因失败而不朽。

另一方面, 艾里虽也饱受抨击, 但平心而论, 他前前后后的行为倒是都有说得通的理由。 比方说亚当斯 1845 年秋天吃到的几次闭门羹就不能怪艾里, 因为亚当斯并未预约。 有人也许会对亚当斯第三次登门时艾里正在吃午饭一事感到奇怪, 因为当时已是下午四点, 但这个古怪的午饭时间却是艾里医生的要求。 而艾里看到亚当斯留下的计算结果后隔了两个星期才回复, 则是两个因素的共同结果: 一是他的妻子即将生第九个小孩 (姜昆和李文华的相声说得好: 多子女的坏处, 就是个人受罪、 国家受累); 二是他手下有位职员正好卷入了一桩谋杀丑闻的调查之中。 任何人同时碰到这样的家事和公事, 恐怕都难免会受到影响。 至于他在自己信中所提的天王星轨道径向偏差问题被亚当斯搁置后, 不再关注对方, 则更是合理的反应。

最后, 亚当斯作为这一事件中唯一保持低调的当事人[注二], 虽然得到了英国同行的普遍嘉许, 但他没有循正式途径发表自己的计算, 无论是因为信心不足, 还是为了精益求精, 对后来的风波都有直接的负面影响 - 虽然人们很难拿这一点来批评他。

考普雷奖章
考普雷奖章

令人欣慰的是, 有关海王星发现的这场轩然大波, 在短短几个月之后就在学术界平息了下来。 这其中小赫歇耳在遭受法国方面猛烈攻击的情况下坚持斡旋, 并用华丽的文字对勒维耶进行安抚, 以及艾里在度过了对法国方面公布其私人信件的短暂愤怒期之后采取的克制态度, 都起了不小的作用。 而英国皇家学会也在这场风波中显示出了非比寻常的气度, 将 1846 年的考普雷奖授予了勒维耶。 六十五年前, 发现天王星的赫歇耳所获得的第一个崇高荣誉就是考普雷奖, 而此时亚当斯尚未获奖, 皇家学会就把奖项授予了勒维耶, 而且还在获奖理由中称勒维耶的工作是 “现代分析应用于牛顿引力理论的最令人自豪的成就之一”, 这对勒维耶无疑是极大的安抚[注三]。 英国人向来珍视自己的荣誉, 这回却将最高荣誉授予了法国方面的竞争者, 但英国皇家学会通过这一行为表现出的泱泱气度又何尝不是一种荣誉呢?

当然, 争论的最终平息还要部分归功于亚当斯的论文。 他的论文发表后赢得了一片赞许, 很多人 (不光是英国人) 甚至认为他的方法在数学上比勒维耶的更为优美。 法国学术界也最终承认了亚当斯的才华[注四]。 1847 年 6 月, 亚当斯和勒维耶在英国科学进步协会的一次会议上首度相遇。 两人用亲切的交谈开始了他们终生的友谊, 也打消了人们对他们会面的担忧。 这正是: 度尽劫波兄弟在, 相逢一笑泯恩仇。

优先权之争的落幕, 也终结了勒维耶用自己名字命名海王星的短暂打算。 因为这一打算不仅有违行星命名的传统, 也与天文学界好不容易达成的亚当斯与勒维耶共享荣誉的共识相违背。

亚当斯与勒维耶这两位当年曾为了请人观测新行星而四处奔走的天体力学高手, 后来都亲自担任了天文台的台长: 勒维耶于 1854 年接替去世的阿拉果担任了巴黎天文台的台长, 亚当斯则于 1861 年接替离职的查利斯成为了剑桥天文台的台长。 不过他们两位在天文台台长的位置上干得并不出色, 亚当斯基本上是把观测事务全都推给了资深助理, 勒维耶则不仅同样疏于观测 (有人认为他甚至从未在望远镜里看过一眼让他名垂青史的海王星), 而且还因与下属关系恶劣而一度下岗。 亚当斯后来两度担任皇家天文学会的主席, 在那期间, 他亲自向达雷斯特 (即与伽勒一起发现海王星的那位学生, 他的贡献曾被很多人忽视) 和勒维耶颁发过奖项。 不过他颁给勒维耶的奖项 - 如我们在后文中将会提到 - 却是一个乌龙奖项。

海王星事件落幕后, 艾里将他手中有关这一事件的信件及其它资料存入了格林威治天文台的档案之中。 这些档案被后人称为 “海王星档案” (Neptune Files)。 出人意料的是, 这些档案在一个半世纪之后又重新掀起了一场风波。

二十. 秘密档案

海王星的发现在科学界引起了极大的轰动。 自那以来, 这一发现一直被视为天体力学最辉煌的成就, 就象亚当斯与勒维耶的同时代人曾经赞许过的那样。 但是, 过于夺目的历史光环却也掩盖了这一成就背后的不完美性, 以至于后世的很多文章过分渲染了海王星位置与勒维耶的预言相差不到 1° 这一辉煌之处, 却忽略了计算结果中那些与观测不那么相符的地方。

我们在 第十八节 中曾经提到, 在海王星被发现之后, 亚当斯是第一个利用实际观测数据对其轨道进行计算的天文学家。 亚当斯的计算表明, 海王星轨道的半长径只有 30.05 天文单位 (现代观测值为 30.06 天文单位)。 稍后, 海王星的质量也得到了较为准确的测定, 结果表明其质量与天王星几乎相同。 将这些结果与亚当斯及勒维耶的计算相比较, 不难看到彼此间存在不小的差距。 亚当斯的两次计算所采用的天王星轨道半长径分别为 38.4 和 37.3 天文单位; 勒维耶的两次计算所采用的轨道半长径则分别为 38.4 和 36.2 天文单位, 均显著大于实际值。 而且, 除勒维耶的第一次计算采用了圆轨道外, 亚当斯和勒维耶所采用的轨道椭率均在 0.1 以上, 比实际值 (约为 0.011) 大了一个数量级。 此外, 亚当斯和勒维耶所采用的海王星质量为天王星质量的 2 到 3 倍, 远远高于实际值。 因此, 亚当斯和勒维耶的计算无论在天体质量, 还是轨道参数上都存在较大的误差。 不过幸运的是, 对海王星质量的高估, 与对其轨道半长径的高估造成的影响在一定程度上得到了抵消, 从而大大增加了亚当斯和勒维耶的计算与真实情形的接近程度。 但即便如此, 后来的分析表明, 在海王星长达 165 年的漫长公转周期中, 亚当斯和勒维耶的计算只在其中十余年的时间里才是真实轨道的良好近似, 而 1840-1850 年恰好就是这幸运的十年。 从这个意义上讲, 海王星的发现虽然是一个伟大的天体力学成就, 但它在离计算值如此之近的地方被发现却有一定的偶然性[注五]

海王星的发现过程是动人心魄的, 就连对这一发现过程所做的历史研究也充满了奇峰突起的意外篇章。 海王星事件的落幕虽快, 却落得并不彻底。 一个多世纪以来, 一直有人对事件的真相存有疑虑, 尤其是对英国方面的说法感到怀疑。 终于, 这段暗流涌动的历史在相隔一个半世纪后的二十世纪九十年代末又掀起了一阵新的波澜。

海王星档案
海王星档案

我们在 上一节 的末尾曾经提到, 海王星事件落幕之后, 艾里将后来被称为 “海王星档案” 的一批资料存入了格林威治天文台的档案之中。 这些海王星档案在此后一个多世纪的时间里一直处于秘密保存状态, 直到二战后的 1956 年, 才随着格林威治天文台的搬迁而重现天日。 但颇为离奇的是, 这些档案露面后不久就重新失去了踪影。 1969 年, 海王星研究者罗林斯 (Dennis Rawlins) 在试图查阅海王星档案时, 被告知这些档案已不知去向。 海王星档案的下落从此成为了一个谜, 有人甚至认为这些档案的失踪, 乃是英国方面刻意掩盖历史真相的手段。

几十年的时光悄然流逝, 海王星档案依旧杳无踪影。 1998 年, 这些档案的昔日藏身之地, 有着 323 年辉煌历史的格林威治天文台因为经费方面的原因而走到了关闭的边缘。 世事的变迁似已让这悬案变得越来越没希望了, 但就在这 “山重水复疑无路” 的时候, 事情出现了意想不到的转机。 1998 年 10 月 8 日, 作为关闭工程的一部分, 工人们正准备拆除格林威治天文台的电话线, 这时候资深档案管理员珀金斯 (Adam Perkins) 接到了一个来自遥远的南半球国家智利的电话。 电话是从位于智利拉塞里纳 (La Serena) 的塞罗托洛洛天文台 (Cerro Tololo Observatory) 打来的。 在电话中, 珀金斯听到了一个让人几乎不敢相信的消息: 失踪了几十年的海王星档案在刚刚去世的恒星天文学家艾根 (Olin Eggen) 的遗物中被发现了!

原来, 有藏书癖好的艾根在二十世纪六十年代中期利用其在格林威治天文台工作的机会, 窃取了包括海王星档案在内的重达百余公斤的档案[注六]

海王星档案的失而复得很快就在史学界掀起了一场新的波澜。 有些人在对那些档案进行研究后, 提出了一个惊人的观点, 即艾里、 查利斯、 小赫歇耳、 亚当斯等人当年讲述的英国版故事是不真实的, 亚当斯在对海王星的预言上不应该享有与勒维耶同等的荣誉。 这其中最主要的一位, 是一度有过伦敦大学学院荣誉研究员头衔的英国人科勒斯特姆 (Nick Kollerstrom)。 2001 年, 科勒斯特姆通过互联网披露了海王星档案的部分内容, 并对艾里等人当年的说法提出了全方位的质疑。 2003 年 7 月及 2004 年 12 月, 美国的两份颇具影响力的主流科普杂志《天空和望远镜》(Sky & Telescope) 及《科学美国人》(Scientific American) 先后刊文介绍了科勒斯特姆的质疑, 并且所取标题颇为惊人。 《天空和望远镜》的标题为: “秘密档案改写海王星的发现”; 《科学美国人》的标题则是: “被盗行星之案”。 很多其它媒体也引述或转述了科勒斯特姆的观点, 他的正式论文则发表在了 2006 年 3 月出版的英国学术季刊《科学史》 (History of Science) 上。

一时间海王星的发现史似乎重新陷入了重重迷雾之中, 英国人真的 “盗窃” 了海王星, 历史真的要被改写吗?

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注释

  1. 如我们在 第十五节 中所说, 仅凭勒维耶的计算, 多数天文学家采取的只是观望态度。 因此知道亚当斯的结果在很大程度上可以算是 “剑桥帮” 的秘密武器。 不过这一看法无法解释艾里为何曾向小赫歇耳等少数同事提及过亚当斯与勒维耶的计算 (小赫歇耳虽也曾就读于剑桥, 但他并不在剑桥天文台从事观测, 应该与艾里设想的剑桥故事没有关系), 并明确提出了存在近期内依据这些计算发现海王星的可能性 (参阅 第十三节)。
  2. 后来有人对亚当斯是否真的是一位 "timid" (害羞) 或 "modest" (谦虚) 的人提出了异议。 但无可否认的是, 亚当斯即便在成名之后仍相当低调。 他一生谢绝过两次巨大的荣誉: 一次是 1847 年, 在小赫歇耳等人的推荐下, 维多利亚女王决定授予他爵士头衔, 那是牛顿曾经获得过的头衔; 另一次则是 1881 年艾里退休时, 他受到推选接替艾里的位置 - 那是英国天文学界最尊崇的位置。 找遍全英国, 恐怕也找不出第二位谢绝这两项荣誉的人。
  3. 两年后, 即 1848 年, 亚当斯也获得了考普雷奖。
  4. 与勒维耶不同的是, 亚当斯的计算细节从未被全部发表, 并且他的计算草稿也从未被全部找到。 这使得一直有人对亚当斯的工作存有疑虑。 不过依据曾经公布过的资料, 后人已基本复现了亚当斯的计算方法。
  5. 在后文讲述完冥王星的发现后, 我们还会再次谈及这一问题。
  6. 按格林威治天文台后来的说法, 档案不是被盗, 而是被艾根 “借” 走了。 在艾根去世前, 有人曾怀疑是他带走了海王星档案, 但他一直予以否认。

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