寻找太阳系的疆界（７）

卢昌海

海王星和勒维耶

这位法国天文学家的名字大家一定猜出来了。是的，他就是两次在彗星轨道计算中与亚当斯不期而遇的勒维耶。勒维耶有着与亚当斯同样杰出的数学才能，不过他的天文之路却略显曲折。1830年，初出茅庐的勒维耶在报考法国一流理工学校巴黎综合理工学院的竞争中不幸落败。望子成龙的父亲毅然变卖了房产，将勒维耶送到巴黎复习备考。第二年，脱离了山沟沟的勒维耶终于变成了金凤凰，考入了巴黎综合理工学院。

勒维耶以最优异的成绩通过了毕业考试。不过毕业后的勒维耶却一度进入了与天文学风马牛不相及的政府烟草部门，并跟随化学家盖-吕萨克从事一些化学方面的研究。1937 年，当巴黎综合理工学院的一个天文学教职出现空缺时，盖-吕萨克推荐勒维耶获得了这一教职。勒维耶很快就发现天文学是一个可以充分展示自己数学才华的迷人领域，转行后他主要从事天体轨道的计算与分析。短短几年间，他便在该领域树立起了自己的名声。

勒维耶的理论研究有着鲜明的系统性，这一点与当年的赫歇耳相似。自1840年以来，勒维耶对太阳系天体的运动做了近乎地毯式的研究，先后考察了水星、金星、地球、火星、木星、土星及若干彗星的运动。1845 年秋天，在巴黎天文台台长阿拉果的提议下，他将注意力转向了天王星。

初涉天王星问题的勒维耶对波瓦德轨道作了细致的分析，他的结论也与亚当斯一样，那就是波瓦德轨道已经死透了——仅凭木星和土星的影响是无论如何摆不平天王星轨道的。接下来，他又逐一分析了我们在第九节中介绍的几种试图解决天王星出轨之谜的假设，并将它们一一排除。这样，他将注意力转向了当时已知的最后一个假设：新行星假设。

作为计算的出发点，勒维耶也采用了提丢斯-波德定则，把新行星的轨道半径假定为38.8天文单位。通过极其繁复的计算、对比和排除，1846年5月底，勒维耶最终得出了与亚当斯的计算相当接近的结果。在此基础上，他预言了1847年1月1日新行星所处的位置。英吉利海峡两边的这两位数学高手的智慧之剑指向了同一个天区，只不过那时勒维耶和亚当斯谁也不知道对方的工作。

勒维耶的结果一经发表立即引起了一定程度的关注，虽然新行星假设的提出已有差不多10个年头，这还是第一次有人计算出新行星的位置（亚当斯的结果并未发表，除查利斯和艾里外无人知晓）。1846年6月下旬，勒维耶的论文抵达了艾里所在的格林尼治天文台。

如果说其他天文学家对勒维耶结果的关注在很大程度上是出于新奇，那么对艾里来说，勒维耶的结果则带来了震撼，因为类似的结果他在大半年前就已在亚当斯那里见过。亚当斯在当时还是一个无名小辈，但勒维耶已有一定的知名度。艾里可以忽略亚当斯，但对勒维耶却不能等闲视之。更重要的是，在这么困难的问题上，两人同时算错并非不可能，但错得如此接近却令人难以置信。一个复杂的计算，它是孤立结果还是有独立来源的佐证，其可信度是截然不同的。因此，艾里决心采取行动。

而这时候勒维耶在做什么呢？他就像当年的亚当斯一样，投入到新一轮的计算之中。勒维耶对新计算的沉醉，在无意间为艾里及英国天文学界创造了一个难得的机会。英国人曾将亚当斯提供的先机轻易葬送，但此时的他们趁着欧洲大陆的天文学家们对勒维耶的计算将信将疑，心存观望之际，提前洞悉了这一结果的可信度，并决定展开观测，再次将先机揽到了自己身旁。

那么，英国绅士们能够把握住这稍纵即逝的先机吗？

十三. 剑桥梦碎

如果要在格林尼治天文台的历任台长中评选从事天文观测最少的台长，艾里无疑会名列前茅。自1835年出任台长以来，艾里参与过的观测仅占同期天文台观测总数的千分之二。即便在发现新行星的荣誉几乎唾手可得的时候，艾里仍没打算亲自进行观测。他感兴趣的倒是让谁来摘取这一荣誉。结果剑桥毕业的他选择了剑桥天文台，让那里成为新行星的发现地，无疑可以演绎一出完美的“剑桥天文故事”。

主意既定，艾里于1846年7月9日写信给查利斯，请他对新行星展开搜索。但艾里的信发出去之后却变成了泥牛入海。等了四天没有回信，艾里终于着急了，他再次写信给查利斯，提醒他寻找新行星的重要性凌驾于任何其他工作之上。但查利斯居然还是没回信，原来他当时并不在剑桥，而是在度假。当年既没电话也没E-mail，艾里对此一无所知，白白着急一场。7月18日，查利斯回到了剑桥，他立刻给艾里回了信，表示将尽快展开观测。艾里随即给查利斯提供了一个以勒维耶和亚当斯的计算结果为中心，东西范围30°，南北范围10°的区域作为搜索范围。

7月29日晚，查利斯的搜索正式展开。英国天文界的成败在此一举。

按照后来查利斯的叙述，在搜索中，他首先以亚当斯计算的位置为中心，观测了宽度为9弧分(1弧分等于1/60度)的区域中所有视星等在11以上的天体。几天之后观测因天气而受阻。8月12日天气转好，查利斯对7月30日曾经观测过的天区进行了复测，然后对比这两天的观测结果。这种对比是搜索行星的标准手段，如果发现任何一个天体的位置发生了变化，那么这个天体就有可能是他要寻找的新行星。一组、两组、三组 ……查利斯一连对比了39组数据，全都匹配得完美无缺。虽然还剩下一些数据尚未对比，但查利斯觉得这一天的对比不会有什么收获了。他想起自己手头还有一些彗星数据需要处理，便提前终止了对比工作。

这一决定酿成了查利斯一生最大的遗憾，也彻底葬送了艾里梦想的“剑桥天文故事”。

查利斯完全没想到，幸运女神又一次——也是最后一次——将垂青的目光投到了英国人的头上。新行星的数据此刻就静静地躺在他的复测记录中。那天查利斯只要再多对比10组数据，就会发现记录的第49个天体——一颗蓝色的 8 等星 ——在 7 月 30 日的记录中是不存在的。这说明该天体7月30日还不在他所观测的天区中，8月12日却进入了该区域，那正是艾里要他寻找的新行星。

一招失误，满盘皆输。

在8月余下的日子里，查利斯继续对附近天区进行搜索，结果一无所获。9月初，他放弃了搜索。

（待续）