第十节
了不起的新发现

此前，当我们讲解天文学时，我们看到了许多伟大的名字，从最初的亚里士多德、托勒密，再到后来的哥白尼与开普勒等，他们的成就构成了天文学史的主体内容。这些伟大的名字不但为专业天文学家所熟悉，也活跃在我们这些普通人的大脑里。

自从文艺复兴过去、牛顿也在18世纪早期去世之后，天文学史上便再也没有如前面几位一样划时代的大师了，天文学发展的主力已经变成由大批各式各样的天文学家参加的群英会，在他们的共同努力下，天文学在18、19、20世纪继续发展。在18与19两个世纪，天文学发展主要有三大发现：一是哈雷彗星的发现；二是布拉德雷发现光行差；三是新行星的发现。

哈雷彗星 哈雷是英国人，1656年生于伦敦，就读于牛津大学女王学院，大学时代就显示了对天文学研究的兴趣与天赋。1676年，大学还尚未毕业时，一次偶然的机会使他放弃了毕业，到南大西洋的圣赫勒拿岛——就是曾囚禁拿破仑的那个小岛——去测定南半球天空中的星星。我们知道，在地球南北半球天空上的星星是不一样的，有些北半球的星星南半球的人们永远看不到，而对于北半球的人们也是如此。

在南半球，哈雷进行了大量卓有成效的观测，两年后回到英国，随即被选为皇家学会会员，并获颁牛津大学硕士学位。1684年，哈雷特意去拜访牛顿，交谈中得知了牛顿许多伟大的创见，只是由于害怕受到对手的攻击而犹豫是否公开，哈雷竭力劝说牛顿，并且提供了资助。哈雷的努力乃是《自然哲学的数学原理》这部堪称西方科学史上第一经典的巨著得以面世的重要原因。两年后，哈雷被委任为皇家学会秘书，他担任此职直到10年后牛顿推荐他接替其任皇家造币局局长一职。

1704年，哈雷担任了牛津大学的几何学撒维里教授，次年出版了《彗星天文学概论》，在书中指出1531、1607、1682年出现的三颗彗星是同一颗。以前，人们都认为彗星是天空中匆匆的过客，一过之后永远不再回头，我们每次看见的都是一颗新彗星。现在，哈雷却指出彗星象行星或者月亮一样，也是绕着太阳旋转的天体，也有一定的公转周期，让当时的人们大吃一惊，半信半疑！

他的话一开始有很多人不信，直到1758年，彗星果真按照哈雷所预言的日子回地球了，怀疑者们才真的信服了哈雷。只是哈雷自己并没有看到这光辉的一刻，因为他早在16年前的1742年就已经去世了。当时他是格林尼治天文台第二任的台长。这颗彗星后来就被命名为哈雷彗星。

布拉得雷让我们亲眼看到了地球的运动 十八世纪天文学的第二个重大成就是布拉得雷发现光行差。布拉得雷也是英国人，1693年生，牛津大学毕业。年仅25岁时，由于哈雷的鼎力推荐，布拉得雷当选为英国皇家学会会员，3年后就担任了牛津大学的教授。哈雷去世后，他继哈雷之后担任格林尼治天文台第三任台长，1762年逝世。

布拉得雷对天文学最重要的贡献是发现光行差。所谓光行差，就是当我们观察某一颗恒星时，所看到的它的方位——可以称为视觉方位——与这颗星的实际位置之间的差异。

这是什么意思呢？现在我们假定地球是不动的，那么我们观察某一颗恒星时，会看到它在某一个位置，姑且称之为位置A，这个位置A也会是此时恒星实际所在的位置。但我们知道地球并不是固定不动的，它既在公转，又在自转。这样，我们在某一个时刻所看到的恒星的位置与这颗恒星此刻的真实位置是不同的，或者更具体地说，是这颗恒星在这个时刻之前的某个时刻的位置。

这是为什么呢？这里有两个原因：除了地球在运动之外，另一个同样重要的原因是光速并不是无限的，因此恒星发出的光到达地球需要一定时间。假如地球是静止不动的，那么不论光线在路上要走多久，它到达地球、被我们所看到时，我们看到的那个光点的位置仍然会是恒星此时所在的位置。这是因为恒星不动，地球也是不动的，而光是直线传播的。或者假如光速是无限的，即它到达地球所需的时间是零，那么无论距地球多么遥远，或者地球运动有多快，我们所看到的恒星的位置都将是它此时的真实位置。

然而不是这样，一方面光速是有限的，也就是说，它从恒星到达地球需要一定的时间，事实上这是相当长的时间，例如距地球最近的非太阳恒星半人马座的α星，即比邻星，它的光线到达地球所需要的时间要4年多。同时地球也在运动，那么，在任何一个时刻，我们所看到的恒星的方位与它此时的真实位置就会有所不同了。

发现光行差的意义在哪里呢？最主要的意义之一是：它彻底击溃了地心说。就像我们上面所言，如果地球是不动的，而恒星距我们是如此遥远，也可以看作是不动的，同时光线是直线传播的，因此在任何一个时刻，我们所看到的恒星的位置就应当是它的真实位置。而当光行差发现之后，即发现恒星在某一时刻的视觉位置与它的真实位置有差异。那么既然恒星是静止的，而光线是直线传播，那么剩下的唯一可能的原因就是地球在动了，这简直和布拉得雷亲眼看到地球在动一样有力呢。如此一来，地心说就彻底被证明是错误的了。

布拉得雷发现光行差的过程比较简单：他观测天龙座的γ星时，发现它与附近的恒星的方位都有一种有规律的移动，它们是一种以周年为单位的有规律的移动，并且与地球的运行方向有关。这样，既然恒星是不动的，那么唯一的可能性就是地球在动了。这就是因为地球在运动而带来的光行差，它直观地证明了地球的运动。

发现天王星 18世纪第三个重要天文学成就是两大行星的发现。自古以来，人们就理所当然地认为天空只有五大行星，日心说被承认后，包括地球也只有六颗行星，这似乎是天经地义之事。然而，到了18世纪后期，这个天文学的“常识”被打破了。打破这个常识的是威廉·赫歇耳爵士。

赫歇耳1738年生于德国汉诺威一个贫寒之家，共有兄弟姐妹6人，他原来是军队中的乐手，1756年时爆发了“七年战争”，威廉·赫歇耳便跑到了英国，开始用自制的望远镜观测天穹。

1781年3月13日晚上，当赫歇耳像往常一样用他的大望远镜搜索茫茫太空时，忽然在双子星座里发现一颗奇怪的星星——它竟然在动！他知道，能动的只有流星、彗星或者行星，那当然不是一闪即逝的流星。赫歇耳开始以为它是颗彗星，那在望远镜下的天空中是比较常见的，然而经过一段时间的观察，他发现那不是彗星，因为彗星的轨道是狭长的椭圆形，而它的轨道却近似圆形。这样他不能不得出一个结论了——这是颗行星！想想吧！一颗行星，一颗在太阳系之内的我们地球的兄弟之星！这是何等了不起的发现！可以说，自从天文学家们开始观察太空以来，没有比这更激动人心的新发现了！

一开始，赫歇耳为了感谢收留他的英国，决定将这颗新行星命名为“乔治之星”，奉献给当时的英王乔治三世。他在自己的有生之年也一直这么称呼。但他死后，天文学家们就按历史上的惯例以古希腊罗马的神来命名它，称为天王星，即Uranus。

天王星的发现轰动了天文学界，赫歇耳也因此一举成名天下知。成了皇家学会会员，还从英王那里获得了皇家天文学家的职位，每年薪俸200英镑，这时赫歇耳才算成了专业的天文学家。

赫歇耳逝世于1821年，他自己是杰出的天文学家，他的儿子约翰和妹妹卡罗琳也都是杰出的天文学家，他的家族被认为是天文学史上最伟大的世家。

发现海王星 海王星的发现就没有发现天王星那样多的偶然与传奇色彩了，而称得上是一项有计划的工作。原来，1781年赫歇耳发现天王星后，人们便开始根据牛顿力学计算其轨道。但计算结果总是与实际观测到的天王星的轨道不符。天文学家们自然而然地想起了牛顿的摄动理论。所谓摄动理论，其要点之一就是当一个天体在其他天体附近运行时，因受到其他天体的引力作用，该天体的轨道就会偏离原来的方向，这种偏离现象就是摄动。现在，天王星的轨道既然与它理论上应有的轨道不符，那是不是因为受到另一个未知天体的摄动影响的结果呢？由于牛顿的理论已被科学实践证明是正确的，因此人们便相信还有另一颗未知的行星存在了。

同时进行这项工作的有许多人，其中以两个人最为出色：一个是英国人亚当斯，另一个是法国人勒威耶。亚当斯是英国著名的天文学家，生于1819年，24岁时以数学第一的成绩毕业于剑桥大学圣约翰学院，并留校任教。早在大学阶段的1841年，他就在7月3日的日记中写道：“本周初拟订计划，准备在我获得学位之后，立即着手研究天王星运动的不规则性，以判明它是否是天王星之外一颗尚未发现的行星作用的结果。”

4年之后，他的研究出了成果，推算出了那颗未知行星的轨道，并在这年9月向当时的剑桥天文台台长和格林尼治天文台台长报告了计算结果，并相当精确地指出在哪里可以找到这颗未知的行星，遗憾的是没有找到。

比亚当斯稍后一点，在英吉利海峡对岸，法国天文学家勒威耶也正在做着同样的事情。勒威耶是法国诺曼底人，生于1811年，毕业于巴黎工艺学校，本来搞化学研究，后转攻天文学，并任母校的天文教师。他也很早就对天王星的不规则运动非常感兴趣，1846年时终于完成了相应的研究，写出了《论使天王星运行失常的那颗行星，它的质量、轨道与现在所处位置的结论性意见》。他即时发表了论文，并于8月份把结果送往柏林天文台请求验证。

收到有关资料后，柏林天文台立即开始在太空搜索，仅仅搜索了约半小时就找到了勒威耶所指的那颗新行星，与勒威耶的预测结果只相差1°。

后来，英法两国经长期争论，达成了共识，将发现海王星的荣誉归亚当斯与勒威耶两人共同享有。 /qEqgFQ4OebubumfFOiT7LjSkR4evElYD7hat5Ec9w9P9C61NAG5yQW0xIUM4PDF