如何在太阳系里“创造”一颗行星?牛顿:让我试试……

如何在太阳系里“创造”一颗行星?牛顿:让我试试……

撰文 | 云风 ◈ 图源 | Internet

首先我必须强调一下:标题中的“创造”二字有双引号的,请不要把它理解成“建造”。

因为行星是宇宙天生天养的,人类哪里有能力去凭空建造一个?

天文学家一旦狂妄起来,连宇宙都害怕!

正常情况下,如果某个科学理论的预测结果与现实观测到的结果不吻合,我们会倾向于认为理论存在错误。

不过,“正常情况”的潜台词就是存在特殊情况——在理论过于权威的情况下,天文学家会倾向于认为理论预测的结果更接近真相,于是,当观测结果不符合理论预测时,他们就会认为存在错误的不是理论,而是宇宙……

例如2016年1月份,加州理工学院的天文学家经过长期观测,发现太阳系“柯伊伯带”有几个天体“不守规矩”,没有严格按照计算机模拟出来的太阳系模型的轨道运行,这让天文学家们感到十分诧异。

因为作为一个天体,路要怎么走哪由得它自己选,计算机模拟让它怎么走,它就必须怎么走——在这件事情上,天文学家就是这么狂妄。

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柯伊伯带的小天体

可是狂妄归狂妄,现实就摆在眼前——它们的的确确就是跑偏了。为了解释这一矛盾,天文学家便在太阳系的边界“创造”了一个行星,认为正是这个尚未发现的行星影响了这些天体。并且,还煞有介事地对它的参数进行了估算。

按照估算的结果,这颗行星可能有4个地球那么大,也可能只有半个地球那么小。

呃……坦白讲,这跨度还是有点大的。

这颗通过理论“创造”出来的行星便是最近传得沸沸扬扬的“太阳系第九大行星”,它究竟是否存在咱不好断言,因为即便在天文学领域,这颗行星的存在与否也还存在着争议。

不过,这件事倒是与天文学史上曾发生过的一件往事极其相似。这件事可能很多人都知道,但不一定清楚具体的过程。

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要让牛顿正确,得先“造”个行星。

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天王星

公元1821年,巴黎天文台台长布瓦尔出版了一份含有天王星详细参数的《天王星星表》,可是通过观测,大家发现天王星的实际运行轨道与《星表》中给出的轨道存在一定偏差。

既然双方不能完全契合,则必然有一方存在错误,按照正常思维,不用想都知道是计算结果不够精确所致。然而在天文学家看来,这简直就是在开玩笑,因为《星标》中的轨道参数来头可不简单,它来自于至高无上的万!有!引!力!公!式!

作为一颗行星,天王星竟敢不“严丝合缝”地按照牛顿制定的规则运行,妄图以自身行为来证明万有引力定律不精确,对于如此"忤逆"的行为,当时的天文学家们的看法是:呵呵,伟大的艾萨克·牛顿爵士岂容一颗行星来质疑?既然有错,那就一定是天王星错了。

嗯,看来在天文学界,狂妄是一种传统啊。

可问题在于,一颗没有主观意识的行星怎么可能犯错呢?

这问题可难不倒天文学家,深谙宇宙的他们几乎不假思索便想到了答案:咱弄个小三去吸引它不就行了吗?

本着这样的思想,天文学家断定,一定是某个没发现的行星干扰了天王星的运行,只要考虑到它的引力影响,就能解释计算结果为何不符合现实观测了。

瞅瞅,这思维,这脑洞,是不是与如今的“第九大行星”如出一辙?

然而,这就能证明牛顿没错了吗?

当然不能,光是想象出来一个行星哪行,得正儿八经找到它才具有说服力。于是全世界的天文学家纷纷凑到了望远镜前,开始玩命地寻找这颗“鬼鬼祟祟”的行星。

但悲哀的是,那个理应存在的行星竟如同幽灵一般隐秘:

十年过去了,他们啥也没看见……

二十年过去了,他们啥也没找到……

三十年过去了,仍然没得到任何结果……

尽管如此,天文学家依然没有对牛顿产生丝毫怀疑,坚信犯错的一定是天王星。

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找不到不一定不存在,也可能是造得不完整。

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约翰·柯西·亚当斯

到了1843年的时候,英国的一位天文学家约翰·柯西·亚当斯终于顿悟了一件事情:可能牛顿真的错了吧?

emmm……这么谦逊好意思说自己是天文学家吗?所以亚当斯顿悟到的是:咱这么漫无目的地寻找不是个办法,得先把那个行星限定在一个具体的轨道里才行。

思路倒是很清晰,可是宇宙那么大,在体积和质量未知的情况下,这个轨道如何才能确定呢?

亚当斯呵呵一笑:这也是个事儿?不知道体积咱就猜呗,哦不,算呗。宇宙再大,那还不是牛顿说了算。

他的思考方向非常明确:这颗行星肯定不会太大,否则没理由找不到;但也不至于太小,否则质量不足以影响天王星,所以咱可以假定出一个适中的体积,然后再去计算它的运行轨道。

嗯。

谷德!

哇瑞谷德!!

哇瑞符合孔子的中庸之道!!!

有了明确的方向,事情就好办多了,亚当斯当即便利用万有引力公式推算出来了一条虚拟的轨道,那颗行星只要以假定的体积在这条轨道上运行,就会导致天王星出现当前度数的偏差。

嗯!猜一个体积来计算轨道,这不失为一个值得赞许的好办法,大噶伙们纷纷对亚当斯竖起了中……不对,我掰一掰,小指、无名指、中指……大噶伙们纷纷对亚当斯竖起了大拇指。

计算完成后,亚当斯将轨道参数交给了“英国第七任皇家天文学家”乔治·比德尔·艾里,但艾里似乎没把这“半猜半算”出来的数据当回事儿,拿到后迟迟未做处理。

要不说别人是皇家天文学家呢,思维就是比常人理智:你这啥破玩意儿,搁家里猜啊猜的,完了还让我去给你找。

于是亚当斯的数据就被搁置了下来,直到三年过后,也就是1846年的7月,剑桥天文台台长詹姆斯·查理士才在约翰·赫歇尔爵士

的极力催促下,开始按照亚当斯计算的轨道进行搜寻。

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老爷子作的“孽”,让“约翰”们来善后。

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约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔爵士

我觉得,约翰·赫歇尔可能也是所有搜寻这颗行星的人当中最焦急的一位,因为这就是他爹搞出来的事情嘛——天王星正是他的父亲威廉·赫歇尔发现的。

老爷子发现的行星不守规矩,做儿子的当然不能袖手旁观,理应积极解决问题。

当然,约翰·赫歇尔也不是一个人在战斗,当时有不少人都开始尝试以理论计算的方式来搜寻那个假想出来的行星。

不仅在英国,法国天文学家奥本·勒维耶也通过计算的方式对那个行星进行了定位,并说服了柏林天文台的约翰·格弗里恩·伽勒着手搜寻。参与这次搜寻的还有普鲁士的天文学家达赫斯特——当时他还是柏林天文台的学生。

我也不知道为什么,搜寻那颗幽灵行星的人当中叫“约翰”的特别多——约翰·柯西·亚当斯、约翰·赫歇尔、约翰·格弗里恩·伽勒……

总之,一颗幽灵行星就在各位“约翰”前仆后继的努力下被“完完整整”地创造在了太阳系中,尽管谁也没看见过它,可它不仅有了体积、有了质量、甚至还有了自己的运行轨道,并按照天文学家们预想的方式“默默无闻”地证明着牛顿的准确性。

那么问题来了:像这样一个通过半猜半算的方式创造出来的行星,有存在的可能性吗?有正确的可能性吗?

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不是咱不低调,是牛顿的实力不允许啊。

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约翰·格弗里恩·伽勒

要说这件事的可信度,也不是所有人都很乐观的,至少前面提到的英国皇家天文学家艾里,以及剑桥天文台台长查理士是不太看好的。

倒不是说他们不相信这颗行星的存在,而是不太相信人们能猜得中,正因如此,这帮英国人在搜寻的过程中始终是一副漫不经心的态度。

然而让英国人始料不及的是,那颗行星竟然真的不偏不倚地在大噶伙猜算出来的轨道上运行。

1846年9月23日,法国天文台的约翰·格弗里恩·伽勒根据勒维耶的计算找到了那颗诡异的行星,并且它与勒维耶计算的位置偏差不到1°,因此,这颗行星也被法国人命名为“勒维耶”。

怎么样?没听说过太阳系里还有一颗行星叫“勒维耶”吧?

没听说过就对了,因为在英国人和法国人争来争去过后,这颗行星最终被世界公认的名字是“海王星”。

这件事简直让英国人捶胸顿足:这方法可是俺们想出来的啊,发现海王星的荣誉却让法国人捷足先登了……

而更让人捶胸顿足的是,天文学家们整整搜寻了三十几年才找到的海王星,其实早在1612年和1613年就已经被伽利略先后观测到过两次了,只不过他的天文望远镜比较落后,所以两次都没能认出它是一颗行星而已。

亏得伽利略早已仙逝了,如果他当时还没死,估计也得被这帮人气死。

不过,通过这件事我们也能够看出,权威的理论确实有权威的理由,狂妄有时候也不见得就是出于无知。拿着万有引力定律这样权威的理论,天文学家在面对某些事情时,完全可以狂妄地向宇宙宣称:这事儿得牛顿说了算!

这也难怪亚历山大·蒲柏会写下那段脍炙人口的诗句了:

自然和自然的法则在黑暗中隐藏;

上帝说,让牛顿去吧!

于是一切都被照亮。

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