數學就是這麼奇妙――穀神星的發現

1766年,德國有一位名叫提丟斯的中學數學教師,把下面的數列:

3,6,12,24,48,96,192……

的前面加上0,即:

0,3,6,12,24,48,96,192……

然後再把每個數字都加上4,就得到了下面的數列:

4,7,10,16,28,52,100,196……

再把每個數都除以10,最後得到:


數學就是這麼奇妙――穀神星的發現

令提丟斯驚奇的是,他發現這個數列的每一項與當時已知的六大行星(即水星、金星、地球、火星、木星、土星)到太陽的距離比例(地球到太陽的距離定為1個天文單位)有著一定的聯繫.

數學就是這麼奇妙――穀神星的發現

提丟斯的朋友,天文學家波得深知這一發現的重要意義,就於1772年公佈了提丟斯的這一發現,這串數從此引起了科學家的極大重視;並被稱為提丟斯——波得定則即太陽系行星與太陽的平均距離.

當時,人們還沒有發現天王星、海王星,以為土星就是距太陽最遠的行星.

1781年,英籍德國人赫歇爾在接近 的位置上(即數列中的第八項)發現了天王星,從此,人們就對這一定則深信不疑了.根據這一定則,在數列的第五項即 的位置上也應該對應一顆行星,只是還沒有被發現.於是,許多天文學家和天文愛好者便以極大的熱情,踏上了尋找這顆新行星的征程.

1801年新年的晚上,意大利天文學家皮亞齊還在聚精會神地觀察著星空.突然,他從望遠鏡裡發現了一顆非常小的星星,正好在提丟斯——波得定則中 的位置上.可是,當皮亞齊再想進一步觀察這顆小行星時,他卻病倒了.等到他恢復健康,再想尋找這顆小行星時,它卻不知去向了.皮亞齊沒有放棄這一偶然的機會,他認為這可能就是人們一直沒有發現的那顆行星,並把它命名為“穀神星”.

在高斯之前,著名數學家歐拉曾經研究出了一種計算行星軌道的方法.可是,這個方法太麻煩.高斯決心去尋找一種簡便易行的方法.在前人的基礎上,高斯經過艱苦的運算,以其卓越的數學才能創立了一種嶄新的行星軌道計算理論.他根據皮亞齊的觀測資料,利用這種方法,只用了一個小時就算出了穀神星的軌道形狀,並指出它將於何時出現在哪一片天空裡.

1801年12月31日夜,德國天文愛好者奧伯斯,在高斯預言的時間裡,用望遠鏡對準了這片天空.果然不出所料,穀神星出現了!

高斯的計算方法成功了.高斯從筆尖上尋找到的這顆行星,在隱藏了整整一年後,向人們顯示了數學在科學研究中的巨大作用.



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