算出来的一颗行星

赫歇尔和皮亚齐的目光其实不在太阳系内的天体上，他们关心的是遥远的恒星。天王星和谷神星只是他们在研究恒星的过程中很偶然地发现的。但到了19世纪中叶，海王星的发现却完全不同。这一次天文学家们是蓄意在满天繁星中把它找出来的。天文数学家们仅仅依靠他们手中的笔和纸以及牛顿力学的知识，就知道了它在哪里。

在天王星于1781年被发现后不久，波得就发现迈耶尔（Tobias Mayer，1723－1762）在1756年曾记载过该星的位置，而弗拉姆斯提德更是早在1690年就记述了它，不过他们都把它当成了一颗恒星。这些资料使得天文学家们能够确定其椭圆轨道的根数，计算出它未来的位置表来。

可是，天王星不久就开始偏离其预期轨道。到1790年，达朗贝尔公布了他重新编算的天王星历表，该表看上去与观测结果吻合得相当好，这使问题暂时得到了解决。但是到了19世纪20、30年代，天王星的实测位置与历表位置之间再次出现偏差。

面对新的麻烦，各种各样的解释如雨后春笋般涌现了出来，其中一些立即遭到反对。例如该行星受到宇宙流体的阻滞，它有一颗质量很大但又不可见的卫星，它在被发现时正在受到一颗彗星的影响，等等。在这些解释中，有两种值得考虑：也许引力定律在大距离情况下会偏离平方反比形式？或者天王星受到了其外围尚未被发现的一颗行星的吸引？

在18世纪中叶，人们一次又一次试图修改引力定律，但无论如何努力，该定律总是坚如磐石。这样，人们产生了一种共识：天王星的反常行为是受到一颗未被发现的行星的作用的结果。

从已知的行星去计算它施加的摄动已经是天体力学的经典问题，但是反过来要从摄动效果去求解摄动行星的位置和大小，却还是难题。一位年轻的剑桥大学毕业生亚当斯（John Adams，1819－1892）选择了这个难题。1843年10月他求得了未知行星的大致位置。由于教学工作繁忙，直到1845年9月他才得出更精确的结果。他推算出该行星在1845年10月1日的日心黄经为323°34′。

剑桥大学的天文学教授詹姆斯·查理斯（James Challis，1803－1882）给亚当斯写了一封推荐信，亚当斯手持推荐信去找当时的皇家天文学家艾里（Sir George Airy，1801－1892），希望向他呈上自己的分析。但是亚当斯未能同艾里交谈，只是给艾里留下了自己论文的摘要。

法国的勒威耶（Urbain J.J.Le Verrier，1811－1877）于1845年11月向巴黎科学院提交了一篇关于未知行星摄动天王星的论文。论文的复制本很快送到了艾里手中。1846年6月勒威耶又提交了第二篇论文。他在论文中提出那颗未被发现的行星就在波得定则所预言的距离上，并给出了它的位置在日心黄经325°左右。

勒威耶毕业于巴黎综合工科学校，并在该校获得一个天文学教职。他沉浸于法国“天体力学”的巨大传统之中，首先在太阳系的稳定性方面拓展了拉普拉斯的工作，然后又研究水星轨道。1845年他受巴黎天文台台长阿拉果（Franois Arago，1786－1853）的邀请，开始探讨天王星为什么会偏离其正常轨道这一问题。

艾里看到勒威耶对未知行星位置的预言与亚当斯十分接近，这下他动心了。但他认为搜寻未知行星不是皇家天文台的任务，于是他劝查理斯在剑桥做这件事情。查理斯开始寻找，但他没有该天区精确的星图，只能反复检查该天区近期的天象，看在这段时间内是否有“星”移动。查理斯把这当成一种零活，毫无紧迫感。

1846年9月勒威耶给德国柏林天文台的天文学家伽勒（Johann Galle，1812－1910）去了一封信，要求他协助寻找未知行星。伽勒9月23日收到信，当天晚上就在勒维耶预言的位置附近找到一颗新的行星，离开勒维耶预言的位置相差不到1°，行星显示的圆面角直径（2″.3）也与勒维耶的预言（3″.3）相当接近。

伽勒能够在点点繁星中顺利辨认出新行星的一个关键因素是他拥有一份当时世界上最为精密的星图。1846年9月23日晚，伽勒和他的学生达勒斯特（Heinrich d'Arrest，1822－1875）开始搜寻勒威耶预言的那颗行星。搜寻一阵之后，加勒一无所获，这时达勒斯特提议将该天区与星图加以比较。在一个抽屉里，他们找到了柏林科学院编制的最新星图。该星图尚未向国外发行。

勒威耶在预测海王星位置上的成功使英国的天文学家们产生了一种失落感。亚当斯做出了类似的预测，但却被缓慢的搜寻步伐以及缺乏该天区最新星图的事实耽误了。英国人提议由亚当斯和勒威耶分享这份荣誉，但这个提议在巴黎理所当然地遭到冷嘲热讽。