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见证奇迹的时刻

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:牛顿在力学方面的巨大成功使得人们都愿意相信,牛顿的光学也是正确的,一直到拿破仑时代也还是这么认为,毕竟微粒说算是比较主流的一种说法。虽然拉普拉斯并不见得认同这种波动说,但是为保险起见,没把握的东西,还是不要往《天体力学》这部书上写了。因此,拉普拉斯悄无声息地删掉了有关暗星的内容,光线与引力的第一次碰撞就这样黯然落幕。

1801年,一间封闭的乌漆墨黑的屋子里,一个人趴在屏幕前仔细地观察着微弱的光斑。当他终于看清了屏幕上那些奇怪的条纹以后,终于长出了一口气:“牛顿牛老爵爷,你错了!”

牛顿在英国已经是大名鼎鼎的科学家,无数年轻的后辈都是看着他的那本《自然哲学之数学原理》踏上科学征程的,这个年轻人也不例外,他的名字叫托马斯·杨。1773年6月13日,托马斯·杨出生于英国萨默塞特郡米尔弗顿一个富裕的贵格会教徒家庭,家里共有十个兄弟姐妹,他是最大的孩子。托马斯·杨从小受到良好教育,自幼天资聪颖,是个不折不扣的神童。两岁的时候,已经开始阅读书籍。四岁能背诵大量古诗词,无论是英文的还是拉丁文的。九岁开始自己动手搞小制作,后来学会了搞望远镜、显微镜,动手能力开始显现出来。十四岁就已经熟练地使用多种外语,希腊语、意大利语、法语那是不在话下,读书做笔记,随便用。西方国家的语言不够他学的,又开始学习东方语言,希伯来语、波斯语、阿拉伯语人家也全拿下来了。那时候欧洲人眼里的东方,也就到中东附近,再远就是印度了。

十九岁的时候,托马斯·杨来到伦敦学习医学。他先是对眼科特别感兴趣,后来又喜欢上了光学。牛顿的书,他烂熟于胸,牛顿的《光学》,那是非常熟悉的。托马斯-杨对当时科学界流行的两种光学学说都很了解,首先是微粒说,牛顿是微粒说的支持者,他们认为光是发射出来的粒子流,一个个小炮弹被光源打出来。微粒说很容易解释一些现象,比如光沿直线传播,比如反射,但是另外一派就不是这么认为的,他们明确地认为光应该是一种波。他们发现,两束光交叉后,彼此之间毫无影响,按照牛顿支持的微粒说,这是不可能的。两挺机枪对着打,总会有些子弹在空中相撞,然后掉下来,可是这种现象在光这里没人看到过。两束光对着照射,过不久,地下积累起一小堆光子,这不是天方夜谭吗?波动学说这一派的代表人物是惠更斯,惠更斯发现,两个水波纹会彼此穿过,穿过以后互相不影响,那么假如光是一种波,这事儿就好解释啊!但是波动说也有麻烦:光的波长是多少呢?没人知道光的波长是多少,波长公式是λ=vt,λ是波长,v是波速,t是周期。可是这几个值你一个都不知道,根本没法测量。在此后的200年里,光学停滞不前,后辈们也一直也没能超越牛顿的《光学》。牛顿在力学方面的巨大成功使得人们都愿意相信,牛顿的光学也是正确的,一直到拿破仑时代也还是这么认为,毕竟微粒说算是比较主流的一种说法。

托马斯·杨到了医学院就读,现在可以称他为“杨大夫”了。他叔叔也是一位医生,可以说正是因为这位叔叔的影响,杨大夫才最终确定学习医学。不久后他的叔叔去世,给杨大夫留下了丰厚的遗产,不但有房子,还有大量的藏书,还有不少艺术品,还有一万英镑的现款,从此,杨大夫过上了衣食无忧的幸福生活。1794年,杨大夫二十一岁,由于研究了眼睛的调节机理,他成为皇家学会会员。1795年,他到德国哥廷根大学学习医学,一年后拿到了博士学位。后来他回了英国继续学习,在剑桥,同学们都叫他“奇人杨”,因为他哪国语言都懂,马骑得非常好,而且还会杂技走钢丝,算是科学家里走钢丝最棒的一位。各种乐器,他抬手就来,演奏水平相当高,这也为他后来研究波动学说打下基础。乐器嘛,本来就是各种振动各种波嘛!

尽管杨大夫是个医生,但他还是非常喜欢物理学,自己闲暇时间也非常多,毕竟衣食无忧,不用朝九晚五地出门上下班。他一直在思考如何去验证光到底是波还是粒子,到了1801年,他总算想出个办法来:先要有个光源,这好办,然后要弄个板子扎个小眼儿,再找来另一个板子离得非常近的距离扎两个小眼儿。这样的话,一束光就被劈成了两束,这两束光来自同一个光源。因为来自同一光源,所以按照光的波动理论,这两束光应该会发生干涉现象,他期待能看到光产生的干涉条纹。最终,他如愿以偿地看到了条纹,终于可以对着苍天高喊一声“牛爵爷,你错了!”光不是微粒,而是一种波,跟我们说话产生的声音是一样的波。

图1-1 双缝干涉示意

后来,杨大夫又以狭缝代替小孔,进行了双缝实验(图1-1),得到了更明亮的干涉条纹,双缝干涉可比小孔要亮多了,比较容易观测。杨大夫把自己的试验成果写成论文发表,但是根本没人甩他的理论,最后他自己写了一本书来阐述自己的波动理论,还是无人问津,据说只卖出了一本。在这本书里他写道:“尽管我仰慕牛顿的大名,但是我并不因此而认为他是万无一失的,我遗憾地看到,他也会弄错,而他的权威有时甚至可能阻碍科学的进步。”但是,杨大夫凭借一己之力还是很难撼动祖师爷的权威,至于他那本书到底是谁买去了,现在也搞不太清楚。但是杨大夫的这个发现,对于拉普拉斯来说,不是没有影响的。拉普拉斯恐怕是了解到了杨大夫的试验,按照杨大夫的波动理论,光并非微粒,而是一种波,那么自己关于暗星的设想就完全是不靠谱儿的。虽然拉普拉斯并不见得认同这种波动说,但是为保险起见,没把握的东西,还是不要往《天体力学》这部书上写了。因此,拉普拉斯悄无声息地删掉了有关暗星的内容,光线与引力的第一次碰撞就这样黯然落幕。当然日后它们的命运会紧紧地纠缠在一起,远溯到混沌初开之时,这是后话暂且不表。但是光学专家与天文学家刚巧就是同一拨人,他们的纠葛才刚刚开了个头,好戏还在后面呢。

拉普拉斯的《天体力学》仍然在一版一版地出,后续的几卷不断面世,期间拿破仑邀请他入阁担任内政大臣,八个月就被踢出来了。拉普拉斯还是适合当一个科学家,政治这玩意儿他玩儿不转。拿破仑总是讥笑他把“无穷小”带进了内阁,不过还是封拉普拉斯为伯爵。后来拿破仑走背运,打了败仗被迫退位,拉普拉斯倒还是稳稳当当地继续当他的伯爵,到了路易十八复辟回来当国王,反而封了拉普拉斯侯爵。那年头随风倒的人多了去了,拿破仑手下一大帮子人都是跳槽的高手,拉普拉斯最大的护身符,就是他的科学成就。不管是拿破仑也好,路易十八也罢,都知道科学家的珍贵。大革命以后产生的督政府可就转不过这个脑子了,他们把非常优秀的化学家拉瓦锡砍了头。拉格朗日四处奔走,想免拉瓦锡一死,可惜没能成功。拉格朗日一跺脚仰天长叹,他们一下子就砍掉了拉瓦锡的头,可是这样的头不知道多少年才会长出一个。

就在拉普拉斯和拉格朗日的这个时代,天体力学逐渐成熟。特别是提出了摄动理论之后,天文学家们发现,其实天体的轨道并不是像开普勒说的那样是个简单的椭圆。因为行星们离太阳非常遥远,而且行星之间的距离也不近,把太阳和行星彼此看作是一个质点来计算并无大碍,中学的物理课上经常就是这么算的。但是!行星之间其实是互相有引力关系的,随着一年又一年的观测,微小的误差越积累越大,同时观测精度越来越高,到了拉普拉斯他们那个时代,已经不能不考虑这些行星之间的相互影响了,特别是行星里面的老大——木星的影响。拉普拉斯的一个贡献就是告诉大家,这种复杂的情况是可以计算的,虽然显得非常麻烦。行星在空间中走的是一条近似于椭圆的非常复杂的曲线,怎么算?那要用到行星的摄动理论。当时天文学家们最发愁的就是天王星的出轨问题。

自打赫歇尔发现了天王星以后,在天文学界引起了轰动。过去人们总认为行星不过就是金木水火土这五颗,后来随着哥白尼日心说深入人心,大家发现地球并不特殊,地球也是一颗行星,加起来不过六个。赫歇尔发现了第七颗行星,当然是刷新了大家的认知啊!人们从此知道,太阳系远不像过去认为的那样简单,于是赶紧去翻找故纸堆,看看前辈天文学家的观测记录里面有没有天王星的痕迹,一翻不要紧,就发现过去的人早就记录了天王星的位置,毕竟天王星最亮的时候有六等,在没有光污染的郊外,肉眼勉强可见。人家天王星很给面子,还是比较亮的。好多古代的观测记录都有这颗天体,然而,由于各种缘故,无人发现天王星是一颗行星,居然会移动位置,结果纷纷与这颗行星失之交臂。大家翻找出不少的古代记录,跟现在的观测数据合并到一起来计算天王星的轨道,但是却悲惨地发现,天王星都不按照天文学家们计算的轨迹去运行,人家溜溜达达地就出轨了。那好吧,是不是没考虑到木星的影响呢?这可是摄动理论大显身手的好机会啊!使用了摄动理论进行计算,果然算出来的轨道服帖了很多,基本跟天文观测对上茬了,大家可松了一口气啊!

好日子总是不长久,天王星消停了几年之后,又开始出轨了。后来天文学家一谈论到天王星的轨道问题,普遍脑仁疼。而且大家发现,带上古代天文学家的观测记录吧,算出来的就不准,不带上吧,好歹能消停一阵子。难道是古代天文学家测错了?不会吧!翻翻他们别的观测记录,好像精度都很高的样子,那么多颗星,都测对了,唯独天王星测错了,这也太巧了!而且那么多人的记录,难道大家齐刷刷地都把天王星这一颗星测错了?这种可能性极小极小。

那是怎么回事儿呢?大家百思不得其解,既然解决不了,欧洲天文学界便不得不做起了鸵鸟,脑袋扎到沙堆里,就当没看见。天王星轨道的事儿就先往后放吧,天王星轨道异常,反正也不耽误地球的运行,也不耽误人类社会的运转。可是有些事儿是耽误不起的,比如各大天文台的重要工作之一便是编制修订航海年历,格林尼治天文台和巴黎天文台都有这方面的任务。往前追溯,格林尼治天文台和巴黎天文台建立的动因之一,就是经度测量问题。英国好几位最优秀的天文学家都担任过格林尼治天文台台长,比如弗拉姆斯蒂德、哈雷、布拉德利等,法国的卡西尼家族甚至祖孙三代都担任巴黎天文台台长一职。到了十九世纪,担任过巴黎天文台台长的人中有一位著名人物叫阿拉戈,他是一位物理学家,也是一位天文学家、数学家。他坚决支持杨大夫的波动学说,他的好朋友菲涅尔也提出了类似的理论。菲涅尔跟杨大夫并不认识,他过去是一位土木工程师,也是半路出家搞光学的,阿拉戈牵线介绍他们认识了。菲涅尔跟杨大夫关系很好,两个人互相谦让了一番,都说对方才是首创。从此杨大夫、菲涅尔、阿拉戈三个人胜利会师,三个人并肩作战,搅得光学界风起云涌。

光既然是波,那么光既能够表现出干涉现象,也会表现出衍射现象,菲涅尔就是首先对光的衍射现象做出精确描述的人。杨大夫也在搞衍射方面的研究,但菲尼尔开始并不知道杨大夫的工作,后来杨大夫在1817年给阿拉戈写信,说自己有点儿开窍了,过去波动光学遇到的一系列问题是因为他以为光波是纵波。纵波就跟声音一样,是疏密波(图1-2)。

假如光波不是纵波,而是像水波纹那样的横波,那么很多问题就迎刃而解了,比如光的偏振问题。

图1-2 疏密波

阿拉戈告诉了菲涅尔,杨大夫认为光波是横波。其实菲涅尔不用阿拉戈传递消息,他早就自己悟到了这一点,他已经根据光是横波的这一思想推算出了偏振光的干涉原理,反射折射都不在话下,还有非常奇怪的双折射现象也能得到解释(图1-3)。

图1-3 透过双折射晶体看到的图像会出现重影,一束光分解成了两束。

菲涅尔把这一系列成就写成论文准备发表,请阿拉戈跟他一起署名,阿拉戈临阵犹豫了,虽然他支持波动光学,但是他还是感到没把握,毕竟反对波动光学的拉普拉斯和泊松这些人都是成了名的大腕儿,他这一犹豫就没签字。菲涅尔一个人署名,所以“物理光学之父”的名号就落到了菲涅尔的头上。阿拉戈虽然倾注了很多心血,而且对波动理论做了不少贡献,无奈临门一脚退缩了,荣誉也就离他而去。当然他临阵犹豫也不是仅有这一次,后来的一件大事儿恐怕他悔得肠子都青了。

1818年,法国科学院提出了征文竞赛题目:

1.利用精确的实验测定光的衍射效应。

2.利用数学归纳法,计算出光通过物体周围时的运动情况。

菲涅尔计算了一大堆障碍物的衍射花纹,方的、圆的、扁的……写好了报告提交给了评奖委员会。评奖委员会里面有阿拉戈,他自然是支持菲涅尔,但是他的反对者也不少,拉普拉斯、泊松、比奥都是支持牛顿的微粒说的。还有保持中立的盖吕萨克,人家两边不掺和。

毫无疑问,菲涅尔遭到了微粒说支持者的一致反对,人家本来就不认同波动说。泊松数学非常好,他拿过菲涅尔的计算结果仔细看了看,提出了一个当时看起来匪夷所思的结论:按照菲涅尔的计算,假如用单色光来照射一个圆盘,圆盘的背后应该存在一个阴影,仔细调节距离,在阴影中间会出现一个亮斑。泊松认为,这根本就是胡扯,哪有这样的事?他认为他已经驳倒了波动学说。菲涅尔和阿拉戈毫不犹豫地接受了挑战,实验是检验理论最好的手段,果然,菲涅尔上演了让科学界大跌眼镜的一幕。

图1-4 泊松亮斑

一束单色光照在圆盘上,圆盘后面的屏幕上形成了一个阴影,仔细调节屏幕的距离,果然发现在圆盘的中间有一个亮斑。泊松的预言被证实了,信奉微粒说的科学家被"啪啪"地打脸。这个亮斑后来被称为泊松亮斑(图1-4),可以算是一次见证奇迹的时刻,这下子信奉微粒说的全哑了,波动光学得到了大家的认可,菲涅尔也被尊称为物理光学之父。

这个问题解决了,可是还有一个大问题在困扰着物理学家们。很早大家就知道,望远镜的口径越大,那么望远镜的分辨率越高。同样的放大倍数,同样的焦距,口径大的望远镜,比口径小的望远镜要看得更加清楚。背后到底是什么原因呢?1835年,英国的皇家天文学家、格林威治天文台台长艾里做出了一个解释:你以为理想的透镜或者是反射镜能够把光线汇聚到一点上吗?那是不可能的,因为衍射作用的存在,必定会产生一个小小的环斑。也就是说,哪怕再理想的镜片,也不可能聚焦到一个点上,必定是个很小的圆,这个圆越小,分辨率就越高,看得越清楚,想要缩小这个环斑,必须做大口径。我们今天的巨型望远镜口径都达到了十米的级别,三十米直径的望远镜也在建造之中,背后的原理就是这个艾里环斑。越大的望远镜,分辨率越高,而且收集的光线越多,也就越容易看到暗弱的天体。

艾里担任皇家天文学家和格林尼治天文台台长长达四十五年时间,他刚上任的时候,格林尼治天文台非常落后,远远不及德国的竞争对手,德国天文学在高斯等大牛的带领下搞得热火朝天。艾里首先要振兴天文台,改进仪器,整理过去的观测资料。在艾里这个苛刻的“暴君”驱赶下,老牌的天文台终于又一次焕发生机。

但很有意思的是,艾里不是因为他的成就被人们牢记的,而是因为他的失败而名垂青史。这一天,艾里收到了一份论文,是一个名叫亚当斯的年轻人寄来的,主要是为了解决天王星的出轨问题。这个亚当斯在剑桥天文台工作,他花了好久,想要解决天王星轨道始终算不准的问题,穷尽了各种各样的方法,最后都失败了。人家天王星就是不给人类面子,始终抱着不合作的态度。亚当斯实在是没辙了,他不得不做了一个最大胆的假设:有一颗未知的大行星,她的运行对天王星造成影响,导致天王星的轨道变得古怪。于是他就把计算结果写成论文寄给了艾里,毕竟他是权威嘛。没过多久,一封信从法国寄来,一个法国年轻人勒维耶也给艾里写了一封信,上面明确地描述了他的计算结果——应该有一颗未知的大行星在影响着天王星的运转,导致我们怎么也算不准天王星的轨道。艾里看了看计算数据,跟亚当斯两个人是殊途同归,算撞了车。按理说,两个人计算结果类似,那么应该引起警觉啊!这件事儿看来是值得召集力量进行研究的,但是艾里表现得非常迟钝,他只是小范围内跟几个朋友嘀咕未知行星的计算问题,亚当斯几次去拜见艾里都错过了。

勒维耶的顶头上司阿拉戈,是巴黎天文台的台长,他的态度并不比艾里强到哪里去。勒维耶从公开渠道发表了他的论文,欧洲都知道勒维耶计算了未知行星的轨道,但是大家都没有兴趣拿望远镜去观测一下。阿拉戈对年轻人很支持,不过也仅仅是口头支持罢了,他也没有动用巴黎天文台的设备去观测。阿拉戈甚至对天体观测都不怎么热心,因为说到底,他是物理学家成分多过天文学家。英吉利海峡两边的竞赛已经开始了,英国这边艾里还在慢腾腾地磨蹭。亚当斯完成了新一轮的计算,艾里还是没有动用格林尼治天文台的设备去观测这颗未知的行星,他写了封信给亚当斯的顶头上司,剑桥天文台的台长查理斯,叫他观测,查理斯也是拖延症发作,过了好多天才开始观测。亚当斯便将最新的计算结果交给了查里斯,这个查里斯观测了一大堆星星的位置,然后跟过去的数据做比对,假如有一颗星的位置变化了,那么必定是颗行星,要是过去没记录的星星出现在这个区域,也能说明同样的结果。查理斯开始比对数据,他比对了三十九组数据,每一组数据都跟过去的观测结果完全吻合,他就不耐烦了。查理斯哪里知道,再往下比对十几个数据,就能发现其中一颗星星过去没记录过,完全是颗新的天体。机遇只会偏爱有准备的头脑,查理斯白白葬送了发现第八颗行星的至高荣誉,大好机会拱手让到了法国人手里。

勒维耶的境遇并不比亚当斯更强,他在公开渠道发表了他的计算结果,但是大家普遍不看好他的计算,甚至有人还叮嘱负责观测的工作人员,不要花时间去找新行星,本职工作都干不完,没那个闲工夫去找那个不靠谱的行星。阿拉戈很支持勒维耶,但是他自己也仅仅是稍微花了点儿工夫观测,就草草收兵了。自然,阿拉戈也没看到什么不寻常的天体。

勒维耶到处写信求爷爷告奶奶地请求欧洲各大天文台帮忙看看,收到的都是礼貌而又客气的拒绝。不过,勒维耶想起了一年前,柏林天文台的台长助理伽勒寄给他一篇论文,他还没时间回复呢。赶紧找出来,仔细一看,论文写得不错,勒维耶便马上写回信,把论文夸得跟朵花似的,然后在回信的结尾处话锋一转,开始聊自己推算未知行星的事儿,而且做出了预报,大概会在哪个天区什么位置上。1846年9月18日,信发出去了,9月23日,这封信到了伽勒的手里。这一天是个非常有意义的日子,因为这一天是台长恩克五十五岁的生日。这位恩克台长是大名鼎鼎的天文学家,是数学王子高斯的高足,他计算出了一颗彗星的轨道,预言这颗彗星会在1822年5月24日再次回到近日点,果然它准时回来了,这是继哈雷计算著名的哈雷彗星以来,第二次成功预言彗星回归。从此恩克名声大振,并以他的名字命名了这颗彗星——“恩克彗星”。他还观测到了土星环中间的一个缝隙,也以他的名字命名,叫做“恩克缝”。

晚上,同事们都去了恩克台长家里,大家要开个生日派对给他庆祝。刚好望远镜空着没人用,伽勒就跟恩克台长请示:能不能搜索一下勒维耶预言的那个未知行星?恩克一高兴也就同意了,反正天文台的望远镜也空着呢。有个年轻的学生达雷斯特也跟着一起回了天文台,他们只有一个晚上的时间来观测。达雷斯特和伽勒仔细搜索了勒维耶描述的那个区域,并没有发现哪个星星是有个圆面的,当年赫歇尔发现天王星,就是靠着大望远镜直接看到了天王星的圆面。任何遥远的恒星都是一个微小的点,但是行星比较近,应该是个微小的圆。还有一个办法就是连续观测几天,看看是不是有移动的迹象,要是移动了,那应该就是行星。可是他们只有一个晚上时间,于是他们灵机一动,想起不久前刚刚对这个区域进行了观测,拿过去的观测记录和今天的对比一下,或许能发现端倪。

他俩从恩克台长的抽屉里把观测记录翻出来,一项项比对今天的观测记录。半个小时过去了,兴奋的时刻终于来临,当伽勒报到一颗视星等为八等,与勒维耶预言的位置相差不到1°的暗淡天体时,达雷斯特喊了起来:“那颗星星不在星图上!”这真是见证奇迹的时刻,天文学的历史翻开了新的一页。

伽勒跑出天文台,往恩克台长家狂奔,达雷斯特在后面跟着。跑到恩克台长家里一看,派对还没结束呢,伽勒拉起恩克台长就跑。恩克被他们拽到了望远镜前,三个人一夜无眠,一直观测到东方微明,第二天他们又一次复核了这个观测结果,天体力学创造了神话。9月25日,柏林天文台向世界宣告:太阳系的第八颗星星被发现了。这不仅在天文学界,也在整个社会掀起了轩然大波,勒维耶“一个雷天下响”,成了法国的风云人物。听说勒维耶要参加法国科学院星期一的聚会,老百姓便在那天把科学院围得水泄不通。大家叫喊着勒维耶的名字,仿佛参加盛大的明星真人秀一般,最后连国王都惊动了。在十九世纪的中期,不断有新的发现刷新着人们的观念,人们一次次见证奇迹的发生。如果说泊松亮斑只是物理学界的震动,海王星的发现则是把经典力学的伟大展现在了公众的面前。人们被牛顿开创的经典力学折服,原来物理学体系是如此神奇。

在这场狂欢中,有一个人有苦难言,那就是皇家天文学家艾里。本来英国人还稍稍领先,结果到手的鸭子飞了。只有艾里和他几个朋友知道亚当斯跟勒维耶几乎同时算出了相同的结果,他写了封信给勒维耶,先是表示祝贺,然后话锋一转,说我们英国人亚当斯也算出了跟你类似的结果,只是我没告诉你。勒维耶倒是没表态,阿拉戈却火冒三丈,把勒维耶和艾里的全部通信发表在了报纸上。他指责英国人是“还乡团下山摘桃子”——抢夺胜利果实啊!英国天文学界也都知道了亚当斯的事儿,把艾里和查理斯骂得狗血喷头,他们怪这两个人拖延症发作,耽误了大事,最后还是约翰·赫谢尔出面替英法双方斡旋,大家才平息了怒气。后来勒维耶和亚当斯在一次会议上碰了面,到底还是英雄惜英雄,两个人成了终生的好朋友。

第八颗行星被命名为“海王星”,亚当斯和勒维耶甚至连看一眼自己发现的行星的兴趣都没有。因为在那个时代,观测与天体力学计算已经是两个行当,天文学家们也已经不仅仅是观测和记录星星的位置了,大量的天体力学计算是必不可少的工作。

太阳系里面还有谁运行不正常吗?是不是可以通过这些蛛丝马迹来发现新的行星呢?好像水星的运行就很不正常:水星轨道的近日点会发生移动。在勒维耶和亚当斯的先进事迹感召下,一大帮人就扑了上去,勒维耶也在其中。水星进动与牛顿定律计算的不相符合,考虑到金星、地球和木星对于水星的影响,按当时的计算,还剩下大约43角秒/百年的微小差距是无法解释的。这是怎么回事儿呢?勒维耶认为,是在水星轨道的内侧有一颗未知的行星在影响着水星的轨道,碰巧一个业余天文学家声称看到过水星内侧的行星,勒维耶就前去拜访。那人也住在巴黎,他是个牙医,天文是业余爱好。勒维耶相信了他的话,把这颗未知的行星命名为火神星。按照西方的名字,金星应该叫做“维纳斯”,火神星“伏尔甘”就是维纳斯名义上的老公。

勒维耶名气太大了,有了他的力挺,天文学界掀起了搜寻火神星的狂潮。观测靠近太阳附近的行星并不容易,很多人一辈子都没看到过水星,因为它离太阳很近,容易淹没在太阳的光辉里。只有在黎明之前很短的时间内可以看到,城市里又有高楼大厦遮挡,大家也就与水星无缘了。水星内侧的天体更难观测,只有等到日全食的时候。有一次日全食,大家都翘首期待了好久。这次观测发现了一个有趣的心理学现象:认可火神星的人,全都说发现火神星了;不认可火神星的人,全都说没看见。那好办啊,只要“隔离审查”就可以了:“你说你看到火神星了,你在哪儿看到的?”“不许跟别人串供,你是在东边看到的。”问下一个,“你在哪儿看到的?什么?西边,口供对不上啊!”再问下一个……

总之,那些人报告了自己看到的火神星的位置,口供全都不一致,根本不能作为火神星存在的证据。那么究竟是什么在影响着水星的进动呢?当时这是个未解之谜,那个揭晓答案的人还没出生呢,我们后文书再提。

亚当斯后来接了查理斯的班,成为剑桥天文台台长,勒维耶则是接了阿拉戈的班成为巴黎天文台台长。阿拉戈从1838年开始设计一个光学实验,想测量光速,但是因为欧洲1848年革命给耽误了。他担任了临时政府的海军部长和陆军部长,后来又担任了法国第二十五任总理。1850年他眼睛失明,再也不能做试验了。1849年,斐索在陆地上做实验测量出了光速,1850年傅科测出了水中的光速,光线在水里比在空气中跑得慢,这项实验结果给了微粒说致命一击。1853年,阿拉戈去世,他的名字被刻在了法国埃菲尔铁塔之上,那里刻有法国七十二贤人的名字,拉普拉斯、泊松、菲涅尔……他们的名字都在其中。阿拉戈离开这个世界的时候,已经不再有遗憾。

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