自然科学通俗读本（19）

译者 马德

这是爱因斯坦少年时代曾经读过的一本科普读物。几十年之后，爱因斯坦在67岁时撰写的《自述》中依然念念不忘这本启蒙手册给他的启迪，他这样写道：

“我幸运地从一部卓越的通俗读物中知道了整个自然科学领域里的主要成果和方法，这部著作（伯恩斯坦的《自然科学通俗读本 》是一部有五、六卷的著作）几乎完全局限于定性的叙述，这是一部我聚精会神地阅读了的著作。”

爱因斯坦所说的这部书，就是我们现在翻译介绍给读者的这本《自然科学通俗读本》。本书中译本将由陕西人民出版社出版。

——译者

自然科学通俗读本（19）
翻译 马德
译自《Popular Books on Natural Science》
（1869年纽约斯密特公司英文版）
原文作者：Aaron David Bernstein, 1812-1884
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第5卷 天文学的奇迹

第3章 伟大的探索

读上面一章的内容，也许会引起一些聪明的读者的思考：既然天体之间互相都存在着引力，那么这种引力为什么没有导致一个行星绕着另一个行星运转呢？

其实，牛顿本人已经注意到了这个问题，而且他已经找到了答案。天体引力的强弱决定于它们自身质量的大小。在我们太阳系中，太阳的质量比任何一颗行星都大得多，因此，在太阳系各个天体之间引力的角力中，太阳占有绝对的优势；所以各个行星就只能绕着太阳旋转（译注 ）。假定太阳突然消失，天体之间的引力将发生重大改变，由此造成的影响将是不可思议的。毫无疑问，太阳系所有的行星将围绕木星运转，因为在太阳系的行星中木星的质量最大。如果跟地球比较，太阳的质量是地球的355,499倍，而木星是地球的339倍，太阳的质量比木星大一千倍。所以，只要太阳有太阳在，地球就绝不会绕着木星转。

不过，木星也并非对地球没有影响。虽然它不能够把地球从围绕太阳旋转的轨道上拉出来，但是它对地球的引力也产生了相当大的作用。据科学家的观察和计算，地球围绕太阳公转的轨道由于受木星的影响，产生了一定的改变，或者说，木星对地球的轨道造成了一定的“干扰”。

正如木星与地球之间互相吸引一样，所有的行星相互间也都存在着引力，都会干扰他们围绕太阳运行的轨道。事实上，每一个行星所运行的轨道，不受这种干扰的情况倒是罕见的。在天文研究中，如何计算这种干扰，是一个很大的难题，在这个科学领域，需要敏锐的思考和积极探索的精神。

说到这里，也许一些读者会想，这种干扰会不会变得越来越强，以至于最终使我们的太阳系乱套成为一片混沌呢？是的，这确实是一个值得思考的问题，法国著名数学家拉普拉斯（Laplace，Pierre-Simon） 也曾经提出过这个问题，他是是上世纪末期的一位伟大科学家。拉普拉斯提出并在一项不朽的著作中回答了这个问题，这个著作就是著名的《天体力学》。他的研究指出，天体间的这种干扰是有时间性的。以太阳系为例，许多星球间的引力互相干扰，最终形成了一种确定的有规则的可以自我矫正的周期，于是整个太阳系的各个星球之间建立了一个完全稳定的运行规则。

从上面的介绍中我们可以明白这样一个道理，即使有某一个行星并不能被我们观察到，但是我们的天文学家依然能够根据现有的行星的轨道和运行周期推测出这颗行星的存在，因为这颗行星的存在，它的干扰必然作用于其他行星的轨道，除非这颗星体的质量太小，以至于它的引力微不足道。

现在我们接着讨论本章的话题。

到了1846年，当勒维烈通过测算成功发现新的行星——海王星的时候，他也推算出天王星是太阳系里最遥远的行星。天王星本身是英国的亨利•赫歇尔（John Herschel）于1781年发现的。这颗行星绕行太阳一圈的周期是84年，按这个周期，1846年并没有能观察到天王星，尽管如此，勒维烈对天王星数据的测算还是很精确的，这是因为他的计算的依据是已知的太阳引力，而且也考虑到了所有行星间引力干扰所可能造成的影响。

不过，即使是完全准确的计算，其结果与天王星的运行的实际观察结果也并不完全一致。在勒维烈发现海王星之前很久，就有人认为，在比天王星更遥远的一个太空区域，尽管用任何望远镜也没有发现任何东西，但是那里极有可能存在一个行星，它使天王星的轨道发生了改变。德国天文学家贝塞尔（Bessel，Friedrich Wilhelm，1784～1846）——可惜他这时已经过早地离开了人世——他也通过计算发现天王星受到未知因素的干扰。但是，在勒维烈成功发现海王星之前不久，贝塞尔不幸去世。而在更早的1840年，天文学家梅德勒（Johann Heinrich von Mädler）在俄罗斯多帕特也在他的论文中提到过这一不明干扰。

不过，真正完整地创建计算公式并最终发现这颗行星，还是由勒维烈实现的。他凭着敏锐的思维得出了令人震惊的计算结果，赢得了整个科学界的尊重。他通过计算，测算出那个神秘天体到底在什么位置，以至于能够如此严重地干扰了天王星的轨道，并且计算出了这个未知天体的质量大小。

我们有幸亲历了勒维烈的成功，他仅仅通过计算，就发现了距离数百亿英里之外的星球，凭的是智慧和探索精神。

光荣属于科学！光荣属于科学精神培育的人们！所有的光荣属于人类的智慧——它给了我们一双高瞻远瞩，洞察一切的慧眼！