“小人物”的遭遇

牛顿万有引力定律在描述小到地球上的物体，大到太阳系甚至银河系中的星体之间的相互作用都是正确无疑的。如牛顿曾用该定律，从理论上预言，地球是个椭球体，赤道半径比两极半径长，这与笛卡耳所提出的正好相反，可实地测量却证明牛顿是正确的，另外关于月球的摄动与慧星的运动都证明牛顿万有引力定律的正确性。海王星的发现是牛顿万有引力定律的又一次胜利。早在1781年，英国音乐家赫歇耳，一位年青的天文爱好者就用自制的望远镜观测到土星轨道之外的天王星，它的大小为地球的一百倍，它到太阳的距离是土星的两倍，计算得到天王星的运行周期为 84 年。很多年的观测都未发现差错。
     1830年，人们忽然发现天王星的实际运行轨道与理论计算有差异，而且即使考虑土星与火星的影响，仍不足以解释这种差异。这是什么原因导致的呢？是不是牛顿万有引力定律在两星体距离很大时就不成立了呢，这引起了物理学家的争论，有人甚至主张放弃牛顿万有引力定律，另创新的理论，但也有的物理学家预言在天王星之外可能还有一个至今仍未发现的行星，正是它的存在影响了天王星的运动轨道。上述争论深深吸引了一名大学生，他叫亚当斯，他决心通过理论计算来解决这个争端，为此，他假设，牛顿万有引力定律是正确的，天王星运行轨道的偏差是由于存在另一未被发现的行星，其轨道半径为天王星的两倍。当时他已经知道了柏林天文台台长波德于 1772 年公布的一条经验定律：即行星的轨道半径可以近似用下述经验公式来概括：Rn=0.3×2n+0.4（天文单位）当n=0，1，2时，分别对应金星、地球及火星，n=4，5，6 时则分别对应木星，土星和天王星。
     为此亚当斯假定n=7对应于未知行星的轨道，即 R7=388 天文单位，然后运用开普勒定律导出了这个行星的运行周期。1845年，亚当斯把他的计算结果交给了英国皇家天文台台长爱里，希望他能通过观测证实。可惜，亚当斯仅是一个“小人物”，他的结果自然不能引起台长的兴趣，台长只把他的稿子随手搁置起来。直到亚当斯的多次催问下，才在一年后，即1846年7月29日开始观测，而这时法国天文台的勒威耶也使用波德的经验公式计算出这个未知行星的方位和位置，并送到法国天文台，加勒则根据勒威耶的计算很快就找到了这个未知行星，这就是海王星，从而结束了长达二十年的争端。而这个实际在一年前就可结束的争论，只因为亚当斯仅是一位“小人物”终于又拖延了一年，不能不为亚当斯惋惜。