第7版:书香中国

《追捕祝融星》,〔美〕托马斯·利文森著,高爽译,民主与建设出版社2019年11月出版

《追捕祝融星》是一本内容严谨而富有文采的科普读物。它的作者托马斯·利文森,在美国麻省理工学院担任研究生科学写作项目的主任和教授,常年勤于科普写作和科学史撰述。一般科普书和科学史著作,多以介绍成功的科学发现为主。《追捕祝融星》却反其道而行,讲述了1915年爱因斯坦提出广义相对论之前的半个多世纪里,全世界天文学家和天体物理学家集体迷误的一段历史。如书名副题“爱因斯坦如何摧毁了一颗行星”所示,天文学和天体物理学历史进程中的这段周折,最终是因为爱因斯坦的介入,才宣告结束的。而最初的开端,则与建立在牛顿万有引力定律基础上的经典天体力学,以及230多年间科学界对此深信不疑的普遍运用和普遍依赖直接相关。

书中把执著信奉牛顿理论的人称为“牛顿主义者”。促成“祝融星”亮相的勒威耶,算不上科学史上最耀眼的牛顿主义者。分别出现在全书第一、二章里的哈雷和拉普拉斯,留在科学史上的印迹都比勒威耶要闪亮得多。前者整理出版了牛顿的代表作《自然哲学的数学原理》,后者改进了牛顿引力理论并写成巨著《天体力学》。但在这本并非为了给科学大师表功,而是为了给科学史上的负面人物记过的普及版科学史作品中,勒威耶才是当仁不让的书胆。他青少年时期数学成绩优秀,上大学却学了烟草工程专业,毕业后也一度从事烟草研究,后来申请到担任天文学教授拉普拉斯助手的工作,开始涉足天文学和天体力学。在对水星、金星、地球和火星这四颗距太阳较近的行星,展开有关微小引力扰动的重新计算过程中,他本已触探到了牛顿-拉普拉斯理论系统的某种缺陷。在寻求弥补这种缺陷的探索中,他曾反复尝试建立更复杂的方程,来准确把握水星轨道的各种引力扰动,但始终未能如意。之后,随着当时天文观测信息的一些新动态,勒威耶转向了处理天王星轨道的精确计算问题。出于校正计算偏差的想法,他提出了天王星外存在一颗未知行星的预设,并对其质量和位置做了估算。4个月后,勒威耶所预言的这颗行星,果然被柏林天文台观测到了,这就是海王星。

海王星的发现,使牛顿引力理论体系描述天体运动的效能达到了前所未有的顶峰,也使促成这一发现的勒威耶,一跃而成为“那个时代第一流的天文学家”。大众媒体更把他誉为能从笔尖下的公式运算中召唤出行星的魔法师。勒威耶本人也欣然接受了这种赞誉,甚至还有点大言不惭地接受了用他自己的名字来重新命名海王星的意见。由此,他成为获得大量荣誉和国家资助的超级科学家,后来又担任巴黎天文台台长,长期领导法国天文机构。而他接下来计划进行的研究,不再是先前他曾为之苦恼过的如何克服经典天体力学缺陷的问题,反过来,变成了一个步骤固定的操作程序:在牛顿引力理论指引下,把全部天文观测数据都代入行星数学模型,然后,将所有的偏差都视为下一颗“海王星”存在的征兆。

正是在这样一个试图让全部已知和未知的星座都乖乖归队的、雄心勃勃的研究规划大力推行的过程中,1860年初,勒威耶以天文学权威的名义,宣布在水星与太阳之间存在一颗名为“祝融星(Vulcan)”的新行星。从初步天文观测报告的认定,到轨道形状和公转周期的运算,再到正式的命名,这颗新行星在勒威耶的加持下,提前办齐了横空出世和登记户口的各道手续。需要补充的,只是对它未来应该抵达的运行位置,再度给予观测验证。一场捕捉“祝融星”踪迹的天文观测大竞赛,从此在全球各地兴起。但是,直到1877年66岁的勒威耶去世,这场竞赛都没有产生足够可信和可靠的优胜记录。1878年,最后一次经媒体广泛报道的观测“祝融星”行动,在美国怀俄明不了了之地仓促收场。

1915年11月,爱因斯坦将自己收集的水星观测数据,代入广义相对论的引力方程,运算得出了与水星在近日点的进动偏差一致的结果,从而表明无法显示和解释这种进动偏差,只是以往一贯使用的牛顿力学理论的计算方式本身不足所致。为弥补这种不足而设想出来的“祝融星”,随之化为幻影。

2020-03-06 1 1 文艺报 content53711.html 1 《追捕祝融星》,〔美〕托马斯·利文森著,高爽译,民主与建设出版社2019年11月出版