5 虛席以待

一顆自17世紀末以來就被反復(fù)觀測過的6等星竟會是太陽系的第七大行星，赫歇耳的這一發(fā)現(xiàn)不僅一舉擊碎了太陽系行星數(shù)目亙古不變的神話，而且激起了人們對尋找太陽系疆界的極大興趣?！靶滦行恰边@一概念幾乎在一夜間就從被人遺忘的垃圾股變成了萬眾矚目的績優(yōu)股，引發(fā)了天文學(xué)家們極大的熱情。在太陽系中，像天王星這樣“大隱隱朝市”的行星究竟還有多少？人們恨不能立刻就揭開謎底。

星海茫茫，到哪里去尋找新行星呢？難道要像赫歇耳一樣再來一次巡天偶得？幸運的是，太陽系行星的分布就像地球上居民的分布，有一定的規(guī)律可循。其中最顯著的規(guī)律就是行星軌道大都分布在黃道面（即地球的公轉(zhuǎn)軌道平面）附近。這表明，尋找新行星不必漫天撒網(wǎng)，而只需在黃道面附近尋找——這就好比在地球上尋找一位居民時，無需掘地三尺，也不必潛入深海。更幸運的是，行星的分布似乎還有著進一步的規(guī)律，這規(guī)律幫了天文學(xué)家們的大忙。

這個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)可以回溯到天王星發(fā)現(xiàn)之前的1766年。那一年，德國天文學(xué)家提丟斯（Johann Daniel Titius）注意到：如果以地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑為單位（這稱為天文單位），那么各大行星的軌道半徑近似地滿足一個非常簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系式：

r_n=0.4+0.3×2ⁿ，其中：

水星對應(yīng)于n=-∞，r_n=0.4（觀測值為0.4）；

金星對應(yīng)于n=0，r_n=0.7（觀測值為0.7）；

地球?qū)?yīng)于n=1，r_n=1.0（觀測值為1.0）；

火星對應(yīng)于n=2，r_n=1.6（觀測值為1.5）；

木星對應(yīng)于n=4，r_n=5.2（觀測值為5.2）；

土星對應(yīng)于n=5，r_n=10.0（觀測值為9.5）。

德國天文學(xué)家
提丟斯（1729—1796）

這個經(jīng)驗法則除了對火星和土星有5%～7%的偏差外，對其他幾個行星都很準確^[1]。提丟斯將這一結(jié)果加注在了自己1766年翻譯的瑞士博物學(xué)家波涅特（Charles Bonnet）的著作《自然的沉思》中，但在加注時未曾標明自己的名字^[2]。

提丟斯匿名加注的這些結(jié)果起初并未引起人們注意。但6年后的1772年，德國天文學(xué)家波德，即我們在第3章中提到的那位后來在天王星的命名競賽中勝出的波德，在為自己的熱門著作《星空知識指南》準備新版時，注意到了提丟斯加注在《自然的沉思》中的經(jīng)驗法則。他立刻被這一法則所吸引，將之添加到了自己的著作中。但很不應(yīng)該的是，波德在添加這些內(nèi)容時完全沒有提及波涅特或提丟斯的名字。不提提丟斯倒也罷了，因為提丟斯在加注那些內(nèi)容時是匿名的，可是連波涅特的名字也不提，波德在這件事情上是有顯著的剽竊之嫌的。

波德的《星空知識指南》在當(dāng)時受到熱烈歡迎，加上波德本人此后幾年的積極宣傳，在客觀上大力傳播了提丟斯的經(jīng)驗法則，使波德這位不太光彩的“熱心人”成了這一傳播的最大受益者，這個經(jīng)驗法則很快就被張冠李戴成了“波德定則”。9年之后，天王星的發(fā)現(xiàn)給了波德定則一個極大的支持，天王星的軌道半徑與波德定則有著極好的吻合，誤差只有2%（請讀者自行查驗）。這一點使得許多原本認為波德定則純系巧合的天文學(xué)家深受震動，也使波德定則成為后來幾十年間天文學(xué)家們尋找新行星的重要向?qū)?。隨著波德定則重要性的提升，歷史的真相也開始得到了顯現(xiàn)。1784年，在“借用”提丟斯的結(jié)果整整12年之后，波德終于承認了提丟斯的貢獻。但那時生米早已煮成熟飯，波德的名字與提丟斯的定則已變得難舍難分，后世的天文學(xué)家們往往折中地將這一定則稱為提丟斯-波德定則。

德國天文學(xué)家波德

現(xiàn)在讓我們回到尋找新行星的宏偉大業(yè)上來。細心的讀者或許已經(jīng)從前面列舉的行星軌道數(shù)據(jù)中看出了一個問題，那就是火星和木星這兩個相鄰行星的軌道在提丟斯-波德定則中分別對應(yīng)于n=2和n=4，中間在距太陽2.8天文單位的地方缺了一個n=3。大自然怎么會在火星和木星之間留下如此顯著的一個空缺呢？這個問題提丟斯在提出他的定則時就注意到了。這個奇怪的空缺似乎是在虛席以待一顆尚未露面的新行星，但當(dāng)時天王星尚未被發(fā)現(xiàn)，太陽系六大行星的觀念還根深蒂固，提丟斯未敢在太歲頭上動土，于是他猜測那里可能存在一顆火星或木星的衛(wèi)星^[3]。這個猜測很大膽，但也很荒唐，且不說如此遠離行星的“衛(wèi)星”能否穩(wěn)定地存在，即便真有那樣的衛(wèi)星，又如何能用來填補屬于行星軌道的空缺呢？這不成了“指鹿為馬”嗎？更何況衛(wèi)星的軌道是以行星為中心的，它與太陽的平均距離與相應(yīng)的行星與太陽的平均距離相差無幾，從數(shù)值上講也根本不可能對應(yīng)于n=3的空缺。波德對這個空缺也很著迷，不過他在這點上比提丟斯略勝一籌，在“借用”提丟斯的結(jié)果時，他果斷地將提丟斯那破綻百出的衛(wèi)星猜測改成了行星猜測。

顯然，如果提丟斯-波德定則可以信賴，那么尋找新行星的首選戰(zhàn)場就應(yīng)該是火星與木星之間距太陽2.8天文單位的這一神秘空缺。相對于遙遠的外行星，這一空缺距離地球可算是近在咫尺，觀測起來也相對容易許多。于是天文學(xué)家們紛紛將目光匯聚到了那里。

在那里，他們將會發(fā)現(xiàn)什么呢？