4 命運(yùn)弄人

聽完了發(fā)現(xiàn)天王星的故事，有讀者也許會(huì)提出這樣一個(gè)問題，那就是天王星為什么沒有更早地被人們發(fā)現(xiàn)呢？我們前面提到過，天王星的視星等在6左右，事實(shí)上，在最亮?xí)r它的視星等甚至可以達(dá)到5.5。（請(qǐng)讀者想一想，什么情況下天王星看起來會(huì)最亮？）這樣的亮度連肉眼都有可能勉強(qiáng)看到，卻為何沒有更早地就被人們發(fā)現(xiàn)呢？赫歇耳之前的天文學(xué)家們雖然沒有像“七英尺望遠(yuǎn)鏡”那樣出色的望遠(yuǎn)鏡，但他們的望遠(yuǎn)鏡用來觀測(cè)像天王星這樣一個(gè)原則上連肉眼都有可能看到的天體卻是綽綽有余的。自伽利略之后的那么多年里，那么多的天文學(xué)家在那么多個(gè)晴朗的夜晚仰望蒼穹，卻為何會(huì)將發(fā)現(xiàn)新行星的偉大榮譽(yù)留到1781年呢？

我們?cè)谇懊娴臄⑹鲋幸呀?jīng)知道，赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星的過程并不是一個(gè)有意尋找新行星的過程，甚至在發(fā)現(xiàn)天王星之后他還一度將之視為彗星。這一切都表明天王星的發(fā)現(xiàn)帶有一定的偶然性，是一個(gè)“無心插柳”的過程。與赫歇耳同時(shí)代的一些天文學(xué)家曾因此而將赫歇耳對(duì)天王星的發(fā)現(xiàn)視為是好運(yùn)氣之下的偶然發(fā)現(xiàn)。赫歇耳的一生對(duì)榮譽(yù)大體是看得比較淡的，但他對(duì)這種將他發(fā)現(xiàn)天王星的過程視為偶然的說法還是明確表示了反對(duì)。他寫下了這樣的文字：

我對(duì)天空中的每顆星星都進(jìn)行了有規(guī)律的排查，不僅包括（像天王星）那樣亮度的，還包括許多暗淡得多的，它（天王星）只不過是恰好在那個(gè)夜晚被發(fā)現(xiàn)。我一直就在逐漸品讀大自然所寫的偉大著作，如今恰好讀到了包含第七顆行星的那一頁。假如有什么事情妨礙了那個(gè)夜晚，我必定會(huì)在下個(gè)夜晚發(fā)現(xiàn)它。我望遠(yuǎn)鏡的高品質(zhì)使得我一看到它便能感覺出它那可以分辨的行星圓面。赫歇耳的這段文字不僅為自己發(fā)現(xiàn)天王星的必然性做了注解，而且也很好地說明了為什么在他之前那么多的天文學(xué)家都一直沒有發(fā)現(xiàn)天王星。要知道，看到一顆暗淡的新行星雖然困難，但比這困難得多的則是要判斷出它是行星而不是恒星。天王星被發(fā)現(xiàn)之后，人們對(duì)歷史上的天文記錄進(jìn)行了重新排查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)天王星在赫歇耳之前起碼已被記錄了22次之多，其中最早的一次可以追溯到1690年，比赫歇耳早了將近一個(gè)世紀(jì)。可惜留下這22次記錄的天文學(xué)家們無一例外地與發(fā)現(xiàn)天王星的偉大榮譽(yù)擦肩而過。之所以會(huì)如此，是因?yàn)槠渲袥]有一位意識(shí)到自己觀測(cè)到的不是恒星，而是行星。我們知道，在氣象條件良好的夜晚，單憑肉眼就可以看到數(shù)以千計(jì)的星星，借助小型望遠(yuǎn)鏡的幫助所能看到的天體數(shù)量更是多達(dá)數(shù)十萬，這其中絕大多數(shù)都是恒星，任何人都不可能，也絕無必要對(duì)它們一一進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。因此，除非意識(shí)到或懷疑到自己所觀測(cè)的有可能不是恒星，天文學(xué)家們通常是不會(huì)隨意對(duì)一個(gè)天體進(jìn)行跟蹤觀測(cè)的，而如果不進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，就無法發(fā)現(xiàn)行星的運(yùn)動(dòng)，從而也就失去了從運(yùn)動(dòng)方式上辨別行星的機(jī)會(huì)。

那么赫歇耳為什么會(huì)想到要對(duì)天王星進(jìn)行跟蹤觀測(cè)呢？正是因?yàn)樗庾R(shí)到了自己所觀測(cè)的有可能不是恒星。如我們?cè)诘?章中所介紹的，赫歇耳在發(fā)現(xiàn)天王星的過程中換用了幾種不同的鏡片，放大率從227倍增加到932倍^[1]，從而不僅發(fā)現(xiàn)了天王星的圓面，而且還發(fā)現(xiàn)其線度隨放大率的增加而增加。因此他在靜態(tài)條件下就發(fā)現(xiàn)了天王星與恒星的區(qū)別。這是歷史上所有與天王星擦肩而過的天文學(xué)家們從未有過的優(yōu)勢(shì)。以英國的天文學(xué)家為例，當(dāng)時(shí)英國皇家天文臺(tái)最好的望遠(yuǎn)鏡的放大率也只有270倍。赫歇耳擁有如此巨大的設(shè)備優(yōu)勢(shì)，他成為發(fā)現(xiàn)天王星的第一人也就絕非偶然了。而最終使這一偉大發(fā)現(xiàn)成為必然的，是赫歇耳所進(jìn)行的巡天觀測(cè)。這樣的巡天觀測(cè)正是赫歇耳所說的“品讀大自然所寫的偉大著作”，在這樣周密而系統(tǒng)的“品讀”中，一顆像天王星那樣的6等星的落網(wǎng)是必然的。

不過，命運(yùn)有時(shí)會(huì)跟人開殘酷的玩笑。在赫歇耳之前曾經(jīng)記錄過天王星的所有天文學(xué)家中，最令人惋惜的是一位法國天文學(xué)家，他叫拉莫尼亞（Pierre Charles Le Monnier）。自1750年之后，他先后12次記錄了天王星的位置。其中從1768年12月28日到1769年1月23日的短短二十幾天里，他不知出于何種考慮，竟然8次記錄了天王星的位置。照理說，這樣密集的記錄是足以顯示天王星的行星運(yùn)動(dòng)的。但是命運(yùn)女神卻向可憐的拉莫尼亞開了一個(gè)最最殘酷的玩笑。我們知道，由于地球本身在繞太陽運(yùn)動(dòng)，我們?cè)诘厍蛏嫌^測(cè)到的行星在背景星空中的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是它們相對(duì)于地球的表觀運(yùn)動(dòng)。對(duì)于像天王星這樣軌道位于地球公轉(zhuǎn)軌道之外，從而軌道運(yùn)動(dòng)速度低于地球軌道運(yùn)動(dòng)速度的行星來說，它的表觀運(yùn)動(dòng)方向有時(shí)會(huì)與實(shí)際的公轉(zhuǎn)方向相反。這就好比當(dāng)我們坐在一輛正在行駛的車?yán)镉^測(cè)其他車輛時(shí)，如果我們自己的車速比較快，就會(huì)看到一些與我們同向行駛的車輛相對(duì)于我們?cè)诘雇恕Ｔ谔煳膶W(xué)上，這樣的表觀運(yùn)動(dòng)被稱為表觀逆行（圖4）。表觀逆行在行星的表觀運(yùn)動(dòng)中只占一小部分。在行星從表觀逆行轉(zhuǎn)入正向運(yùn)動(dòng)的過程中，會(huì)有一小段時(shí)間看上去是幾乎不動(dòng)的。這就好比一輛倒行的汽車在轉(zhuǎn)為正向行車的過程中，會(huì)有一小段時(shí)間看上去速度為零。拉莫尼亞萬萬沒有想到的是，他那8次密集記錄竟然恰好是在天王星從表觀逆行運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為正向運(yùn)動(dòng)的那一小段時(shí)間附近，那時(shí)候的天王星相對(duì)于背景星空幾乎恰好是看起來不動(dòng)的^[2]！如果說赫歇耳成為天王星的發(fā)現(xiàn)者有什么偶然性的話，這也許就是最大的偶然性。

圖4 行星的表觀逆行