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第26章 寻找"丢失的"行星

在中美洲的尤卡坦半岛上栖息过的玛雅人,无疑是我们地球上最神秘莫测、最富有传奇色彩的民族之一。早在远古时代,玛雅人就在天文、建筑、医学、历法等方面都曾取得过辉煌的成就,他们建筑了富丽堂皇的宫殿,修筑了台阶状金字塔式的纪念碑和寺院。此外,玛雅人留下的许多天体方面的史料中,最令人惊叹不已的莫过于推算出卓尔金年260天,金星年584天,算出地球是365.2520天(今天的准确计算是365.2422天)。

现代的史学家、天文学家一般把玛雅人的卓尔金年当做他们的宗教祭祀年,1年一共有260天(有260个不同的名称和顺序),划分为13个月,每个月20天。他们的这种年历一般被认为是为他们定出举行宗教仪式的时间而制定的。同时玛雅人也用365天(地球的公转周期)计年,他们将这种有别于宗教年的历法通称为"民用年",1年划分为18个月,1个月20天,外加5天。

但几乎是与这种传统说法同时的,有人却持另一种意见,他们坚持认为:既然玛雅人的地球年、金星年都是针对太阳系两个大行星而言的,那么卓尔金年也与某个大天体有着神秘的联系。可是,整个太阳系内并不存在公转周期为260天的大行星。于是便有人随之大胆地提出了一个近似于科幻小说的设想。玛雅人可能是外星人,他们曾居住的星球由于某种目前尚不可知的原因爆炸后"丢失"了,他们是该行星大爆炸前移民到地球上来的,他们的260天计年法,则是他们原来曾使用过的历法。所以,玛雅历中规定每52年(260/5=52,墨西哥的阿兹特克人便一直采用52年一个循环的计年法)要建造一定级数台阶的建筑物(如寺庙和金字塔),建筑物的每一块石头都与历法有关,每一座建筑物都严格地符合某种天文上的要求。而且,每5个52年,他们都会举行隆重的祭祀仪式。现代学者称之为"历的轮回"。

无独有偶,关于太阳系内是否发生过行星"丢失"一说,从另一方面,竟也殊途同归的得出一个共同的结论。那就是天文学上著名的"提丢斯—波得"定则。早在1772年,德国天文学家波得在他编写的《星空研究指南》一书中,总结并发表了6年前由一位德国物理学教授提丢斯提出的一条关于行星距离的定则。

定则的主要内容是这样的:取得0,3,6,12,24,48,96……这么一个数列,每个数字加上4再用10来除,就得出了各行星到太阳实际距离的近似值。如:水星到太阳的平均距离为(0+4)/10=0.4(天文单位);金星到太阳的平均距离为(3+4)/10=0.7;地球到太阳的平均距离为(6+4)/10=1.0;火星到太阳的平均距离为(12+4)/10=1.6。照此下去,下一个行星的距离应该是:(24+4)/10=2.8,可是这个距离处没有行星,也没有任何别的天体。波得相信,"造物主"不会有意在这个地方留下一片空白,提丢斯认为,也许是火星的一颗还没有发现的卫星在这个位置上的。接着,木星到太阳的平均距离为5.2,土星到太阳的平均距离为10。

那么,定则给出的数据与实际情况比较起来,是否相符合呢?请看:水星0.4(0.387);金星0.7(0.723);地球1.0(1.000);火星1.6(1.524);"丢失星"2.8;木星5.2(5.203);土星10.0(9.554)(括弧内为行星距太阳的实际距离)。你看,定则算出来的那些数值与行星距离多么相近似啊!于是大家开始相信,"2.8"那个地方应该有颗大行星来补上。波得为此向其他天文学家呼吁,希望共同组织起来寻找这颗"丢失"了的行星。

一些热心的天文学家便立刻响应号召开始了搜索,好几年过去了,毫无结果。但正当大家有点灰心准备放弃这种漫无边际的搜寻工作时,1781年,英国天文学家赫歇耳于无意中发现了太阳系的第7大行星——天王星。使人惊讶的是,天王星与太阳的平均距离为19.2天文单位,若用提丢斯—波得定则计算,得出的结果是:(192+4)/10=19.6。这个定则数值与实际距离符合得好极了。

这一下子,定则的地位陡然高涨,几乎是所有的人对它都笃信无疑,而且完全相信,在"2.8"的位置上,一定存在一颗大行星,只是方法不得当,所以才一直没有找到它。可是,很快10多年又过去了,还是杳无音信。直到1801年元旦,一个惊人的消息才从意大利西西里岛传出,那里的一个偏僻天文台的台长皮亚齐在一次常规观测时,发现了一颗新天体。经过计算,它的距离是2.77天文单位,与"2.8"极为近似。新天体被认为就是那颗好多人在拼命寻找而一直没找到的天体,并被命名为"谷神星"。

德国数学家高斯(CadFriedrichGauss)有机会戏剧性地施展他的优势的计算技巧对这颗新发现的小行星做出贡献。谷神星被发现当时它好像在向太阳靠近,天文学家虽然有40天的时间可以观察它,但还不能计算出它的轨道。高斯只作了3次观测就提出了一种计算轨道参数的方法,而且达到的精确度使得天文学家在1801年末和1802年初能够毫无困难地再确定谷神星的位置。高斯在这一计算方法中用到了他大约在1794年创造的最小二乘法(一种可从特定计算得到最小的方差和中求出最佳估值的方法),他在天文学中这一成就立即得到公认。他在《天体运动理论》中叙述的方法今天仍在使用,只要稍作修改就能适应现代计算机的要求。高斯在小行星"智神星"方面也获得类似的成功。

接着,谷神星的直径被测定了出来,是700多千米(后经重新测定为1020千米),这可把大家弄糊涂了,怎么不是大个子行星,而是小个子行星呢?但令人震惊的事情还在后头呢。第二年,即1802年3月,德国医生奥伯斯又在火星与木星轨道之间以现了一颗行星"智神星"。除了略小之外,智神星在好些方面与谷神星相差不多,距离则基本一致,接着人们又发现了第三颗"婚神星"和第四颗"灶神星"。到最后,前前后后发现并已登记在案的小行星总数竟已达4000多颗(据估计总数最后会达到150万颗),它们都集中在火星与木星之间的一个特定区域里,即所谓的"小行星带",该带的中心位置正好符合提丢斯—波得定则给出的数据。

为什么大行星变成了150万颗小行星?当时便有人猜测:是不是因某种人们暂时无法知晓的原因,存在的大行星产生大爆炸或被另一个外来闯入的天体撞碎了后来,1846年和1930年,海王星和冥王星先后被发现,这两次发现对提丢斯—波得定则来说,都是挫折。请比较它们的定则值与实际距离:海王星(384+4)/10=38.8(30.2);冥王星(768+4)/10=77.2(39.553)。于是,人们又开始怀疑提丢斯—波得定则到底有什么意义了这个问题引起众多科学家旷日持久的争论,同时对于行星大爆炸的机制是什么,究竟是一种什么能量竟能使一颗大行星产生四分五裂的大爆炸,定则也完全无法说清。最终,提丢斯—波得定则连同"2.8天文单位"处行星"丢失"之谜,也一起成为了一两百年来人们孜孜以求的世纪之谜。

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