愛因斯坦摧毀“幽靈之星”

現代物理學的大門被打開

1915年11月11日到18日的某一天，愛因斯坦輸入了水星的軌道參數和水星與太陽的最小距離，將光速帶入方程。當他完成了最后一步計算時，一個數字出現了。這個計算結果表明，一直以來天文學家們追逐的那顆在水星旁邊的、被稱為“幽靈之星”的“祝融星”并不存在。

這意味著幾百年來牛頓所建立的經典力學大廈和整個牛頓物理體系轟然崩塌，現代物理學的大門被打開。

被計算出來的海王星

時間回到1684年，牛頓和他的好友哈雷（就是哈雷彗星的發現者）開始嘗試用一套簡潔明確的數學理論來概括宇宙間大到月球小到蘋果任何物體的基本運動規律——萬有引力定律。

1781年，天王星通過觀測被發現，太陽系的前7顆行星，全部是通過仰望天空尋找到的。這7顆星中，水星和天王星是“搗蛋鬼”。1845年的一次水星凌日中，法國科學家勒威耶通過牛頓的公式計算出的水星穿過太陽的時間，與觀測中實際的時間相差了16秒。無法解釋。天王星在被發現的幾十年間也是如此，它的運動軌跡總與計算中的結果有那么一點點的差距。有兩種可能，一是牛頓錯了，二是有什么未知的東西影響了它的運動軌跡。

不愿意相信牛頓錯了的勒威耶開始了一個大膽的設想：是否存在另外一顆行星，在天王星外面？太陽系是否不止7顆行星？于是勒威耶開始了艱難的計算，一個一個解，最后他算出，這顆星距離太陽36個天文單位，質量是地球的36倍，直徑是3.3角秒，位于摩羯座一顆很亮的恒星東側約5度的地方。天文學家用最精確的天文望遠鏡找到了它，它從來沒有被發現過，它的所有數據都和計算的幾乎一樣。這是第一顆還沒有被看到就已經被計算出來的星星，被取名為海王星。海王星的發現是牛頓理論的又一次勝利。

“幽靈之星”

接下來的推論順理成章：勒威耶進行了計算，于1859年提出假設：水星軌道內尚有一顆未被人們發現的行星。只是因為距離太陽太近，太陽的巨大光芒遮住了它，我們很難觀測到。勒威耶以羅馬神話中火神的名字（Vulcan）為之命名（中文譯名“祝融星”）。

此后，全世界的科學家和天文愛好者們開始了尋找這顆“幽靈之星”的旅程。在20多年的時間里，陸陸續續發現了“祝融星”10多回，但是從沒有確鑿的證據能證明。隨著時間的推移，人們漸漸遺忘了“祝融星”。

但愛因斯坦沒有忘記。上文提到的“兩種可能”中，如果不是因為一顆未被發現的行星存在，是不是有另一個大膽的猜測：牛頓錯了？愛因斯坦花了近10年光陰。在那個星期四下午，愛因斯坦向同事們展示了他的證明：考慮相對論效應后，水星貌似“偏離”，實則遵循它的自然軌道。

一個思考者需要具備多強的能力，才可以在前人的智慧上獨自做出偉大的發現。認識真實的世界，不容易，改變固有的觀念，多么不容易。 （胡月/文）

《追捕祝融星：愛因斯坦

如何摧毀了一顆行星》

[美]托馬斯·利文森/著

高爽/譯

民主與建設出版社2019年11月