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主题:[科普]漫谈小行星(根据n久以前出版的《小行星趣谈》改写) -- 多嘴的江南

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家园 一、史前(3、提丢斯-波得定则)

3、提丢斯-波得定则

开普勒在摆弄数学游戏的同时,也曾经注意到火星与木星之间的间距似乎有些过大,在他写的《宇宙体系》导言中,曾经有过专门的论述,并且认为“在火星与木星之间还应当有一个行星存在!”

将近一个半世纪以后,德国的一位科学家,也是一位哲学家,才重新提出了这个问题。

这个人就是大哲学家康德的老师沃尔夫(Christian Wolff,1679-1754),1741年,他在一本书中,把开普勒的思想又推进了一步。他写道:“倘若把地球到太阳的距离取为10,则水星到太阳的距离就为4,金星为7,火星为15,木星为52,土星为95”。这个观点几乎已经跟后来提丢斯的提法完全相同了,可沃尔夫只是到此为止,没有能够在深入的研究下去。

1764年,荷兰的一位著名学者、自然哲学家查理斯·本生的著作《自然的探索》获得很大的成功,英国、法国、意大利、德国都很快将其翻译出版。德文版的译者是一个中学教师提丢斯(Johann Daniel Titius,1729—1796)。

提丢斯一直对天文很有兴趣,早就在开始研究行星与太阳之间距离的规律问题。在对这本书的翻译过程中,他在译文中加进了一些自己的研究成果,在第一部分第四章的6、7两节之间,他插进了这样一段话,也就是后来让他在天文学史上永留大名的一段话:

“只要我们对行星之间的距离稍稍留神一下,就不难发现,距离的间隔随它们的距离增加而增加。倘若令土星到太阳的距离为100单位的话,则水星就离太阳4个单位,金星离太阳为4+3=7个单位,地球为4+6=10个单位,火星为4+12=16个单位,但从火星再向外,就出现了例外,偏离了这个数列,因为按理火星以外的位置应为4+24=28个单位,但现在那个位置上并没有发现行星,也没有发现任何卫星存在。难道造物主是一个行星离开了这儿才造成这个空隙的吗?不!我们可以满怀信心的打赌,毫无疑问,那儿一定会有天体——或许是尚未发现的火星的卫星,甚至还可以加上木星的几个卫星。越过这个空隙后,到木星的距离即为4+48=52个单位,到土星的距离4+96=100的单位,这是多么值得赞美的关系!”

实际上,提丢斯是推测那里应该有一个行星存在的,但因为他没有证据,所以只能谨慎的说,那个空隙里的也可能是“卫星”。

1766年,提丢斯的德文译本《自然的探索》出版,但是他加入的这段话并没有引起注意,好在他的想法得到了原作者的支持。于是1772年该书第二版出版的时候,他就明确的把自己的研究成果作为译者的脚注加了进去。到第四版的时候,提丢斯更明确的提出:“……这个想法,兰帕特早已观察到,而且沃尔夫早在四十年前的物理书中就阐明过了……”。

1772年,提丢斯出版《自然的探索》第二版的同时,柏林天文台的台长波得(Johann Elert Bode,1747—1826)也正在修订他的《星空研究指南》一书。就在波得把书稿要送去付印的时候,他看到了提丢斯的这个脚注。

波得立即被这个奇妙的数列吸引住了,他马上就接受了提丢斯的想法,而且几乎是原样不变的把提丢斯的文字搬进了自己的书中:

“后者(即六个已知行星离太阳的距离)表现出完全值的赞美的完美形式:可把土星的距离定为100,那么水星的距离为4,金星为4+3=7,地球为4+6=10,火星为4+12=16,接着到了这个数列的空缺处,火星以外的位置应是4+24=28,而那儿现在没有看到行星,宇宙的创造者会让这个地方空着吗?肯定不会!从这以后我们看到木星为4+48=52,最后是土星为4+96=100”。

但是波得做得很不光彩,他根本没有说明这是提丢斯的发现,而且也根本没有提到提丢斯的名字。对于一个科学家来说,这简直可以称为“学术腐败”了!

波得的名气可不是提丢斯这个小小的教师能比得了的,他不但是柏林天文台的台长和德国《天文年鉴》的创始人,而且还是好几个国家的科学院院士,更曾经获得过普鲁士和俄国的勋章。他的天文著作上的新观点,影响可是非同小可,六年前提丢斯这个几乎无人问津的发现,居然以“波得定则”的名义传播开来。对波得来说,更不光彩的是他后来对提丢斯进行了长期的压制,使得提丢斯在一段时间里几乎无人知晓。

但是波得的确为这个定则做了很多工作,正是因为他的努力,才使得这个定则没有被扼杀。在出版《星空研究指南》第三版时,波得进一步的写道:

“从开普勒发现的定律——两个行星的公转周期的平方比,有如它们到太阳距离的立方比——可以计算出,在火星与木星之间的大行星,完成绕太阳一周的时间应为4.5年”。

从开普勒到沃尔夫,从提丢斯到波得,他们都推测火星与木星之间应该还有一个天体存在,“提丢斯—波得定则”正是一百多年来研究成果的一个阶段性总结。然而从定则被提出那天起,就开始遭到诘难,如果那里真的有天体,那么证据呢?

关键词(Tags): #提丢斯-波得定则

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