約翰·戈特弗里德·加勒的人生因一封信而改寫。
原本,他只是無數(shù)普通人中的一個——1812年,他出生于德國東部的一個小鎮(zhèn)上。父親是焦油廠經(jīng)理,育有7個孩子,加勒是長子。他度過了平凡的學(xué)生時代,先在離家不遠的拉迪斯接受牧師的教導(dǎo),再前往維滕貝格上中學(xué),最后考入柏林大學(xué)。畢業(yè)后,他曾在中學(xué)當老師,教數(shù)學(xué)和物理。1835年,柏林天文臺竣工,他來到這里成為著名天文學(xué)家約翰·弗朗茨·恩克的學(xué)生兼助理。此后幾年間,他發(fā)現(xiàn)了土星的暗環(huán),還觀測到3顆新彗星。
如果這樣的生活繼續(xù)下去,他也許會成為柏林天文臺的優(yōu)秀工作者,但很難在天文史上留下濃墨重彩的一筆。直到1846年9月23日——對天文學(xué)界而言,那是一個永遠值得紀念的日子。
這天,加勒收到來自法國巴黎的一封信。這封信是法國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家烏爾班·勒維耶寄來的。兩人年齡相仿,志趣相投,是關(guān)系不錯的朋友。此前一年,加勒博士畢業(yè)前夕,還把自己的博士論文寄給勒維耶幫忙審閱。
在給加勒的信中,勒維耶寫道:“請把您的望遠鏡指向?qū)毱孔谶@個位置1度的范圍內(nèi),定能找到新的行星?!?/p>
此前,天文學(xué)家們觀測天王星時,發(fā)現(xiàn)它的運動不完全符合牛頓引力定律。有人推測是有其他人類尚未發(fā)現(xiàn)的巨大行星干擾天王星的運動。勒維耶經(jīng)過仔細研究計算,得出了這顆神秘行星的可能位置,便立即寫信給好友加勒,請他利用柏林天文臺的設(shè)備進行搜索。
盡管勒維耶并未在信中附上計算過程,加勒對這個預(yù)測也將信將疑,但看在好友的面子上,加勒很愿意幫忙,而且他手邊正好有兩樣?xùn)|西:一臺由天體物理學(xué)之父約瑟夫·馮·夫瑯和費制造的折射望遠鏡,可以用來搜尋行星;一套新星圖,上面標出了已經(jīng)通過這臺望遠鏡看到的每顆星星,很容易便能確定觀測到的天體是否已有前人發(fā)現(xiàn)。
當天晚上,加勒帶上助手,將望遠鏡對準了勒維耶預(yù)測的位置,靜靜等待夜幕降臨。兩人一顆一顆排查鏡頭中出現(xiàn)的星星,僅半小時后就發(fā)現(xiàn)了一顆星圖上不存在的星星。助手非常興奮,想立即對外公布這一消息。但加勒思索片刻,說:“等明天再觀察一下。”
第二天一入夜,兩人立刻又去觀測天空中那個位置,發(fā)現(xiàn)那顆星星的位置比前一天后退了70角秒(1度=3600角秒),與勒維耶此前的預(yù)測基本一致。這次,加勒確定了:他們看到了太陽系內(nèi)的一顆新行星!
很快,這個消息便傳遍了世界。加勒名聲大噪,卻始終保持謙遜。他總是拒絕說自己是這顆新行星的發(fā)現(xiàn)者,而將一切歸功于勒維耶。后來,還是他在柏林天文臺的老師恩克出面,撰寫了一份報告,詳細介紹了這顆新行星的發(fā)現(xiàn)過程,讓加勒和勒維耶都獲得了該有的榮譽。有人曾建議勒維耶將這顆新行星命名為“勒維耶星”,但勒維耶同樣謙遜,連連搖頭,堅持按照天文學(xué)界過往的習(xí)慣,用神話里的名字來給這顆新行星命名。于是,這顆行星有了如今的名字——海王星。
兩人的故事成了天文學(xué)界的一段佳話。海王星也成為19世紀科學(xué)界最引人注目的發(fā)現(xiàn)之一:它是歷史上第二顆被人類發(fā)現(xiàn)的行星,第一顆是天王星,由音樂家轉(zhuǎn)行天文學(xué)家的威廉·赫歇爾于1781年發(fā)現(xiàn)(水星、金星、火星、木星和土星一直清晰可見,因此無需“發(fā)現(xiàn)”);它還是唯一一顆通過數(shù)學(xué)預(yù)測而不是目測觀察發(fā)現(xiàn)的行星,它的發(fā)現(xiàn)被廣泛認為是對天體力學(xué)的戲劇性驗證。
自發(fā)現(xiàn)海王星以來,天文學(xué)家們就開始利用他們能看到的物體的奇怪運動,來推測他們看不到的物體的存在。例如,暗物質(zhì),是通過其對可見恒星的引力影響而被發(fā)現(xiàn)的;暗能量,它使宇宙每年膨脹得更快,是通過測量遙遠星系的速度而發(fā)現(xiàn)的。
即便因第一個觀測到海王星而留名青史,但加勒一如既往地低調(diào)。1851年,他搬到布雷斯勞(今波蘭弗羅茨瓦夫),成為當?shù)靥煳呐_主任。他依舊勤懇工作,找到了計算極光高度和流星路徑的方法,第一個使用小行星測量太陽視差,研究地球磁場和氣候?qū)W,總共出版了200多部作品。晚年,他還在兒子的幫助下,將自己發(fā)現(xiàn)的414顆彗星的數(shù)據(jù)整合到一份文件中。
1910年,加勒去世,享年98歲。在他的家鄉(xiāng),有人為他豎起紀念碑。天文學(xué)界更不會忘記他的貢獻,海王星的一個環(huán)、小行星2097以及兩個隕石坑均以他的名字命名。其中一個隕石坑位于火星上,是太陽系中最活躍的隕石坑之一,因形狀酷似笑臉也被稱為“笑臉隕石坑”。正如人們想起加勒一生所展現(xiàn)出來的謙遜、勤懇、善于合作,都會露出欽佩的目光和真誠的笑臉。
(作者單位:北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院)
編輯 許曄 / 美編 苑立榮 / 編審 張勉