约翰·戈特弗里德·加勒的人生因一封信而改写。
原本,他只是无数普通人中的一个——1812年,他出生于德国东部的一个小镇上。父亲是焦油厂经理,育有7个孩子,加勒是长子。他度过了平凡的学生时代,先在离家不远的拉迪斯接受牧师的教导,再前往维滕贝格上中学,最后考入柏林大学。毕业后,他曾在中学当老师,教数学和物理。1835年,柏林天文台竣工,他来到这里成为著名天文学家约翰·弗朗茨·恩克的学生兼助理。此后几年间,他发现了土星的暗环,还观测到3颗新彗星。
如果这样的生活继续下去,他也许会成为柏林天文台的优秀工作者,但很难在天文史上留下浓墨重彩的一笔。直到1846年9月23日——对天文学界而言,那是一个永远值得纪念的日子。
这天,加勒收到来自法国巴黎的一封信。这封信是法国数学家、天文学家乌尔班·勒维耶寄来的。两人年龄相仿,志趣相投,是关系不错的朋友。此前一年,加勒博士毕业前夕,还把自己的博士论文寄给勒维耶帮忙审阅。
在给加勒的信中,勒维耶写道:“请把您的望远镜指向宝瓶座……在这个位置1度的范围内,定能找到新的行星。”
此前,天文学家们观测天王星时,发现它的运动不完全符合牛顿引力定律。有人推测是有其他人类尚未发现的巨大行星干扰天王星的运动。勒维耶经过仔细研究计算,得出了这颗神秘行星的可能位置,便立即写信给好友加勒,请他利用柏林天文台的设备进行搜索。
尽管勒维耶并未在信中附上计算过程,加勒对这个预测也将信将疑,但看在好友的面子上,加勒很愿意帮忙,而且他手边正好有两样东西:一台由天体物理学之父约瑟夫·冯·夫琅和费制造的折射望远镜,可以用来搜寻行星;一套新星图,上面标出了已经通过这台望远镜看到的每颗星星,很容易便能确定观测到的天体是否已有前人发现。
当天晚上,加勒带上助手,将望远镜对准了勒维耶预测的位置,静静等待夜幕降临。两人一颗一颗排查镜头中出现的星星,仅半小时后就发现了一颗星图上不存在的星星。助手非常兴奋,想立即对外公布这一消息。但加勒思索片刻,说:“等明天再观察一下。”
第二天一入夜,两人立刻又去观测天空中那个位置,发现那颗星星的位置比前一天后退了70角秒(1度=3600角秒),与勒维耶此前的预测基本一致。这次,加勒确定了:他们看到了太阳系内的一颗新行星!
很快,这个消息便传遍了世界。加勒名声大噪,却始终保持谦逊。他总是拒绝说自己是这颗新行星的发现者,而将一切归功于勒维耶。后来,还是他在柏林天文台的老师恩克出面,撰写了一份报告,详细介绍了这颗新行星的发现过程,让加勒和勒维耶都获得了该有的荣誉。有人曾建议勒维耶将这颗新行星命名为“勒维耶星”,但勒维耶同样谦逊,连连摇头,坚持按照天文学界过往的习惯,用神话里的名字来给这颗新行星命名。于是,这颗行星有了如今的名字——海王星。
两人的故事成了天文学界的一段佳话。海王星也成为19世纪科学界最引人注目的发现之一:它是历史上第二颗被人类发现的行星,第一颗是天王星,由音乐家转行天文学家的威廉·赫歇尔于1781年发现(水星、金星、火星、木星和土星一直清晰可见,因此无需“发现”);它还是唯一一颗通过数学预测而不是目测观察发现的行星,它的发现被广泛认为是对天体力学的戏剧性验证。
自发现海王星以来,天文学家们就开始利用他们能看到的物体的奇怪运动,来推测他们看不到的物体的存在。例如,暗物质,是通过其对可见恒星的引力影响而被发现的;暗能量,它使宇宙每年膨胀得更快,是通过测量遥远星系的速度而发现的。
即便因第一个观测到海王星而留名青史,但加勒一如既往地低调。1851年,他搬到布雷斯劳(今波兰弗罗茨瓦夫),成为当地天文台主任。他依旧勤恳工作,找到了计算极光高度和流星路径的方法,第一个使用小行星测量太阳视差,研究地球磁场和气候学,总共出版了200多部作品。晚年,他还在儿子的帮助下,将自己发现的414颗彗星的数据整合到一份文件中。
1910年,加勒去世,享年98岁。在他的家乡,有人为他竖起纪念碑。天文学界更不会忘记他的贡献,海王星的一个环、小行星2097以及两个陨石坑均以他的名字命名。其中一个陨石坑位于火星上,是太阳系中最活跃的陨石坑之一,因形状酷似笑脸也被称为“笑脸陨石坑”。正如人们想起加勒一生所展现出来的谦逊、勤恳、善于合作,都会露出钦佩的目光和真诚的笑脸。
(作者单位:北京大学地球与空间科学学院)
编辑 许晔 / 美编 苑立荣 / 编审 张勉