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第1章 見證奇跡的時刻

1801年,一間封閉的烏漆墨黑的屋子裡,一個人趴在屏幕前仔細地觀察著微弱的光斑。當他終於看清了屏幕上那些奇怪的條紋以後,終於長出了一口氣:「牛頓牛老爵爺,你錯了!」

牛頓在英國已經是大名鼎鼎的科學家,無數年輕的後輩都是看著他的那本《自然哲學之數學原理》踏上科學征程的,這個年輕人也不例外,他的名字叫托馬斯·楊。1773年6月13日,托馬斯·楊出生於英國薩默塞特郡米爾弗頓一個富裕的貴格會教徒家庭,家裡共有十個兄弟姐妹,他是最大的孩子。托馬斯·楊從小受到良好教育,自幼天資聰穎,是個不折不扣的神童。兩歲的時候,已經開始閱讀書籍。四歲能背誦大量古詩詞,無論是英文的還是拉丁文的。九歲開始自己動手搞小製作,後來學會了搞望遠鏡、顯微鏡,動手能力開始顯現出來。十四歲就已經熟練地使用多種外語,希臘語、意大利語、法語那是不在話下,讀書做筆記,隨便用。西方國家的語言不夠他學的,又開始學習東方語言,希伯來語、波斯語、阿拉伯語人家也全拿下來了。那時候歐洲人眼裡的東方,也就到中東附近,再遠就是印度了。

十九歲的時候,托馬斯·楊來到倫敦學習醫學。他先是對眼科特別感興趣,後來又喜歡上了光學。牛頓的書,他爛熟於胸,牛頓的《光學》,那是非常熟悉的。托馬斯-楊對當時科學界流行的兩種光學學說都很瞭解,首先是微粒說,牛頓是微粒說的支持者,他們認為光是發射出來的粒子流,一個個小炮彈被光源打出來。微粒說很容易解釋一些現象,比如光沿直線傳播,比如反射,但是另外一派就不是這麼認為的,他們明確地認為光應該是一種波。他們發現,兩束光交叉後,彼此之間毫無影響,按照牛頓支持的微粒說,這是不可能的。兩挺機槍對著打,總會有些子彈在空中相撞,然後掉下來,可是這種現象在光這裡沒人看到過。兩束光對著照射,過不久,地下積累起一小堆光子,這不是天方夜譚嗎?波動學說這一派的代表人物是惠更斯,惠更斯發現,兩個水波紋會彼此穿過,穿過以後互相不影響,那麼假如光是一種波,這事兒就好解釋啊!但是波動說也有麻煩:光的波長是多少呢?沒人知道光的波長是多少,波長公式是λ=vt,λ是波長,v是波速,t是週期。可是這幾個值你一個都不知道,根本沒法測量。在此後的200年裡,光學停滯不前,後輩們也一直也沒能超越牛頓的《光學》。牛頓在力學方面的巨大成功使得人們都願意相信,牛頓的光學也是正確的,一直到拿破侖時代也還是這麼認為,畢竟微粒說算是比較主流的一種說法。

托馬斯·楊到了醫學院就讀,現在可以稱他為「楊大夫」了。他叔叔也是一位醫生,可以說正是因為這位叔叔的影響,楊大夫才最終確定學習醫學。不久後他的叔叔去世,給楊大夫留下了豐厚的遺產,不但有房子,還有大量的藏書,還有不少藝術品,還有一萬英鎊的現款,從此,楊大夫過上了衣食無憂的幸福生活。1794年,楊大夫二十一歲,由於研究了眼睛的調節機理,他成為皇家學會會員。1795年,他到德國哥廷根大學學習醫學,一年後拿到了博士學位。後來他回了英國繼續學習,在劍橋,同學們都叫他「奇人楊」,因為他哪國語言都懂,馬騎得非常好,而且還會雜技走鋼絲,算是科學家裡走鋼絲最棒的一位。各種樂器,他抬手就來,演奏水平相當高,這也為他後來研究波動學說打下基礎。樂器嘛,本來就是各種振動各種波嘛!

儘管楊大夫是個醫生,但他還是非常喜歡物理學,自己閒暇時間也非常多,畢竟衣食無憂,不用朝九晚五地出門上下班。他一直在思考如何去驗證光到底是波還是粒子,到了1801年,他總算想出個辦法來:先要有個光源,這好辦,然後要弄個板子扎個小眼兒,再找來另一個板子離得非常近的距離扎兩個小眼兒。這樣的話,一束光就被劈成了兩束,這兩束光來自同一個光源。因為來自同一光源,所以按照光的波動理論,這兩束光應該會發生干涉現象,他期待能看到光產生的干涉條紋。最終,他如願以償地看到了條紋,終於可以對著蒼天高喊一聲「牛爵爺,你錯了!」光不是微粒,而是一種波,跟我們說話產生的聲音是一樣的波。

圖1-1 雙縫干涉示意

後來,楊大夫又以狹縫代替小孔,進行了雙縫實驗(圖1-1),得到了更明亮的干涉條紋,雙縫干涉可比小孔要亮多了,比較容易觀測。楊大夫把自己的試驗成果寫成論文發表,但是根本沒人甩他的理論,最後他自己寫了一本書來闡述自己的波動理論,還是無人問津,據說只賣出了一本。在這本書裡他寫道:「儘管我仰慕牛頓的大名,但是我並不因此而認為他是萬無一失的,我遺憾地看到,他也會弄錯,而他的權威有時甚至可能阻礙科學的進步。」但是,楊大夫憑借一己之力還是很難撼動祖師爺的權威,至於他那本書到底是誰買去了,現在也搞不太清楚。但是楊大夫的這個發現,對於拉普拉斯來說,不是沒有影響的。拉普拉斯恐怕是瞭解到了楊大夫的試驗,按照楊大夫的波動理論,光並非微粒,而是一種波,那麼自己關於暗星的設想就完全是不靠譜兒的。雖然拉普拉斯並不見得認同這種波動說,但是為保險起見,沒把握的東西,還是不要往《天體力學》這部書上寫了。因此,拉普拉斯悄無聲息地刪掉了有關暗星的內容,光線與引力的第一次碰撞就這樣黯然落幕。當然日後它們的命運會緊緊地糾纏在一起,遠溯到混沌初開之時,這是後話暫且不表。但是光學專家與天文學家剛巧就是同一撥人,他們的糾葛才剛剛開了個頭,好戲還在後面呢。

拉普拉斯的《天體力學》仍然在一版一版地出,後續的幾卷不斷面世,期間拿破侖邀請他入閣擔任內政大臣,八個月就被踢出來了。拉普拉斯還是適合當一個科學家,政治這玩意兒他玩兒不轉。拿破侖總是譏笑他把「無窮小」帶進了內閣,不過還是封拉普拉斯為伯爵。後來拿破侖走背運,打了敗仗被迫退位,拉普拉斯倒還是穩穩當當地繼續當他的伯爵,到了路易十八復辟回來當國王,反而封了拉普拉斯侯爵。那年頭隨風倒的人多了去了,拿破侖手下一大幫子人都是跳槽的高手,拉普拉斯最大的護身符,就是他的科學成就。不管是拿破侖也好,路易十八也罷,都知道科學家的珍貴。大革命以後產生的督政府可就轉不過這個腦子了,他們把非常優秀的化學家拉瓦錫砍了頭。拉格朗日四處奔走,想免拉瓦錫一死,可惜沒能成功。拉格朗日一跺腳仰天長歎,他們一下子就砍掉了拉瓦錫的頭,可是這樣的頭不知道多少年才會長出一個。

就在拉普拉斯和拉格朗日的這個時代,天體力學逐漸成熟。特別是提出了攝動理論之後,天文學家們發現,其實天體的軌道並不是像開普勒說的那樣是個簡單的橢圓。因為行星們離太陽非常遙遠,而且行星之間的距離也不近,把太陽和行星彼此看作是一個質點來計算並無大礙,中學的物理課上經常就是這麼算的。但是!行星之間其實是互相有引力關係的,隨著一年又一年的觀測,微小的誤差越積累越大,同時觀測精度越來越高,到了拉普拉斯他們那個時代,已經不能不考慮這些行星之間的相互影響了,特別是行星裡面的老大——木星的影響。拉普拉斯的一個貢獻就是告訴大家,這種複雜的情況是可以計算的,雖然顯得非常麻煩。行星在空間中走的是一條近似於橢圓的非常複雜的曲線,怎麼算?那要用到行星的攝動理論。當時天文學家們最發愁的就是天王星的出軌問題。

自打赫歇爾發現了天王星以後,在天文學界引起了轟動。過去人們總認為行星不過就是金木水火土這五顆,後來隨著哥白尼日心說深入人心,大家發現地球並不特殊,地球也是一顆行星,加起來不過六個。赫歇爾發現了第七顆行星,當然是刷新了大家的認知啊!人們從此知道,太陽系遠不像過去認為的那樣簡單,於是趕緊去翻找故紙堆,看看前輩天文學家的觀測記錄裡面有沒有天王星的痕跡,一翻不要緊,就發現過去的人早就記錄了天王星的位置,畢竟天王星最亮的時候有六等,在沒有光污染的郊外,肉眼勉強可見。人家天王星很給面子,還是比較亮的。好多古代的觀測記錄都有這顆天體,然而,由於各種緣故,無人發現天王星是一顆行星,居然會移動位置,結果紛紛與這顆行星失之交臂。大家翻找出不少的古代記錄,跟現在的觀測數據合併到一起來計算天王星的軌道,但是卻悲慘地發現,天王星都不按照天文學家們計算的軌跡去運行,人家溜溜躂達地就出軌了。那好吧,是不是沒考慮到木星的影響呢?這可是攝動理論大顯身手的好機會啊!使用了攝動理論進行計算,果然算出來的軌道服帖了很多,基本跟天文觀測對上茬了,大家可鬆了一口氣啊!

好日子總是不長久,天王星消停了幾年之後,又開始出軌了。後來天文學家一談論到天王星的軌道問題,普遍腦仁疼。而且大家發現,帶上古代天文學家的觀測記錄吧,算出來的就不准,不帶上吧,好歹能消停一陣子。難道是古代天文學家測錯了?不會吧!翻翻他們別的觀測記錄,好像精度都很高的樣子,那麼多顆星,都測對了,唯獨天王星測錯了,這也太巧了!而且那麼多人的記錄,難道大家齊刷刷地都把天王星這一顆星測錯了?這種可能性極小極小。

那是怎麼回事兒呢?大家百思不得其解,既然解決不了,歐洲天文學界便不得不做起了鴕鳥,腦袋扎到沙堆裡,就當沒看見。天王星軌道的事兒就先往後放吧,天王星軌道異常,反正也不耽誤地球的運行,也不耽誤人類社會的運轉。可是有些事兒是耽誤不起的,比如各大天文台的重要工作之一便是編製修訂航海年歷,格林尼治天文台和巴黎天文台都有這方面的任務。往前追溯,格林尼治天文台和巴黎天文台建立的動因之一,就是經度測量問題。英國好幾位最優秀的天文學家都擔任過格林尼治天文台台長,比如弗拉姆斯蒂德、哈雷、布拉德利等,法國的卡西尼家族甚至祖孫三代都擔任巴黎天文台台長一職。到了十九世紀,擔任過巴黎天文台台長的人中有一位著名人物叫阿拉戈,他是一位物理學家,也是一位天文學家、數學家。他堅決支持楊大夫的波動學說,他的好朋友菲涅爾也提出了類似的理論。菲涅爾跟楊大夫並不認識,他過去是一位土木工程師,也是半路出家搞光學的,阿拉戈牽線介紹他們認識了。菲涅爾跟楊大夫關係很好,兩個人互相謙讓了一番,都說對方才是首創。從此楊大夫、菲涅爾、阿拉戈三個人勝利會師,三個人並肩作戰,攪得光學界風起雲湧。

光既然是波,那麼光既能夠表現出干涉現象,也會表現出衍射現象,菲涅爾就是首先對光的衍射現象做出精確描述的人。楊大夫也在搞衍射方面的研究,但菲尼爾開始並不知道楊大夫的工作,後來楊大夫在1817年給阿拉戈寫信,說自己有點兒開竅了,過去波動光學遇到的一系列問題是因為他以為光波是縱波。縱波就跟聲音一樣,是疏密波(圖1-2)。

假如光波不是縱波,而是像水波紋那樣的橫波,那麼很多問題就迎刃而解了,比如光的偏振問題。

圖1-2 疏密波

阿拉戈告訴了菲涅爾,楊大夫認為光波是橫波。其實菲涅爾不用阿拉戈傳遞消息,他早就自己悟到了這一點,他已經根據光是橫波的這一思想推算出了偏振光的干涉原理,反射折射都不在話下,還有非常奇怪的雙折射現象也能得到解釋(圖1-3)。

圖1-3 透過雙折射晶體看到的圖像會出現重影,一束光分解成了兩束。

菲涅爾把這一系列成就寫成論文準備發表,請阿拉戈跟他一起署名,阿拉戈臨陣猶豫了,雖然他支持波動光學,但是他還是感到沒把握,畢竟反對波動光學的拉普拉斯和泊松這些人都是成了名的大腕兒,他這一猶豫就沒簽字。菲涅爾一個人署名,所以「物理光學之父」的名號就落到了菲涅爾的頭上。阿拉戈雖然傾注了很多心血,而且對波動理論做了不少貢獻,無奈臨門一腳退縮了,榮譽也就離他而去。當然他臨陣猶豫也不是僅有這一次,後來的一件大事兒恐怕他悔得腸子都青了。

1818年,法國科學院提出了徵文競賽題目:

1.利用精確的實驗測定光的衍射效應。

2.利用數學歸納法,計算出光通過物體周圍時的運動情況。

菲涅爾計算了一大堆障礙物的衍射花紋,方的、圓的、扁的……寫好了報告提交給了評獎委員會。評獎委員會裡面有阿拉戈,他自然是支持菲涅爾,但是他的反對者也不少,拉普拉斯、泊松、比奧都是支持牛頓的微粒說的。還有保持中立的蓋呂薩克,人家兩邊不摻和。

毫無疑問,菲涅爾遭到了微粒說支持者的一致反對,人家本來就不認同波動說。泊松數學非常好,他拿過菲涅爾的計算結果仔細看了看,提出了一個當時看起來匪夷所思的結論:按照菲涅爾的計算,假如用單色光來照射一個圓盤,圓盤的背後應該存在一個陰影,仔細調節距離,在陰影中間會出現一個亮斑。泊松認為,這根本就是胡扯,哪有這樣的事?他認為他已經駁倒了波動學說。菲涅爾和阿拉戈毫不猶豫地接受了挑戰,實驗是檢驗理論最好的手段,果然,菲涅爾上演了讓科學界大跌眼鏡的一幕。

圖1-4 泊松亮斑

一束單色光照在圓盤上,圓盤後面的屏幕上形成了一個陰影,仔細調節屏幕的距離,果然發現在圓盤的中間有一個亮斑。泊松的預言被證實了,信奉微粒說的科學家被"啪啪"地打臉。這個亮斑後來被稱為泊松亮斑(圖1-4),可以算是一次見證奇跡的時刻,這下子信奉微粒說的全啞了,波動光學得到了大家的認可,菲涅爾也被尊稱為物理光學之父。

這個問題解決了,可是還有一個大問題在困擾著物理學家們。很早大家就知道,望遠鏡的口徑越大,那麼望遠鏡的分辨率越高。同樣的放大倍數,同樣的焦距,口徑大的望遠鏡,比口徑小的望遠鏡要看得更加清楚。背後到底是什麼原因呢?1835年,英國的皇家天文學家、格林威治天文台台長艾裡做出了一個解釋:你以為理想的透鏡或者是反射鏡能夠把光線匯聚到一點上嗎?那是不可能的,因為衍射作用的存在,必定會產生一個小小的環斑。也就是說,哪怕再理想的鏡片,也不可能聚焦到一個點上,必定是個很小的圓,這個圓越小,分辨率就越高,看得越清楚,想要縮小這個環斑,必須做大口徑。我們今天的巨型望遠鏡口徑都達到了十米的級別,三十米直徑的望遠鏡也在建造之中,背後的原理就是這個艾裡環斑。越大的望遠鏡,分辨率越高,而且收集的光線越多,也就越容易看到闇弱的天體。

艾裡擔任皇家天文學家和格林尼治天文台台長長達四十五年時間,他剛上任的時候,格林尼治天文台非常落後,遠遠不及德國的競爭對手,德國天文學在高斯等大牛的帶領下搞得熱火朝天。艾裡首先要振興天文台,改進儀器,整理過去的觀測資料。在艾裡這個苛刻的「暴君」驅趕下,老牌的天文台終於又一次煥發生機。

但很有意思的是,艾裡不是因為他的成就被人們牢記的,而是因為他的失敗而名垂青史。這一天,艾裡收到了一份論文,是一個名叫亞當斯的年輕人寄來的,主要是為了解決天王星的出軌問題。這個亞當斯在劍橋天文台工作,他花了好久,想要解決天王星軌道始終算不準的問題,窮盡了各種各樣的方法,最後都失敗了。人家天王星就是不給人類面子,始終抱著不合作的態度。亞當斯實在是沒轍了,他不得不做了一個最大膽的假設:有一顆未知的大行星,她的運行對天王星造成影響,導致天王星的軌道變得古怪。於是他就把計算結果寫成論文寄給了艾裡,畢竟他是權威嘛。沒過多久,一封信從法國寄來,一個法國年輕人勒維耶也給艾裡寫了一封信,上面明確地描述了他的計算結果——應該有一顆未知的大行星在影響著天王星的運轉,導致我們怎麼也算不準天王星的軌道。艾裡看了看計算數據,跟亞當斯兩個人是殊途同歸,算撞了車。按理說,兩個人計算結果類似,那麼應該引起警覺啊!這件事兒看來是值得召集力量進行研究的,但是艾裡表現得非常遲鈍,他只是小範圍內跟幾個朋友嘀咕未知行星的計算問題,亞當斯幾次去拜見艾裡都錯過了。

勒維耶的頂頭上司阿拉戈,是巴黎天文台的台長,他的態度並不比艾裡強到哪裡去。勒維耶從公開渠道發表了他的論文,歐洲都知道勒維耶計算了未知行星的軌道,但是大家都沒有興趣拿望遠鏡去觀測一下。阿拉戈對年輕人很支持,不過也僅僅是口頭支持罷了,他也沒有動用巴黎天文台的設備去觀測。阿拉戈甚至對天體觀測都不怎麼熱心,因為說到底,他是物理學家成分多過天文學家。英吉利海峽兩邊的競賽已經開始了,英國這邊艾裡還在慢騰騰地磨蹭。亞當斯完成了新一輪的計算,艾裡還是沒有動用格林尼治天文台的設備去觀測這顆未知的行星,他寫了封信給亞當斯的頂頭上司,劍橋天文台的台長查理斯,叫他觀測,查理斯也是拖延症發作,過了好多天才開始觀測。亞當斯便將最新的計算結果交給了查裡斯,這個查裡斯觀測了一大堆星星的位置,然後跟過去的數據做比對,假如有一顆星的位置變化了,那麼必定是顆行星,要是過去沒記錄的星星出現在這個區域,也能說明同樣的結果。查理斯開始比對數據,他比對了三十九組數據,每一組數據都跟過去的觀測結果完全吻合,他就不耐煩了。查理斯哪裡知道,再往下比對十幾個數據,就能發現其中一顆星星過去沒記錄過,完全是顆新的天體。機遇只會偏愛有準備的頭腦,查理斯白白葬送了發現第八顆行星的至高榮譽,大好機會拱手讓到了法國人手裡。

勒維耶的境遇並不比亞當斯更強,他在公開渠道發表了他的計算結果,但是大家普遍不看好他的計算,甚至有人還叮囑負責觀測的工作人員,不要花時間去找新行星,本職工作都幹不完,沒那個閒工夫去找那個不靠譜的行星。阿拉戈很支持勒維耶,但是他自己也僅僅是稍微花了點兒工夫觀測,就草草收兵了。自然,阿拉戈也沒看到什麼不尋常的天體。

勒維耶到處寫信求爺爺告奶奶地請求歐洲各大天文台幫忙看看,收到的都是禮貌而又客氣的拒絕。不過,勒維耶想起了一年前,柏林天文台的台長助理伽勒寄給他一篇論文,他還沒時間回復呢。趕緊找出來,仔細一看,論文寫得不錯,勒維耶便馬上寫回信,把論文誇得跟朵花似的,然後在回信的結尾處話鋒一轉,開始聊自己推算未知行星的事兒,而且做出了預報,大概會在哪個天區什麼位置上。1846年9月18日,信發出去了,9月23日,這封信到了伽勒的手裡。這一天是個非常有意義的日子,因為這一天是台長恩克五十五歲的生日。這位恩克台長是大名鼎鼎的天文學家,是數學王子高斯的高足,他計算出了一顆彗星的軌道,預言這顆彗星會在1822年5月24日再次回到近日點,果然它準時回來了,這是繼哈雷計算著名的哈雷彗星以來,第二次成功預言彗星回歸。從此恩克名聲大振,並以他的名字命名了這顆彗星——「恩克彗星」。他還觀測到了土星環中間的一個縫隙,也以他的名字命名,叫做「恩克縫」。

晚上,同事們都去了恩克台長家裡,大家要開個生日派對給他慶祝。剛好望遠鏡空著沒人用,伽勒就跟恩克台長請示:能不能搜索一下勒維耶預言的那個未知行星?恩克一高興也就同意了,反正天文台的望遠鏡也空著呢。有個年輕的學生達雷斯特也跟著一起回了天文台,他們只有一個晚上的時間來觀測。達雷斯特和伽勒仔細搜索了勒維耶描述的那個區域,並沒有發現哪個星星是有個圓面的,當年赫歇爾發現天王星,就是靠著大望遠鏡直接看到了天王星的圓面。任何遙遠的恆星都是一個微小的點,但是行星比較近,應該是個微小的圓。還有一個辦法就是連續觀測幾天,看看是不是有移動的跡象,要是移動了,那應該就是行星。可是他們只有一個晚上時間,於是他們靈機一動,想起不久前剛剛對這個區域進行了觀測,拿過去的觀測記錄和今天的對比一下,或許能發現端倪。

他倆從恩克台長的抽屜裡把觀測記錄翻出來,一項項比對今天的觀測記錄。半個小時過去了,興奮的時刻終於來臨,當伽勒報到一顆視星等為八等,與勒維耶預言的位置相差不到1°的暗淡天體時,達雷斯特喊了起來:「那顆星星不在星圖上!」這真是見證奇跡的時刻,天文學的歷史翻開了新的一頁。

伽勒跑出天文台,往恩克台長家狂奔,達雷斯特在後面跟著。跑到恩克台長家裡一看,派對還沒結束呢,伽勒拉起恩克台長就跑。恩克被他們拽到了望遠鏡前,三個人一夜無眠,一直觀測到東方微明,第二天他們又一次覆核了這個觀測結果,天體力學創造了神話。9月25日,柏林天文台向世界宣告:太陽系的第八顆星星被發現了。這不僅在天文學界,也在整個社會掀起了軒然大波,勒維耶「一個雷天下響」,成了法國的風雲人物。聽說勒維耶要參加法國科學院星期一的聚會,老百姓便在那天把科學院圍得水洩不通。大家叫喊著勒維耶的名字,彷彿參加盛大的明星真人秀一般,最後連國王都驚動了。在十九世紀的中期,不斷有新的發現刷新著人們的觀念,人們一次次見證奇跡的發生。如果說泊松亮斑只是物理學界的震動,海王星的發現則是把經典力學的偉大展現在了公眾的面前。人們被牛頓開創的經典力學折服,原來物理學體系是如此神奇。

在這場狂歡中,有一個人有苦難言,那就是皇家天文學家艾裡。本來英國人還稍稍領先,結果到手的鴨子飛了。只有艾裡和他幾個朋友知道亞當斯跟勒維耶幾乎同時算出了相同的結果,他寫了封信給勒維耶,先是表示祝賀,然後話鋒一轉,說我們英國人亞當斯也算出了跟你類似的結果,只是我沒告訴你。勒維耶倒是沒表態,阿拉戈卻火冒三丈,把勒維耶和艾裡的全部通信發表在了報紙上。他指責英國人是「還鄉團下山摘桃子」——搶奪勝利果實啊!英國天文學界也都知道了亞當斯的事兒,把艾裡和查理斯罵得狗血噴頭,他們怪這兩個人拖延症發作,耽誤了大事,最後還是約翰·赫謝爾出面替英法雙方斡旋,大家才平息了怒氣。後來勒維耶和亞當斯在一次會議上碰了面,到底還是英雄惜英雄,兩個人成了終生的好朋友。

第八顆行星被命名為「海王星」,亞當斯和勒維耶甚至連看一眼自己發現的行星的興趣都沒有。因為在那個時代,觀測與天體力學計算已經是兩個行當,天文學家們也已經不僅僅是觀測和記錄星星的位置了,大量的天體力學計算是必不可少的工作。

太陽系裡面還有誰運行不正常嗎?是不是可以通過這些蛛絲馬跡來發現新的行星呢?好像水星的運行就很不正常:水星軌道的近日點會發生移動。在勒維耶和亞當斯的先進事跡感召下,一大幫人就撲了上去,勒維耶也在其中。水星進動與牛頓定律計算的不相符合,考慮到金星、地球和木星對於水星的影響,按當時的計算,還剩下大約43角秒/百年的微小差距是無法解釋的。這是怎麼回事兒呢?勒維耶認為,是在水星軌道的內側有一顆未知的行星在影響著水星的軌道,碰巧一個業餘天文學家聲稱看到過水星內側的行星,勒維耶就前去拜訪。那人也住在巴黎,他是個牙醫,天文是業餘愛好。勒維耶相信了他的話,把這顆未知的行星命名為火神星。按照西方的名字,金星應該叫做「維納斯」,火神星「伏爾甘」就是維納斯名義上的老公。

勒維耶名氣太大了,有了他的力挺,天文學界掀起了搜尋火神星的狂潮。觀測靠近太陽附近的行星並不容易,很多人一輩子都沒看到過水星,因為它離太陽很近,容易淹沒在太陽的光輝裡。只有在黎明之前很短的時間內可以看到,城市裡又有高樓大廈遮擋,大家也就與水星無緣了。水星內側的天體更難觀測,只有等到日全食的時候。有一次日全食,大家都翹首期待了好久。這次觀測發現了一個有趣的心理學現象:認可火神星的人,全都說發現火神星了;不認可火神星的人,全都說沒看見。那好辦啊,只要「隔離審查」就可以了:「你說你看到火神星了,你在哪兒看到的?」「不許跟別人串供,你是在東邊看到的。」問下一個,「你在哪兒看到的?什麼?西邊,口供對不上啊!」再問下一個……

總之,那些人報告了自己看到的火神星的位置,口供全都不一致,根本不能作為火神星存在的證據。那麼究竟是什麼在影響著水星的進動呢?當時這是個未解之謎,那個揭曉答案的人還沒出生呢,我們後文書再提。

亞當斯後來接了查理斯的班,成為劍橋天文台台長,勒維耶則是接了阿拉戈的班成為巴黎天文台台長。阿拉戈從1838年開始設計一個光學實驗,想測量光速,但是因為歐洲1848年革命給耽誤了。他擔任了臨時政府的海軍部長和陸軍部長,後來又擔任了法國第二十五任總理。1850年他眼睛失明,再也不能做試驗了。1849年,斐索在陸地上做實驗測量出了光速,1850年傅科測出了水中的光速,光線在水裡比在空氣中跑得慢,這項實驗結果給了微粒說致命一擊。1853年,阿拉戈去世,他的名字被刻在了法國埃菲爾鐵塔之上,那裡刻有法國七十二賢人的名字,拉普拉斯、泊松、菲涅爾……他們的名字都在其中。阿拉戈離開這個世界的時候,已經不再有遺憾。