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用數(shù)學(xué)方法發(fā)現(xiàn)海王星

來源:中國數(shù)學(xué)教育網(wǎng) 2008-02-20 11:14:44

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    太陽系中的九大行星,幾乎每一顆的發(fā)現(xiàn)都包含著科學(xué)家不斷探索的動(dòng)人故事。

  在古代,人們憑著極好的眼力在茫茫星海中先后找到了水星、金星、木星、土星、火星。1781年,英國恒星天文學(xué)家威廉·赫歇爾借助自己建造的高倍天文望遠(yuǎn)鏡,觀測到了太陽系中的一顆新行星——天王星。 
 
 
    天王星的發(fā)現(xiàn)又為隨后發(fā)現(xiàn)的“海王星”奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。有趣的是,“海王星”并不是通過觀測發(fā)現(xiàn)的,而是由兩位天文學(xué)家用“數(shù)學(xué)方法”算出來的。

  從威廉·赫歇爾用望遠(yuǎn)鏡偶然發(fā)現(xiàn)天王星以來,這顆行星帶給天文學(xué)家的困惑大大多于喜悅,因?yàn)槿藗冊絹碓礁杏X到這顆行星“越軌”嚴(yán)重。天王星“殿下”像一個(gè)十足的醉漢,走起路來常常一搖三晃,跌跌撞撞。

  心細(xì)的法國天文學(xué)家勒威耶在1845年聽到這個(gè)消息后,認(rèn)真研究了已有的觀測資料,并根據(jù)多次觀測得到的數(shù)據(jù),建立了9個(gè)條件方程,并在1846年8月31日用最小工乘法算出了一個(gè)未知行星的軌道參數(shù)、質(zhì)量和出現(xiàn)的位置。后來這一結(jié)論得到了柏林天文臺(tái)副臺(tái)長伽勒的注意,伽勒后來親自發(fā)現(xiàn)了海王星。

  其實(shí),最早計(jì)算出“海王星”的并不是勒威耶,而是英國的亞當(dāng)斯。亞當(dāng)斯早在1845年9月至10月,就綜合運(yùn)用逆向逼近法與數(shù)學(xué)一-物理方法,通過計(jì)算預(yù)測到了這顆未知行星,他還分別向劍橋大學(xué)天文臺(tái)和格林尼治天文臺(tái)呼吁,請他們搜尋他預(yù)測的行星?捎捎谒(dāng)時(shí)在天文學(xué)界還默默無聞,因此他的發(fā)現(xiàn)未引起足夠的重視。

  后來,英法兩因?yàn)檎l先發(fā)現(xiàn)“海王星”而爭得不可開交。而勒威耶和亞當(dāng)斯卻超脫了這場爭吵,成了好朋友。

  用數(shù)學(xué)方法找到海王星這個(gè)事實(shí),再一次驗(yàn)證了數(shù)學(xué)的威力。

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