1845年法國一個年輕的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家勒維烈(1811——1877)在研究天王星的運行軌跡的問題,他認(rèn)為天王星運動的不規(guī)則性是由于另一顆未知行星的引力而引起的,并根據(jù)引力法則和攝動理論,通過一年多大量繁復(fù)的數(shù)學(xué)計算,具體算出了這顆行星的運行軌跡。1846年9月勒維烈寫了一封信給德國柏林天文臺助理員加勒(1812——1910),在信中他說:“請你把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)黃道上的寶瓶星座,就是經(jīng)度326°的地方,那時你將在那個地方1°之內(nèi),看到一顆九等亮度的星�!�1846年9月23日晚,加勒將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)了夜空,果然在與他們預(yù)報的位置只差一度之處找到了這顆行星,它就是后來被命名的海王星。海王星的發(fā)現(xiàn)不僅是力學(xué)和天文學(xué),特別是哥白尼日心學(xué)說的偉大勝利,而且也是數(shù)學(xué)計算的偉大勝利。
1915年,美國天文學(xué)家洛韋耳,用同樣的方法算出了太陽系中最遠(yuǎn)的一顆行星——冥王星的存在。1930年,美國的湯波真的發(fā)現(xiàn)了這顆行星。
這些事實告訴我們海王星的發(fā)現(xiàn)不是通過望遠(yuǎn)鏡,而是根據(jù)引力法則和攝動理論,通過計算得出的,而望遠(yuǎn)鏡不過用來證實這個“計算結(jié)果”是否正確的工具。海王星的發(fā)現(xiàn)本身可以說是老生常談了。我們這里引用這個例子是想要說明,海王星的發(fā)現(xiàn)不僅是數(shù)學(xué)推理和計算威力的令人信服的例證
,更重要的是它標(biāo)志著用科學(xué)的方法研究天體運動獲得了成功。對非科學(xué)的方法提出了挑戰(zhàn)。我們知道哥白尼的“日心說”提出太陽是宇宙的中心,但在他之前,從古希臘開始一直是“地心說”占統(tǒng)治地位,中世紀(jì)的教會為了宗教的利益更是把地心說作為教義固定下來,因此哥白尼生前一直不敢發(fā)表自己的理論,直到臨終時刻才在病床上看到剛剛出版的《天體運行論》 。
“日心說”地位的真正確立是在牛頓從萬有引力定律出發(fā),利用微積分等先進(jìn)數(shù)學(xué)工具將太陽系的運動嚴(yán)格地推演出來之后。而海王星的發(fā)現(xiàn),則給頑固維護(hù)地心說的宗教勢力以最后的致命的一擊。 在天文領(lǐng)域像預(yù)報日全食、月全食和天體星球的運動,都要使用數(shù)學(xué)的計算方法。因此天文學(xué)是數(shù)學(xué)最早和最大的用戶之一。
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