誰發現了海王星（Neptune）

誰發現了海王星（Neptune）
國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

誰最先發現海王星一直存有爭議，不僅關係著個人的榮譽，也牽連著國家的榮辱。在發現海王星一百多年後，真相終於還原，英國格林威治天文台掩蓋了重要的文獻，讓亞當斯（Adams，1818-1892）與法國的勒威耶（Urbain Jean Joseph Le Verrier，1811-1877）並列海王星的發現者。

海王星的發現是紙上作業的結果，是牛頓天體力學的輝煌成就，是經天體力學計算天王星軌道被干擾的情形後，預測其存在，在1846年被觀測証實。根據當時已經發展的牛頓力學理論，計算天王星的軌道位置，發現與實際觀測的位置不同，差距甚至達到60角秒。一個圓有360度，一度等於60分，一分等於60秒，習慣上角度的分、秒稱為角分、角秒，免得與時間單位的分、秒相混淆。當時的觀測精度應在10角秒以內，這就產生了問題，當時分為兩派來解決這個觀測與理論上的差異。

其中一派認為牛頓發明的力學有問題，並不適用於離太陽遙遠的天體。另一派卻認為牛頓力學可以適用於遙遠的天體，只是在天王星外，應該有一顆未知行星的重力在干擾它，使天王星的位置偏離了，才與理論的預測位置不符。這兩派都各有當代專家學者擁護，無法斷定哪一種論點是正確的。

計算太陽、天王星與未知行星間的關係，在天體力學上是個複雜的「三體問題」，數學上的計算非常繁雜，基本上不是天文學家的專長。而是數學家擅長的絕活。

在1841年7月，英國亞當斯當時22歳，他讀到當時格林威治天台艾里（Airy）台長有關天王星軌道異常的報告，興起計算未知行星的念頭。在1845年，亞當斯計算出未知行星的軌道、質量與當時的位置，他在10月21日將計算結果寄給艾里，請求格林威治天文台加以觀測証實，但他的要求沒有被接受，遭到艾里的拒絕。

同時期，法國數學家勒威耶在1846年算出相近的結果。艾里在1846年6月收到勒威耶發表的論文時，發現勒威耶計算的結果與亞當斯相近，他立即請格林威治天文台著手觀測，但是沒有任何發現。

勒威耶寫信給柏林天文台，要求觀測檢驗是否有這顆未知的行星。柏林天文台在1846年9月23日接到法國巴黎的來信，信中要求觀測一顆新的行星。這顆行星預測位於摩羯座δ星東邊約5度的天區，每天退行（由東向西運行）69角秒。當晚天氣良好，助理天文學家蓋爾（J. G. Galle）在研究生氐略斯特（H. d’Arrest）的幫助下，按照勒威耶計算的區域進行觀測，一小時後，真的在預測位置附近找到了一顆8星等的星星，距離預測位置不到一度。第二天晚上，再度觀測到這顆星星，發現它比前一晚退行了70角秒。海王星就在數學家的計算下，被天文學家觀測證實。後來，勒威耶因此而被任命為巴黎天文台台長。

第八顆行星海王星的的發現，代表了牛頓力學的勝利。僅僅依據牛頓的重力假設與牛頓運動定律，在紙上作業計算未知行星、天王星與太陽之間的重力關係，依據天王星被擾動的程度而推算出未知行星的位置。果然，這顆未知行星便在預測的位置上，證實牛頓的理論可以「放諸宇宙而皆準」，這真是輝煌的成就，在遙遠的太空深處展現了人類智力的威力。

這段故事還有續集。長久以來，大家都將發現海王星的榮耀歸於勒威耶與亞當斯。雖然勒威耶忿忿不平，要求調查，卻沒有結果，被迫接受英國的說法，承認亞當斯的計算結果。

事隔一百年以後，事情確有了變化。有關當時來往的文件與書信都在格林威治天文台內，以機密列存，到1950年代仍未公開。之後，這些文件失蹤了。在1998年，一位美國立克（Lick）天文台的研究生在已故天文學家艾根（Olin J. Eggen）的檔案中，意外發現了這些珍貴的文件，並將之交還給英國格林威治天文台。

倫敦大學天文學家庫爾斯特隆（Nick Kollerstrom）檢驗這些文件，包括數百封書信，發現亞當斯不該分享發現海王星的殊榮。他發現英國在海王星發現後兩個月內所發表「亞當斯有關海王星預測位置」的文件，是經過艾里所小心篩選的，誤導了全球視聽。

依據現在浮現的資料，顯示亞當斯並沒有確切地指出海王星的位置，他預測的範圍廣及20度，以致於英國天文學家1846年夏天在劍橋大學天文台花了六個星期觀測卻一無所獲。海王星被發現以後，艾里從亞當斯檔案文件中，摘錄出比較準確的部分公諸於世，使亞當斯與勒威耶共同分享發現海王星的榮耀，海王星也成為英國和法國共同的科學成就。

科學家也是人，也常無法以平常心面對名利，「發現海王星」事件的歷史真相背後顯然也蘊藏了人性的黑暗面。