位於太陽和水星之間的行星的火神星是真實存在的嗎?

天文在線 發佈 2020-01-06T00:32:15+00:00

火神星:位於太陽和水星之間的行星在1859年到1919年的60年間,即使是最傑出的天文學家也堅信在水星和太陽之間存在著一顆行星。天才愛因斯坦(Albert Einstein)花了60年時間才推翻了他們的執拗的想法,並在此過程中否定了一個由近400年的時間所強化的理論和教條。

火神星:位於太陽和水星之間的行星

在1859年到1919年的60年間,即使是最傑出的天文學家也堅信在水星和太陽之間存在著一顆行星。天才愛因斯坦(Albert Einstein)花了60年時間才推翻了他們的執拗的想法,並在此過程中否定了一個由近400年的時間所強化的理論和教條。愛因斯坦駁倒了當時被認為是半神級物理學家的艾薩克·牛頓爵士發現的萬有引力理論。

海王星的發現

1781年3月13日,一個靜謐的夜晚,天文學家威廉·赫歇爾帶著他自己建造的望遠鏡,開始了他慣常的探索恆星的冒險之旅。然而,這一夜註定不同尋常。那天晚上,正如詩人維斯拉瓦·辛波絲卡(Wislawa Szymborska)所說,《財富》將他視為自己的寵兒之一。那個孤獨的夜晚是他一生中最重要、最珍愛的夜晚。

赫歇爾觀察到一個閃亮的「圓盤狀」物體,他完全有理由相信它是一顆恆星。然而,在好奇地觀察了一小段時間後,他發現這顆「恆星」正在繞太陽運行。他計算出它繞太陽公轉的距離是地球公轉距離太陽公轉距離的18倍。赫歇爾發現的不是一顆恆星,而是一顆行星。這個發現使他一夜成名。

赫歇爾發現了我們現在所稱的天王星,但最初,他給這顆行星命名的方式和當時的天文學家一樣:以他的贊助人命名。因此,在很短的一段時間內,這些行星被背誦為水星、金星、地球、火星、木星、土星和……「喬治之星」,繼英王喬治三世之後。後來,為了遵循古老的傳統,以羅馬的眾神命名行星,它被重新命名為天王星,以羅馬的天空之神命名。(源)

天王星

天王星主要由氫、氦和甲烷組成。正是甲烷吸收了紅色的波長,使星球變成了寧靜的藍綠色或碧綠色,像一顆海藍寶石一樣。(圖片來源:維基共享)

然而,正如天文學家們所了解到的,天王星是反常的:它不僅傾斜到令人吃驚的98度,使它看起來好像是在繞著太陽「滾動」,而且它的軌道也不穩定。它的軌道不是一個完整的橢圓,而是經常偏離。搖晃一個重達數十億噸的天體是一項艱巨的任務,而唯一能完成這一壯舉的力就是重力。這就是為什麼牛頓被認為是半神。當他提出萬有引力的理論時,他就取代了上帝的角色:他的方程式不超過一英寸長,卻使他能夠預測天體的運動。

牛頓定律被視為真理。事實上,天文學家對它的準確性是如此的確信,以至於他們不是質疑或糾正它,而是用它來預測天王星以外的新行星的存在,而天王星正是造成這種異常的原因。這並不是說牛頓定律是不完整的,而是因為它們必須是正確的,必須有一顆行星,我們無法察覺,卻擾亂了天王星的軌道。

1846年,法國數學家和天文學家烏爾班·勒維耶(Urbain Le Verrier)「發現」了另一顆位於天王星外約16億英里處的行星。從望遠鏡觀察後,由於其黑暗深海般的外表,太陽系中第八顆行星首次在數學上被發現,或如勒威耶稱「在我的筆的尖端」(意指他計算出來)。後被任命為海王星,羅馬神話中的海神。然而,隨之而來的又是一夜成名——勒維耶成為當時最著名的天文學家。

海王星

海王星最初是在數學上被發現的。(圖片來源:美國宇航局噴氣推進實驗室.政府)

然後,勒威里爾把他高傲的目光轉向水星。

水星的擺動

與天王星相似,水星在繞太陽軌道運行時也會擺動。太陽系最接近或最內層的行星在每一個軌道上也不會沿著相同的橢圓軌道運行;它有著所謂的異常歲差。它也被稱為水星近日點的歲差,因為它的近日點(它的橢圓軌道最接近太陽的點),在每個軌道上移動或漂移造成的。

是什麼導致了這種異常?當然,勒維耶在發現了海王星之後,就毫不猶豫地提出,在水星和太陽之間還有另外一顆行星。他把這顆行星命名為「火神」,因為它離灼熱的太陽很近,是以羅馬火神的名字命名的。為什麼不是真的呢?為什麼火神必須存在,因為牛頓定律必須是正確的。

因此,勒維耶和世界各地的其他天文學家相信海王星的存在的觀點,堅信火神星一定存在,然後把他們的大部分時間花在尋找火神。這是一項艱巨的任務,因為如此接近太陽的行星顯然會被太陽耀眼的光芒所掩蓋。要想看到離太陽這麼近的行星,唯一的方法就是在凌日的時候觀察它——當它像一個黑暗的小點一樣飄過太陽表面的時候。然而,直視太陽會損傷觀察者的眼睛和望遠鏡的鏡片。然而,令人驚訝或不出意料的是,發現火神的不是勒維耶,而是一個名叫埃德蒙·勒斯卡博的新手。

水星繞太陽公轉

水星近日點的歲差。

埃德蒙·勒斯卡博是一名醫生,他對天文學的無限熱情促使他把天文當作業餘愛好。1859年的一天,他在觀測天空時,發現了太陽圓盤上的一個小點。愛德蒙半信半疑,因為它同樣可能是一個太陽黑子。然而,有傳言說就在那時,一個病人去看了醫生。在愛德蒙照料他之後,他又回到望遠鏡前,只看見那個小點動了一下。據報導,他目睹了整個凌日過程,因為它穿過了白色的圓盤,但最終落下來,消失在藍天中。

雖然它也同樣可能是水星,但他確信它不是,因為他在1845年就觀察到了水星的凌日現象。埃德蒙發現了一顆新行星嗎?他是偶然發現了與世隔絕的、難以捉摸的火神嗎?勒威耶是這樣認為的。勒維里爾一收到埃德蒙的信就去拜訪他。事實上,他太激動了,沒打招呼就來了。

根據拉斯卡博的數據,火神星環繞太陽的周期為19天17小時。當然,它的軌道本來是橢圓的,但偏心度只有12度;它幾乎是一個半徑為21公里的完美圓。

水星的行星

火神星據估計比水星小得多,它的質量至少是水星的1 / 17。(圖片來源:NASA/約翰霍普金斯大學/維基媒體共享)

1860年,勒威耶在仔細檢查了埃德蒙的數據後,正式向全世界宣布發現了火神星,這是一顆位於水星和太陽之間的行星。由於他的貢獻,埃德蒙被授予榮譽軍團勳章,這是法國人在軍事和民事方面所能獲得的最高榮譽勳章。勒威耶對自己無比自豪,對牛頓無比敬畏。然而,勒維耶似乎慶祝得太早了——火神星的存在不如海王星那樣引人注目。

在接下來的幾年裡,勒威耶收到了大量的報告,其中大部分來自不可靠的消息來源,堅稱他們目睹了另一次凌日。消息人士確信,他們發現了一顆水星內部的行星。觀察到許多黑點。然後,他將他們的數據合併到原始數據中,並預測未來的凌日,當它們沒有發生時,他立即對參數進行更多的修改。更多的點,更多的目擊和更多的數據被接收,但是每一個聲明都缺乏實質性的證據。火神的確切身份尚未確定。勒威耶於1877年去世,但火神星的探索熱仍持續著。

日全食是一個絕佳的機會,可以看到一個點穿過太陽耀眼的光環,點綴在月球上。1883年、1887年、1889年、1900年和1901年的日全食都得到了精確的觀測,但在那些戲劇性的黑暗時期沒有捕捉到任何行星。在這一點上,火神星似乎是空想的,對於科學界來說,一旦相信幻想就是異端邪說。

環形日食。日全食。(圖片來源:Pixabay)

然後,在1905年,也就是現在所謂的科學奇蹟年,愛因斯坦發表了四篇論文,這四篇論文催生了我們現在所說的現代物理學,並永遠地改變了我們對宇宙的理解。

廣義相對論

愛因斯坦在《物理學年鑑》上發表的四篇論文徹底顛覆了我們對質量、能量、空間和時間的理解。愛因斯坦發表的第三篇論文質疑牛頓本人。這是一種嚴重褻瀆神明的罪過。牛頓的引力是瞬時的,他認為這在物理上是不可能的。他重寫了引力定律,並把他的理論稱為廣義相對論。

根據愛因斯坦的理論,時空形成了一個柔軟的連續體,一種使得宇宙事件得以展開的結構。按照他的說法,重力是以光速在這個結構(連續體)上進行波紋傳播的,這些波紋是巨大的,但仍然是有限的。因此,如果太陽在這一瞬間消失,其毀滅性的影響不會立即顯現,而是發生在8分鐘後。這些波現在被稱為引力波。

愛因斯坦假設,大質量的物體不會以一種無法解釋的引力吸引較小的物體,從而造成時空結構的崩塌,使較小的物體無助地墜落。地球和它的鄰居們被太陽控制著——太陽占了太陽系質量的99%——當他們不斷地滑入太陽所造成的巨大衰退時。甚至可能是火神星?

作為對他論文的回應,愛因斯坦受到了質疑,而人們也意想不到。他不僅挑戰了一個經受了400年時間考驗的定律,而且令他奇怪的是,在幾乎迷幻的宇宙中,空間和時間不明確,但是可以拉伸和皺縮的質量或能量。順便說一下,他也證明了同一件事。在愛因斯坦的宇宙中,人類最長久、最深刻的願望之一終於能夠實現:時間旅行。

水星的擺動是牛頓唯一的失敗。然而,當愛因斯坦第一次驗證他的理論時,將軌道數據輸入他的方程,他們得到的數據與觀測值完全吻合。愛因斯坦感到歡欣鼓舞,同時又感到顫抖。事實上,獲獎的科學作家和紀錄片作家湯姆·利文森,《尋找火神》的作者,以及阿爾伯特·愛因斯坦如何毀滅了一顆行星、發現了相對論、破譯了宇宙之謎的作者,聲稱愛因斯坦親眼所見的一切讓他心悸不已。

14年後,又一次日全食,愛因斯坦的理論才被證實。事實上,在1905年到1919年之間,人們在1908年耐心地觀察了另一次日全食,但這並不能證實愛因斯坦的理論。這是另一次尋找火神的嘗試,但又一次悲慘地失敗了。然而,在1919年5月阿瑟·愛丁頓爵士觀測到日全食之後,長達60年的探索和愛因斯坦的痛苦終於永遠地結束了。

愛因斯坦的理論預測,像恆星這樣的大質量物體在時空中造成的坍縮是如此之大,以致於光不是筆直向前沖,而是被迫繞著那個凸起彎曲。理解光不能被引力吸引,因為它沒有質量;相反,光「彎曲」是因為太陽周圍的空間,它自身的路徑是彎曲的。這正是愛丁頓的感光板所描述的:從太陽後面的恆星接收的光,在向我們運動時,必須在太陽的凸起處彎曲。

光在太陽周圍彎曲,愛因斯坦是對的。他奇異的、迷幻的視角是觀察宇宙的正確方式。專有名詞「愛因斯坦」很快變成了一個抽象名詞,當然是天才的同義詞。愛因斯坦的勝利並不意味著牛頓的失敗,這並不是一個零和遊戲。牛頓的理論並沒有完全被拋棄,因為它仍然是精確的,而且對於較小的質量和距離更簡單。阿波羅計劃完全是基於牛頓的理論,而不是愛因斯坦的理論。這對於一個400年前發明的理論來說是非常值得注意的,這些任務證明了牛頓神聖的智慧。

愛因斯坦從車裡爬出來

根據廣義相對論,水星的偏差實際上是這顆行星通過被太陽扭曲的時空的最短路徑。這一理論對行星擺動的優雅解釋容不下火神星。這個理論一經證實,湯姆·利文森寫道:「火神不僅不存在,而且沒有必要。」

"那個不存在的星球"

那麼,愛德蒙和許多天文學家半個世紀以來所觀察到的神秘黑點究竟是什麼呢?亨利柯爾頓在1970年研究了日食的照相底片,聲稱發現了幾個似乎在太陽軌道上的物體。他將這個數字縮小到7個,並推測在太陽和水星之間存在一個小行星帶。這些小行星被命名為「類火神小行星」。到目前為止,這種說法還沒有得到證實,也沒有發現彗星或小行星。愛德蒙只是觀察到太陽黑子嗎?柯爾頓是在否認嗎?

教條和科學是完全不相容的。一丁點兒證據就足以反駁任何看似不容置疑的理論,包括那些源於牛頓或愛因斯坦的上帝般的智慧的理論。關於熵理論提出的我們這一代最崇敬的物理學家史蒂芬·霍金,被證明是錯誤的,他說一點也不尷尬或羞辱,這是科學的本質——如果證據不足以支撐,無論它可能多麼令人不安,科學家們每一天挑戰他們的觀點,甚至準備放棄他們最珍視的信仰。

人類背負著幾千年的進化包袱,這讓我們充滿了非理性的偏見。由於其自欺的本質,湯姆·利文森將伏爾加的故事視為「警世故事」。他認為,這讓我們意識到「理解大自然告訴我們的是多麼困難,當大自然說不的時候,理解它是多麼困難。」他的理由是「人們不斷發現火神,因為他們觀察世界的方式需要火神在那裡。」

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. 凡晨星儀- scienceabc

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