水星旁的祝融星哪去了？愛因斯坦摧毀了“幽靈之星”

1915年的柏林，正值第一次世界大戰。戰火紛飛中，愛因斯坦進行著最後的衝刺。11月11日到18日的某一天——我們並不知道確切的時間——愛因斯坦輸入了水星的軌道參數和水星與太陽的最小距離，將光速帶入方程。當他完成了最後一步計算時，一個數字出現了。

他凝視著結果。“很久以後，愛因斯坦試圖再次描述他第一次得到這個重大發現時的感受，但他做不到了。後來他告訴他的朋友：那是心髒真正在胸腔裡戰栗的時候——真正的心悸。”《追捕祝融星》中是這樣寫的：“通常，愛因斯坦是一個相當冷靜的人，但在這一件事上，他極為激動。他告訴朋友，他整個人仿佛被擊中了，感到心跳加速，好像有什麽東西從身體裡機甲狂潮出來。”

▍《追捕祝融星：愛因斯坦如何摧毀了一顆行星》［美］托馬斯·利文森 北京聯合出版公司

這個計算結果表明，一直以來天文學家們追逐的那顆在水星旁邊的、被稱為“幽靈之星”的“祝融星”並不存在。11月18日，愛因斯坦在普魯士科學院發表演講，用盡量不帶感情的語氣公布了這一結果，整個物理學界為之轟動。“摧毀”一顆行星，不是愛因斯坦欣喜若狂的全部理由。這位年輕物理學家這些一直不被認可、看上去離經叛道的理論是正確的（我們現在稱其為廣義相對論），這意味著幾百年來牛頓所建立的經典力學大廈和整個牛頓物理體系轟然崩塌，現代物理學的大門被打開。

18世紀的偉大法國數學家拉格朗日曾說：牛頓是有史以來最偉大的天才，也是最幸運的一個，因為我們無法再為世界找到別的體系了。有人說，世界上只有一個宇宙，它被牛頓發現了。愛因斯坦用摧毀一顆星的方式告訴我們，世界上不止有一個宇宙。一個全新的時代到來。為什麽一顆星星有這麽大的威力？

作者托馬斯·利文森是美國麻省理工學院研究生科學寫作項目的教授和主任，此前他還著有《牛頓與偽幣製造者：科學巨匠鮮為人知的偵探生涯》《愛因斯坦在柏林》等書。在這本《追捕祝融星》中，我們再次看到了他偵探般的探究歷史的能力與將科學講述為動魄驚心故事的敘述能力，他巧妙地吸引讀者去探索科學家是如何思考和爭論的，以及科學是如何發展的。

一顆“行星”，數百位科學家，幾百年探索。就像華盛頓郵報的書評中所寫，“這本來是一個關於科學如何發展的故事，但在托馬斯·利文森浪漫的筆觸下，它幾乎成了小說。”尼爾·德格拉斯·泰森看來，讀過這本書後，被遺忘的祝融星的故事再也不會不為人知了，因為作者告訴了我們它來自哪裡，如何消失，以及為什麽它的神韻在今天仍暗藏其間。

愛因斯坦摧毀“祝融星”到現在105年了，這顆曾經存在過的著名星星逐漸被遺忘，成了科學發展史一個令人津津樂道的段子。但當時，這個名字幾乎是整個物理學界的困擾。

時間回到1684年，牛頓和他的好友哈雷（就是哈雷彗星的發現者）開始嘗試用一套簡潔明確的數學理論來概括宇宙間大到月球小到蘋果任何物體的基本運動規律——萬有引力定律。在牛頓的巨著《自然哲學的數學原理》序言中哈雷寫道：我們洞悉了牢不可破的世界秩序。這個引力是什麽？它是如何“隔空”作用在我們身上的？牛頓不但沒有給出明確的答案，直到他死去都諱莫如深。

1781年，天王星通過觀測被發現，太陽系的前七顆行星，全部是通過仰望天空尋找到的。這七顆星中，水星和天王星是“搗蛋鬼”。1845年的一次水星凌日中，法國科學家勒威耶通過牛頓的公式計算出的水星穿過太陽的時間，與觀測中實際的時間相差了16秒。無法解釋。

天王星在被發現的幾十年間也是如此，它的運動軌跡總與計算中的結果有那麽一點點的差距。有兩種可能，一是牛頓錯了，二是有什麽未知的東西影響了它的運動軌跡。

不願意相信牛頓錯了的勒威耶開始了一個大膽的設想：是否存在另外一顆行星，在天王星外面？太陽系是否不止七顆行星？當時的天文望遠鏡還不足以能夠尋找的那顆星星，這顆未知的星星一切都是未知的，模型中有13個未知量。於是勒威耶開始了艱難的計算，一個一個解，最後他算出，這顆星距離太陽36個天文部門，質量是地球的36倍，直徑是3.3角秒，位於摩羯座一顆很亮的恆星東側約5度的地方。天文學家用最精確的天文望遠鏡找到了它，它從來沒有被發現過，它的所有數據都和計算的幾乎一樣。

這是第一顆還沒有被看到就已經被計算出來的星星，被取名為海王星。海王星的發現是牛頓理論的又一次勝利，沒人再對牛頓的萬有引力敢有任何懷疑。接下來的推論順理成章：勒威耶進行了計算，於1859年提出假設：水星軌道內尚有一顆未被人們發現的行星。只是因為距離太陽太近，太陽的巨大光芒遮住了它，我們很難觀測到。勒威耶以羅馬神話中火神的名字（Vulcan）為之命名（中文譯名“祝融星”）。

此後，全世界的科學家和天文愛好者們開始了尋找這顆“幽靈之星”的旅程。在二十多年的時間裡，不知道有多少在刺眼灼目的太陽光中，冒著視力受損的危險，陸陸續續發現了“祝融星”十多回，人們熟悉它的歷史，為它計算了軌道，但是從沒有確鑿證據能證明。《追捕祝融星》的作者用近乎荒誕的筆調寫道，“祝融星”最大的問題，就是它“從來都不存在”。

隨著時間的推移，人們漸漸遺忘了“祝融星”，或許對於穩固的牛頓物理學大廈來說，“祝融星”的小小疑問，只是一個微不足道的失誤罷了。但愛因斯坦不這麽看。上文提到的“兩種可能”中，如果不是因為一顆未被發現的行星存在，是不是有另一個大膽的猜測：牛頓錯了？

愛因斯坦花了近十年光陰。在新圖景中，物質和能量告訴空間和時間如何彎曲，而空間和時間告訴物質和能量如何運動。在那個星期四下午，愛因斯坦向同事們展示了他的證明：考慮相對論效應後，水星貌似“偏離”，實則遵循它的自然軌道。

接下來便是文章開頭的一幕。作者感歎，這個故事充分展現了，一個思考者需要具備多強的能力，才可以在前人的智慧上獨自做出偉大的發現。但“祝融星”告訴我們更重要的道理是，人類具有發現和自我欺騙的雙重能力，“祝融星”給我們一個提醒，認識真實的世界，多麽不容易，改變固有的觀念，多麽不容易。（責編：李崢嶸）

來源：北京晚報·五色土|作者 胡月

編輯：楊昌平

流程編輯：吳越