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1 遠古蒼穹

很多故事都會用“很久很久以前”作為開始,仿佛久遠的年代是成就一個好故事的要素。現在讓我們也從“很久很久以前”開始,來講述人類尋找太陽系疆界的故事吧。

在很久很久以前,一群古希臘的牧羊人孤單單地生活在遼闊的原野上。他們白天與羊群為伍,在原野上漫游,夜晚則與星空為伴,期待黎明的到來。漸漸地,他們注意到在黎明之前,在晨光漸露、太陽即將躍出地平線的時候,天邊有時會出現一顆閃爍的星星。與多數星星不同的是,那顆星星的位置會一天天地變化,有時甚至會連續一段時間不出現。他們把這顆出現在黎明時分的星星叫做“晨星”(morning star)。細心的牧羊人還注意到,在黃昏時分,在日沉大地、暮色四合的時候,天邊有時也會出現一顆閃爍的星星,它的位置也會一天天地變化,有時也會連續一段時間不出現。他們把那顆出現在黃昏時分的星星叫做“晚星”(evening star)。后來人們用希臘及羅馬神話中的太陽神阿波羅(Apollo)表示晨星,用希臘或羅馬神話中的信使赫耳墨斯(Hermes)或墨丘利(Mercury)表示晚星。很多年之后,人們意識到晨星和晚星實際上是出現在不同時刻的同一顆星星,據說畢達哥拉斯(Pythagoras)是最早意識到這一點的人[1]。在群星之中,這顆星星的位置變化最為顯著,往來如梭,仿佛天空中的信使,信使墨丘利便成了它的名字。

像這樣的小故事在人類文明的幾乎每一個早期發源地都曾有過。那時的人們就已經知道,在浩瀚的夜空中,多數星星的位置看上去是固定的,像晨星(晚星)這樣會移動的星星是十分少見的。這樣的星星被稱為行星,它的英文名planet來自希臘文,其含義是漫游者。遠古人類所發現的行星共有五顆。這個數目在長達幾千年的時間里從未改變過,甚至一度被認為是永恒不變的真理。在東方的中國及深受中華文化影響的其他東方國家如日本、韓國及越南,人們將五顆行星與陰陽五行聯系在一起,并以此將它們分別命名為水星(即上面提到的墨丘利(Mercury)),金星(在西方世界中被稱為維納斯(Venus),她是羅馬神話中掌管愛情與美麗的女神),火星(在西方世界中被稱為瑪爾斯(Mars),他是羅馬神話中的戰神),木星(在西方世界中被稱為朱庇特(Jupiter),他是羅馬神話中的眾神之王)和土星(在西方世界中被稱為薩坦(Saturn),他是朱庇特的父親,是羅馬神話中掌管農業與收獲的神)。很明顯,這種命名方式除了起到命名作用外,還代表了古代東方文化對行星數目“五”的一種神秘主義的解讀。類似的解讀方式不僅存在于東方,也存在于西方;不僅存在于古代,也存在于近代。哥白尼(Nicolaus Copernicus)的日心說提出之后,地球本身也被貶為了行星,行星的數目由“五”變成了“六”。對此,著名的德國天文學家開普勒(Johannes Kepler)提出了一個幾何模型(圖1),試圖將天空中存在六顆行星與三維空間中存在五種正多面體這一幾何規律聯系在一起[2]

圖1 開普勒的行星模型

諸如此類的對行星數目的神秘主義解讀雖然并沒有什么生命力,但除了因日心說導致的地球地位變更外,行星數目的長期不變卻是不爭的事實。一百年、兩百年……一千年、兩千年……,這個數目是如此的根深蒂固,天文學家們大都將之視為不言而喻的事實了。他們也許做夢也沒想到,這個數目有一天竟然也會改變。這一天是1781年3月13日,改變這個數目的是生活在一座英國小鎮的一位業余天文學家,他的名字叫做赫歇耳(William Herschel)。他發現了太陽系的第七顆行星,從而成為幾千年來發現新行星的第一人。赫歇耳的發現出乎了包括他自己在內的所有人的意料,這一發現不僅為他本人贏得了永久的榮譽,也將觀測天文學帶入了一個嶄新的時代,一個由赫歇耳“無心插柳”而開啟的天文學家們“有心栽花”的時代,人類從此開始了尋找太陽系疆界的漫漫征途。


[1] 除墨丘利(即水星)外,另一顆內行星——金星——也只有在清晨和黃昏才容易被肉眼所看見(請讀者想一想,為什么水星和金星只有在清晨和黃昏才容易被肉眼所看見?),因而也曾被遠古的觀測者誤分成晨星和晚星。后來也是古希臘人首先意識到它們其實是出現在不同時刻的同一顆行星。
[2] 具體地講,開普勒提出的幾何模型是這樣的:將六顆行星與三維空間中僅有的五種正多面體按以下順序自內向外排列:水星、正八面體、金星、正二十面體、地球、正十二面體、火星、正四面體、木星、正六面體、土星。排列的方式是:每個行星軌道所在的球面都與其外側的正多面體相內切(最外側的土星軌道除外),同時與其內側的正多面體相外接(最內側的水星軌道除外)。開普勒的這一模型雖然精巧,但與精密的觀測以及他自己后來發現的行星運動定律不相符合,不久之后就被放棄了。喜歡幾何的讀者不妨計算一下這一模型所給出的相鄰行星的軌道半徑之比,并與觀測數值作一個比較。
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