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探究太阳系中罕为人知的秘密


http://www.sina.com.cn 2006年08月24日 23:44 解放日报

  太阳系有几大行星?十天以前,回答还是确凿无疑的9个,但现在,有可能是10个,也有可能是24个。

  第10个,是颗名为2003—UB313的行星,个头比冥王星还大,离太阳97个天文单位,约145亿公里。第11个到第24个,据说存在于离太阳1000天文单位以外,个个都比火星还大,目前还未被人类观测到。

  “九大行星”理论是否就此终结?太阳系中还有多少我们不知道的秘密?记者采访了众多科学家,一一探究。

  9个还是24个

  从9个到24个,发生了什么?

  记者越洋电话采访了预测太阳系存在24个大行星的尤金·蒋,这位美国加州大学伯克利分校的天文学家是华裔,出生于美国。

  尤金·蒋告诉记者,他听说了美国科学家麦克·布朗宣布发现“

第十大行星”2003—UB313的消息,但这颗行星的发现和他的预测完全没有关系,也不属于他的预测范围之内。根据他构建的数学模型,太阳系开始时也许有200个小行星,互相结合,同时互相碰撞,最后变成了20个大行星。其中海王星、天王星、土星和木星发展成今天太阳系的行星,剩下的16个,因为相互引力,以及太阳系外恒星的引力,被抛向太阳系边缘一个遥远的地方,以一种奇怪的角度围绕太阳旋转。

  即使真的存在这16个行星,加上9大行星,应该是25个呀,为什么尤金·蒋最后得出的数据是24大行星。尤金·蒋解释,他倾向认为,冥王星不能算成大行星,而是属于柯伊伯带天体。也正是据此观点,大多数中国科学家认为,把2003—UB313称为“第十大行星”为时过早。

  紫金山天文台王思潮研究员介绍,柯伊伯带是围绕太阳系外围的一个环状结构,从冥王星轨道处即离太阳40天文单位延伸到1000天文单位(1个天文单位等于1.5亿公里)以外。目前,柯伊伯带被发现的天体已有几百颗。

  北京天文馆馆长朱进说,相比其他8大行星,冥王星拥有较扁的轨道和很大的轨道倾角,更加类似于柯伊伯带天体。而新发现的2003—UB313,从其轨道特质和离太阳距离来看,也应该归于这个天体带。2003年,麦克·布朗还发现了天体“塞德娜”,它的直径是冥王星的四分之三,当时也曾被媒体称为“第十大行星”,但是布朗自己认为它只是一颗小行星,属于柯伊伯带。

  至于尤金·蒋的预测是否正确,南京大学天文系主任李向东教授认为,这一数据是依据某种行星形成理论,由数字模拟计算而来,有一定科学根据,但结果尚需观测证实或否定。

  中国人的预测

  当美国科学家宣称2003—UB313是“第十大行星”后,很快,国内很多媒体上都出现了一条消息,“中国人65年前就预测出第十大行星”。

  这个中国人叫刘子华,四川人,上世纪40年代他在法国

留学时提出:太阳系各星体与八卦的卦位存在着对应关系。刘子华据此算出了第十颗行星离太阳的平均距离为74亿公里,按希腊
神话
命名为“木王星”。

  1945年,刘子华回国后,重庆的《中央日报》报道了这位用八卦推算出“木王星”的中国人,在当时的中国科学界立即掀起了波澜。

  《新华日报》发表驳斥文章说:“任何一个在大学里,读物理或数学的学生,都会明白像八卦那样东西,连一个运动方程都没有的,是绝不可能用来发现什么新行星的。”

  重庆的《大公报》在头版发表了时任中央科学院天文研究所所长的张钰哲长篇论文《你知道行星如何发现的么?》张钰哲的观点非常鲜明:要证明发现了一颗行星,必须公布“那星在天空上的经纬度”,从而算出它的轨道若何,它和太阳距离的远近,以及它将来逐日径天的位置。“这又和易经八卦有什么相干呢。”

  在这段公案沉寂一段时间后,上世纪80年代,有杂志把刘子华的发现列入了“中华的世界第一”。1989年12月,四川科技出版社正式出版了刘子华的论文。关于刘子华的发现是否“伪科学”的争论,又热闹了一阵。

  今天,尽管国内媒体再一次以刘子华的预测宣称“我们比美国人早65年”,但记者采访的科学家们对所谓的“木王星”及“八卦预测”,都倾向于认为“没有科学根据”。事实上,2003—UB313的特征数据,与刘子华描述的“木王星”也完全不相符合。刘子华的预测,至少依旧未被证明。

  寻找行星X

  无论是刘子华,还是麦克·布朗和尤金·蒋,都相信太阳系还存在未知大行星。

  1846年,英国的亚当斯和法国的勒维耶发现海王星后,人们发现,根据海王星和天王星运动轨道的偏离,应该存在一颗至少为地球质量十分之一的海王星外大行星,美国天文学家洛韦尔称它为行星X。1930年,天文学家汤博发现了冥王星,但是冥王星的质量要比预测中的行星X小太多。当然,以此为标准,此次发现的2003—UB313也不是行星X。

  对于行星X,人类有很多想象。美国学者克瑞希·乌特与艾利克在《古昔之谜》中描述,行星X是远古时代外星人到太阳系采矿的基地,但开采失败,X行星在60到70万年前爆炸。在中国作家周宇坤的科幻小说《会合第十行星》中,X行星是一个黑洞,一艘人类的宇航飞船被派去探测,最后竟成功穿越了黑洞,获得了时空旅行的知识。

  行星X在哪里?上海交通大学科学史系副教授钮卫星认为,冥外大行星的位置恐怕已经很远,很难根据其对其他行星的影响,来确定其运动规律。那么,能否根据1766年德国提丢斯给出的行星轨道间距数列,找到行星X呢?李向东教授告诉记者,提丢斯数列预言了谷神星、天王星等的轨道,但对冥王星就已经有很大误差,冥外行星运动更复杂,“偏心轨道”出现的几率大,所以,不太可能由此推算九大行星以外的行星。

  也有人认为,行星X或许根本不存在。“旅行者”2号于1986年飞掠天王星,随后又于1989年到达海王星附近,求得了它们质量的新数值。美国天文学家斯坦迪什利用这些新数据,在1993年发表研究成果认为,天王星轨道运动不规则性现象,是由于过去理论计算时采用的天王星质量数据不精确所致。至于海王星仍有残存的方位观测值和计算值的不吻合,也许可以用计算模型不够理想来解释。无需假设X行星的存在。

  飞向冥王星

  就像宇宙并非永恒,我们所在的太阳系也有开始,其大约形成于50亿年前。

  行星的形成比太阳稍后。朱进说,目前天文学界比较公认的行星形成学说是“星云说”,太阳从恒星际空间俘获物质,形成原行星云,后来演变成行星;也有认为整个太阳系所有天体都是由同一个原始星云形成的,中心部分形成太阳,外围部分形成行星。

  尤金·蒋向记者介绍了“寡头行星”理论:先是尘埃聚集,到能够适应万有引力后,开始吸收物质小碎片,逐渐壮大直到每一个都成为一个行星的尺寸。

  行星是最早被人类认识的天体之一。中国从秦朝就开始了对行星的研究,有“日月五星谓之七政”的说法。西方两千年前的天文家托勒密在他的经典著作《至大论》中,也对水木金火土五大行星以及太阳和月亮建立了几何模型,精确解释其运动规律,统治了天文界长达13个世纪,直到哥白尼1543年提出了地球绕着太阳转的“日心说”。

  17世纪初,德国天文学家开普勒提出行星运动三大定律。不仅证明了日心说和地球是行星理论的正确,也为牛顿的工作打下了基础,他在1687年提出了万有引力。1846年,根据天王星的摄动,亚当斯和勒维耶预测并发现了海王星,这在行星探索的过程中是一个重大进步,也是理论上的重大突破,开创了行星先预测、再发现的先河。

  对行星的研究,在1930年冥王星发现后曾一度沉寂,直到1962年8月27日,人类发射了第一个金星探测器“水手2号”,唤醒了对行星的研究,明年,人类“新视野”探测器将飞向冥王星,希望能够为解决“X行星”等问题提供新的视野。

  你所不了解的宇宙

  上世纪是天文学产生巨大发展的年代,宇宙爆炸、中子星、脉冲星、黑洞……新的发现和新的理论令人目不暇接,也把天文学与普通人的关系日渐拉远。

  事实上,把天文学前沿和普通公众分割开来的鸿沟并不新鲜。在中世纪,托勒密的《至大论》就是一本只对很少一些人打开的书。哥白尼的《天体运行论》同样是一本难以理解的书。而牛顿《原理》的发扬光大只留给了少数有才华的数学家们。到爱因斯坦,这条鸿沟变得更宽了。在他的相对论发表100年后,仍然只有少数受过高等教育的人才能理解,正如剑桥大学科学史与科学哲学系主任霍斯金所说:“(现在)天文学学生面临的技术和概念上的障碍已经稳步增长到令人畏惧的地步。”

  究其原因,是因为今天的天文学就像其他物理学分支一样,愈来愈倾向以复杂的数学公式来描述。自17世纪始,抽象的数学逻辑,最终让科学超越了初级的力学,也让科学超越了人的直觉经验。现代物理学的大部分内容已经超越了我们的经验世界。从日常经验出发,任何一个人想正确想象大爆炸、奇点等概念都是不可能的。

  这给科普工作者造成了难度,要向一个没有高等数学基础的普通人解释这些概念,需要花费的功夫是难以想象的。“我们希望天文能离大众近些、更近些……”上海天文台的赵东海博士在接受记者采访时曾经表达过自己的愿望,他所在的马普小组,在宇宙暗物质研究中处于国际领先地位。“我们一直在寻找途径,把前沿理论传达给大众。希望媒体能很好的充当这个中介,让更多的人认识我们所处的宇宙。”

  本报记者 尤莼洁 实习生 周楠 陶邢莹

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