这是一段关于数字的奇妙故事:
将这些数字分别加上4后,除以10,加上单位,你会意外地发现,得到的结果恰如其分地描述了太阳系行星的顺序。
那么,这只是一个巧合吗?
实际上,这个现象在18世纪被天文学家发现时,曾引起极大的轰动,被称为提丢斯-波德定则。
从太阳到土星
回到1766年,约200多年前,德国天文学家约翰-丹尼尔-提丢斯做了一个有趣的发现。
他将太阳到土星的距离等分为100份。当时,人们对太阳系的认知只限于六颗行星,土星是最远的一颗。
提丢斯按此方法将土星的距离平分为100份。
分配完后,太阳至水星的距离占4份;至金星为7份;至地球为10份;至火星为16份;至木星为52份;至土星正好是100份。
稍微分析这些数字后
提丢斯注意到一个规律:从3份开始,每一个数字大约是前一个数字的两倍。
这种规律的出现让人难以置信,似乎太阳系的行星排列不是随机的,而是遵循某种数学规律。
但这里似乎有些不对劲。
如果真的如此,为何火星与木星之间的28这个位置没有行星存在呢?
提丢斯在他的记录中提出了这个问题:难道建筑师会留下这样一个空缺吗?
消失的行星
到了1772年,当约翰-埃勒特-波德了解到这一规律后,他将其发展成了一个公式,也就是现在我们称为的提丢斯-波德定则。
从那时起,这一规律开始为更多人所知。
但它究竟是巧合还是自然法则呢?
对此,意见不一。
然而波德相信,这应该是一个自然规律;并且,他也相信,规律不会让28这个位置空缺。
因此,他推断,在火星与木星之间一定还存在着未发现的行星。
之后,他根据公式预测的位置,开始寻找这颗行星。
但是,经过几年的搜索,28这个位置依旧无行星出现。
这使得人们开始怀疑这个定则是否真的反映了自然规律。
直至1781年。
新的行星
在1781年,赫谢尔发现了一颗新的行星,即现在我们称之为天王星。
这一发现不仅将太阳系的行星数量增至七颗,也为验证提丢斯-波德定则提供了机会,即这颗新行星是否也符合定则的预测。
验证结果显示,天王星的实际位置与提丢斯-波德定则的预测位置几乎无异。
因此,这次验证使提丢斯-波德定则声名大噪。
自此,人们开始逐渐信任这一定则。
提丢斯-波德定则曾预测的火星和木星之间的空白位置,现在也被认为确实存在行星。
再次寻找
到了1800年,匈牙利天文学家冯扎克发起了一项新的搜索。
冯扎克
他邀请了24位天文学家加入他成立的组织,这个组织后来被称为天体警察。
他们很快在1801年就发现了新的天体,这颗天体现在我们称之为谷神星。
朱塞佩-皮亚齐
谷神星
因此,这次发现再次验证了提丢斯-波德定则的有效性。
它仿佛是太阳系的创造者遗留的设计图纸,而现在我们终于找到了它。
然而,接下来的发现却出人意料。
差异
天体警察组织在发现谷神星之后,又陆续发现了智神星、灶神星等其他天体。
智神星
这些天体的出现让人们意识到,原来这里是一个小行星带,包括谷神星在内,这些天体是矮行星和小行星。
当时人们还不了解这一点,尤其是在为发现提丢斯-波德定则而欢庆时。
这些天体的出现无疑是对提丢斯-波德定则的一种挑战。
而在1846年的另一发现,让人们对提丢斯-波德定则更加怀疑。
那一年,人们在天王星外围发现了海王星。
海王星的位置与提丢斯-波德定则的预测位置有显著差异。
这表明,在海王星的位置上提丢斯-波德定则失效了。
因此,提丢斯-波德定则究竟是不是一个自然规则,成了一个有争议的话题。
现在的观点
现代天文学家认为,提丢斯-波德定则更像是一个经验公式,而非定律。
尽管如此,天文学家在木星和天王星的卫星之间也发现了类似的间距规律,虽然不完全符合提丢斯-波德定则的2倍间隔。
此外,在太阳系之外的其他行星系统中,天文学家同样观察到了间距规律。
因此,无论是自然规则还是经验公式,它背后一定有某些原因导致了行星之间的间距规律。
目前我们还不完全清楚是什么原因。
不过,不管提丢斯-波德定则是否为自然规则,它在行星预测方面仍具有一定的实用价值。
天文学家希望能将其应用于寻找系外行星的工作,正如当年探索谷神星那样,在预测可能的位置,寻找新行星的踪迹。
作为一个热爱天文的科普创作者,我希望大家能继续关注和支持。