[数学计算与行星] 用数学计算出来的行星

　　大家都知道，天文观测是天文学家的火眼金睛，通过观测，天文学家能够在浩瀚的星云系中不断有所发现，探索宇宙的种种奥秘，可你也许并不清楚，数学计算也是天文发现有力和重要的工具呢!下面的这两个真实的故事就能加深你对这方面的认识。
　　1705年，英国著名的天文学家爱德蒙・哈雷根据牛顿的论断，对那一年出现在天空中的一颗明亮的彗星进行了认真的观察，发现这颗彗星是沿一个长椭圆形轨道运行的，他首次利用万有引力定律推算这颗于1682年出现的大彗星的运行周期，预测它约以76年左右的时间为周期绕太阳运行，哈雷说：“我坚决预言，这颗彗星在1758年还要回来!”1743年，法国数学家克雷罗考虑到木星和土星的影响，对哈雷的计算予以修正，预言这颗彗星将于1759年回归，果然，到了1759年，人们等待已久的由哈雷计算预言的那颗彗星。终于又一次出现在美丽的星空，虽然哈雷在1742年就离开了人世，没能亲眼看到他所预言的实现，但这颗彗星仍然被命名为“哈雷彗星”，以此表达人们对他的纪念，可以想像，哈雷彗星的回归，是17世纪一个激动人心的数学计算发现，因为它让人们真切感受到数学是科学预言的有力工具和运用数学计算得到的伟大发现，当然，只要是理智的人都知道，并非所有预言的结果都是正确无误的，预言都必须经历事实的检验和科学的推敲。
　　比如，对于上面提到的哈雷彗星也曾发生过一些错误的预言，据说有一些天文学家也是经过推算后预言：19t0年它回归到地球时，将和地球正面相撞，并造成人类的毁灭，这个恐怖的“预言”在当时引起了一阵世界性的恐慌，但经过科学家们的复核和检查，最后却发现预言的数学计算上二存在明显差错，正确的计算结果表明，地球只是穿过彗星稀薄的尾部，人类并没有灭顶之灾，事实也证明，1910年美丽的哈雷彗星如期而至，除了和地球遥相呼应外，只是在天空中洒下了一些流星雨，一切宁静平常。
　　下面的这则关于谷神星的有趣故事，同样可以让人们再次领略数学的神机妙算和无穷魅力。
　　1766年，德国有位叫提丢斯的中学数学教师，他随意写下这样―个数列：0，3，6，12,24，……，不难看出这个数列的特点：从第3个数起，以后每个数都是它前面相邻数的2倍然后他在这个数列的每个数上都加上4，再除以10，得到这样的一个新数列：0.4，0.7，1，1.6，2.8，52，10，19.6，……，这似乎没什么特别的，连提丢斯也这么认为，直到有一天，提丢斯的朋友一天文学家波得无意间看见他的数学手稿，才改变了一切。
　　一次波得来看望提丢斯，两人在聊天时，波得无意间浏览到好朋友随意写下的数列，他以天文学家的敏感突然发现了这个数列的奇妙之处，波得激动地大叫起来：“我的天呐，这些数简直就是水星、金星、地球、火星、木星、土星到太阳距离的比值翻版啊!”两个朋友惊喜地互相拥抱起来，欢呼数学与天文之间惊人的巧合，1772年波得公布了他们的这个发现，引起了世界科学家的重视，这个发现也被称为“提丢斯――波得定则”。
　　20年后，即在1801年1月1日晚，意大利天文学家皮亚齐在火星与木星之间的2.8位置七发现了一颗体积不大的行星有趣的是这颗行星与皮亚齐开了个不大不小的玩笑，就在皮亚齐郑重向天文界宣布自己的发现后，这颗调皮的行星突然消失得无影无踪，搞得笃信眼见为实的天文学家们半信半疑，而束手无策的皮亚齐只好无奈地说：信不信由你!
　　著名数学家高斯听到这个消息，不禁对找出这颗爱捉迷藏的行星产生了浓厚兴趣，并且他大胆提出了通过理论上推导和计算的寻找方法，引起了一片哗然，对于这个显然属于“门外汉”的设想，有许多好心的朋友劝阻高斯，认为隔行如隔山，数学和天文学毕竟不同，天文学家眼睛找不到的谷神星，你怎么可能用头脑算出来呢?但高斯没有放弃，因为他相信宇宙是按照数学规律构成的，数学是科学之母，所以高斯在系统总结前人研究成果的基础上，运用自己卓越的数学知识和大脑，创立了比前人更加精确完整的计算理论，然后只用了一个小时就计算出了结果，他根据理论计算结果推断谷神星的确存在，并根据它的运行轨道准确地推算出它将在什么时间出现在哪一片天空，果然在高斯预言的时间和天空中，天文家在望远镜中惊喜地找到了谷神星!