Бенджамин Пирс: Открытие Нептуна — это счастливая случайность

Бенджамин Пирс (1809 — 1880) — отец Чарльза Сандерса Пирса — был по совместительству известным американским математиком. Помимо прочего он известен тем, что подлил масла в огонь во время споров французов с англичанами по поводу приоритета открытия планеты Нептун. Бенджамин Пирс объявил, что открытие Нептуна следовало бы списать на счастливый случай, поскольку предсказанные Леверье и Адамсом орбиты Нептуна существенно отличались от настоящей орбиты. Ниже короткий расказ о том, как открытие Нептуна воспринималось в США, каким образом Пирс пришел к своему выводу и как отреагировали на это американские интеллектуалы (каким образом на высказывание Пирса отреагировали французы и англичане должно быть и так понятно).

Планета Нептун была обнаружена 23 сентября 1846 года Иоганном Галле вместе с помощником Генрихом д’Арре в берлинской обсерватории (следует отметить, что в те времена имя д’Арре по поводу открытия Нептуна не упоминалось). Поводом поиска Нептуна послужило письмо Урбена Леверье, в котором французский математик предсказал местонахождение Нептуна на основе анализа отклонений орбиты Урана. Галле в письме от 25 сентября сообщил Леверье об открытии планеты на основе его предсказаний и французская общественность начала праздновать громкую победу французской науки. Однако уже 3 октября английский астроном Джон Гершель публично заявил, что английский математик Джон Адамс предсказал положение Нептуна раньше, чем Леверье.

Можно себе представить чувства французов, поскольку Леверье опубликовал две работы по предсказанию положения планеты Нептун, а у Адамса опубликованных работ в этом отношении вообще не было. Реакцию французов хорошо показывает известная карикатура, которую я взял со странички Barbara J. Becker. На карикатуре Адамс направляет телескоп во Францию, чтобы подсмотреть вычисления Леверье.

История про Леверье и Адамса хорошо известна, поэтому сразу же перенесемся в США. Новость об открытии Нептуна достигла США 20 октября 1846 года. Незамедлительно американские астрономы принялись за наблюдение Нептуна и первое наблюдение планеты состоялось уже 23 октября. Открытие Нептуна широко освещалось в американской прессе, при этом естественно американцы не упускали из внимания борьбу англичан и французов за приоритет открытия.

Следующий шаг связан с американским астрономом Сирсом Куком Уолкером (Sears Cook Walker, 1805 — 1853), который получил задание уточнить орбиту Нептуна. Уолкер пришел к выводу, что эксцентриситет орбиты Нептуна существенно меньше предсказаний Леверье и Адамса. На основе своих вычислений Уолкер провел поиск звезд в старых каталогах, поскольку Нептун вполне мог быть зарегистрирован ранее как звезда. Уолкер пришел к выводу, что Жозеф де Лаланд (Joseph de Lalande, 1732 — 1807) наблюдал Нептун как звезду в мае 1795 года. Уолкер проверил свой вывод экспериментально 4 февраля 1847 года, когда он убедился, что означенная звезда не находится на положенном ей месте. Использую эти данные Уолкер вычислил орбиту Нептуна, которая крайне близка к принятой в настоящее время.

Орбита Нептуна, вычисленная Уолкером существенно отличалась от орбит, предсказанных Леверье и Адамсом. Именно это обстоятельство послужило основанием для утверждения Пирса, которое он сделал в марте 1847 года. Пирс внимательно проверил вычисления Уолкера, убедился в их правильности, и сделал вывод о том, что найденная Галле планета не совпадает с той, которую предсказали Леверье и Адамсом. Таким образом, открытие Галле по мнению Пирса следовало бы рассматривать как счастливое совпадение.

Рассмотрим схему с promenade.imcce.fr. Она позволяет лучше понять утверждение Пирса. На схеме нанесена настоящая орбита Нептуна и орбиты, предсказанные Леверье и Адамсом. Видно, что разница действительно заметная. Леверье и Адамс использовали для радиуса орбиты Нептуна значение из правило Тициуса — Боде, которое в данном случае явно не сработало. Как следствие предсказанный эксцентриситет также существенно больше реального эксцентриситета.

Астрономы оказались перед неприятным выводом, что правильная орбита Нептуна не приводила к тем отклонениям орбиты Урана, из которых было предсказано положение Нептуна. Леверье вначале подверг сомнению, что Жозеф де Лаланд действительно наблюдал Нептун. Однако более тщательный анализ рукописей де Лаланда не оставлял сомнений, что наблюдаемая им звезда была Нептуном. Соотвественно, было необходимо заново проанализировать отклонения Урана от своей орбиты под влиянием Нептуна с учетом действительной орбиты Нептуна.

Пирс был активным участником этого проекта. Для решения задачи требовалось знание массы Нептуна, которую удалось определить в результате наблюдений астронома Уильяма Лассела за спутником Нептуна. Отмечу, что Лассел финансировал свое увлечение астрономией из денег, заработанных на его пивоварне.

Окончательное решение было найдено Пирсом 4 апреля 1848 года, когда Пирс показал, что отклонение орбиты Урана действительно можно объяснить движением Нептуна. Это был важный результат для мирового сообщества, поскольку теперь можно было сказать, что хотя найденный Нептун имеет орбиту, сильно отличающуюся от предсказанной, именно он отвечает за изначальные нерегулярности в движении Урана.

Тем не менее, Пирс остался при своем мнении, что открытие Нептуна было делом случая. Американские ученые вначале настороженно отнеслись к высказываниям Пирса о случайном открытии Нептуна. Некоторые из них считали, что Пирсу не следовало так говорить. Тем не менее, постепенно американская публика встала на сторону Пирса — знай наших. Особую роль в этом сыграл неофициальный клуб влиятельных ученых США, которые иронически называли себя лаццарони (попрошайки). Должно быть понятно, что Пирс был одним из лаццарони.

Был ли Нептун действительно открыт случайно? Я далек от астрономии и я не стал вдаваться в подробности. Я бы сказал, что вполне можно себе представить, что даже в случае когда решение обратной задачи приводит к неправильному глобальному решению, локальное решение может быть недалеко от реальности. В конечном итоге, основное значение в открытии Нептуна играли угловые координаты, а они оказались вполне приемлимыми. Рисунок ниже со странички Barbara J. Becker показывает предсказанные положения Леверье и Адамса и положение Нептуна, где он был обнаружен Галле и д’Арре.

В заключение отмечу, что более тщательный анализ архивов Адамса, проведенный сравнительно недавно, показал, что англичане в споре с французами несколько приукрасили достижения Адамса. В целом можно сказать, что хотя наука имеет интернациональный характер, национальные элиты ученых, говоря языком маркетинга, всегда стараются показать достижения своих ученых в позитивном свете.

Информация

J. G. Hubbell, & R. W. Smith,  (1992). Neptune in America: Negotiating a discovery. Journal for the History of Astronomy, 23(4), 261-291.

http://adsabs.harvard.edu/full/1992jha….23..261h

D. Krajnović, (2016). The contrivance of Neptune. Astronomy & Geophysics, 57(5), 5-28.

Препринт: https://arxiv.org/pdf/1610.06424

W. Sheehan, N. Kollerstrom, & C. B. Waff, (2004). The case of the pilfered planet. Did the British steal Neptune? Scientific American, 291(6), 92-99.

Перевод: У. Шихан, Н. Коллерстром, К. Вафф. Дело о потерянной планете. Англичане украли Нептун? В мире науки. — 2005. — № 3. — С. 52—59.

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/189999.html


Comments are closed.