不确定的“边界”

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  在2006年8月,来自75个国家的近2500名天文学家正汇聚在捷克首都布拉格,参加国际天文学联合会第26届大会。此次大会引人注目的一个议题是,关于新的行星定义及行星数目的讨论。8月16日,与会的天文学家们正式向大会提交了一个决议草案。根据这一决议草案提出的定义,目前太阳系应有12颗行星,而且不排除将来太阳系中会有更多符合标准的天体被列为行星。
  众所周知,现在的太阳系行星榜是在78年前敲定的。那一年的明星级行星,是刚刚进入人类视野、处于远离太阳的“阴曹之地”并因此得名的冥王星。
  不妨再往前略加追溯:1609年,意大利天文学家伽利略开创了人类应用望远镜观星的先河;1781年,英国天文学家威廉·赫歇尔用当时先进的望远镜发现了天王星,从而把太阳系的尺度扩大了一倍;1846年,法国天文学家勒威耶和英国数学家亚当斯几乎同时发现了海王星。
  转眼到了1930年。美国年轻的天文学家克莱德·汤博在把两张星空照相底片做对比时,发现了闪烁的冥王星,将太阳系的边界又向外推进了一步。至此,太阳系的九大行星被确定下来,被认为是我们局部的宇宙,太阳系的范围也由此而“确定”下来了。
  然而,从某种意义上讲,太阳系的这个“边界”是虚构的、不确定的。实际上,自1930年以来,天文学家们就一直怀疑在第九颗行星之外是否还有其他更多的物质。关于冥王星,一直也存在着令天文学家深感迷惑的问题。例如,它的轨道与海王星的轨道交错,而其物理特征又跟其他行星大不一样。
  在内太阳系的四颗行星体积都很小,且都由岩石构成,而远离太阳的四颗行星都是巨大的气体星球,可唯独冥王星无法归入其中的任何一类。后来确认,它的质量不到地球质量的1/400,甚至比月球还小。为什么太阳系中这“最后”的一颗行星会如此特别呢?也许,冥王星最终会成为我们揭开行星形成之谜的关键,为我们理解行星世界如何形成提供线索。
  在汤博尚还健在的时候(他老人家于1996年去世),冥王星的“身份”和“资格”就越来越受到怀疑,其“宝座”也一度有过动摇的迹象。质疑者认为,冥王星应属于小行星一类的天体,它实则是当时无意之中被“拔高”了的小行星。还有天文学家认为。冥王星只是一颗徒有虚名的彗星,或许就是一颗由于偶然的机会“闯”进太阳系并被太阳俘获了的彗星。太阳王国的疆界,当不会至冥王星而止。
  果不其然,1998年春,天文学家借助新型望远镜,终于在冥王星外发现了五颗新的小天体。另一个新世界的门户洞开,天文学家激动不已。
  据悉,在新的“革命性的”标准之下,天文学家们确定了一个新的次级定义——“类冥王星”。此番提交国际天文学联合会讨论的决议草案认可的“12大行星”包括8大正统行星——水星、金星、地球、火旱、木星、土星、天王星、海王星,4颗“类冥王星”——冥王星、卡戎(1978年被发现,一直被看成更王星的一颗卫星)、UB313(2003年发现的“齐娜”),以及原是小行星身份的谷神星(1801年首次被发现,是火星与木星间的小行星带中绕轨道运行的最大的一颗天体)。看起来,冥王星的“户籍”还能够保住,不会被“降级”。不用说,未来太阳系的行星名单如果继续扩大,新增的也将是“类冥王星”。可惜事情的结果出乎意料,非但“类冥王星”没有进级,连冥王星也被拉下行星的宝座,成了一颗莫名其妙的渴矮星。
  说来我们似乎都习惯于确定性的东西。可是,天文学的观察结果告诉我们,宇宙间所有的天体都在不停地运动着。它们相对于邻近天体而言的“势力范围”,当然也在不停地消长着,因此,太阳系的边界实际上无时无刻在变化。
  早在19世纪90年代,法国数学家亨利·庞加莱(对,就是提出“庞加莱猜想”的那位)就为天体力学引入了一种新的思考方式。他发现:在许多动力学系统中,初始条件的微小变化都能导致最终结果的巨大变化。从观测角度来说,我们无法完全精确地探明行星的位置。对于内行星以及冥王星来说,初始范围的不确定性将会随着时间的增加而有飞跃性增长。
  天文学家利用计算机进行的计算表明,地球初始条件的变动所导致的不确定性每500万年增加3倍。也就是说,在测定初始条件时,如果存在10米的误差,1亿年后它所带来的不确定性将达到100万千米。行星运动存在的这种混沌现象,使得人们以前所有证明太阳系稳定性的努力基本上都付之东流;天体力学所梦想的那种确定性,也一去不复返了。
  一百多年前,法同著名天文学家弗拉马里翁(1842~1925)曾经写过这样的诗句:
  “你以为一切都已发现了吗?那真是绝顶的荒谬。这无异把有限的天边,当做世界的尽头。”
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