誰把冥王星變矮了？：潮汐才不是因為地球在轉、座鐘不能用來測量經度！那些成功的天文學家背後，都有一場足以被深刻銘記的偉大失敗

序：一曲獻給失敗的讚歌
1從簡單到複雜
2錯誤地解釋海水的潮汐
3測量光速的學術小組
4觀測金星凌日九死一生
5測量經度的競賽
6用數星星的方式測量宇宙
7精彩的C選項
8弄丟了一顆小行星
9夜空為什麼是黑的？
10地球為何如此年輕？
11三體問題沒有解
12尋找火星人的富商
13火山還是隕石坑？
14銀河系的尺度
15拒絕承認恆星的宿命
16 LOMO工廠的光學失敗
17宇宙的餘暉
18非主流的宇宙模型
19誤報重力波
20第一顆太陽系外行星
21保衛冥王星
參考文獻
後 記

 

序

一曲獻給失敗的讚歌

　　大部分科普書，尤其是天文學科普書，為我們展現了人類探索宇宙所取得的輝煌成就。天文學家就像打怪升級的傳奇英雄，金光閃閃，眾星捧月。關於科學史的科普，展現的是歷史上的成功。關於尖端科學的科普，展現的是當下的成功。而我，希望在這本書中選取一個比較古怪的方向，聊聊天文學家的失敗。

　　我這麼做，是要破解我們對失敗的三種偏見。

　　偏見一：失敗很可怕
　　我們真的很害怕失敗。

　　人類會調動原始的恐懼、羞愧、厭惡和憤怒等負面情緒來對待失敗。小到一次考試失利，大到國家級的重大專案失敗，失敗的陰霾會覆蓋在每一位參與者頭上。

　　但失敗不會因為我們厭惡它就自動消失。失敗總要來臨，害怕失敗的我們往往假裝看不見它的存在。我們刻意迴避失敗，就像《哈利‧ 波特》中的巫師不敢談論佛地魔一樣懼怕談論失敗。我們隱匿失敗，把失敗編造和美化成另一副模樣。鄧布利多校長告訴哈利‧ 波特，就叫他佛地魔吧，對一個名稱的恐懼會強化對這個事物本身的恐懼。

　　偏見二：天道酬勤，堅持就是勝利
　　「某科學家實驗了幾百次，終於發現了某某結果……」我們聽過不少類似的故事，我們為科學探索的過程打造了重複實驗和勤奮獻身的劇本。但實際情況是，很多失敗伴隨終生，直到幾代人之後，也沒能夠破解失敗的道理。

　　還有很多失敗，並非從一開始就註定失敗。失敗往往出現在美好的成就之後。諭示安全的小路到此為止，荒原將在你面前展開。有太多偉大的天文學家在取得偉大的成就之後就開始犯錯，開始鑽牛角尖，開始失敗。他們的經驗不可謂不豐富，他們掌握的資源不可謂不充分，他們對科學探索的熱忱不可謂不強烈，他們完全始於理解宇宙真相的初心，堅持工作下去，但就是遠離正確答案。

　　因此，堅持不一定換來成功，比油門更重要的是方向盤。

　　偏見三：失敗是成功之母
　　我們也被這樣鼓勵過：「失敗了沒關係，失敗是成功之母。」的確，在成功到來之前，我們能見到的只有失敗的樣子。甚至很多時候，不經歷失敗中足夠多的苦難，也很難造就成功的果實。

　　但我絕對沒有頌揚苦難的意思。失敗和苦難本身不具備什麼特殊的意義。簡單地把失敗的次數累積起來，也無法兌換成功。只有對失敗的不甘心、反思及另闢蹊徑才有意義。就像愛因斯坦所說的，產生問題的思維方式無法解決這個問題。我從天文學家失敗的故事中學到的是，失敗中隱藏著種子。西芒托學院沒能測得光速，才讓科學家對光的運行保持警惕。赫歇耳得出荒謬的銀河系結構，才引發了人們對星際介質的探索。勒維耶找不到祝融星，才為廣義相對論提供了最有力的證據。皮亞齊弄丟了穀神星，才催生了高斯的數學方法……種子在時間的澆灌下，生機勃勃地成長起來，這才有了意義。

　　失敗不一定孕育成功，反思才是成功之母。

　　對失敗的這些偏見一直影響著我們，影響著人類的科學。科學從未擺脫失敗，與其說它積累了步步成功的腳印奮勇前進，不如說它是伴隨著次次失敗蹣跚而來。厭惡失敗是正常的，勤奮工作也是美德，面對困難繼續堅持也是一種盼望。但我們追求成功、勤奮投入以及堅持不懈，並非因為這麼做可以讓科學的某棵蘋果樹，結出成功的果實，而是期望這麼做能讓果實更加豐碩。

　　畑村洋太郎是日本東京大學的教授，曾任事故調查驗證委員會委員長，協助日本政府調查東京電力公司福島第一核電站事故。他在著作《失敗學》中暢想有一天要設立一座「失敗博物館」。他說：「我期待著失敗博物館這類場所的設立，能夠改變目前對失敗消極的固有印象。」

　　言外之意，失敗的迷霧之中隱藏著詩意和理性之光。

　　天文學是一門特殊的學科。天文學考慮的問題往往具有千百年的漫長時間跨度和數億光年的巨大空間尺度。這樣的時間跨度和空間尺度遠遠超越了每一個人類課題的生活尺度。吾生有涯而知無涯，怎麼辦呢？

　　自從伽利略用望遠鏡指向天空，天文學家就開始持續觀測太陽。望遠鏡觀測到的太陽上有大小不一的黑色斑點，即太陽黑子。太陽黑子的位置、尺寸大小和數量隨時發生變化。幾百年來，大量默默無聞的天文學家觀測太陽，把太陽黑子的樣貌描繪了出來。這樣的工作需要持續不斷地每天進行，幾代天文學家將自己的生命奉獻於日復一日地描繪太陽上面。天文學家史瓦貝（Samuel Heinrich Schwabe）像幾位前輩一樣，每天觀測並描繪太陽黑子，持續了十七年。他把前人的工作資料與自己的資料整理出來，終於發現了太陽黑子的週期性規律。史瓦貝固然是發現黑子規律的衝刺者，但在他之前的觀測者，他們的工作同樣不可取代。正是由於天文學的特殊性，天文學家之間形成了不成文的默契，那就是，對終身投入資料整理工作的前輩充滿敬意。

　　所以，我用天文學家的故事講述失敗和犯錯，並不是出於同情和憐憫，而是向這些前輩致敬。這本書中包含二十一個故事，涉及三十多位天文學家，包括他們的工作和生活。這些人物的故事就像銀河系中被塵埃和氣體遮蔽的星光，是暗角，是肉眼不可見的空洞，也是孕育，是更廣闊維度下的進步。

　　天文學家群體不算大，但考慮到時間的因素，歷史上天文學家的規模就不是一個小數目了。大部分天文學家在一生中都犯過大大小小的錯誤。要從中篩選出二十多個值得一講的故事不是輕鬆的工作。我儘量沿著時間的脈絡，從科學革命的先驅哥白尼講起，到保衛冥王星的斯特恩結束。這場梳理錯誤與失敗的旅程從太陽系的行星運動開始，貫穿中世紀和近現代以來天文學不同領域的進步，以重新思考行星的定義結束。天文史上失敗的歷史似乎畫了一個圈，從理解自身的定位出發，又回到了我們最熟悉的身邊事物上。當然，人類在這場旅程中的認知並非原地踏步，而是切實地前進了一大步。掛一漏萬，我可能遺漏了更多有趣的天文學家的失敗故事。這本書涉及的人物和事件與我個人的學術興趣大有關係，沒有寫入本書的情節並非不重要。

　　我嘗試著揭示失敗背後的詩意和理性之光。我沒有能力設立一座「失敗博物館」，但我願意收集幾塊磚瓦，為將來做打算。在這個當下，我邀請你在茶餘飯後，聽我唱一曲獻給失敗的讚歌。