约翰·柯西·亚当斯(;)是英国数学家与天文学家。生于康瓦爾郡朗塞斯通镇附近的村,逝于剑桥。
亚当斯最为知名的成就便是只通过数学计算的方式预测了海王星的存在与位置。1844年,亚当斯仔细研究了当时的观测资料,计算了天王星轨道被一颗尚未发现的行星影响的可能性,并推算出了未知行星可能的位置。1845年10月和次年9月,他分别向英国的剑桥天文台和格林尼治天文台共6次提交了他的计算结果,但并未引起重视。1846年9月,法国天文学家勒威耶向柏林天文台提交了他的独立计算结果,9月23日,德国天文学家伽勒等人在其预言的位置约1度左右,在摩羯座方向找到了一颗8等星,即海王星。消息传出后,轰动了全世界,也引发了英法两国对于行星发现者的争议。
在1998年,史學家重新檢視天文學家艾根(Olin Eggen)遺產中的海王星文件(來自格林威治天文臺的歷史文件,被艾根竊取近卅年,在他逝世之後才得重見天日),有些學者認為文件被偷疾礙科學發展。
此外,亚当斯还研究过月球的轨道,并准确预言了狮子座流星雨在1866年11月的大爆发。亚当斯曾于1851年到1853年、1874年到1876年期间两次当选英國皇家天文學會主席,1861年担任剑桥大学天文台台长。1866年亚当斯获得英国皇家天文学会金质奖章。为纪念他,海王星的一条光环以及第小行星1996都以他的姓氏命名。剑桥大学设立了,用于表彰在数学领域做出突出贡献的英国数学家。
早年
约翰·柯西·亚当斯生于英国康沃尔郡朗塞斯通附近的村庄,是家中七子的老大。他的父亲是贫穷的佃农托马斯·亚当斯(1788-1859年),而他的母亲是特比莎·尼尔·格里尔斯(1796-1866年)。他们全家都是虔诚的循道会信徒。七兄弟中,托马斯成为传教士,乔治子承父业做了农民,而则当上了伦敦国王学院的自然哲学与天文学教授。亚当斯的母亲特比莎是农民的女儿,但她从叔叔约翰·柯西(与她的儿子同名)处接受了基础教育,并继承了他的一间小图书馆。亚当斯从小就泡在这些天文学书籍中,并因此对天文学产生了浓厚的兴趣。
亚当斯幼年时曾进入兰纳斯特村校,在那里他学习了一些古希腊语与代数学知识。十二岁起,他去了他母亲的表兄约翰·柯西·格里尔斯(与她的叔叔与儿子同名)在德文港运营的一家私立学校。他在这家学校学习了一些古典学知识,但数学知识多为自学,他也经常借用德文港技术学院的图书馆阅读李氏百科全书与塞缪尔·文斯的著作。1835年,他在康沃尔郡的兰道夫镇观测到了哈雷彗星,并于次年开始了他自己的天文学计算、预测与观察。为了给事业筹措资金,他还有做家教。
发现海王星
1821年,天文学家阿列西·布瓦尔发布了一系列他对天王星轨道的观测数据表,并基于牛顿运动定律与万有引力定律对天王星的未来位置做出了预测。然而,随后的观测结果与他的预测发生了巨大的偏差,这使布瓦尔认为在天王星周围存在其他天体造成引力摄动。亚当斯还在大学时就了解到了布瓦尔的发现,并对摄动理论深信不疑。他坚信,利用观测到的天王星数据以及牛顿的万有引力定律,终能推导出那颗神秘天体的质量、位置与轨道。1841年7月3日,他指出他打算研究这一问题。尽管亚当斯似乎不是不重视他自己的研究成果,但他还是没有给艾里回信。对此有数种说法,包括焦虑与拖延等。艾里对这颗新天体的搜寻从次年7月29日展开
亚当斯也没有对查理斯和艾里有所抱怨
1852年,他发表了一张全新的月球视差表,这张表较原来的更加精准,取代了约翰·布尔克哈特多年前的研究成果。他还对马里·达穆瓦索、菲利普·杜尔塞和等科学家的理论做出了一些修正。在之后的十八世纪,根据月球经度的差异估算,其值约为10″(角秒每平方世纪)。这一加速度被普遍称作月球恒定加速。1787年,拉普拉斯曾根据地球轨道异动给出对此现象的解释。他的研究只考虑了太阳与地球在径向上的引力作用,却密切切合历史上的观测数据。1820年,在法国科学院的坚持下,达穆索瓦、布拉纳和弗朗西斯科·卡利尼重新审视了拉普拉斯的研究成果,计算了二次以及更高次的扰动,却还是得出了相似的结果:只有径向引力产生了作用,切线方向上的引力对结果没有造成影响。汉森在1842年和1847年亦取得了相似的结果。
1853年,亚当斯发表了一份报告,揭示在拉普拉斯的理论中,切线方向的项会在一次条件下消失,但进入二次后便会回归且至关重要。小的项会在积分后造成巨大影响,亚当斯得出结论,布拉纳高估了月球恒定加速大概1.66″每世纪。布拉纳则承认了亚当斯,因为他在修正他自己的分析结果时得出了相同的结果。然后勒威耶改口,发表了一份他自己的研究成果,其与亚当斯和布拉纳的均不一样。德劳内于1859年计算了四次项并得到了和亚当斯一模一样的结果,这使得亚当斯进一步公布了他对五、六、七次项的计算结果。他后来又计算得出,在观测到的11″中,引力效应只占5.7″。
1881年,英国王室想要聘请他做皇家天文学家,但他还是选择了留在剑桥继续教书与研究。1884年,他以英国代表的身份出席了,同年他亦出席了蒙特利尔和费城的英国与美国协会会议。
*1848年皇家学会授予其科普利奖章1863年他与都柏林的艾莉莎·布鲁斯女士(1827-1919年)结婚,这位女士后与亚当斯合葬。
參考文獻
外部連結
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- [http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/Mathematicians/Adams.html Biography on the St Andrews database]
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- Davor Krajnovic, [https://arxiv.org/abs/2004.03886 John Couch Adams: mathematical astronomer, college friend of George Gabriel Stokes and promotor of women in astronomy]
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