Wielki pechowiec. Odkrycie Neptuna

John Couch Adams urodził się w 1819 r. w rodzinie chłopskiej. Już jako mały chłopiec przejawiał niezwykłe zdolności matematyczne, toteż posłano go do szkół. Rychło zainteresował się tam astronomią. W wieku dwudziestu kilku lat prowadził już samodzielne obserwacje astronomiczne. W 1841 r. w ręce Adamsa wpada praca Airy'ego — czołowego astronoma brytyjskiego — relacjonująca opublikowaną w 1832 r. pracę astronoma Bouvara na temat nieregularności ruchu Urana. Trudno się powstrzymać od uwagi, że trzeba było aż 9 lat, aby Adams dowiedział się o badaniach tego Francuza, i to z drugiej ręki… Zaznajomiwszy się z tą pracą, Adams napisał w lipcu 1841 r. na marginesie: „Podjąłem decyzję… przystąpić jak najszybciej po uzyskaniu stopnia (naukowego) do badania nieprawidłowości ruchów Urana… Moim celem jest wyjaśnienie czy można je przypisać oddziaływaniu nie odkrytej jeszcze planety za Uranem, obliczyć przybliżone elementy jej orbity, co doprowadzi do prawdopodobnego odkrycia planety”.1 Jednak dopiero latem 1843 roku Adams przystępuje do prac nad tym intrygującym problemem. Już w październiku ma pierwsze rezultaty. Udawadniają one mu prawidłowość wybranej drogi, nikomu jednak ich nie ujawnia.

Pracując z przerwami (miał przecież „normalne” obowiązki służbowe w Kolegium Saint John w Cambridge, którego był członkiem od 1843 r. — np. analizę obserwacji komet), uzyskuje do roku 1845 sześć coraz dokładniejszych rozwiązań problemu. Dopiero szóste rozwiązanie uznaje za względnie zadawalające — prawdziwy przykład ostrożności, powściągliwości i skromności naukowej (również w życiu codziennym Adams był człowiekiem bardzo skromnym, a także… nieśmiałym). Uzyskane elementy orbity nieznanej planety miały wartość:

We wrześniu 1845 r. Adams przesyła wreszcie pozycję nieznanej planety Jamesowi Challisowi, profesorowi i dyrektorowi Obserwatorium Cambridge — wybitnemu obserwatorowi, któremu zresztą już od 1843 r. wspominał o swych pracach.

Challis nie podejmuje jednak obserwacji (!), a doradza Adamsowi przedstawienie sprawy słynnemu G. B. Airy'emu, astronomowi królewskiemu, dyrektorowi Obserwatorium Greenwich. Załącza przy tym 22 września 1845 r. … list polecający: „Mój przyjaciel Adams … zakończył swe obliczenia odnośnie perturbacji Urana ze strony przypuszczalnej, bardziej oddalonej planety i uzyskał wyniki, które chciałby przedstawić Panu osobiście, jeżeli może Pan poświęcić mu kilka minut swego drogocennego czasu. Obliczenia opierają się na obserwacjach, którymi tak życzliwie obdarzył nas Pan nieco wcześniej, a jego osobiste cechy jako matematyka i doświadczonego rachmistrza są takie, że jestem skłonny rozpatrywać uzyskane wyniki jako ozasługujące na wiarę”.

Adams niezwłocznie wyjeżdża do Greenwich. Airy jest jednak nieobecny, gdyż wyjechał do Francji. Adams zostawia więc tylko list polecający Challisa. Po powrocie i przeczytaniu listu Airy zwraca się do Challisa z prośbą: „…Niech Pan przekaże Adamsowi, że jestem bardzo zainteresowany jego badaniami i że będę bardzo szczęśliwy, jeżeli otrzymam od niego w tej sprawie pismo”. Adams przyjeżdża więc ponownie do Greenwich — w październiku 1845 r. — i znowu nie zastaje Airy'ego. Zostawia więc tylko krótki — jednostronicowy (!) — wyciąg swej pracy z prośbą by zawiadomiono Airy'ego, że przyjedzie za kilka godzin z osobistymi wyjaśnieniami. Gdy jednak za kilka godzin zgłasza się do domu Airy'ego ponownie, dowiaduje się, że ten „… je właśnie obiad i nie można mu przeszkadzać”. Spotkanie nie dochodzi więc do skutku i Adams wyjeżdża przekonany, że Airy po prostu nie chciał go przyjąć, podczas gdy za nieporozumienie odpowiedzialny był — jak się zdaje — służący Airy'ego, który najwyraźniej w ogóle nie przekazał swemu chlebodawcy wiadomości od Adamsa.

Znalazłszy sam wyciąg pracy Adamsa, Airy bardzo sceptycznie odniósł się do niej. Kiedyś wyraził — w 1834 i 1837 r. — opinię, że obliczenie pozycji nieznanej planety na podstawie perturbacji wywieranych przez nią na ruch Urana jest niemożliwe (!); zresztą Airy w ogóle nie wierzył w istnienie nieznanej planety i powątpiewał nawet … w ścisłość prawa powszechnego ciążenia.

Dodać tu można, że Airy mógł być oburzony, iż … jakiś młody i nieznany Adams ośmielił się zostawić mu jedną kartkę mającą stanowić rozwiązanie tak niezwykłego problemu, nie próbując na domiar złego osobiście wyjaśnić sprawy. Dodać jeszcze można, że Airy w togóle ze sceptycyzmem odnosił się — jeżeli nie z niechęcią — do do młodych naukowców. Co prawda, Airy odpisał po kilku tygodniach Adamsowi, prosząc go o pewne szczegółowe wyjaśnienia, ale pismo to było sformułowane w taki sposób i tak lakonicznie, że Adams uznał je za zdawkową i retoryczną uprzejmość, tym bardziej, że zapytanie Airy'ego potraktował za trywialne, w związku z czym pismo to Adams pozostawił bez odpowiedzi(!).

Jak na młodego, skromnego i nieśmiałego człowieka Adams postąpił jednak z pewnością niewłaściwie.

W świetle powyższych informacji za sensację można więc uznać, że Adams, Challis i Airy mimo wszystko spotkali się jednak osobiście ze sobą — 4, 5 i 6 grudnia 1845 r. — ale co było tematem tego spotkania — do dziś nie wiadomo!

Za sensację można też uznać, że Airy pokazał w październiku 1845 r. notatkę Adamsa brytyjskiemu miłośnikowi astronomii Williamowi Dousowi {1799–1868), a ten powiadomił o tym słynnego Williama Lassela, podając współrzędne nieznanej planety i prosząc go o podjęcie poszukiwań, ze zwróceniem uwagi, że odkrycie jej bardzo ułatwi to, iż nie jest ona obiektem punktowym, a ma tarczę! Trudno tu wstrzymać się od uwagi, że miłośnik astronomii wykazał więcej trzeźwego rozsądku niż słynny astronom królewski! Niestety Lassel był wtedy chory i poszukiwań nie podjął, a gdy wyzdrowiał — pisma Dousa nie mógł już znaleźć…

Kontakty Adamsa z Challisem i Airy'm nie dały więc żadnych rezultatów.

Zdumiewające jest jednak, że Adams nie opublikował po prostu swej pracy gdziekolwiek2 — tym bardziej, że od grudnia 1845 r. był członkiem Brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego i mógł samodzielnie publikować w wydawnictwach tego towarzystwa. Być może sam zwątpił w swą pracę? Fakt faktem, że w 1846 r. podjął — po raz siódmy — analizę problemu i odpowiednie obliczenia.

Tymczasem jednak analogiczne prace rozpoczyna we Francji Leverrier, a w czerwcu 1846 r. przedstawia Paryskiej Akademii Nauk pierwsze wyniki, analogiczne do uzyskanych przez Adamsa, o pracach których nic jednak nie wie.

Dopiero na wieść o tym Airy decyduje się wreszcie podjąć poszukiwania nieznanej planety i organizuje na ten temat naradę z Challisem i Johnem Herschelem. Równocześnie jednak Airy nie powiadamia Leverriera, że już przed rokiem Adams uzyskał podobne rezultaty, ani nie ujawnia tego w jakikolwiek inny sposób! Co więcej, w Greenwich poszukiwań planety nadal nie podjęto, a prośbie Leverriera w tej sprawie Airy odmawia!

Rzecz ciekawa, że w lipcu dochodzi do drugiego spotkania Airy'ego i Adamsa, i znów nie wiadomo na jaki temat. Teraz Airy zaczyna się jednak jak gdyby spieszyć, 9 i 13 lipca 1846 r. nalega na Challisa listownie, aby podjął poszukiwania nieznanej planety w Cambridge, toteż Challis rozpoczyna wreszcie obserwacje 29 lipca 1846 r., ale czyni to z niechęcią i niezbyt starannie — nie przejawiając ani śladu pozytywnej postawy z 1845 r. Obserwacje są prowadzone w sposób zrutynizowany i zaplanowane na bardzo długi okres czasu. Mają one polegać na trzykrotnym drobiazgowym przejrzeniu obszaru nieba 30° wzdłuż eliptyki i 10° prostopadle do niej — z centrum w miejscu podanym przez Adamsa. Challis zamierzał przy tym mierzyć współrzędne każdej gwiazdy o jasności większej od 11^m — olbrzymia praca, wymagająca miesięcy! Adams sugerował, żeby poprzestać na gwiazdach do 9^m, co by trzykrotnie skróciło poszukiwania. Doświadczony obserwator, jakim był Challis, zupełnie przeoczył przy tym fakt, że czynnikiem niezwykle ułatwiającym poczukiwania jest przecież istnienie u nieznanej planety tarczy!

W ciągu dwóch miesięcy Challis przemierzył dwukrotnie pozycje ok. 3 000 gwiazd — bez rezultatu: poszukiwanej planety między nimi nie było…

W tym czasie Adams oblicza swój ostatni wariant i stwierdza, że założenie mniejszej o 1/30 odległości od Słońca nieznanej planety, niż w poprzednim wariancie, lepiej objaśnia nieregularności ruchu Urana, i że gdyby założyć jeszcze nieco mniejszą odległość, nastąpiłaby całkowita zgodność obserwowanego ruchu Urana z teoretycznymi przewidywaniami jego ruchu, uwzględniającymi obecność nieznanej planety. Nowe elementy charakteryzujące nieznaną planetę mają wartość:

średnia długość — 323°2', długość peryhelium 299°11', mimośród — 0,12 062, masa — 0,000 150 03 (poprzednio: 0,000 165 63).

Tym razem Adams decyduje się wreszcie opublikować swe obliczenia na sesji Brytyjskiego Towarzystwa Rozwoju Nauki, ale gdy przyjeżdża do Southampton (15 września 1846 r.), jest już jeden dzień po zakończeniu obrad sekcji matematyczno-fizycznej! W tydzień zaś później — 23 września — istnienie nowej planety staje się faktem. Odkrył ją w Berlinie Galle na podstawie obliczeń Leverriera, w odległości zaledwie 1°,9 od pozycji (po ekstrapolacji) podanej przez Adamsa na przełomie września i października 1845 r.

Jedna z gazet brytyjskich pisząc o odkryciu, komentuje je w sposób następujący: „Zdumiewa nas fakt, że Królewski , Astronom posiadał dane, 'które pozwalały na wcześniejsze o rok odkrycie nowej planety. Ż drugiej strony wydaje się efcstraordynaryjnym, że to>mpei-tentny matematyk, który obliczył orbitę perturbującego ciała, zadawalał się tym, że zatrzymał wyniki dla siebie, ;nie publikując ich tak długo”.

Właściwie — nic dodać, nic ująć. Nie zmienia to faktu, że Adamsa spotkała wielka tragedia osobista, a Airy'ego — kompromitacja.

Nie od rzeczy tu jednak dodać, że nową planetę odkryto właściwie wcześniej! Mianowicie już 25 października 1845 r. zauważył ją 18-centymetrowym teleskopem John Hind w swym prywatnym obserwatorium w Londynie, a później — ponownie 7 września 1846 r. Niestety, Hind nie zorientował się, że zauważył tak gorąco poszukiwaną planetę!

Dowiedziawszy się o odkryciu planety, Challis jeszcze raz przejrzał zapiski swych obserwacji. Wynik był wstrząsający, okazało się, że dojrzał nową planetę 4 i 12 sierpnia oraz 29 września 1846 r. Przeoczenie planety nastąpiło dlatego, że omyłkowo nie porównał ze sobą obserwacji gwiazd z 30 lipca i 12 sierpnia. Nieznana planeta była ostatnią w tej przeoczonej grupie! Gdyby więc Challis poświęcił jeszcze kilka minut na sprawdzenie porównań, zaszczyt odkrycia nowej planety przypadłby jemu — i Adamsowi.

Zresztą Challis mógł odkryć nową planetę jeszcze 29 września, kiedy odkrycie Gallego nie było jeszcze znane w Londynie, gdyż w dniu tym przeczytał trzecią pracę Leverriera, w której zwrócił uwagę, że należy szukać o ciała z tarczą, i rzeczywiście po trzech godzinach i przepatrzeniu ok. 300 gwiazd zauważył, że jedna ma jak gdyby tarczkę; nie wiedzieć czemu — nie zastosował jednak większego powiększenia w swym teleskopie, aby się co do tego upewnić. 30 września Galle nie obserwował, bo jego zdaniem przeszkadzał w tym Księżyc. Hindowi jednak nie przeszkodził, bo tego samego dnia zauważył nową planetę, kiedy dowiedział się o jej odkryciu. Sam Adams i Challis dowiedzieli się o odkryciu 1 października, ale powstrzymali się od ujawnienia jakichkolwiek swych prac na polu jej poszukawań. Był to jednak cios, który wywarł piętno na całej dalszej karierze naukowej Adamsa, który był o maleńki krok od odkrycia Neptuna, nie wiedzieć czemu jednak kroku tego nie postawił; było to zarazem wydarzenie wystawiające nie najlepsze świadectwo (oględnie mówiąc) wybitnemu skądinąd uczonemu, jakim był Airy. Niestety, nader często i dziś jeszcze zdarza się, że młodzi naukowcy, zwłaszcza jeżeli brak im śmiałości życiowej, nie oglądają rezultatów, jakie mogłyby stać się ich udziałem. A do sukcesów nieraz dochodzą jednostki obdarzone zdolnościami co prawda miernymi, ale obdarzone za to … sprytem.