在對上帝這位幾何學家究竟是按什么規(guī)則對太陽系做出如此之安排進行探究的早期，開普勒曾經一度為他所看到的火星和木星之間不成比例的巨大間隙而困惑。他想到在這個巨大的空間帶上可能存在未被發(fā)現(xiàn)的行星。

牛頓認為該間隙的存在表明，由于木星和土星這兩顆巨大行星的引力使太陽系面臨崩潰的危險，上帝通過把它們驅逐到太陽系的外圍而設法消除了這一危險。蘭伯特（Johann Heinrich Lambert，1728－1777）認為木星和土星有可能“奪走”了曾一度占據在該空間帶上的行星。英國一位天文愛好者賴特（Thomas Wright，1711－1786）則在一部未曾公開出版的預言書中懷疑在該間隙上曾有過一顆行星，而該行星后來受到彗星的撞擊毀掉了。

認為在該間隙上存在或曾存在過一顆“丟失了的行星”的人們，受到18世紀發(fā)現(xiàn)的一個數(shù)學關系的鼓舞。牛津教授戴維·格里高利（David Gregory，1659－1708）在其1702年的《天文學原理》一書中特別提到，行星軌道半徑大致與數(shù)字4、7、10、15、52、95成比例。德國的一位大眾哲學家克里斯蒂安·沃爾夫在一部書中重新公布了這些數(shù)字，這部書正巧被維登堡大學的物理學教授提丟斯（Johann Daniel Titius，1729－1796）注意到了。1766年，提丟斯將著名的法國自然主義者查爾斯·博內的《自然的沉思》翻譯成德語出版。在博內的書中，提丟斯插了一段話，只是把格里高利的15換成16，95換成100，從而使得那些數(shù)字分別等于4、4＋3、4＋6、4＋12、4＋48和4＋96。沒有行星與4＋24對應。博內猜測這空隙屬于還沒有被發(fā)現(xiàn)的火星衛(wèi)星。

1772年提丟斯譯作的第二版被一位年輕的德國天文學家波得（Johann Elert Bode，1747－1826）注意到了，波得不認同該書關于火星衛(wèi)星的假說，而對書中列出的數(shù)字關系深感興趣，并與書中的說法取得了共鳴：“人們能夠相信是造物主留下了這一空白的說法嗎？當然不會。”波得開始相信在火星－木星間隙帶上存在著一顆未曾發(fā)現(xiàn)的行星，該行星距太陽的距離約為4＋24單位。

1781年3月威廉·赫歇耳（Wilhelm Herschel，1738－1822）發(fā)現(xiàn)天王星。^[3]天王星的距離正好落在4＋192＝196個單位上。新行星的發(fā)現(xiàn)大大激起了尋找“火星－木星間隙”行星的熱潮。后來波得取日地距離為1 000單位，這樣水星到太陽的距離為397單位，水星與金星之間的間距為293單位，并以此改寫了提丟斯定則。

表7.1　提丟斯—波得定則

天王星軌道半徑完全符合前述數(shù)列。德國天文學家察奇（Franz Xaver von Zach，1754－1832）對此數(shù)列完全信服了。1787年他對火星－木星間隙帶做了搜索，試圖在那里找到一顆行星，結果一無所獲。1799年察奇與德國同行們商量希望能組織起來對該問題進行聯(lián)合探索。1800年9月21日察奇和其他幾位天文學家決定組成一支包括24名“天空警察”在內的觀測隊，每人負責黃道帶上的一個區(qū)域，搜尋新天體。

西西里島巴勒莫的皮亞齊（Giuseppe Piazzi，1746－1826）的天文臺位于歐洲最南端，他不知道自己已經被選定成為一位“天空警察”。皮亞齊立志編制一份精確的恒星星表，精度要遠高于前代同類工作，為此他委托倫敦的著名儀器制造商拉姆斯登設計制造了一架巧妙精致的儀器。

圖7.9　皮亞齊肖像

1801年元旦，皮亞齊像往常一樣繼續(xù)為他的星表而工作。他測量了拉卡伊黃道恒星表中編號為87的那顆恒星的位置，并利用這一機會測量了其前的那顆八等星。第二天晚上他再次對那顆八等星做了測量。讓他吃驚的是，他發(fā)現(xiàn)這顆星好像移動了。在隨后的幾天里，他對該星的繼續(xù)觀測證明，它確實移動了。因此，它是太陽系的一員，不是恒星。

皮亞齊很快就確定這是一顆新的行星，并把這顆星叫做谷神星（Ceres），以此表示對西西里的保護女神谷神的敬意。德國數(shù)學家高斯使用他新發(fā)明的“最小二乘法”計算出了這顆新行星的軌道，確定它到太陽的平均距離為2.77天文單位，與提丟斯的2.8和波得的2.731非常接近。

一開始人們認為谷神星就像天王星一樣毫無疑問是顆大行星。但威廉·赫歇爾卻驚訝地發(fā)現(xiàn)，即使用他的高倍望遠鏡，也很難看到它的行星光斑。他覺得這顆星甚至比我們的月球還要小。^[4]更糟糕的是，到了3月德國天文學家奧伯斯（Heinrich W.M.Olbers，1758－1840）發(fā)現(xiàn)了另一個移動著的天體，他把它叫做智神星（Pallas）。赫歇爾對智神星的直徑也做了測量，認為它小于111英里。顯然，谷神星和智神星沒有資格叫做行星。

為了用合適的術語對新發(fā)現(xiàn)的這類天體加以描述，赫歇爾提議把它們叫做小行星（asteriod）。為了挽救那個數(shù)列，奧伯斯猜測說這兩顆小行星是曾經占據在該間隙的那顆大行星的碎片。

那么應該還有別的碎片。果然，1804年德國天文學家卡爾·哈丁（Karl Harding，1765－1834）發(fā)現(xiàn)了婚神星（Juno，247千米），1807年奧伯斯又發(fā)現(xiàn)了灶神星（Vesta，538千米）。灶神星發(fā)現(xiàn)之后很長一段時間里人們沒有再找到新的小行星，天文學家們很快就厭倦了這種搜尋。后來德國一位退休郵政局長亨克（Karl Hencke，1793－1866）喚起了人們對搜尋小行星的興趣。亨克于1830年開始搜尋，默默工作了15年，于1845年發(fā)現(xiàn)了第五顆小行星義神星（Astraea，117千米），1847年又發(fā)現(xiàn)了第六顆小行星韶神星（Hebe，186千米）。到1891年，總共找到了300多顆小行星。能夠發(fā)現(xiàn)這么多小行星，主要得益于照相術的應用。

如果小行星真的是一顆行星爆炸所形成的碎片的話，那么（至少在一開始）它們的軌道應該交匯于爆炸處及在太陽的對側處。但是隨著越來越多的小行星被發(fā)現(xiàn)，人們認識到實際情況遠非如此。事實上現(xiàn)在人們知道，只有很少一部分小行星直徑超過250千米，所有小行星的質量加起來也遠不及月球，更不要說與行星相比了。