Однако возможности совершения открытий по накатанной колее еще не были исчерпаны. Создается впечатление, что весь мир волновала идея существования по соседству новых планет. Двумя из них, обнаруженными после открытия Гершелем Урана, стали Нептун, найденный в 1846 г., и Плутон – в 1930 г. (Вопрос о том, заслуживает ли Плутон права называться планетой, сохранялся до XXI в.) В способах их открытия оказалось так много точек соприкосновения, что представляется целесообразным рассмотреть их вместе. Планеты обнаружили только после предвычислений, сделанных на основе ньютоновской небесной механики, иными словами, совсем не так, как Гершель открыл Уран. Они были найдены после соответствующих предвычислений, но позже высказывались предположения, что по меньшей мере в одном случае предвычисление содержало ошибки и открытие произошло совершено случайно.

До их обнаружения была найдена другая разновидность планетных соседей, и в отношении них применили совершенно иную цепочку рассуждений. Закон планетных расстояний Тициуса – Боде (см. с. 475) казался большинству астрономов надуманным, не имеющим какого-либо серьезного обоснования, и все же создается впечатление, что он получил широкую поддержку благодаря Урану, открытому Гершелем через девять лет после того, как этот закон впервые поставили на обсуждение. Предсказываемый им радиус орбиты находился в согласии с наблюдаемым радиусом, отличаясь от него не более чем на две-три сотых доли. Это в свою очередь укрепило убежденность в существовании планеты между Марсом и Юпитером (о чем подозревал еще Кеплер, но исходя из других соображений), соответствовавшей значению n = 3 в записи этого закона. Группа немецких астрономов под руководством фон Цаха зашла настолько далеко, что даже основала в 1800 г. клуб «Лилиентальские сыщики» для поиска недостающей планеты. На самом деле этот промежуток заполняют астероиды, «малые планеты». Первый астероид обнаружил в 1801 г. Джузеппе Пиацци из Палермо (Сицилия). Он не занимался поиском недостающей планеты, и нашел объект случайно, вначале приняв его за обычную слабую звезду. Однако, как оказалось, объект перемещался сначала попятным, а затем прямым движением. Пиацци доверился своему другу Барнабе Ориани из Милана, сказав, что обнаружил новую планету, но когда он писал Лаланду в Париж и Боде в Берлин, то более осторожно назвал открытый объект предположительно кометой. Тем не менее Лилиентальские сыщики не сомневались – это их недостающая планета. Как бы то ни было, объект Пиацци на какое-то время скрылся в сиянии Солнца. Вскоре молодой Гаусс получил возможность рассчитать новую орбиту, и в последнюю ночь 1801 г. объект нашли повторно в том месте, на которое указал Гаусс. Пиацци выбрал имя Церера Фердинанда в честь богини Цереры и правителя Неаполя и Сицилии Фердинанда IV. Однако когда Гершель измерил ее размеры, он, как и все интересующиеся этим вопросом, сильно удивился: по его оценке, диаметр составлял всего лишь 259 километров.

Другой сюрприз был преподнесен в марте 1802 г., когда один из Лилиентальских сыщиков Ольберс обнаружил похожий объект. Он назвал его Паллада, Гаусс вычислил его орбиту, и она снова располагалась между Марсом и Юпитером. Гершель оценил размеры Паллады как две трети от размеров Цереры и отметил, что закон Тициуса – Боде будет опровергнут, если оба эти объекта называть планетами. Со своей стороны, Ольберс указал на возможность спасти закон, если оба астероида (термин Гершеля) являются остатками единого когда-то распавшегося объекта. Это предположение привело к появлению целой индустрии малых планет, когда в течение того же столетия обнаружили множество астероидов – Юнону в 1804 г., Весту в 1807 г. и т. д. Астрономы решили рассчитать время, когда все они находились вместе в прошлом. Однако в 1809 г., еще до того как проблема перешла в эту плоскость и привлекла внимание Гаусса к изучению орбит астероидов, он опубликовал свою «Теорию движения небесных тел, обращающихся вокруг Солнца по коническим сечениям». Это был самый изящный математический анализ из всех, когда-либо написанных об общей проблеме определения орбиты по более чем трем наблюдениям. Для этой цели Гаусс разработал свой метод наименьших квадратов, используемый сегодня едва ли не в каждой науке, где существует потребность в сопоставлении теории с полученными измерениями. (См. об этом выше на с. 585.) Теоретическая работа Гаусса в некотором смысле затмила собой открытие астероидов.

Еще до осознания того, что новое открытие Гершеля представляет собой планету, предпринимались попытки нахождения параметров его орбиты, то есть будущего Урана. В этом могли помочь старые наблюдения. Иоганн Тобиас Майер, как обнаружил Боде, видел его (не осознавая того, что это была планета) в 1756 г., а Флемстид – в 1690 г. На деле, при обладании хорошим зрением, планету можно увидеть невооруженным глазом. Еще больше подобных старых обнаружений «звезды», которая на самом деле являлась Ураном, нашли в отчетах за последующие сорок лет. Эти обнаружения производились в рамках стандартных наблюдательных программ и позволили нескольким астрономам уточнить его орбиту и составить таблицы его движения начиная с 1788 г. Однако по истечении нескольких лет стало ясно, что Уран весьма упрямая планета, и даже лучшие из таблиц, составленные Делямбром в 1790 г. и долго удерживавшие эти позиции, вскоре столкнулись с определенными трудностями. Несмотря на это, спустя некоторое время интерес к орбите Урана стал постепенно сходить на нет. Как мы видели, наполеоновские войны не то чтобы полностью ликвидировали общение между учеными, но все же отнюдь не способствовали спокойному ведению научных исследований на территории континентальной Европы. Покровитель Пиацци был свергнут, а Гаусс умер вскоре после битвы при Йене.

После разгрома Наполеона Уран в очередной раз подвергся нападению. Новые таблицы были составлены в 1821 г. Алексисом Буваром, который будучи по происхождению сыном альпийского крестьянина, обладал незаурядным талантом вычислителя, в силу чего стал незаменимым помощником Лапласа. В течение одиннадцати лет можно было слышать стенания Эри по поводу того, что таблицы давали ошибку порядка половины минуты дуги. В течение нескольких лет (до и после назначения его в 1835 г. Королевским астрономом) он работал над этой проблемой, и опубликованные им измерения прохождений этой планеты через меридиан дали всем европейским астрономам возможность попробовать свои силы в выявлении причины аномальных отклонений. Интересно отметить окрепшую уверенность астрономов в непогрешимости комплекса законов Ньютона – Кеплера и то, как их встревожило известие: планета вышла из подчинения, отклонившись всего лишь на двадцать или тридцать секунд, несмотря на то что она не могла наблюдаться в течение всего своего 84-летнего цикла, поскольку была обнаружена сравнительно недавно. Стали сами собой появляться разнообразные возможные варианты объяснения этой аномалии. Испытал ли Уран столкновение с какой-нибудь кометой за время, прошедшее с момента его открытия? У него есть невидимый, но очень массивный спутник? Это межпланетный флюид, препятствующий планетным движениям? Или закон тяготения Ньютона перестает действовать на очень больших расстояниях? Или, может быть, есть какая-то невидимая планета, которая оказывает возмущающее действие на Уран?

Задолго до этого Клеро выдвинул именно эту последнюю гипотезу для объяснения странностей в движении кометы Галлея; и теперь английский любитель Т. Дж. Хасси высказал такое же предположение в отношении Урана. Никколо Каччиаторе из Палермо полагал, что он действительно видел планету за Ураном в 1835 г.; позже Луи Франсуа Вартманн из Женевы сообщил о ее наблюдении в 1831 г. Как выяснилось, оба эти утверждения оказались ошибочными, но постепенно стала распространяться вера в существование некой возмущающей планеты. В 1842 г. Гёттингенская академия наук учредила премию за решение проблемы Урана. При таких обстоятельствах то, что два человека нашли решение совершенно независимо друг от друга (часто это представлялось как пример какого-то мистического совпадения), было отнюдь не самым главным сюрпризом.

До того как обратиться к небесной механике, Урбен Жан Жозеф Леверье, сын местного правительственного чиновника в Нормандии, хорошо зарекомендовал себя в математике, будучи студентом Политехнической школы, а затем изучал химию у Гей-Люссака. Он исследовал возмущения кометных орбит, углубил общую теорию возмущений Лагранжа, и добился таких успехов, что начал восприниматься в некоторых кругах как достойный преемник Лагранжа и Лапласа. В 1845 г. он пересмотрел предложенную Буваром теорию Урана, получив поручение поработать над этой проблемой от Франсуа Араго, директора Парижской обсерватории и друга Эри. Уже в июне 1845 г. он написал Эри, пообещав послать ему положение планеты сразу же после завершения вычислений, и попросил Эри поискать ее; но это предложение было отклонено. 18 сентября 1846 г. Леверье завершил вычисления, после чего он написал Иоганну Галле в Берлинскую обсерваторию, попросив его исследовать специально оговоренный участок неба на предмет нахождения там новой планеты. Ночью и ранним утром 23 и 24 сентября 1846 г. Галле и Генрих д’ Арре обнаружили планету на расстоянии одного градуса от рассчитанного положения. (Как мы видели ранее, имя, которое ей в конечном счете присвоили ,– Нептун – первоначально предназначалось для Урана.) Это стало причиной большого торжества, и не только во Франции, но оно омрачилось быстро распространившимся предположением, что предсказание Леверье оказалось отнюдь не первым.

Джон Куч Адамс был сыном корнуоллского фермера-арендатора, чья борьба за то, чтобы отправить сына в Кембридж оказалась оправданной, когда тот возглавил список успеваемости класса по математике в 1843 г. В ходе обучения его избрали членом своего колледжа (Св. Джона) и как только начались летние каникулы, он приступил к работе над проблемой Урана. К октябрю Адамс получил приблизительное решение и в феврале 1844 г. обратился через посредство Джеймса Чэллиса к Королевскому астроному Эри за более точными данными об Уране. Использовав значение Эри, он рассчитал величину массы, гелиоцентрическую долготу и элементы эллиптической орбиты предполагаемой планеты. Адамс передал свои вычисления Чэллису в сентябре 1845 г. Исторические документы, касающиеся того, кем, что и когда было предсказано, содержат пробелы, да это и не так важно, если бы не возникли споры по поводу приоритета. После двух попыток увидеться с Эри лично (в первом случае Эри находился в Париже) Адамс оставил копию своих расчетов в Гринвиче 21 октября 1845 г. Спустя несколько недель Эри отправил Чэллису письмо с необоснованными критическими замечаниями, неправильно написанным именем Адамса и превратно понятым статусом – он полагал, что Адамс был пожилым священником. В ноябре Эри написал письмо Адамсу с довольно конструктивной критикой, но тот не ответил. Без особого энтузиазма Эри попросил Чэллиса начать поиски планеты в июле 1845 г., но только раздражил Чэллиса своим тоном. Год спустя, начиная с 29 июля 1846 г., Чэллис приступил к поискам с почти беспрецедентной тщательностью, используя крупнейший на то время британский рефрактор, руководствуясь записями, составленными для него Адамсом. Несмотря на то что они, по-видимому, в значительной степени основывались на работе Леверье от 1 июня текущего года, Адамс по какой-то причине указал Чэллису место на небе, далеко отстоящее от правильного, и потому Гринвичское сканирование небосвода не привело к открытию новой планеты. После этого исследование, проведенное Леверье, как мы уже видели, позволило обнаружить планету в сентябре.

Джон Гершель был первым, кто привлек внимание общественного мнения к достижению Адамса в письме, опубликованном в Лондонском литературном журнале «Атенеум» в октябре 1846 г. В решительном риторическом сочинении он сослался на выступление, сделанное им в Британской ассоциации содействия развитию науки 10 сентября. В нем он намеревался говорить о движениях планет, испытывающих «дрожь от далеко простертых возможностей нашего анализа» (отсылка к теории возмущений), «точность которого едва ли уступает наблюдательным свидетельствам». Эта сомнительная ретроспектива, нарисованная сыном первооткрывателя Урана, явно намекала на причисление обсуждаемого открытия к заслугам британской астрономии. Вполне возможно, что когда он в первый раз произносил эти слова, они не содержали сознательной отсылки ни к Адамсу, ни к какому-либо другому человеку. Как бы то ни было, это вызвало горькие разногласия, частью по поводу приоритета, а частью – по поводу поведения Эри и Чэллиса в этом деле. По заявлению Чэллиса, сменившего Эри на посту плюмианского профессора астрономии в Кембридже, когда в 1835 г. Эри стал Королевским астрономом, во время поиска планеты в 1845 г. и наблюдения положений требуемых звезд в надежде, что одно из них со временем изменится, он нашел среди звезд ту, которая, как оказалось, соответствовала планете. Однако он не обработал должным образом свои наблюдения, поскольку был занят кометами и не слишком-то и верил в предсказание Адамса. Кто-то увидел в этом не признание в небрежности, а основание выдвижения претензий на приоритет, утверждая, что планета была «обнаружена» 12 августа. И все же почестями осыпали Леверье, а Адамсу досталась лишь малая их часть, хотя в 1848 г. Королевское общество посчитало нужным дать ему свою высшую награду – медаль Копли. Ту же самую награду получил и Леверье сразу же после совершения открытия.

В долгосрочном плане двумя главными миротворцами в этом печальном эпизоде выступили Джон Гершель со стороны Англии и Жан-Батист Био со стороны Франции. Однако шовинистическая полемика вокруг Адамса на этом не закончилась. В 1850‐х гг. он обнаружил серьезную ошибку в трактате Лапласа о вековом ускорении движения Луны. Решение было принято в пользу Адамса, но лишь после 1861 г., вслед за многими взаимными обвинениями. В результате величину ускорения уменьшили почти в два раза – с 10,58″ до 5,70″. В том же 1861 г. Адамс сменил Чэллиса на посту директора Кембриджской обсерватории.