他是人類歷史上第一個天體物理學家和最後一個占星師
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「地球往事」系列——尋找真實故事中的感人(內容來自紀錄片《卡爾薩根的宇宙》)
幾千年前,人們認為行星的運動會影響國王、朝代的更替,朝廷官方會僱傭研究和觀測星星運動的專家,也就是「占星師」。
除了官方的占星師,其他人隨便研究占星是不行的,為什麼呢?因為推翻一個政體最好的辦法是用占星學預言它會垮台。
而觀測到災星或者預言錯誤的占星師可能面臨被處死的懲罰。
直到今天,占星學還是影響著我們生活的方方面面,例如災難(Disaster)這個詞,希臘語的意思是「bad star」。
打開網頁隨便搜索「占星」,你會發現數不清的關於占星學的條目,現在我們理解的占星學,基本上是認為行星會影響人類的性格和命運——你出生時行星所在的星座,對的前途有深遠的影響;比如木星代表帝王的威嚴和仁慈的性格,土星(gravedigger)象徵不信任、猜疑和邪惡,火星象徵戰士,有好鬥的屬性。
但上過中學的我們都知道,行星的運動早已不在神秘,現在的我們可以精確計算每個行星的軌道和運動規律,占星師(占星算命那種偽科學除外)這個職業不復存在,而把我們從神秘的星空中帶出來的最後一位占星師——開普勒,宣告了天體物理學的開始。
早在公元前三百多年前,古希臘天文學家阿里斯塔克(Aristarkhos)就提出了日心說,而在當時更加有名的托勒密認為地球是宇宙的中心,托勒密的理論統治了地球接近1800年,直到哥白尼重新提出了日心說。
開普勒就出生在哥白尼提出日心說之後,當時正值宗教改革,開普勒小時候被送到教會和神學院學習,在教會裡是個不同於其他孩子的天才,他熱愛天文學,希望讀懂上帝的心思。
開普勒認為幾何學是最為神聖的,幾何學從創始之前就存在,是上帝創造世界的模型。
大學畢業後的開普勒沒有擔任聖職,而是到奧地利的一個中學教數學,開普勒講課很模糊,總是喜歡加入自己的聯想,不多一年,他的學生就差不多跑光了,但是他才不care,那時的開普勒一直執著於構建完美的多面體模型(柏拉圖式的多面體-球體宇宙學說),即將走火入魔……
同一年代,有位丹麥的貴族,叫第谷,因為錢多沒處花,弄了很多設備,沒事兒也喜歡看看星星,他總是說開普勒啊你用哥白尼的數據是不準的……並且邀請開普勒和他一起研究。
開普勒本來是拒絕的,但是1598年,天主教復辟鎮壓異教徒,不皈依天主教的人將被流放,開普勒選擇了被流放,這時他才接受了第谷的要求,去做第谷那裡做研究。
開普勒以客人的身份來到第谷家,一臉懵逼,因為第谷跟他想像中的觀測家不一樣啊……第谷家裡時時刻刻都是各種親朋好友和食客在開party,第谷也是每天都在吃吃吃,根本沒想著搞研究啊……
而開普勒並不想尋歡作樂,他只想看第谷的研究和數據,但第谷對開普勒心懷戒備,一直將自己的觀測資料藏著掖著。
在當時,第谷是觀測家,開普勒是理論家,現代科學正是需要觀測和理論的結合,和第谷和開普勒之間的摩擦和矛盾使他們無法合作,在一次激烈的爭吵後,開普勒一氣之下就走了。
雖然他們很快和解,第谷跟開普勒正式達成僱傭關係,但是由於政治原因當時開普勒沒法回去工作,而是去宮廷做了一段時間占星師,期間,第谷突然死於暴飲暴食,臨死前他說:別讓我徒然一生。
(布拉格的第谷和開普勒紀念碑)
第谷死後,開普勒從他家人那裡繼承第谷的觀測資料,他通過從地球上觀測火星和其他行星運動的規律,套入他的宇宙模型中去計算,總是有誤差,怎麼算都不對,他很失望,發現上帝並不是完美的幾何學家啊摔!
後來他終於確認了行星的運動軌道是橢圓形的,在這個模型里,太陽不是軌道的圓心,而是橢圓的一個焦點。
隨後他發布了著名開普勒三定律:
1 行星在橢圓軌道運轉,太陽在橢圓的一個焦點上
2. 行星在單位時間內掃過的面積相等;
3. 行星運轉周期的平方,與距太陽的距離的立方,成正比。
開普勒的第三定律也被稱為宇宙和諧定律:這是人類歷史上第一次精確並且量化的掌握了行星運動規律。
開普勒發現第三定律後的不久,戰爭爆發,開普勒失去了妻子和一個孩子,又成為了難民。
在開普勒生活的中世紀,他的故鄉每一年就有3個女性被當做巫師而殺害,開普勒的媽媽是草藥師,1615年,因為被人聲稱她的藥讓人中毒而被抓;而開普勒以第一人稱視角寫從月亮上觀察地球的一本書——歷史上最早的科幻小說——《夢》裡面寫到媽媽用咒語送自己上了月球的橋段也引發了針對他母親的審判;他母親被囚禁了14個月後才被釋放。
開普勒生活在歐洲最動盪的時期,他自己兩次成為宗教運動和戰爭的難民。
作為一個小男孩,開普勒就被宇宙的壯麗所吸引,他一生都在尋找和諧宇宙的規律,年輕時期他認為上帝基於完美的幾何學構造宇宙,然而通過對第谷觀測資料的計算,他發現行星運動軌道並不是完美的圓形而是橢圓形,當開普勒發現自己研究的結果,與自己的理想預期不符合的時候,他接受了這個差異,這就是所謂的科學精神。
。
開普勒無法從他生活的現實中找到和諧,但是他的三個行星運動規律,代表了宇宙真正的和諧。
開普勒相信相信上帝用智慧創造世界,人只要透過自然理性之光,也可理解上帝創造的計劃。
開普勒之前,人類對宇宙的規律知之甚少,開普勒是第一個用數學的語言去研究宇宙的人,他改變了一切,後來的研究讓我們發現更多的宇宙規律。
開普勒於1630年11月15日去世,並安葬在那裡;它安葬的地點在瑞典軍隊毀壞墓地之後不再存在。
只有他自創的墓志銘還流傳下來:
Mensus eram coelos, nunc terrae metior umbras
Mens coelestis erat, corporis umbra iacet.
「我曾測天高,今欲量地深。
」
「我的靈魂來自上天,凡俗肉體歸於此地。
」
參考:
《卡爾薩根的宇宙》第三集
Wikipedia 開普勒條目