“神秘主义者”开普勒
2024-07-26,阅读:62
据说电影《加勒比海盗5》里被诬陷为女巫的天文学家卡瑞娜一角的原型是开普勒的母亲,在电影中卡瑞娜手拿一本伽利略日记,借助这本日记中关于星星的记载,帮助她找寻海神波塞冬的三叉戟,只是历史上当伽利略1609年做出天文观测上的重大贡献时,开普勒的母亲卡特琳娜已经62岁了,而其在68岁的时候才被指控为女巫。
(电影《加勒比海盗5》剧照)
中世纪欧洲长达300年的猎杀女巫运动有着宗教和社会背景,卡特琳娜只是这不幸运动中一个幸运儿,借助开普勒的辩护总算得以幸免于被处死。之所以被认为是女巫可能是因为这个老妇人对生活恶狠狠的抱怨和诅咒不幸成为现实,在那个愚昧的时期这就好像具有了神秘的女巫的能力一样。
但是开普勒在天文学上的一些成就,倒是真的带有一定的神秘主义色彩。
1596年开普勒出版了《宇宙的奥秘》,给出了他关于行星与太阳距离的重大发现。毕达哥拉斯的信徒开普勒在这本书中宣称自己发现了自然的数学规律性,他用几何学上的五种正多面体把哥白尼体系中的六颗行星天球隔离开来,构建出一种宇宙模型。
(开普勒宇宙模型)
在这一模型中最靠近太阳的是水星天球,水星天球内切一个正八面体,而这个正八面体的外接天球是金星天球,继续向外分别是正二十面体、地球轨道所在球体、正十二面体、火星天球、正四面体、木星天球、正立方体、土星天球。
开普勒认为上帝在创造宇宙的时候,正是以这五种规则的几何体对天空做出了安排。这种极具神秘主义色彩的夸张的观点依然带给了开普勒很大的声望,他被人们认为是真正了解天文学的数学家,也使他获得了第谷的青睐,得到了一份工作。
开普勒提出了行星运动的椭圆轨道,但是什么样的力驱使行星在椭圆轨道上按照面积定律要求的速度变化而运动呢?开普勒认为太阳会发出某种驱使行星运动的力或流射(有时候也被称为“施动灵魂”)。这种流射(令人不解的)并不是从太阳四面八方扩展开来,而只是在某一个平面上扩展,毕竟所有的行星都在非常接近的一个平面内(黄道面),开普勒同时认为这种流射遵循一个完全不像光的强度变化跟距离平方成反比那样的规律。开普勒经过细致的推导,在其双重错误的假设下得到了面积定律。开普勒得到面积定律早于其得到行星椭圆轨道定律,开普勒认为太阳流射使行星环绕太阳做圆周运动,而太阳和行星之间的磁相互作用使得行星的圆周轨道变成椭圆。重大的发现竟然是由于某些重大的计算错误而使它们彼此相互抵消被发现的,这种在怪异的摸索中偶然做出的重大发现确实具有神秘主义的色彩。
1609年伽利略通过望远镜观察到木星的四颗卫星的时候,开普勒公开承认自己相信这一结果,并且宣称望远镜也应该能看到火星有两颗卫星、土星有八颗卫星。理由非常明显,因为这样的话每颗行星的卫星数目就可以按照几何级数增加了,地球一颗卫星,火星两颗,木星四颗,土星八颗。开普勒一致试图把行星运动和位置的数字匹配起来,其关于行星运动的第三定律,即距离周期关系不也是这样一种体现吗?但也正是开普勒对数与自然之间这种颇具神秘主义色彩关联的执着追求,使其做出了天文学史上的重大成就。
(左:伽利略;右:开普勒)
只是对于伽利略等一些同时代的科学家来说,开普勒的这些发现到底是科学还是命理学呢?这就不难理解为什么在伽利略的著作中,从未提到过开普勒的任何定律,也从未加以褒贬。同时也囿于作者的性格,开普勒本人在撰写这些著作时其语言和文体难以想象地艰深和冗长,另人生畏和难以忍受,这与伽利略的两本著作(<关于两大世界体系的对话>、<关于两门新科学的谈话>)中采用的生动活泼清晰流畅的语言以及文体形成鲜明对比,所以直到很久之后开普勒三定律才被世人所接受。
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