测量装置

深入剖析开普勒和哥白尼的分歧,对宇宙

发布时间:2023/6/12 14:56:03   

引言

年,当他从一场为期三个月的旅行中返回的时候,这位数学家既没有与他吝啬的妻子,也没有与皇帝及其负责财政的国库总管发生争执。他在海德堡将其《新天文学》交付印刷,之前还参加了法兰克福的春季交易会。此刻,37岁的他捧着一本大规格的华丽书卷,再次感到9年前来到布拉格是一场幸运的机缘。在这里,他接过了前任——痴迷于测量仪器的观星家第谷·布拉赫——的全部观测数据。

开普勒发掘了这一宝藏。他经过艰苦而琐碎的工作,提取出第谷精确数据的有用部分,并将其与自己的物理假设结合起来。按照他的测算,包括地球在内的全部行星都在椭圆轨道上绕太阳运转。太阳是整个行星旋转系统的发动机:太阳的力量越过巨大的空间距离对地球施加影响。同时,近得多也小得多的月球的吸引力卷起了地球上的海洋,并以这种方式导致了潮起潮落。对此,伽利略将不会表示认可。

《新天文学》以天文学观测、物理学思考、数学描述和开普勒深刻的宗教信念为基础。他出生于施瓦本,在大学读的是神学。在他以数学教师身份被派往格拉茨之前,他打算成为一名教士。他对天文学的热情发端于他坚信宇宙构成了一个秩序井然的整体:上帝以理性为准则设计出宇宙,这些准则可以为人类所领悟。作为数学家,开普勒将以辨识宇宙的这一理性结构和把各种不同的天象整合成一幅易于理解的统一图景为己任。

正是在这个方面,在他之前已经有许多学者付出过努力。不过,他们所有人都多多少少在行星运动的丛林中走错了方向。从地球上观察,诸如火星那样的行星会在夜空中划出奇怪的“之”字。行星不断调转它的运动方向,还会短暂地反向行进。开普勒无法接受上帝创世方案包含这样的不规律性。尤其是因为一旦人们严肃看待并进一步思考由尼古拉·哥白尼创立的理论的话,火星的“之”字就会消失:火星及所有其他行星围绕运转的宇宙中心不是地球,而是太阳。并非群星夜复一夜地围绕地球旋转,而仅仅是地球每24个小时就绕轴自转一周。

对于与他同时代的人来说,这是一种奇特的观念。每个人都理所当然地把地球当作世界的中心。日常经验从未表明,地球能够在宇宙间高速飞驰。不过,开普勒的天文学研究可以证明这一点。他根据当时最准确、最全面的观测数据审视了哥白尼的理论。作为转动的地球上的观众,他为了弄清火星围绕太阳运动的“真实”轨道而进行了在数学上极富挑战的运算。一开始,他得出的结论令人无法接受。

他抗拒着自己的理性,对这些数据进行了反复检查。直到在一场经年累月的战斗——“与火星的搏斗”中,他才实现突破,做出了行星不是沿着圆形轨道,而是沿着不够美丽的椭圆轨道绕太阳运转的论断。而且,这一运动从来不是均匀的——它们还在行进过程中改变着速度。开普勒与关于宇宙结构的传统观念决裂了,后者深刻影响天文学家的思考超过年之久。

自从古典时代以来,恒定的圆周运动始终是天上所有运动过程的规律性和完满性的体现。它被视为星辰的“自然”运动,并将永恒不变地持续下去。哥白尼和第谷坚持了这一思想,并将宇宙转变成一组由相互啮合的圆环构成的、漫无头绪的齿轮装置。开普勒不情愿地与这一思维范式分道扬镳。他急切地试图用与前人相同的数学方法描述这套运动,结果陷入了一重又一重困境。

但与伽利略不同的是,开普勒嘲笑自己的错误,目的是在不久之后收获知识进步的喜悦。谁要是从不怀疑,就永远无法确信任何事情,他如此评论理论灌木丛中的最后迷途。在他于年10月写给数学家大卫·法布里奇乌斯的信中,他已经看到了渴望的彼岸。“我的法布里奇乌斯,现在我总算有了结果:行星的轨道是一个完美的椭圆。”使他最后获得这一成果的,是对第谷·布拉赫的精确测量的绝对信任。

于是,开普勒将哥白尼的模型注入一套全新的规则之内。他实际上把太阳置于世界的中心,首次把星辰的运动归结为引力,即归结为物理原因,并使每颗行星对应一条明确界定的轨道。他的划时代巨作是近代天文学的基础,80年后,艾萨克·牛顿将在此基础上提出万有引力理论。开普勒描述了其经年累月的漫漫征途的所有细节。幸运的是,它现在已经成为过去时了。《新天文学》,这本他奉献给皇帝陛下的书,终于出版了。

当开普勒打算将作品呈献给鲁道夫二世的时候,这位皇帝正在经受他在位期间最严重的危机之一。他与兄弟马蒂亚斯的争执不断激化,以致整个帝国的未来危在旦夕。两位哈布斯堡家族成员的相互仇视释放出巨大的力量,它把波希米亚和帝国其他地区的居民煽动起来,并在几年后升级为三十年战争。马蒂亚斯与奥地利、匈牙利和摩拉维亚的新教阵营结成联盟,以此夺取了其兄长的大部分权力。为了至少保住波希米亚的统治权,鲁道夫二世如今必须向其领地内的新教贵族做出诸多让步。

他一直在拖延令人不快的谈判,而且行事相当笨拙,致使波希米亚诸侯以动武相威胁。年7月9日,也就是开普勒的女儿苏珊娜七岁生日那天,人们终于达成了一致意见。在所谓的陛下诏书中,鲁道夫二世宣布放弃部分权力,并向新教徒保证,他们“有权自由和不受限制地从事宗教活动”。当耶稣会士在反宗教改革运动中到处建立天主教学校和大学,并规劝越来越多的人回归旧信仰的时候,皇帝批准新教徒设立新的“用于宗教仪式的礼拜堂和教堂,以及用于教育青少年的学校”。

在众人雷鸣般的欢呼声中,陛下诏书被高挂在市政厅之上。整个布拉格都开始庆祝。由于信仰而丢掉了原先在格拉茨的职位的开普勒也为这一消息激动不已。“我们凭借上帝的恩典赢得了胜利,”他在给图宾根神学教授斯蒂芬·盖拉赫的信中写道,“人们在教堂和家里公开用德语布道。”与此同时,宫中的天主教派别大为震动。皇帝在蒙受这场羞辱之后还能够支撑多久?

有人在暗地里谈论说,他很快就会被取代,有些外交官甚至梦想着重新组建一个由西班牙领导的联盟,进而恢复已经瓦解的查理五世的日不落帝国。出现亏缺的不只是鲁道夫二世的至高皇权,还有他在道德上的圆满。除了那封御诏,宫廷中还热议着唐·尤里奥的神秘死亡,关于此事的细节正渐渐传开。在鲁道夫二世的众多私生子女中,唐·尤里奥是他最喜欢的儿子。但随着年龄的增长,皇帝对他的感情越来越淡漠。特别是,唐·尤里奥的性取向变得不太正常。他在自己位于伏尔塔瓦河畔的克鲁姆洛夫城堡里的举止堪比一位暴君。

在将自己的一个情人打倒和刺伤之后,他把她丢进了城堡旁边的池塘里。克鲁姆洛夫浴场老板的女儿在这场暴行中活了下来——唐·尤里奥要求她在痊愈后立刻返回。他将她的父亲关入大牢,威胁对他用刑,借此逼迫女孩回到他的身边,这也让她丢了性命。年2月,唐·尤里奥残忍地杀害了她,并肢解了她的尸体。整个欧洲的人们都对这一残暴罪行愤怒不已。鲁道夫二世虽然下令把他陷入疯狂的儿子关押起来,但人们指责他教育失败,并将之归咎于他不够虔诚、他不透明的风流韵事以及他与炼金术士和巫师交往。

唐·尤里奥在谋杀案之后还活了一年多时间,他再也没有洗澡,并用刀威胁他的仆人。在年6月的最后一个星期,他不明不白地死去了。或许是鲁道夫二世命人杀死了他的儿子?于是,唐·尤里奥的可怕行径和皇帝的角色再次被翻出来议论,直至每个细节。由于发生了戏剧性的事件,鲁道夫二世对他的数学家的作品丧失了兴趣。在纷乱的日常政事中,开普勒伟大的思想成就被埋没了。《新天文学》在布拉格几乎没有引起任何反响。

马泰奥斯·瓦克海尔·冯·瓦肯费尔斯是

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