登陆注册
2584000000004

第4章 和谐的世界(3)

上帝赋予我们这样一个勤勉的观测者——第谷·布拉赫,他的观测证实计算误差8分;我们理所当然要从心里感激上帝的恩赐……假如我以为我可以忽视这8分的话,我就可以使我的假设暂时成立。但是,既然不容忽视,这8分向我们指明了彻底改革天文学的道路。

圆轨道与真轨道之间的差别只能通过准确的测量和勇于承认事实来区分:“宇宙以协调匀称见美,但是调和必须合乎经验。”使开普勒感到震惊的是,他必须放弃圆轨道。怀疑对上帝这个几何学家的信仰。他说,清扫了圆周和螺旋天文学的马厩之后。他所剩下的“只是一车子的粪便”——类似卵形的扁圆。

开普勒终于意识到他对圆周的迷恋是因为错觉而引起的。地球是一个行星——这一点哥白尼已经说过,现在开普勒十分清楚地认识到,遭到战争、瘟疫、饥荒和不幸所破坏的地球并不完美。开普勒是自古以来第一个提出行星是由像地球这样不完美的东西构成的物体。如果行星是不完美的,为什么它们的轨道就不能是不完美的呢?他尝试了各种卵形曲线,他不停地计算,有时候算错了(开始的时候反而把正确的答案当作错误的答案),几个月之后,正当他濒于绝望的时候,他尝试了椭圆公式(那是珀格的阿波尼厄斯在亚历山大图书馆首次整理的),结果与第谷的观测配合得很好。他后来写道:“我把自然的真理拒之门外,并把它赶走,但是它又偷偷地从后门溜进,装着若无其事的样子……呀,我真是个大傻瓜!”

开普勒发现火星绕太阳运行的轨道不是圆形,而是椭圆形。其他行星的轨道椭率比火星的轨道椭率要小得多,因此假如第谷叫他研究金星运动的话,他可能永远也发现不了行星的真轨道。在这样的轨道里,太阳不是位于中心,而是偏移到椭圆的焦点上。当某一个行星运转到离太阳最近的位置时,它的速度就加快;当它运转到离太阳最远的位置时,它的速度就减慢。由于这种运动方式,我们说行星永远朝着太阳运动,但又永远到达不了太阳。开普勒的行星运动第一定律就是:行星在椭圆的轨道上运转,太阳位于椭圆的一个焦点上。

做匀速圆周运动的时候,在相同的时间内所覆盖的圆弧角或圆弧部分相等,例如,在圆周上运行三分之二的距离所需要的时间是运行三分之一的距离所需要的时间的两倍。开普勒发现了椭圆轨道的一些不同之处:当行星沿着它的轨道运转的时候,它扫过了椭圆内的一小块扇形面积;当它接近太阳的时候,它在特定的时间内在轨道上划出一个大弧,但是那个弧所代表的面积并不很大,因为行星这个时候离太阳很近,当行星远离太阳的时候,它在相同的时间内所覆盖的弧就短得多,但是那个弧代表一个比较大的面积,因为行星这个时候离太阳比较远。开普勒发现不管椭率如何,上述这两个面积正好相等:瘦长的面积(表明行星远离太阳)和肥短的面积(此时行星接近太阳)正好相等。这就是开普勒行星运动第二定律:行星在单位时间内扫过的面积相等。

开普勒的头两条定律看起来有点深奥和抽象:行星沿着椭圆轨道运转,在相同的时间内扫过相同的面积,这些定律又有什么用呢?圆周运动倒还容易理解。我们可能会把它当做数学上修修补补的东西,当做脱离现实生活的东西。但是正如我们自己(因为引力作用而附着在地球的表面上)飞越行星际空间一样,我们的行星就是遵循这些定律的。我们是按照开普勒首先发现的自然法则运动的。当我们把宇宙飞船送上行星的时候,当我们观测双星的时候,当我们考察遥远星系的运动的时候,我们发现整个宇宙都遵循开普勒定律。

许多年之后,开普勒偶然发现了行星运动的第三个,也是他的最后一个定律,这个定律将各个行星的运动联系起来,正确地展示了太阳系的机制。他在一本名为《宇宙的和谐》的书里阐述了这个定律。开普勒是通过“和谐”这个词来理解许多东西的:行星运动的秩序与美妙,解释该运动的数学法则之存在(这种思想可以上溯到毕达哥拉斯),甚至在音乐意义上的和谐——“天球的和声”。其他行星的轨道跟水星和火星的轨道不一样,它们基本上是圆形的,因此我们即使在极精确的曲线图上也很难画出它们的真形。地球是我们的活动站台,我们在这个站台上观测在遥远星座背景上的其他行星的运动。内行星在它们的轨道上快速地运转着——这就是水星得名的原因:水星是天国庭信使。金星、地球和火星绕太阳运转的速度依次递减。外行星,譬如木星和土星,步态庄重,有如天王。

开普勒第三定律(即和谐定律)指出,行星周期(行星绕轨道一周所需时间)的平方与其距离太阳的平均距离的立方成正比;行星离太阳越远,它的运转速度就越慢,但是根据准确的数学定律,p2=a3,这里p代表行星绕太阳的运转周期(单位:年),a代表该行星离太阳的距离(单位:“天文单位”)。一个天文单位等于地球离太阳的距离,例如,木星离太阳是5个天文单位,因此a3=5×5×5=125。什么数自乘等于125呢?不是11吗?很接近。因此木星绕太阳运转一周的周期是11年。上述周期计算方法适用于任何行星、小行星和彗星。

开普勒并不满足于从大自然推断出行星运动的法则,他努力追求某种更根本的内在原因——太阳对星球运动的影响。行星在接近太阳的时候速度逐渐加快,在离开太阳的时候速度逐渐减慢。遥远的行星仍然感受到太阳的影响,磁力也有一种遥感作用,因此开普勒令人吃惊地预示了万有引力的概念,认为行星运动的内在原因类似于磁力作用:

我从事这项研究的目的是证明宇宙这部机器,与其说像一个非凡的有机体,不如说像一个类似时钟结构的装置……因为几乎形形色色的运动都是由一个非常简单的磁力所带动的,就像类似时钟机构的装置一样,一切运动都是由一个简单的重力引起的。

当然,磁力并不等于重力,但是开普勒这里所指出的创见是惊天动地的。他认为,适用于地球的量子物理原理也是支配宇宙的量子物理原理的基础。这个见解首次打破用神秘的观点来解释天体运动的习惯,使地球成了宇宙的一个省份。他说:“天文学是物理学的分野之一。”开普勒处在历史的交叉点,最后的一个科学星占学家成了第一个天体物理学家。

开普勒不是说话谨慎的人,他这样评价他的发现:

用这种交响乐的声音。人类可以在不到一小时内奏完永恒曲,可以细细地体验上帝——最高艺术家——的欢乐……我非常激动……决心已定。我正在写这本书,让现代人读也好,让后世人读也好,都无所谓。这本书可以等一个世纪才找到一个读者,上帝自己就等了6000年才找到见证人。

开普勒认为,在这种交响乐里,每个行星的运转速度相当于当时流行的拉丁音阶上的某些音符,即1、2、3、4、5、6、7、i。他说,在天球的谐声里,地球的音符是4和3,地球不停地哼唱着4和3,这两个音符正好等于拉丁词“famine”(饥荒)。他还中肯地指出,用这个令人悲哀的词来描绘地球是最恰当不过的了。

开普勒发现他的第三定律之后整整8天,导致“30年战争”的事件在布拉格发生了。战争动乱使千百万人家破人亡。开普勒的命运也是如此,他的妻子和儿子死于军队所传染的流行病,他的皇家赞助人被废黜,他也因为在教义问题上固执己见而被开除路德教的教籍——开普勒再次沦为难民。这次冲突——天主教和新教都把它说成是神圣的战争——其实是那些贪婪的人利用宗教狂热争夺土地和权力的战争。过去,当交战双方的君主耗尽资财的时候,战争也就结束了,但现在,有组织的抢劫成了维持作战部队的手段。受蹂躏的欧洲人束手无策地看着一把一把的犁和修枝的刀被打成剑和矛。

在乡下,妖风四起、谣言弥天,无权无势的人受尽了祸害。许多孤身老妇被控行巫,成了替罪羊。开普勒的母亲就是在深更半夜被人从衣柜里拉走的。在开普勒的家乡小镇韦尔德斯塔特,从1615~1629年,每年大约都有3个妇女被当做女巫而加以折磨和杀害。凯瑟琳娜·开普勒是个爱争论的老妇,结果得罪了地方上的贵族。她售卖安眠药,可能还售卖迷幻药,就像现代墨西哥江湖医生那样。可怜的开普勒认为,他本人才是母亲被抓走的原因。

事情的发生是因为开普勒写了一本科学小说来阐述和普及科学,这本书叫做《梦》。他想象了一次月球旅行——那些太空旅行者站立在月球上,观察他们头顶上美丽的地球缓慢地旋转着。通过改变我们的观察角度,我们就可以理解宇宙的机理。在开普勒时代,反对地心说的主要原因之一是人们没有感觉到地球在运动。在《梦》这本书里,他尽力将地球自转的原理阐述得深入浅出、通俗易懂。他写道:“群众是通情达理的,……我要站在群众一边。因此,我十分耐心地向尽可能多的人解释。”另一次,他在一封信中写道:“请不要让我单纯搞数学计算这种单调的工作,给我时间从事哲理的研究吧,这是我唯一的乐趣。”

随着望远镜的发明,开普勒的“月球地理学”的设想正在成为现实。他在《梦》中将月球描绘成布满山峦峡谷和孔洞(即伽利略不久前用第一架天文望远镜发现的月球上的环形山)。他还想象月球上有人居住着,他们已经完全适应了当地的险恶环境。他描述了从月面上观察到的地球缓慢旋转的情形,并想象我们行星上的大陆和海洋会引起像“月球上的人”那样的联想——把在直布罗陀海峡的西班牙南端与北非的相互靠近想象成“一个穿着柔软的衣服的少女正准备跟她的情人接吻”。但是,我觉得他们更像是在“碰鼻子”。

同类推荐
  • 影响中国学生的经典成语故事之六

    影响中国学生的经典成语故事之六

    成语是语言中经过长期使用、锤炼而形成的固定短语,它是比词的含义更丰富而语法功能又相当于词的语言单位,而且富有深刻的思想内涵,简短精辟易记易用。并常常附带有感情色彩,包括贬义和褒义,当然,也有中性的。“影响中国学生的经典成语故事”汇集了众多的成语,详细地讲解了其释义及相关出处,使读者在增长知识的基础上、享受阅读带来的乐趣。
  • 麦尔顿旅行记(英国卷)

    麦尔顿旅行记(英国卷)

    《世界经典民间故事文库:麦尔顿旅行记·英国卷》讲述世界上很多国家都有属于自己的经典民间故事,如中国的《哪吒闹海》、丹麦的《丑小鸭》、德国的《小红帽》、俄罗斯的《金鱼》和古希腊的《伊利亚特》。这些耳熟能详的故事曾伴随我们成长,给我们带来了很多乐趣。编者经过精心的挑选,特别推出这本英国经典民间故事集,希望能提供给广大少年读者一个优秀的民间故事文本。
  • 今天明天

    今天明天

    我们生话在何其神奇的一个小世界。事物与事物,就如同豌豆与胡萝卜,如此不同,又如此相似。就好比雷声和彩虹;作家和画家;垃圾车和洒水车;打呼噜的猫咪和小碎花的窗帘。而每一个小孩心中,都有一个长大成人的愿望;每一个大人的心中,都有一个童心未泯的理想。
  • 安德鲁·兰十二色童话系列:粉红色童话书

    安德鲁·兰十二色童话系列:粉红色童话书

    从前有一只猫,他长得可漂亮了,皮毛像丝一般柔滑光亮,绿绿的眼睛充满着智慧,即使在最黑暗的地方也能看清东西。他叫哥恩,他的主人是一位音乐老……
  • 无处不在的数学(人生解密)

    无处不在的数学(人生解密)

    科学早已渗入我们的日常生活,并无时无刻不在影响和改变着我们的生活。无论是仰望星空、俯视脚下的大地,还是近观我们周遭咫尺器物,处处都可以发现科学原理蕴于其中。本书为你的生活添一丝色彩。
热门推荐
  • 修仙之绯色

    修仙之绯色

    这是现代一名修真世家的女孩子的故事……许妍苒是一个天赋颇高的修真者,在许家的地位很高,年仅21岁就把许家的青藤录修习到了22层,但是就是因为这样许家才下了决定让她和曲家的天才少年曲惟结为道侣,因为这样不但可以增进两家的关系,也可以让许妍苒的能力提高的更快。情节虚构,切勿模仿
  • 明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    《明治天皇》再现了日本从幕末走向明治维新的历史变革,以优美的文笔,宏大的场景,详细描绘了日本近代决定国运的倒幕运动的整个过程。本书塑造了一个个鲜活的日本近代史人物形象,以及他们的坚定信念,对“安政大狱”、“樱田门之变”等重大历史事件的描述详实生动,是一部了解近代日本不可多得的佳作。
  • 培养青少年观察能力的断案故事

    培养青少年观察能力的断案故事

    《培养青少年观察能力的断案故事》讲述了历史上的名人如何发散思维,创造发明的小故事,从而启发读者的思想。
  • 傻子王爷无情妃

    傻子王爷无情妃

    一只毒蝎子,彻底断送了她年轻的生命!别人只知道,那个软弱没主见的女人被迫嫁给一个痴傻呆闷的七皇子。殊不知,她早已不再是“她”!面对痴傻只会憨笑的美男,她气愤难填!你傻,本美女就医好你,谁知医好后,遭到嫌弃,却换来一纸休书,气愤之下,她恨不得与他同归于尽……
  • 对症拔罐治百病

    对症拔罐治百病

    无论日常保健还是治疗疾病,都是一个与体内“邪”、“毒”、“瘀”对抗的过程,当“寒”、“热”等外邪侵入人体后,外邪和内患相结合就会导致机体气血阻滞,从而引发身体不适甚至病变。只有将“邪毒”彻底拔出,才能扫清体内瘀滞,增强机体免疫力,达到标本兼治的目的。本书特邀高级中医技师亲自示范,针对最常见的健康养生问题,向人们推荐最简易和科学的家庭拔罐方法,并配以标准的拔罐真人示范图以及食补方,让即使不懂医学的人也能轻松取得最佳疗效,从而获得真正健康的人生。
  • 狂夫

    狂夫

    “我不需要你为我负责。”水敛心微微的眯起眼睛,一脸的骄傲。“就算我不为你负责,你也必须为我负责。”他笑得一脸的邪恶。水敛心,殷鹭国元帅府的三小姐,四岁那年,母亲死了,他第一次出现在她的视线里,伸出手:“起来吧!我带你离开!”七岁那年,他抚摸着她,柔声的说道:“心儿,我会永远在你的身边。”那一年,全国人都知道,她水敛心,是他君子颜的妻子。十四岁那年,他对她情意绵绵:“心儿,当我的妻子。”他说:“心儿,我不会让人伤害你的。”可是,却没有想到,这个守护了她整整十四年的守护神,却是伤她最深的那个人。因为最爱,所以伤得最深吗?新婚夜,他狂野一笑着:“水敛心,你注定是我的!”“你卑鄙!”昔日的爱,成为她眼里的痛。“心儿,你的心,只能是我的。”不顾一切的威胁,就算她不愿意,也逃不了他君子颜的手掌心。小月圈子http://m.pgsk.com,呵呵!亲们赏脸的话就进来吧!推荐好友的文文《第二十房男妾》漫沙罗《误惹黑心王爷》敛心《买来的弃妇》青颜《妖帝》诸葛云清《杀神王妃》东走西顾《狂爱》烁梦《千金小混混》七色《朱雀天下》糖糖宝贝《尧天女帝(女尊)无心娇娃《挑战总裁爹地》筱静梦《偷拐小鬼当儿子》梦幻的色彩《三个宝宝一个爹》六月穆水《凤御九龙》懒离婚《三嫁极品夫君》落叶孤单《魅毒》影霜《坏总裁的偷心娇妻》影霜《弑君夺凰》心灵的雨滴本文原名《狂魅相公娇柔妻》因为特殊原因所以改名了亲们请见谅
  • 孩子一定要去的50个地方(外国篇)

    孩子一定要去的50个地方(外国篇)

    本丛书是一套亲子旅游图书,分为中国篇和外国篇两本。编者分别在中国和外国精心遴选了50个地方,既有祖国的名山大川、人文奇景,也有世界著名的旅游胜地。在这里,我们把它们串联了起来,组成了一幅完美的旅行大画卷。本套丛书不仅有精美的图画,还辅以翔实的旅游相关资讯、文史科普知识、传说故事等等,全面介绍了父母和孩子在领略这些旅游胜地时所涉及的方方面面,尽可能详尽地提供了各个旅行地的有关资讯,是父母朋友与孩子外出必备的旅游指南书。也适合孩子单独阅读,以增长他的人文知识,丰富他的人生阅历。
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿
  • 宽容(中小学生必读丛书)

    宽容(中小学生必读丛书)

    夜幕降临了,当村民们灌满木桶,饮完牲口之后,他们便称心如意地坐了下来,享受天伦之乐。人们把守旧的老人们搀扶出来,他们整个白天都在阴凉的角落里度过,对着一本神秘的古书苦思苦想。
  • 无敌大小姐

    无敌大小姐

    当现代阴狠毒辣,手段极多的火家大小姐火无情,穿越到一个好色如命,花痴草包大小姐身上,会发生怎样的化学反应?火无情一醒过来就发现,自己竟然在众目睽睽之下上演脱衣秀。周围还有一群围观者。这一发现,让她极为不爽。刚刚穿好衣服,便看到一个声称是自家老头的老不死气势汹汹的跑来问罪。刚上来,就要打她。这还得了?她火无情从生自死,都是王者。敢动她的人,都在和阎王喝茶。于是,她一怒之下,打了老爹。众人皆道:火家小姐阴狠毒辣,竟然连老爹都不放在眼里。就这样,她的罪名又多了一条。蛇蝎美人。穿越后,火无情的麻烦不断。第一天,打了爹。第二天,毁了姐姐的容。第三天,骂了二娘。第四天,当众轻薄了天下第一公子。第五天,火家贴出招亲启事:但凡愿意娶火家大小姐者,皆可去火府报名。来者不限。不怕死,不想活的,欢迎前来。警示:但凡来此,生死皆与火家无关。若有残病者火家一律不负法律责任。本以为无人敢到,岂料是桃花朵朵。美男个个很妖娆一号美人:火无炎。火家大少爷。为人不清楚,手段不清楚。容貌不清楚。唯一清楚的是,他有钱。有多多的钱。火无情语录:钱是好东西。娶了。(此美男,由美瞳掩饰不了你眼神的空洞领养。)火老爷一气之下,昏了过去。家门不幸,家门不幸啊。二号美人:竹清月。江湖人称天上神仙,地上无月。大国师一枚。美得惊天动地。火无情语录:美人好,尤其是自带嫁妆又会预测未来的美人,娶了。(此美男,由东de琳琳领养)三号美人:轩辕子玉。当朝七皇子,游历四国。一张可爱无敌的脸。单纯至极。火无情语录:可爱的孩子好,可爱又乖巧的孩子更好。可爱乖巧又不用给钱的孩子,娶了。(此美男,由刘千绮领养)皇帝听闻,两眼一抹黑。他的儿啊。怎么就这么不争气呢。四号美人:天下第一美男。性格不详,籍贯不详。火无情语录:谜一样的美人,她喜欢。每天都有新鲜感。娶了。(此美男,由告别的爱情li领养。)五号美人:天下第一名伶。火无情语录:解风情的美男,如果没钱花把他卖了都不用调教。娶了。(此美男由伊眸领养。)六号美男:解忧楼楼主。相貌不详,身世不详。爱好杀人。火无情语录:凶恶的美人,她喜欢。娶了。(此美男由陈铭铭领养)七号美男:琴圣。貌如谪仙,琴音杀人。冷清眸子中,百转千回,说尽风流。(此美男由伊眸领养)夜杀:天下第一杀手。(此美男由静寂之夜领养)