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
  • 聪明孩子都在玩的数学游戏

    聪明孩子都在玩的数学游戏

    奇特故事,全新视角,带孩子去数学王国里领略数学的魅力与魔力。这里不再是抽象的图形和数字,每一个数学问题和游戏背后都蕴藏着身边的小故事。让孩子们在读故事中学数学,在学数学中懂道理,日积跬步,孩子的数学思维能力、逻辑分析能力、处理难题能力都会有质的突破。
  • 我和米米旅行记

    我和米米旅行记

    当你仔细阅读完这本书后,有的奸诈。你会发现,本书共收入了作者精心创作的26个小故事。这些故事主要讲述的是探寻蚂蚁王国的秘密。小主人公和米米的旅行是一次充满艰辛和惊险的旅行,也是一次获得丰厚知识的真实体验。一路上认识了蚂蚁王国各个种群的分布、生活习性和不为人知的生存环境。他们有的善良,我们生存的这个地球村原来还有如此奇妙的故事。,有的强悍,有的温顺,有的勤劳,有的懒惰,他们是我们这个地球村里不可或缺的朋友
  • 开启孩子智慧之门的哲理故事(青少年心灵成长直通车)

    开启孩子智慧之门的哲理故事(青少年心灵成长直通车)

    《开启孩子智慧之门的哲理故事(青少年心灵成长直通车)》讲述了住持抛宝碗教徒弟、吝啬带来苦果、公孙仪不受赠鱼等哲理故事。
  • 洞穴玄机之被遗弃的外星人

    洞穴玄机之被遗弃的外星人

    本书是青少年探险故事,在探险的过程中,发现了各种奇特的洞穴生物、变异的生物、寄生虫、含硫酸的水滴,还有未知的恐怖怪物……
  • 中国神话故事

    中国神话故事

    天地是如何形成的?人类万物是怎样产生的?千变万化的自然现象又该如何解释?人类又是怎样一步步征服自然的……人们通过想象来解释这一切,于是便形成了早期的神话。这些故事一代一代地传承下来,最终形成了文学宝库中一颗耀眼夺目的明珠。通过本书中那些生动离奇的故事,可以了解到我们的祖先对宇宙与自然万物形成过程的奇妙想象。
热门推荐
  • 我心爱的小天鹅

    我心爱的小天鹅

    钻戒名表没偷到,倒把自己的钱包、身份证落总裁豪宅里了!“总裁饶命!我愿意补偿你!”“你确定要补偿?”某女点头。总裁扬起一抹神秘的微笑,道:“我家里一应俱全!就缺个老婆!”总裁上下打量某女,目测后,勉强道:“我就将就吧!做我老婆,我就饶了你!”某女气炸!什么叫将就?她好歹也是人见人爱花见花开车见车爆胎的美女好不好!
  • 情殇鬼恋

    情殇鬼恋

    老式的塔楼,嘎吱作响的木质梯子,忽明忽暗的灯光,永远脸色苍白的女人。为了省下一点点可怜的血汗钱,不得不租下这样的房子,却没想到这正是噩梦的开始。忽隐忽现的白色影子,耳边的呢喃,就在她觉得自己快要崩溃的时候,却发现自己陷入了另一段恐惧中……
  • 总裁大人,我跑了

    总裁大人,我跑了

    “我告诉你第九次!我不是小三!”大BOS夏宥铭车子一停就听到了这句话。就在他的酒店的的大,门正在上演一场后院起火的场面。而吼着那句话的女人,正穿着他的酒店的制服。单心是够倒霉的,被误认为小三,还被终极大BOS撞到,还被调了工作去扫厕所。租个储物室住住,还是和大BOS一个小区的。领班白着眼,将拖把丢给单心,说道:“别以为我们都不知道。你这种小三要不想干,就回家让夏总养着去啊。别在我们眼前晃悠。脏了我们的眼。”真实领悟了传闻的可怕性,她单心一下又成了终极大BOS的小三了。让这领班这么欺负还得了,一次两次三四次,她还不用活了。那么她就当一次小三。将那拖把丢回去:“知道我是夏宥铭的小三还这么刁难我。就不怕我吹吹枕头风啊?”夏宥铭是看明白这个女人了。就是一个当小三的命。可是在看到那些人欺负她的时候,他还是站了出来,说道:“你们胆子太大了吧。知道她是我小三还这么欺负她。”单心都惊住了,她什么时候成了他的小三了?可是一回头,就有人喊:哟,BOS,你小三跑了!那个女人敢跑试试看!夏宥铭保证让她小三都做不下,当她太太好了。
  • 指导学生心理健康的经典故事:赢在人生的起跑线

    指导学生心理健康的经典故事:赢在人生的起跑线

    每个人都在梦想着成功,但每个人心中的成功都不一样,是鲜花和掌声,是众人羡慕的眼神,还是存折上不断累积的财富?其实,无论是哪一种成功,真正需要的都是一种健康的心理。有了健康的心理才是成功的前提与保证,在人的一生中,中学是极其重要的一个阶段,心理健康对以后的健康成长非常重要。
  • 人间(上)

    人间(上)

    “一部关于人性和命运的传奇体验。超越极限震撼世界的当代悬疑史诗。我,从天机回到人间,却丢失了全部记忆。平庸的现实生活,每天厄运缠身,整个世界都与我为敌。忽然,发现自己拥有神奇的读心术,一个惊人的秘密已近在眼前——兰陵王面具忽隐忽现,蓝衣社大门突然敞开。而我,真的是我自己吗?”
  • 钝刀

    钝刀

    李东文, 70后。1999年开始学习写作,以小说及情感专栏为主,曾在《天涯》《长城》《十月》《西湖》《长江文艺》等杂志发表小说,作品多次被《小说选刊》《中篇小说选刊》《读者》等转载。
  • 好形象,好前程

    好形象,好前程

    调查显示,大多数人事主管会在十分钟内对应聘者进行印象考核。而且,97.2%的人事主管承认,应聘者的音像可能会或肯定会对自己的招聘录用决策产生影响。头发在人事主管形成的印象中具有重要影响,男性秃发者在争取人事主管的印象分数时甚至不如留长发者。有位资历颇深的行销专家淳淳告诫涉足行销界的同仁们:在行销产业中,懂得形象包装,给人以良好的印象者,将是永远的赢家。人都是重“感觉”的,印象往往决定未来的发展关系。如果在双方初次见面时,留下的是负面的第一印象,那么,即使你的专业再强,你的个性或能力再好,也很难再有证明的机会了。相反,如果你给顾客留下美好的第一印象,你就有机会施展你的才华了。
  • 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)
  • 一句话读懂中国史

    一句话读懂中国史

    本书是一部以历史上88位关键人物的真心话及其背后的故事而串起来的中国史。每一句“真心话”,就是一扇了解历史的窗口,反映的是历史中权力游戏的规则、名利生活中的利害算计,以及人性中固有的弱点乃至阴暗面。这些“真心话”,读来既让人忍俊不禁,又发人深思。故事轻松简单,文字活泼,是一本别开新意的历史知识普及读物。
  • 最狂野的都市婚姻:合同夫妻

    最狂野的都市婚姻:合同夫妻

    快节奏的都市时代,让人来不及思考,就步入了婚姻。为结婚而结婚的人大有人在,貌合神离的婚姻比比皆是,当我们猛然醒悟。却发现。孩子的牵绊,让我们已无法回头。中国式都市婚姻,食之无味,弃之可惜。已婚女苗苗在网上邂逅了同处一座城市的杰瑞,相似的境遇。让两人迅速擦出了爱情的火花。考虑到孩子和各方面的压力,苗苗与杰瑞都征得各自伴侣的同意。表面上维持着原来的婚姻,私下里却签订了《合同夫妻协议》。周一到周五,苗苗和杰瑞享受着甜蜜的二人世界;周六和周日,跟丈夫、儿子过着一家三口的温馨生活。苗苗很庆幸,似乎找到了“一妻两夫”的最佳生活方式……