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這對500年前的師生,打開了通往宇宙的新大門

1562年的春天似乎並不是一個被歷史銘記的日子,但那些改變歷史進程的大事件都毫無例外的需要一個平靜的醞釀期,我們的故事也從這裡悄悄開始。

在德國東部那條風光旖旎的普萊賽河上,有一顆明珠,叫做萊比錫。這座現在都是上等風光的旅遊城市早在5個世紀前便已名滿天下,那裡不僅風景秀麗,還是當時德國乃至歐洲的學術之都,著名的萊比錫大學更是歐洲上等貴族子弟的首選學府。

萊比錫大學至今都是世界上的一等學府

就在這年,大學迎來了一位來自丹麥的貴族學生,與別人不同的是,與他一同來到的還有以為比他年長四歲的家庭教師——米德爾。家庭教師與其說是陪讀,不如說是「監視」,因為這位學生太「不聽話」了。

學生白天十分刻苦,加上天資聰穎,老師們都認為顯赫貴族出身的他定能成為法律界和政治界的精英;可一到深夜,在米德爾睡熟的時候,他便會慢慢起身,從床底下小心翼翼的拿出星圖和觀測手冊,在搖曳而微弱的燭光中寫寫畫畫,那是另一個世界,一個屬於星空和宇宙的世界。

萊比錫市也是風光秀麗的代名詞

不過好景不長,精明的米德爾很快發現了異狀,一次他假裝睡去,卻在學生拿出星圖時將他抓了個現行,米爾德大喝道:「你這樣子不分白天黑夜的學習身體吃得消嗎?你大伯重金資助你讀書難道是為了讓你買這些不中用的器材和星表嗎?我回去以後該怎麼向你大伯交代?」

第谷·布拉赫畫像

學生坐了坐正,說道:「我的理想在天空,那裡的每束星光都想磁石一樣吸引著我,這一點,你永遠也不會懂。你不懂的東西,卻又不讓人去探索,這和愚蠢有什麼區別?」啞口無言的米德爾將這一幕記錄在自己的回憶錄中,而他永遠也不會忘記這位年輕人的名字——第谷·布拉赫。


傳奇一生

在丹麥斯科納小鎮,有座堪稱豪華的莊園,林蔭掩映中透露著一絲古典的唯美與奢華,青石板鋪成的道路曲徑通幽,莊園的漆黑大門則凜然不可侵犯,鎮上的居民無一不知這座莊園,那是布拉赫家族的宅邸,1546年的冬天,第谷便降生於此。

16世紀的布拉赫家族富貴至極,據說家族的財富佔全丹麥GDP的1%,可謂富甲一方。貴族的家庭環境讓小第谷受到了極為良好的教育,天資聰穎的他更被認為是家族未來的繼承人,如果他沒有痴迷天文的話。

第谷天文台

16世紀的歐洲一片欣欣向榮,也正處科學與迷信激烈碰撞的時代轉折點,一方面,偉大的科學發現和新思潮風起雲湧,另一方面,魔法師,巫術,占星學家和鍊金術師也層出不窮。

1563年,通過對土星和木星的觀測,第谷發現,即使是當時最著名的《阿爾芳索星表》和《普魯士星表》,也都存在著極大的誤差和錯誤,這給予了第谷很大的信心,也開啟了讓他痴迷一生的天文學觀測。

第谷當時用的觀測儀,現藏於丹麥博物館

1572年初,他在一次例行觀測時發現了仙后座出現了一個異常明亮的點,他用自製的簡陋記限儀對這個神秘天體進行了長達一年之久的觀測,與仙后座其餘9顆恆星的測量結果竟然能精確到弧分數量級。第谷將觀測結果整理成文——《論新星》,這也成為第谷一生中濃墨重彩的一筆。

就連今天的天文學家也對此嘖嘖稱奇,他們驚嘆於第谷僅憑肉眼和簡陋的儀器就能如此精確的記錄遙遠天體的特徵,根據第谷的記錄,天文學家們推測這是一顆I型超新星,它也因此被稱為「第谷新星」。這一發現不僅讓第谷名聲大震,也徹底動搖了亞里士多德所提倡的「天體不變」學說。

第谷超新星的遺骸,SN 1572  NASA

風光一時的第谷在1576年收到了丹麥國王腓特烈二世的邀請,國王將汶島賜給第谷作為天文台台址,新建的天文台被稱為「觀天堡」,是當時世界上最大的天文台,內設四個觀測台,一個圖書館,一個實驗室和一個印刷廠,據說,光是天文台內的儀器,就足足花費了1噸黃金。

汶島天文台的設計圖紙

第谷果然也不負重望,在隨後的20多年中,第谷觀測並記錄了出太陽外的700多顆恆星,留下了數以千計的觀測記錄,要知道,直到1609年伽利略才用人類第一台望遠鏡觀測了宇宙,而在那之前,天文觀測基本只能靠肉眼,其難度可想而知。能取得第谷這樣的成果,堪稱奇蹟。

1601年,第谷去世,享年50歲。

1672年發行的紀念第谷超新星發現100周年的紀念幣

可誰又能想到,第谷生命的最後一年竟然是他給人類文明留下的最大遺產,因為在這一年,他遇到了自己最得意的學生——約翰尼斯·開普勒。


忘年師生

開普勒成為第谷的學生,這一點其實很讓人費解,因為兩個人實在是太不同了。

開普勒出生時,家道已經中落,他父親是僱傭兵,在一次出征後就再也沒有回來,據說是在回途中死去了,將開普勒拉扯大的母親也因被指控是巫師而鋃鐺入獄。開普勒的體質也很弱,4歲時候患上的天花和猩紅熱險些奪取他的性命。可以說,小時候的開普勒受盡煎熬。

開普勒和他的三大定律

直到1589年,開普勒進入杜賓根大學進修神學和數學,他的命運才得以改變。當時開普勒的老師是著名的天文學教授馬斯特林,他經常給開普勒講述「哥白尼的日心說」。這讓開普勒的內心澎湃,敏銳的直覺告訴他,日心說遠比地心說有吸引力。

當然,日心說是與教會奉行的地心說格格不入的,畢竟,托勒密提倡的地心說已經統治學界13個世紀,公然支持日心說在當時也被視為一種很冒險的激進行為。

但真理的種子已經種下,便只待生根發芽……

在第谷的指導下,開普勒的天文觀測水平大幅提升

畢業之後的開普勒來到了奧地利,在格拉茨神學院任教,他利用所有的業餘時間鑽研天文學,並於1596年出版了他的第一本著作——《宇宙的奧秘》,書中明確提出了他對於日心說的肯定,這也是繼哥白尼《天體運行論》後又一日心說力作。此書一再再版,成為了當時社會輿論熱議的話題。

也許就連開普勒自己也不會想到,這本書會成為他青史留名的通行證,因為,第谷也看到了這本書。

開普勒的手稿

第谷是如何評價這本書的現在已經不得而知了,我們只知道,就在這本書出版的4年後,也就是第谷生命中的最後一年,開普勒收到了來自布拉格的信,第谷邀請他來到自己身邊,並願意為他的研究提供更加精密和專業的儀器。這無疑是雪中送炭,興奮的開普勒舉家前往布拉格。

在第谷的指導和幫助下,開普勒的天文觀測水平日漸精湛,雖然那時候的第谷已經疾病纏身,而且晚年的第谷經常喜怒無常,不過開普勒對此卻毫不在意,因為他的心早已飛向星空,閃爍在浩淼的宇宙。開普勒一直認為這近一年的相處是他人生中最快樂的時光,他也一直把第谷當成是自己最敬重的老師。

一年以後,第谷安詳的閉上了眼睛,是呀,他可以放心了,因為接力棒已經傳給了開普勒。此時的開普勒,正手捧第谷所有的觀測資料,躊躇滿志。


天上的立法者

開普勒拿到了777顆恆星詳盡的觀測記錄,帶了老師給予的厚望,開始對浩淼的星海進行研究,第谷記錄的數據是以天為單位的,他詳盡的記錄了每顆恆星每天位置的微小變化,開普勒在敬佩老師的同時,也意識到了其中的問題:地球因為公轉的原因,每天的位置都會發生微小的變化,這種變化會給數據統計和規律總結造成很大的誤差和困擾。

如何才能避免這樣的誤差呢?這便是開普勒「青出於藍而勝於藍」的過人之處,他以年為基準,把一年中同一天的數據單列出來已經分析比對,因為每年的同一天,地球在其公轉軌道的位置都是近似相同的,這就很好的規避了上述誤差。

後面的故事則耳熟能詳,開普勒三定律也應運而生。

他在1609年發表的偉大著作《新天文學》中提出了他的前兩個行星運動定律。第一定律認為每個行星都在一個橢圓形的軌道上繞太陽運轉,而太陽位於這個橢圓軌道的一個焦點上。第二定律認為行星運行離太陽越近則運行就越快,行星的速度以這樣的方式變化:行星與太陽之間的連線在等時間內掃過的面積相等。

開普勒三定律成為了經典天文學的奠基石

十年後,開普勒又提出了行星運動第三定律,即行星距離太陽越遠,它的運轉周期越長;運轉周期的平方與到太陽之間距離的立方成正比。

這當然意義非凡,這是一扇通往宇宙的全新大門,如果沒有開普勒,則日心說的命運不能被確定和承認,可以說,開普勒的三大定律是經典天文學的基石,開普勒也因此被後人稱為天上的立法者。十年後,另一位年輕人踩著這塊沉甸甸的石階,走上了巨人的肩膀,將經典物理推向巔峰,這個人就是牛頓……

1627年,開普勒完成了老師的遺願:他用第谷留下的觀測數據繪編製成了著名的《魯道夫星表》,成為當時最精確的天文觀測著作之一,開普勒與第谷的故事也傳為佳話。

故事到這似乎已經皆大歡喜,可惜,這並不是小說或者電影,現實中的開普勒也更讓人尊敬。

事實上,開普勒的研究環境和待遇遠遠不如他的老師第谷,他的一些著作被教會視為禁書。皇帝陛下也對他十分吝嗇,承諾給開普勒的薪水常常被拖欠,這一方面是由於1618年宗教戰爭的爆發,另一方面也由於開普勒的出身遠沒有第谷顯赫。以至於1630年,病痛纏身的開普勒只能親自去布拉格向皇帝索取欠款,以維持他日常最基本的生活開銷,可命途多舛的他一到布拉格就抱病不起,終於在當年的11月15日,病死於一家當地的旅館裡,據說,他死的時候,身上僅剩下7芬尼現金和幾卷未完成的書稿……

巨人的落幕往往帶有時代的悲劇性,龐大的軀體倒下是為滋養新生的萌芽,第谷傳給開普勒的接力棒也將後繼有人,我們永遠也不會忘記他為人類文明做出的卓越貢獻——這對500年前的師生,為我們打開了通往宇宙的新大門……

第谷和開普勒的塑像


Before the End

所謂師者,傳道受業解惑也。

老師無疑是這世界上最神聖的職業之一,他們將智慧結晶孜孜不倦的傳給下一代,如此往複,社會才得以發展,文明才得以進步。難怪即使是不可一世的亞歷山大大帝,在遇到第歐根尼時也只能恭敬的閃到一邊,以免擋住這位赤身裸體的哲學導師曬太陽;也難怪在亞當斯密在參加貴族聚會時,英國首相皮特和一眾貴族堅持要等他坐下了才肯落座,還說:「您先坐下,我們再坐,我們都是您的學生。」,即使當時的亞當斯密僅僅是個不起眼的書記員。

最後,也祝所有的老師節日快樂!

作者:於新陽,更多精彩請關注公眾號【銀河旅遊局】,期待你的到來

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