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智达宇宙有权立法束众星贫病一身无钱糊口死他乡

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开普勒在第谷死后经过4年的辛苦研究,终于弄清了行星的椭圆轨道,写成《新天文学》一书准备出版。第谷的女婿滕格纳尔却拿出当年第谷临终时的话来要挟开普勒,并以第谷遗产继承人的身份提出:要出书,也得署上他的大名。这样,书只好不出。又拖了四年,直到1609年,双方互相让步,书总算出了,作为现代天文学奠基石的开普勒第一、第二定律也总算正式问世。

开普勒在研究火星轨道问题时,心中无时不在惦念着第谷托付的《鲁道夫行星表》。可是,整个国家政局不稳,宗教斗争严重,炮火连天,哀鸿遍野。开普勒被迫离开布拉格,居住在多瑙河边的一个叫林茨的小城里,任数学教师。

这天早晨,他凭桌傍窗而坐,望着窗外多瑙河面上粼粼水波,不觉犯了愁思,直瞅着那河,像个木头人似的呆坐了很久。过去是绝没有这种情况的,只要一靠近桌子,他就像磁石见铁一样埋头写作、计算,而近来他有说不出的烦躁和凄凉。他想起1611年――那个最使他辛酸的年头。这年2月29日,他最心爱的小女儿夭折;3月24日,军队拥进首都,他的靠山鲁道夫皇帝不久身亡;7月8日,他的妻子去世……而新皇帝不喜欢他,他只好离开首都来到这个小地方。家破人亡,靠山,他的境遇十分艰难。幸好现在第谷的那些资料,倒是都已在他的手中,那个总是捣乱的滕格纳尔也家境败落,自顾不暇,不再找他麻烦。他这样对着多瑙河想了一番心事,叹了几口气,也无可奈何,又提起笔,对着第谷留下的那堆数字去动脑子。

行星是在做着椭圆运动,但是它们绕太阳一周到底要多少时间,为什么有的快,有的慢呢?这茫茫宇宙是无法丈量的。开普勒想出了一个妙法,它将人们最熟悉的地球到太阳间的距离R定为1,地球绕太阳的公转周期T是1年,这样以此为标准,再换算其他行星的周期和距离,便得到这么一堆数字:

行星 T R

水星 0.241 0.387

火星 1.881 1.524

金星 0.615 0.723

木星 11.862 5.203

地球 1.000 1.000

土星 29.457 9.539

它们之间到底有什么联系?开普勒看来看去,这些数字四散在桌子上,它们之间就像多瑙河里的鱼、桌上的蜡与天花板上的尘土一般,看不出一点的联系。但是开普勒坚信宇宙是一个和谐的整体。他和数学家毕达哥拉斯一样,认为世间一切物体都有一定的和谐的数量关系。于是他便将这一堆数字互加、互减、互乘、互除、自乘、自除,翻来倒去,想发现它们之间的规律。这样变了一阵“魔方”,但终究还是乱麻一团。

大约有很多日子,他就这样,一直在乱麻堆里寻求和谐。一天早晨,红日照进书房,一夜没有离开桌子的开普勒正把头埋在稿纸堆里,新娶的妻子轻轻走了进来,先吹灭桌子上的蜡,又伸手去推窗户。突然开普勒霍地从椅子上弹了起来,一把拉住妻子:“啊,亲爱的,我找见了,我发现了。”妻子以为他累疯了,忙喊:“亲爱的,你怎么了?”开普勒什么也不说,将一张纸片递给妻子,这张纸上是这样几行数字:

行星 T2 R3

水星 0.058 0.058

金星 0.378 0.378

地球 1.000 1.000

火星 3.54 3.54

木星 140.7 140.7

土星 867.7 867.7

可以看出两列数字一模一样。开普勒做了那么多加减乘除之后,终于碰着了天体上的一个电钮,漆黑的宇宙在他的眼前忽然大放光彩。原来行星绕太阳运转时,其运转周期的平方等于它与太阳间平均距离的立方:T2=R3。这就是后来所称的“开普勒第三定律”。这是一个天文史上极伟大的发现,开普勒的“和谐”思想找到了根据,它说明太阳与其他行星绝不是一室乌合之众,而是一个极严密的系统――太阳系。

开普勒将他的“第三定律”等成果写成一本书《宇宙谐和论》,于1619年出版。开普勒发现的这三条定律可真是非同小可,它使那杂乱的宇宙星空顿然井井有条,开普勒自己也被后人誉为天空立法者。

为了便于记忆这三条重要规律,有一首打油诗: 第一定律限面积,第二定律画椭圆,周期半径归第三,天上从此再不乱。

发现第三定律后,开普勒一生的最后目标便是赶快完成《星表》了。但是战乱不断,他只好离开林茨,坐船逆多瑙河而上来到雷根斯堡,然后将妻儿留在那里,一人到乌尔姆组织印刷,后来又举家迁到萨冈。1629年,这部《星表》终于开始印刷,但是开普勒这时已经穷得揭不开锅了。这天晚上,他把家人叫到一起,说:“我这一辈子研究天体,总算找到了它们的和谐关系。我虽然有发现,有著作,可是现在却没有能养活你们的面包。我这一生的研究就到此为止了。明天一早,我就离开这里到林茨去,去给你们寻饭吃。你们在家里安心等着,我去些日子就会回来。”第二天开普勒与全家人泣涕而别。

11月初,开普勒到达雷根斯堡。3天后,他突然发烧,在大路旁的一间小旅馆里,这位会使天上的众星都俯首听命的伟人就这样在孤独和饥饿中死去。这天是公元1630年11月15日。

(摘自《数理化通俗演义》 同心出版社 图/黄煜博)