吾曾丈诸天 ——记现代天文学和光学之父开普勒

本文刊于《举目》64期

王申得

Johannes Kepler Kopie eines verlorengegangenen Originals von 1610不幸的身世

        1571年12月27日,开普勒(Johannes Kepler),出生在德国一个风景如画的乡村小镇,是家中的长子。开普勒是早产儿,羸弱多病,4岁时染上天花。虽捡回一条小命,但留下后遗症,包括一手半残,视力低下。

       然而,开普勒以此残躯,竟成为近代天文学和光学的先驱!

       开普勒从小饱尝生活的辛酸,父亲既不识字,又无正当手艺,且言谈粗鄙,道德低下,动辄对家庭成员施以暴拳。后来当兵,随军驻扎在外,最终彻底抛弃了家庭。

       开普勒的母亲靠替人占卜、算命谋生,是有名的“长舌妇”,终日搬弄是非。曾因无法与婆婆和睦相处,只身远走他乡。开普勒和弟弟们寄居在祖父母家中,靠着亲戚的接济长大。

信仰的力量

        开普勒自小随家人在路德宗教会做礼拜。心灵迷惘的他,在天父的怀抱里,找到了爱和安慰。终其一生,开普勒从未忘记上帝的恩典。成名后,他追忆往事,不胜感慨地说:“靠着上帝,我才能度过少年那一段令人难以忍受的时光。至今想起来,我心谦卑,我灵感恩!”

       开普勒的弟弟海因克,也是一个苦命儿。然而,他和开普勒经历虽相同,人生结局却大不同。根据传记作家的记载,海因克长期生活在苦闷和压抑中,自暴自弃,最后精神分裂,郁郁而终。

       同为一母所生,同尝世间炎凉,人生结局竟有如此天壤之别,正验证了一句圣经古训:“因为寻得我的,就寻得生命,也必蒙耶和华的恩惠。”(《箴》8:35)

出众的才华

        开普勒7岁时,到拉丁文学校上课。当时,拉丁文是学术界的官方语言,非常时髦。学校成了开普勒的“避难所”,枯燥的课业成了他排遣心灵寂寞的良药。他会流利地使用拉丁文听、说、读、写。人们渐渐注意到这个有天赋的残疾儿童。

       13岁的开普勒,选择了攻读初级神学院。毕业后,继续攻读高级神学院。17岁荣获神学士学位。神学院通常从凌晨4时上课,包括拉丁文、希腊文、修辞学、语法、逻辑学、音乐和圣经课等。开普勒大段大段地背诵《诗篇》和其它圣经经文,熟记于胸,一有时间便沈思默想。

        作为神学院的必修课,开普勒在杜宾根大学修读了2年的自然科学,扎下了坚实的数学根基。当时的天文学,以托勒密的“地心说”为主导思想。不过,一位同情哥白尼“日心说”的基督徒科学家梅斯特琳, 对开普勒起到了重大的影响作用。

事业的改变

        1591年,年仅20岁的开普勒获得硕士学位后,决意做路德宗教会的传道人,遂进入神学院进一步深造。1594年,正当他全力以赴,准备毕业考试时,一封从奥地利的格拉兹大学发出的邀请函,意外地改变了他人生的轨迹。

       格拉兹大学是一所基督教大学。该大学一位数学教授离世,留下了教职空缺。这职位很难找到合适的人选。开普勒的母校杜宾根大学的教授们,深为了解开普勒的才华,听到消息后便毫不犹疑地举荐了他。

       这封突如其来的邀请信,使年轻的神学生陷入了两难境地。一方面,开普勒在神学院的课程,眼看就要结束(他对事奉上帝一直怀抱着崇高的热情)。另一方面,他觉得自己拥有一些特别的才能,应该使用出来。经过长时间的思考和祷告,开普勒决定接受格拉兹大学的邀请。

        这一决定,不仅改变了开普勒个人的生活轨迹,也改变了整个天文学的历史。开普勒以独特的方式,向世人揭示和传扬了“天的定例”(参《伯》38:33)。

上帝的安排

       BH64-40-6998-图2.Kepler-solar-system-1 开普勒在格拉兹大学执教期间(1594-1600),与伽利略等许多科学家通信来往,深入探讨天文学方面的问题。欧洲17世纪的天文学,充斥着迷信和愚昧,是星相学和占卜学的同义词。开普勒拒绝相信“星辰操纵命运”的流行学说,但相信月球对潮汐有影响作用──今天看来,这是普通常识,当时却不为包括伽利略在内的科学家所接受。

       在格拉兹大学,开普勒萌发了用几何模型描述天体运动的想法。在《宇宙的奥秘》这本书中,开普勒大胆地提出许多革命性的设想。他甚至想用一整章的篇幅,证明哥白尼的“日心说”符合圣经的教导。然而迫于学校的压力,未能如愿。

        1600年,开普勒迎来了人生中的一大转折点。他接受了第谷的邀请,前往布拉格进行研究。第谷是一位卓越的天文学家,多年来精心积累了一大批天文观测资料。第谷希望借助于开普勒的数学才能,发现天体运动的内在规律。

       有趣的是,这两位科学伟人的性格非常不同──第谷出身高贵,享受着皇家的俸禄,优雅而高傲。开普勒出身寒微,手眼残废,性格内敛,生活上常常捉襟见肘。二人合作起来,既有摩擦,又天衣无缝。开普勒相信,这是上帝的安排。在给朋友的信中,他写道:“如果上帝掌管天体运动的话,那么我也相信,是上帝把我和第谷放在一起。”

        这两位科学家在1600年第一次相会时,第谷53岁,开普勒28岁。两人共事不足18个月,第谷就溘然长逝。在为第谷举行的隆重丧礼上,开普勒收到皇帝的聘书,请他接替第谷,出任皇家数学家一职。

行星的定例

        1601年至1612年,是开普勒事业的黄金时期。经过长达900页纸的繁杂计算,开普勒发现了“行星第二定律”,亦称“行星面积定律”──“在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积是相等的。”

        接下来,开普勒发现了著名的“行星第一定律”,也称“行星轨道定律”──“每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中。”发现此定律所耗费的体力,是难以想像的。开普勒亲口对一位同行说:“我所付出的痛苦,足以让我死去10次之多。靠着上帝的帮助,我终于走到了最后一步!”

        1618年5月15日,经过日以继夜的计算,开普勒发现了“行星第三定律”,也称“行星周期定律”──“各个行星绕太阳公转周期的平方,和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。”这个定律的发现,给开普勒带来了无比的喜悦。他描述那一瞬间的奇妙感受──“简直难以言喻!我觉得好像被提到天上去,从那里俯视众星,观赏它们运动的和谐、美妙!”

       半个世纪后,英国科学家牛顿发现了万有引力定律,坦言其灵感直接来自于开普勒的“行星第三定律”。

       除了发现星辰的运动规律之外,开普勒还于1611年出版了《折光学》一书,奠定了“近代光学之父”的地位。依照他的光线理论所制的望远镜,称为“开普勒望远镜”。

敬虔的家庭

        开普勒的家庭生活可谓“多灾多难”──他和妻子芭芭拉所生的长子海因彻,只活了两个月。次女苏珊娜,刚刚满月便夭折了。两个孩子都死于脑膜炎。

        1611年,一场瘟疫又夺去了开普勒6岁大的孩子,弗莱德里克的生命。这个最蒙父母宠爱,也最聪颖好学的孩子的去世,使开普勒和芭芭拉伤心欲绝。不久,饱受丧子之痛的芭芭拉也染病逝去,留给开普勒2个未成年的子女。

       接连遭受丧子、丧妻之痛的开普勒,陷入人生最低谷。然而他并未失去对上帝的信心和盼望。《罗马书》8:26特别安慰他的心,他相信,灵魂的牧人在天堂更好地看顾他所爱的家人。

        开普勒42岁时再婚,迎娶了24岁的孤女苏珊娜。经济上的拮据,难不倒出生于贫寒,善良又能干的苏珊娜。开普勒前妻留下的2个儿女,苏珊娜视如己出,倾心照顾。她自己生了7个儿女,只有2个活到成年。

       开普勒在家中设有固定的祷告会,尽力将上帝的话语教导给孩子。他为孩子编了一本《教义问答手册》,起名为《从我们的救主耶稣基督身体所流宝血的圣餐中所学习的教训》。这本书至今仍保存在德国杜宾根大学的图书馆里。

陨落的巨星

       因连年的战争,皇室欠了开普勒一大笔薪水。1630年冬天,开普勒迫于生计,不得不亲自出面向皇帝催债。寒冷的冬天,加上阴雨绵绵,骑在马背上的开普勒淋雨,发高烧,从此一病不起。

       病榻上,开普勒对前来探望的牧师,坚定地说:“耶稣基督所成就的救赎大工,是我唯一的盼望和安慰!”1630年11月15日,一代伟人在饥寒交迫中离开人世,年仅59岁。

        在《世界的和谐》一书的结尾,开普勒这样写道:“现在,我要抬眼观瞻穹苍,向众光之父祈祷:‘造物的主宰啊,您看──我已经完成了您所交托给我的工,我已经竭尽全力使用了您所赐给我的才干。借着我微薄的一己之力,我已经把您的荣耀大工展现给世人观看。若是我盗用了您的荣耀,或者因我的发现享受了原本归于您的称赞,愿您以仁爱和慈悲宽恕我!’”

       开普勒以他的“行星运动三定律”名垂千史。在他的家乡,人们为他竖立了2座丰碑。月球上还有1个以他的名字命名的撞击坑。

        开普勒一生从不窃取上帝的荣耀,他说:“让我的名字被忘掉吧!但愿我们父神的名被高高地举起来!”在他的墓碑上,刻着自撰的碑文:“吾曾丈诸天,今则量地深。灵魂见主面,微躯寄此尘!”

 

作者是传道人,原从事医疗研究,现在美国北卡州牧会。

 

图片一为开普勒,绘于 1610 年,作者不详,图片二为在开普勒所著《宇宙的奥秘》(Mysteriumcosmographicum,1596)中,太阳系的柏拉图立体模型(Platonic solid model of the Solar system)。

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