吾曾丈諸天 ——記現代天文學和光學之父開普勒

本文刊於《舉目》64期

王申得

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

        1571年12月27日,開普勒(Johannes Kepler),出生在德國一個風景如畫的鄉村小鎮,是家中的長子。開普勒是早產兒,羸弱多病,4歲時染上天花。雖撿回一條小命,但留下後遺症,包括一手半殘,視力低下。

       然而,開普勒以此殘軀,竟成為近代天文學和光學的先驅!

       開普勒從小飽嘗生活的辛酸,父親既不識字,又無正當手藝,且言談粗鄙,道德低下,動輒對家庭成員施以暴拳。後來當兵,隨軍駐紮在外,最終徹底拋棄了家庭。

       開普勒的母親靠替人占卜、算命謀生,是有名的“長舌婦”,終日搬弄是非。曾因無法與婆婆和睦相處,隻身遠走他鄉。開普勒和弟弟們寄居在祖父母家中,靠著親戚的接濟長大。

信仰的力量

        開普勒自小隨家人在路德宗教會做禮拜。心靈迷惘的他,在天父的懷抱裡,找到了愛和安慰。終其一生,開普勒從未忘記上帝的恩典。成名後,他追憶往事,不勝感慨地說:“靠著上帝,我才能度過少年那一段令人難以忍受的時光。至今想起來,我心謙卑,我靈感恩!”

       開普勒的弟弟海因克,也是一個苦命兒。然而,他和開普勒經歷雖相同,人生結局卻大不同。根據傳記作家的記載,海因克長期生活在苦悶和壓抑中,自暴自棄,最後精神分裂,鬱鬱而終。

       同為一母所生,同嘗世間炎涼,人生結局竟有如此天壤之別,正驗證了一句聖經古訓:“因為尋得我的,就尋得生命,也必蒙耶和華的恩惠。”(《箴》8:35)

出眾的才華

        開普勒7歲時,到拉丁文學校上課。當時,拉丁文是學術界的官方語言,非常時髦。學校成了開普勒的“避難所”,枯燥的課業成了他排遣心靈寂寞的良藥。他會流利地使用拉丁文聽、說、讀、寫。人們漸漸注意到這個有天賦的殘疾兒童。

       13歲的開普勒,選擇了攻讀初級神學院。畢業後,繼續攻讀高級神學院。17歲榮獲神學士學位。神學院通常從凌晨4時上課,包括拉丁文、希臘文、修辭學、語法、邏輯學、音樂和聖經課等。開普勒大段大段地背誦《詩篇》和其它聖經經文,熟記於胸,一有時間便沈思默想。

        作為神學院的必修課,開普勒在杜賓根大學修讀了2年的自然科學,紮下了堅實的數學根基。當時的天文學,以托勒密的“地心說”為主導思想。不過,一位同情哥白尼“日心說”的基督徒科學家梅斯特琳, 對開普勒起到了重大的影響作用。

事業的改變

        1591年,年僅20歲的開普勒獲得碩士學位後,決意做路德宗教會的傳道人,遂進入神學院進一步深造。1594年,正當他全力以赴,準備畢業考試時,一封從奧地利的格拉茲大學發出的邀請函,意外地改變了他人生的軌跡。

       格拉茲大學是一所基督教大學。該大學一位數學教授離世,留下了教職空缺。這職位很難找到合適的人選。開普勒的母校杜賓根大學的教授們,深為瞭解開普勒的才華,聽到消息後便毫不猶疑地舉薦了他。

       這封突如其來的邀請信,使年輕的神學生陷入了兩難境地。一方面,開普勒在神學院的課程,眼看就要結束(他對事奉上帝一直懷抱著崇高的熱情)。另一方面,他覺得自己擁有一些特別的才能,應該使用出來。經過長時間的思考和禱告,開普勒決定接受格拉茲大學的邀請。

        這一決定,不僅改變了開普勒個人的生活軌跡,也改變了整個天文學的歷史。開普勒以獨特的方式,向世人揭示和傳揚了“天的定例”(參《伯》38:33)。

上帝的安排

       BH64-40-6998-圖2.Kepler-solar-system-1 開普勒在格拉茲大學執教期間(1594-1600),與伽利略等許多科學家通信來往,深入探討天文學方面的問題。歐洲17世紀的天文學,充斥著迷信和愚昧,是星相學和占卜學的同義詞。開普勒拒絕相信“星辰操縱命運”的流行學說,但相信月球對潮汐有影響作用──今天看來,這是普通常識,當時卻不為包括伽利略在內的科學家所接受。

       在格拉茲大學,開普勒萌發了用幾何模型描述天體運動的想法。在《宇宙的奧秘》這本書中,開普勒大膽地提出許多革命性的設想。他甚至想用一整章的篇幅,證明哥白尼的“日心說”符合聖經的教導。然而迫於學校的壓力,未能如願。

        1600年,開普勒迎來了人生中的一大轉折點。他接受了第谷的邀請,前往布拉格進行研究。第谷是一位卓越的天文學家,多年來精心積累了一大批天文觀測資料。第谷希望藉助於開普勒的數學才能,發現天體運動的內在規律。

       有趣的是,這兩位科學偉人的性格非常不同──第谷出身高貴,享受著皇家的俸祿,優雅而高傲。開普勒出身寒微,手眼殘廢,性格內斂,生活上常常捉襟見肘。二人合作起來,既有摩擦,又天衣無縫。開普勒相信,這是上帝的安排。在給朋友的信中,他寫道:“如果上帝掌管天體運動的話,那麼我也相信,是上帝把我和第谷放在一起。”

        這兩位科學家在1600年第一次相會時,第谷53歲,開普勒28歲。兩人共事不足18個月,第谷就溘然長逝。在為第谷舉行的隆重喪禮上,開普勒收到皇帝的聘書,請他接替第谷,出任皇家數學家一職。

行星的定例

        1601年至1612年,是開普勒事業的黃金時期。經過長達900頁紙的繁雜計算,開普勒發現了“行星第二定律”,亦稱“行星面積定律”──“在相等時間內,太陽和運動著的行星的連線所掃過的面積是相等的。”

        接下來,開普勒發現了著名的“行星第一定律”,也稱“行星軌道定律”──“每一個行星都沿各自的橢圓軌道環繞太陽,而太陽則處在橢圓的一個焦點中。”發現此定律所耗費的體力,是難以想像的。開普勒親口對一位同行說:“我所付出的痛苦,足以讓我死去10次之多。靠著上帝的幫助,我終於走到了最後一步!”

        1618年5月15日,經過日以繼夜的計算,開普勒發現了“行星第三定律”,也稱“行星周期定律”──“各個行星繞太陽公轉周期的平方,和它們的橢圓軌道的半長軸的立方成正比。”這個定律的發現,給開普勒帶來了無比的喜悅。他描述那一瞬間的奇妙感受──“簡直難以言喻!我覺得好像被提到天上去,從那裡俯視眾星,觀賞它們運動的和諧、美妙!”

       半個世紀後,英國科學家牛頓發現了萬有引力定律,坦言其靈感直接來自於開普勒的“行星第三定律”。

       除了發現星辰的運動規律之外,開普勒還於1611年出版了《折光學》一書,奠定了“近代光學之父”的地位。依照他的光線理論所製的望遠鏡,稱為“開普勒望遠鏡”。

敬虔的家庭

        開普勒的家庭生活可謂“多災多難”──他和妻子芭芭拉所生的長子海因徹,只活了兩個月。次女蘇珊娜,剛剛滿月便夭折了。兩個孩子都死於腦膜炎。

        1611年,一場瘟疫又奪去了開普勒6歲大的孩子,弗萊德里克的生命。這個最蒙父母寵愛,也最聰穎好學的孩子的去世,使開普勒和芭芭拉傷心欲絕。不久,飽受喪子之痛的芭芭拉也染病逝去,留給開普勒2個未成年的子女。

       接連遭受喪子、喪妻之痛的開普勒,陷入人生最低谷。然而他並未失去對上帝的信心和盼望。《羅馬書》8:26特別安慰他的心,他相信,靈魂的牧人在天堂更好地看顧他所愛的家人。

        開普勒42歲時再婚,迎娶了24歲的孤女蘇珊娜。經濟上的拮据,難不倒出生於貧寒,善良又能幹的蘇珊娜。開普勒前妻留下的2個兒女,蘇珊娜視如己出,傾心照顧。她自己生了7個兒女,只有2個活到成年。

       開普勒在家中設有固定的禱告會,盡力將上帝的話語教導給孩子。他為孩子編了一本《教義問答手冊》,起名為《從我們的救主耶穌基督身體所流寶血的聖餐中所學習的教訓》。這本書至今仍保存在德國杜賓根大學的圖書館裡。

隕落的巨星

       因連年的戰爭,皇室欠了開普勒一大筆薪水。1630年冬天,開普勒迫於生計,不得不親自出面向皇帝催債。寒冷的冬天,加上陰雨綿綿,騎在馬背上的開普勒淋雨,發高燒,從此一病不起。

       病榻上,開普勒對前來探望的牧師,堅定地說:“耶穌基督所成就的救贖大工,是我唯一的盼望和安慰!”1630年11月15日,一代偉人在饑寒交迫中離開人世,年僅59歲。

        在《世界的和諧》一書的結尾,開普勒這樣寫道:“現在,我要抬眼觀瞻穹蒼,向眾光之父祈禱:‘造物的主宰啊,您看──我已經完成了您所交託給我的工,我已經竭盡全力使用了您所賜給我的才幹。藉著我微薄的一己之力,我已經把您的榮耀大工展現給世人觀看。若是我盜用了您的榮耀,或者因我的發現享受了原本歸於您的稱讚,願您以仁愛和慈悲寬恕我!’”

       開普勒以他的“行星運動三定律”名垂千史。在他的家鄉,人們為他豎立了2座豐碑。月球上還有1個以他的名字命名的撞擊坑。

        開普勒一生從不竊取上帝的榮耀,他說:“讓我的名字被忘掉吧!但願我們父神的名被高高地舉起來!”在他的墓碑上,刻著自撰的碑文:“吾曾丈諸天,今則量地深。靈魂見主面,微軀寄此塵!”

 

作者是傳道人,原從事醫療研究,現在美國北卡州牧會。

 

圖片一為開普勒,繪於 1610 年,作者不詳,圖片二為在開普勒所著《宇宙的奧秘》(Mysteriumcosmographicum,1596)中,太陽系的柏拉圖立體模型(Platonic solid model of the Solar system)。

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