登陆注册
3503900000005

第5章 和谐的世界(4)

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”。

根据月亮上昼夜的长短,开普勒认为月球上气候严酷,温度变化悬殊。事实证明,他的看法是完全正确的。当然,他并不是事事正确。例如,他相信月球周围有大气,月球上有海洋,也有人居住。特别奇怪的是他关于月球上的环形山的起源的猜想。他说,这些环形山使月球看上去“像小孩子出天花的脸”。他认为,环形山是凹下去而不是突出来的。他这个观点也是正确的。他从观察中发现许多环形山四周突出,中心耸立着一座山峰,但是他认为这些规则的环形说明了一种级数,只有智能生物的存在才能解释这种现象。他设想到从空中落下来的大岩石会引起月球的局部爆发,爆发物向四周匀称地散开,结果形成了圆形的坑穴,这就是月球和其他类地行星上许多环形山和坑穴的起源。因此他推断:月球上存在着某种能够灵巧地建造那些凹洞的人类。这些人类为数一定很多,他们一个接一个地建造凹洞以满足需要。针对“这样的大建筑工程是不可能的”的观点,开普勒列举埃及的金字塔和中国的长城(这些东西现在我们可以从环绕地球的轨道上看到)加以反驳。开普勒的思想核心是,几何级数反映了潜在的智能。他对月球环形山的论述预示了一场关于火星运河的论战(第五章)。通过观测的方法搜寻地球外的生命在发明望远镜的年代开始了,这是拥有最伟大的理论家的时代,这是举世瞩目的时代。

《梦》中有些部分显然是作者的自述,例如,主人公拜访了第谷,他的双亲是卖药的,他的母亲与妖魔鬼怪有交往,其中一个魔鬼最后还向她提供到月球旅行的工具。《梦》向我们清楚地表明(虽然它没有向开普勒同时代的人表明):“应该容许人们在梦中偶然想象到知觉世界所不存在的东西。”科幻小说在“三十年战争”时代还是一种新生事物,因此开普勒的书被当做为指控他母亲为女巫的证据。

正当开普勒面临着严重的个人问题时,他赶到沃坦堡去看望母亲。他那74岁的老母亲被拘禁在新教区地牢里,还受到严刑的威胁(伽利略在天主教的地牢里也受到了同样的威胁)。作为一个科学家,他很自然地立即就着手调查指控他母亲行巫的原因,其中包括调查沃坦堡人将身体上的小毛病都归咎于她的符咒的事件。他的调查是成功的,跟他的一生一样,他的调查是理性对迷信的胜利。他的母亲被放逐,永远不得返回沃坦堡,否则处以死刑。正是由于开普勒勇于自卫,沃坦堡的君主才定下了不得在证据不足的情况下任意指控人们行巫的法令。

战争的动乱使开普勒基本上失去了经济来源,他后来的生活很不安定,到处恳求帮助。他给沃伦斯坦君主算命,就像他曾经给鲁道夫二世算过命那样,最后在沃伦斯坦控制的一个西里西亚的市镇——萨根——度过了晚年。他亲自写下的墓志铭是这样的:“我过去测量天空,现在测量的则是阴影。我的精神跟天空密不可分,我的身体却在地上安息”。但是,“30年战争”把它的坟墓湮没了,如果今天要为他追求科学的勇气树碑立传的话,碑文可以这样写:“他追求的是严酷的真理而不是美妙的幻想”。

开普勒相信,总有一天会有“宇宙帆船乘着天风”在空中航行,船上满载“对浩瀚的太空无所畏惧的探索者”。今天,那些探索者无论是人类还是机器人,在广袤无垠的太空中用来准确无误地导航的,正是开普勒经过终生奋斗所发现的行星运动三大定律。

开普勒为了解行星的运动,为探索宇宙和谐的原理而奋斗终生,他的研究工作在他死后36年由牛顿推向顶点。牛顿生于1642年圣诞节,他母亲后来告诉他,他出生的时候只有一点点大,可以装进一个容量为一夸脱的杯子。牛顿体弱多病,感到缺少家庭的温暖,脾气暴躁,不爱交际,当了一辈子童男,但他却可能是最空前伟大的科学天才。

牛顿从小就急欲解答虚幻的问题,诸如:光是一种物质还是一种偶然的事情?引力如何越过真空而起作用?等等。他很早就确信,基督教对“三位一体”的传统观念是对《圣经》的一种误解。他的传记作者约翰·梅纳德·凯恩勒写道:

他其实是梅莫奈兹学派的犹太教一神论者,他之所以得出这个结论,不是根据推理或猜测。而是完全根据对古代权威的理解。他相信天书并没有为伪造的“三位一体”论提供证据,天神只有上帝一个。但这是牛顿终身竭力隐瞒的可怕的秘密。

和开普勒一样,他免不了要受到当时迷信思想的影响,他也与神秘主义交锋过多次。事实上,牛顿思想的成熟主要归因于理性主义与神秘主义的冲突。1663年,当20岁时,出于好奇,他在斯特布里奇市集买了一本星占学的书,他想“看看书里到底说些什么”。当读到书中谈到的幻像时,他就读不下去了,因为他对三角学一无所知。因此,他又买了一本三角学的书。但是没多久,他发现自己不懂几何学,结果又找了一本欧几里得著的《几何原本》开始读起来。两年之后,他发明了微分学。

做学生的时候,牛顿就被光迷住了,被太阳吸引住了。他不顾危险,经常目不转睛地看着镜子里太阳的映像:

几小时之后我的双眼无需望着任何明亮的东西,但是我还是看到太阳在我的面前。我不敢写字,也不敢看书,我把自己关在房间里让眼睛恢复过来,我整整三天呆在黑屋里,想尽一切办法转移我对太阳的想象,因为一想到太阳,我立即就会看到它的图像,虽然我是在黑暗里。

1666年,牛顿23岁,在剑桥大学读书。这时突然爆发了一场瘟疫,他只好回到与世隔绝的老家伍尔斯索普村闲居,在那里住了一年。他专心于发明微分学和积分学,对光的性质有重大发现,并为万有引力理论打下了基础。在物理学的历史上,像这样意义重大的一年,只有1905年——爱因斯坦的“奇迹年”可以和它相比。当问他是怎样获得这些惊人的发现时,牛顿笼统地回答说:“通过思考。”他的成就就是如此之重大,以致他剑桥的老师文萨克·巴罗在这个年轻人回校五年之后辞去了数学教授的职位,让他来接班。

牛顿45岁左右的时候,他的佣人是这样描述他的:

我从来没有看到他娱乐或消遣过,他既不乘车出去兜风,也不散步,不玩滚木球游戏或做其他运动,以为凡是不用在学习上的时间都是浪费。他学习抓得很紧,很少离开自己的房间,除非是去讲课……很少有人听他的课,更少有人听得懂,由于听课的人少,他实际上经常是对着墙壁朗读。

开普勒和牛顿的学生绝没有想到他们的损失会有多大。

牛顿发现了惯性定律——运动着的物体在没有外力作用的情况下继续做直线运动。牛顿认为,如果没有一种力量不断改变月球的运动方向,使它的轨道成为近圆形,并把它往地球的方向上拉,那么,月球就会沿着与轨道相切的方向直线飞离轨道。牛顿把这种力量叫做重力,并相信重力在远距离起作用。虽然在地球和月球之间没有什么东西把它们联系起来,但是地球却不断地把月球往我们这边拉。牛顿应用开普勒第三定律,从数学的角度推断引力的性质。他证明,将苹果往地球上拉的力就是使月球沿着轨道运转的力,也就是使当时刚发现的木星的卫星绕着那个遥远的行星运转的力。

自从开天辟地以来。物体都是往下掉的。人类有史以来都相信月亮绕着地球转。牛顿首先发现上述这两种现象都是由同一种力引起的,这就是“牛顿万有引力”中“万有”的含意所在。在宇宙中,这个引力定律到处都适用。

这是一个平方反比法则,即引力与距离的平方成反比。如果两个运动物体之间的距离增加一倍,它们之间的引力则只有原来的四分之一,如果它们之间的距离是原来的10倍,它们之间的引力就比原来的引力小了100倍(102=100)。显然,引力必须在某种程度上是逆向的,即随着距离的增加而减少。假如引力是正向的,即随着距离的增加而增加,最遥远的物体就会受到最大的引力。那么我想,宇宙间的所有物质很快就会形成一个大宇宙团。不,引力一定要随着距离的增加而减少。这就是为什么彗星或行星在远离太阳时转得慢,在靠近太阳时转得快的原因——离太阳越远,它们所感受的引力越小。

开普勒的行星运动三定律都可以从牛顿原理推导出来。开普勒定律是经验的产物,是根据第谷的仔细观测结果推断的,牛顿定律则是理论性的,是很简单的数学概念,根据这种概念,我们最终可以推导出第谷观测的一切数据。牛顿对自己的定律引以为豪,他在《自然哲学的数学原理》一书中写道:“我在此展示了宇宙的机理。”

后来,牛顿担任了伦敦皇家学会会长(这是一个科学家的团体),还当了造币厂厂长,他将全部精力投入到查禁伪币的工作中。他那忧郁和孤独的性格又开始作怪。他决心放弃驱使他与其他科学家争论的科研工作(争论的重点是优先权的问题)。为此,有人还说他得了相当于17世纪的“精神崩溃”症。然而,牛顿继续他在炼金术与化学之间的边缘科学的毕生研究。最近有证据表明,他当时的疾病与其说是精神病,不如说是重金属中毒——长期吸入微量的砷和汞所引起的金属中毒。当时的化学家以嗅觉为分析手段是司空见惯的。

但是,他那惊人的智力经久不衰。1696年,瑞士数学家约翰·伯努利要求他的同事们解决一个悬而未决的“捷线问题”:在只受到重力作用的情况下,物体怎样沿着不同高度的两点之间的一条曲线下降最快。伯努利起先规定半年为最后期限,但是后来应莱布尼茨的要求(莱布尼茨是当时的主要学者之一,跟牛顿同时发明了微分学和积分学),将最后期限延长到一年半。1697年1月4日下午4点,牛顿收到这个要求。在他次日早晨上班之前,他又发明了一个崭新的数学分支——变分学。他用变分学的原理解决捷线问题,并将答案寄了出去。他的答案出版了,但是根据牛顿的请求,没有署名。然而,该答案所显示出来的才华和创见却暴露了它的作者。当伯努利见到该答案时,他说:“真是文如其人。”牛顿当年55岁。

在晚年时,他继承了古代历史学家梅内托、斯特拉波和埃拉托斯尼的传统,主要从事校正古文明年代学的工作。在他身后发表的最后一本著作——《古代王国年代学修正本》里,我们发现他对许多历史事件进行了校订,复制了一幅所罗门圣殿建筑图;大胆地提出北半球星座都是根据希腊故事《伊阿宋》和《亚尔古英雄传》里的人物、人工制品和事件命名的观点;坚持认为一切文明世界的神——只有牛顿自己心目中的神是一个例外——不过是后人加以神化的古代国王和英雄罢了。

开普勒和牛顿的发现代表了人类历史上的转折——发现十分简单的数学定律渗透到大自然的各个角落;适用于地球上的规则,也同样适用于宇宙;我们的思维方式与宇宙运行方式之间会产生共鸣。他们非常重视观测资料的精确性,他们预测行星运动的准确性雄辩地证明:人类完全能够深刻地了解宇宙。我们地球的现代文明、我们世界观的形成,以及我们现在对宇宙的探索,与他们的洞察力是密不可分的。

牛顿对自己的发现持谨慎态度,他对科学界的同事们是毫不让步的。在他发现负二次方定律之后,根本没有想等一二十年之后把它发表出来。但是在辽阔无垠、错综复杂的大自然面前,他跟托勒密和开普勒一样,既高兴又谦虚。他在临死之前写道:“我不知道在别人看来我是什么样的。但在我自己看来,我不过像是在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。”

同类推荐
  • 生活中不可不知的冷门知识

    生活中不可不知的冷门知识

    知识是一座巨大的宝库,取之不尽,学之不完,我们通过教育获得的知识,仅仅是一些基础的必备的知识,还有太多的知识我们甚至闻所未闻。本书是一本趣味性知识大集合,本书收录有各种各样的冷门知识和奇怪问题,这些知识涵盖历史、文化、自然科学、生活、饮食等方方面面,这些问题立足科学,趣味性强,可以让读者在快乐的阅读过程中,增长知识,启迪智慧。
  • 宇宙大探秘

    宇宙大探秘

    夜晚,我们遥望闪闪的星空,会使我们翩翩遐想,似乎有数不尽的奥秘蕴藏在天空中……我们对宇宙探索的步伐一直没有停止,但是仍未揭开其冰山一角……
  • 核能前景

    核能前景

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 新材料:你不知道的秘密(青少年科学探索·求知·发现丛书)

    新材料:你不知道的秘密(青少年科学探索·求知·发现丛书)

    《新材料:你不知道的秘密》用深入浅出的语言,形式活泼的艺术表现手法,将新材料“王国”的有关知识展示给读者,向公众描绘了一幅纵贯古今的新材料全景画,带你领略精彩纷呈的材料风采,探秘奥妙神奇的材料世界。本书由李英丽编著。
  • 宇宙大发现

    宇宙大发现

    人类对奥妙无穷的宇宙的认识进程,首先是从地球开始的,然后由地球伸展到太阳系,进而延伸到银河系,再扩展到河外星系和总星系,最后再回到地球上。正是这些内容构成了宇宙,丰富了宇宙的内涵。宇宙空间是浩瀚广阔的,人类研究宇宙和发现宇宙的历史相对来说还是很短暂的,相信随着科技的进步、知识的日臻积累,人类对宇宙还会有更多的发现。
热门推荐
  • 少年瑾之

    少年瑾之

    人生不过是如梦一场,是美梦还是噩梦……穆清的人生就是一场噩梦,哥哥为救她尸骨无存,父母亲人也在她面前惨死,就连她自己也不过是惨死异乡的结局。如果能重来,一切会不会不一样……
  • 天下末年

    天下末年

    板盾蛮霍乱益州繁华;黄巾军荡起八州波澜;西羌复起惊扰凉州;董卓入洛威慑朝堂;诸侯起兵掀开乱世篇章...高诚仗着手中剑,为帝王孤臣,为天下诸侯,为一世帝王。这乱世太多、太久,终须有人去终结它!
  • 明清时期的“官当”

    明清时期的“官当”

    《明清时期的“官当”》中优美生动的文字、简明通俗的语言、图文并茂的形式,把中国文化中的物态文化、制度文化、行为文化、精神文化等知识要点全面展示给读者。点点滴滴的文化知识仿佛颗颗繁星,组成了灿烂辉煌的中国文化的天穹。能为弘扬中华五千年优秀传统文化、增强各民族团结、构建社会主义和谐社会尽一份绵薄之力。
  • 鬼帝绝宠:皇叔你行不行

    鬼帝绝宠:皇叔你行不行

    前世她活的憋屈,做了一辈子的小白鼠,重活一世,有仇报仇!有怨报怨!弃之不肖!她是前世至尊,素手墨笔轻轻一挥,翻手为云覆手为雨,天下万物皆在手中画。纳尼?负心汉爱上她,要再求娶?当她什么?昨日弃我,他日在回,我亦不肖!花痴废物?经脉尽断武功全无?却不知她一只画笔便虐你成渣……王府下人表示王妃很闹腾,“王爷王妃进宫偷墨宝,打伤了贵妃娘娘…”“王爷王妃看重了,学仁堂的墨宝当场抢了起来,打伤了太子……”“爱妃若想抢随她去,旁边递刀可别打伤了手……”“……”夫妻搭档,她杀人他挖坑,她抢物他递刀,她打太子他后面撑腰……双重性格男主萌萌哒
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 农门之腹黑相公来种田

    农门之腹黑相公来种田

    重回十年前,过不一样的人生。逃离圣父爹的控制,跌进自私公爹、重男轻女婆婆、妈宝男大伯、白莲婊大嫂、扶弟魔大姑子、凤凰男小叔子、孔雀女弟妹….狼窝啊!幸好有宠爱她的丈夫,不枉重活一次!
  • 朱门贵女守则

    朱门贵女守则

    魏家四姑娘一朝病死,睁开眼成了公主府的念六姑娘。本以为可以愉快的混吃等死,却发现有势无权的公主府不简单!而曾经养育呵护她的魏家,也不是她以为的那样美好清静!至于砸到念六姑娘身上的桃花,一朵纯属误会她不能要,一朵烦不胜烦她不想要,一朵她瞧不上眼不屑要,另外一朵……某人笑得阴险:“你要嫁的,只能是我。”念六姑娘:“嘤嘤嘤。”
  • 我的老爷爷

    我的老爷爷

    身患绝症活不过十五日,还穿越到电视剧世界,就问你慌不慌?不用慌。老爷爷助你走天下。这是一个大男孩在老爷爷的帮助下在电视剧世界弘扬正能量的故事。
  • 我的业余爱好是爱你

    我的业余爱好是爱你

    本文超甜[男女]什么都能错过,别再错过你了年龄不是问题,互相喜欢最关键当身边的人都拥有了美好的爱情,那你呢?本文正在加载,谢谢大家支持
  • 红楼幻梦之我非黛玉

    红楼幻梦之我非黛玉

    一个是阆苑仙葩,一个是美玉无暇,林家双玉,一个是绛珠草转世要还神瑛侍者灌溉之恩,一个是善财女下凡要报答林家的救命之恩,一个是生生死死要为了贾宝玉,一个是费尽苦心要拆散这段孽缘,到底谁是谁的真爱,谁是谁的良缘,且看红楼幻梦我非黛玉。