《物理的故事——在悖论中前行》
第6节作者:
江湖小片 太阳在宇宙正中心,所有的星体都绕着太阳转,做着匀速圆周的公转运动。站在今天的知识角度,哥白尼的日心说也不完美,太阳并非宇宙的中心,但是这是历史的顺承。理论如同人的成长,不可能从咿呀学语蹭地一下就到了大学毕业,势必要经历一段漫长的成长过程,而哥白尼的出现无疑是人类认识自然的第一次伟大突破。
实际上,哥白尼的日行说模型虽基于一定的观测,总体上说还是一套处理宇宙的数学方法。但这绝对不是用乘法取代加法那么简单,主要原因就是“地球可以动”,而我们就活在这个地球上,同时还有天主教会也活着这个星球上。
小时候,当我第一次听说地球不仅公转而且还在自转时,立刻觉得头脑晕晕乎乎,连路都走不稳,根本无法去学校上课,这种状况持续了很多天,终于让家严在我的屁股上踹了两脚给治好了。如果有人把地球自转告诉天主教会,估计教徒们也会很晕,不过他们的病根不会被踹上两脚就能治好的,相反地,他们要踹别人两脚,甚至更多脚,直到提出者放弃观点或者死亡。
对于新的观点,哥白尼也不知道怎么处理为上。一方面他担心,如果发表的话,估计第二天就会有人冒充快递进来查水表了;另外一方面,他觉得效法古人也许更有意义——只将自己的观点只告诉身边的朋友。可当他一位红衣主教朋友得知后,强烈要求他将其出书发表。也正是在朋友的鼓励下,哥白尼拖了一个九年又一个九年,直到“第四个九年”时,他才将写好的《天体运行论》托这位红衣主要带到德国公开发表。
公元1543年5月24日,哥白尼在病榻上收到了从德国纽伦堡寄来的《天体运行论》样书。他只摸了摸封皮,便与世长辞了。
日期:2017-08-11 16:56:57
第五回:伯乐
对于哥白尼的日心说以及地球自转依然有很多的疑问,而且这些疑问正是教会反对和打压哥白尼学说的入手点,不过反对哥白尼的人不尽然都是神权维护者,比如丹麦人第谷布拉赫(Tycho Brahe,1546—1601)。这位被誉为“望眼镜发明前最伟大的天文学家”仅凭肉眼就观测到很多了不起的数据,略微遗憾的是他对哥白尼的日心说不感冒,并出自他个人的偏见,而是因为他觉得日心说不靠谱。理由有二:
1.哥白尼的日心说并非一种革命性假说,早在古希腊时期就有了,而且这是一条被废弃千年的学说,哥白尼和阿利斯塔克一样,并非基于大量的观测事实,所以它并没有完全脱离古希腊的天马行空;
2.和自己的观测不相符,这点最为关键,因为第谷一直对自己的手艺深信不疑。
但是第谷观测的数据和托勒密的地心说也有很大的差别,所以他认为谁都不靠谱,又谁都不“得罪”地建立了新的宇宙模型:
从根本上说,第谷的模型属于地心说范畴。他之所以没有抛弃地心说,主要是因为站在地球上看,地球确实不动;而其他的星体如果说绕太阳转方便,那就方便去好了。这是典型的经验主义,基于不会说谎的数据,但是不说谎不代表不骗人,而第谷的“受骗”则是因为对数学不过硬。好在一位年轻的天才弥补了他的缺憾。
1596年,第谷看到一位年轻人写的《宇宙的神秘》一书,里面用了很多的数学方法深深地吸引了他。于是第谷便隆重邀请这位年轻人做为自己的助手,甚至连盘缠都邮寄给他。
这位年轻人叫约翰尼斯开普勒(Johannes Kepler,1571-1630),出生于德国,在读大学期间,他对哥白尼的《天体运行论》很感兴趣,觉得日心说似乎被地心说更合乎逻辑,所以他很快相信这一学说,并写了本名为《宇宙的神秘》的书。当收到第谷的邀请函时,他欣然前往。在布拉赫的身边,他掌握了从未见过的观测数据,也尝试用数学方法解答——这正是第谷所欠缺的。
然而好事终须多磨,在开普勒妻子的眼中,他的老师第谷是一位盗窃丈夫研究成果的人。不断吹来的枕边风,让开普勒和他的老师决裂。开普勒在多个场合下公开宣称第谷是伪君子,并写了侮辱性的长信给他的老师,然后不辞而别。
开普勒的离去,让第谷痛心不已,看到信后,他才意识他们之间存在诸多误会,也写了份长信,深情并茂的请开普勒再回来,且又邮寄了盘缠。开普勒惭愧的无地自容,热泪盈眶地提笔写了忏悔信,然后回到老师身边。
再次回来,开普勒时常表达忏悔之意,而第谷付之一笑:“过去的事情,何必再提呢?”
第谷还不计前嫌地把开普勒推荐给德国国王(第谷出生贵族,因为取了一个门不当户不对的农家女和家里闹翻,遂去了德国),而且把自己多年以来的观测数据和手稿全部交给开普勒使用。那时师徒二人正在研究火星,所以他对开普勒说:“除了火星所给与你的麻烦之外,其他一切麻烦都没有了。火星我也要交托于你,它是够一个人麻烦的。”
火星,又是火星!这个曾经让人掉过脑袋的行星现在又让人伤透了脑袋。即便承认火星绕太阳转动,第谷的观测数据仍然和开普勒的推计算存在误差。这个误差很小,大约是秒针走1/50秒的角度,然而当用秒针指向天体时,任何小角度都变成了大问题。历史上称为“8分误差”。
正当师徒为天文学开天辟地时,第谷撒手而去,只留下孤单单的开普勒和一堆堆精准的数据。1601年,第谷因为汞中毒去世,享年55岁。他临终前还不忘提醒自己爱徒:一定要尊重事实。这句话也让开普勒在困难中坚持了下来,最终成为近代科学的开山鼻祖。
噫!韩退之曰:世有伯乐,然后有千里马,千里马常有,而伯乐不常有。然未知伯乐之思也,萧何月下追韩信,刘玄德三顾茅庐,皆非利而无往。布非失而自省,非错而先歉,非为利而谄媚,非图名而诓诱,此非浩浩然之君子乎?而又察贤才于前,释诽谤于后,不吝身恭,举贤任能,此非伯乐之谓乎?良驹得识,焉能不声嘶如宏,奔腾千里乎?
毕竟不知良驹如何日行千里,请看下回分解!
日期:2017-08-11 20:30:34
第六回:近代物理的开端
第谷是天才的观测家,但数学是他的短板,这一堆堆的数据,算是逢其时,而不得其主;开普勒的视力不是很好,却是一个数学高手,二人冥冥中的注定的相逢势必要为天文学、物理学翻开新的篇章。
无论是哥白尼的学说还是第谷的天体模型,都是停留在假想阶段,或者说它们都只是一种数学方法,不能成为理论——理论必须建立在实际数据基础上的。就目前来说,它们都与观测有细微出入,上回说到的第谷模型中火星的观测误差便是一例。这说明,要么第谷的观测数据错误,要么他的假想中的圆型轨道出了问题。一个是个人肉眼观察的数据,一个是亘古未变的未曾被任何人怀疑过的学说,但开普勒偏偏相信前者,因为他深信他的老师不会出现任何差池。
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