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皇帝 | 2018-12-14 09:45:59

2010年11月,一具超過四百年歷史的遺體再度被挖掘出來,專家將以科學方法徹底檢驗,釐清他究竟是否被下毒而亡。此一傳言流傳已久,加上1901年那次的開棺驗屍發現其鬚髮中含有汞,更令人懷疑這極可能是一樁精心策劃的謀殺案。這懸案中的被害者是丹麥天文學家第谷,而最大的嫌疑犯則是發現行星運動三大定律的克卜勒。動機?第谷觀星多年所累積下來的大量觀測資料。

第谷對天文學的興趣開始於13歲那年目睹了日偏蝕,更重要的,得知學者原來可以參考托勒密的星表預測此次的日蝕,於是開始親自觀測星空。不過1563年土星與木星交會合而為一的日期竟然與托勒密星表的預測有好幾天的誤差,於是第谷決心將一生奉獻給星空,編製一份精確無誤的星圖。

不過第谷精確求真的堅持卻先害他失去了鼻子。20歲那年,在一次舞會中為了某一數學公式的正確與否跟人爭執不下,於是兩人決定用貴族的方式解決──也就是決鬥。結果第谷的劍法技不如人,鼻子被對手削掉,從此戴著金銀合金的假鼻子。

1572年,仙后座憑空出現一顆比金星還亮的超新星。大受震懾的第谷每晚觀測記錄,直到十六個月後它消失為止,證實它遠在亞里斯多德所稱月球以上亙古不變的天空,千年以來大家深信不疑的宇宙觀因此徹底動搖。1576年,第谷在丹麥國王的支持下建造歐洲規模最大、天文儀器最先進的天文台,開始了二十年從不間斷的精確觀測。

其實當時還沒有望遠鏡,幸賴第谷極佳的眼力與自行設計改良的儀器,所得到的觀測資料已精確到足以揭開太陽系的秘密,只是第谷始終沒有察覺。哥白尼雖然早已提出日心說,但在他的模型中,行星軌道是完美的圓形,所以還是與實際不符,缺乏說服力。第谷將哥白尼與托勒密兩人的模型加以整合:行星繞著太陽運行,而太陽則繞著地球運行。但第谷知道自己的模型不是正確答案,他需要一個理論學家的幫忙。

於是年輕的克卜勒於1600年受邀前來布拉格(第谷於一年前遷來此地),成為第谷的助手。兩人其實各自暗藏心機,第谷想利用克卜勒犀利的數學能力,克卜勒則垂涎第谷豐富的觀測資料。但第谷深恐克卜勒會搶走他的光彩,處處提防,不肯讓他一窺多年心血。直到第二年,第谷才在臨終前將所有資料交代給克卜勒,寄望他完成自己一生的夢想。克卜勒也不負所望,終於從中歸納出行星運行的三大定律。

問題是,第谷真如克卜勒所稱,因為在國王的宴會中不敢中途離席,憋尿過久以致膀胱破裂而亡,或是如傳言所說的死於汞中毒?

2012年11月15日,第谷過世四百一十一年的忌日這一天,答案揭曉。負責驗屍的科學家宣布第谷體內的汞含量不足以致死,也驗不出其它毒藥。因此可以排除遭人下毒的可能。而克卜勒所描述第谷死前的症狀也的確符合膀胱嚴重發炎的進程。另外,第谷的假鼻子其實是黃銅所做,不是金銀合金。

第谷臨終前吶喊:「別讓我就這麼白來一遭!」他當然沒有白走一趟,沒有他持續二十年的觀測資料,就沒有克卜勒三大定律。他的貢獻正是牛頓所謂的「巨人的肩膀」,這正是科學的傳承與進展。

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732
皇帝 | 2018-12-14 09:48:07

克卜勒是早產兒,故他的體質很差。克卜勒三歲時染上天花,雙手受創,視力受損,於四歲時又患上了猩紅熱,身體受到了嚴重的摧殘,一隻手半殘,但幸好不腦殘。雖然克卜勒身體瘦弱,眼睛近視又散光,但是他有一顆非常聰明的數學頭腦。

克卜勒獲得天文學碩士學位後,在大學時期的數學老師馬斯特林介紹下,到奧地利新教徒神學院教授數學及天文學。克卜勒是最早接受哥白尼「日心說」的天文學者之一,不過他在大學裡只教授托勒密的「地心說」天文系統,只有在研究所的學程中,他才教授哥白尼的天文系統。

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732
皇帝 | 2018-12-14 09:49:26

本篇最後由 732 於 2018-12-14 09:51 編輯

克卜勒利用私人閒暇的時間鑽研天文學與占星術,他發現了正多面體及行星距離間的關係,寫成了一本充滿神祕占星色彩的書《宇宙的奧祕》,並寄給知名的丹麥天文學家第谷。

《宇宙的奧祕》這本書受到了第谷的賞識,西元 1600 年克卜勒便前往布拉格,去當第谷的助手。

他們的會面是科學史上的一件大事,是經驗觀察與數學理論的結合,導致了科學發現的重大突破。
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732
皇帝 | 2018-12-14 09:50:23

本篇最後由 732 於 2018-12-14 09:51 編輯

當時第谷是神聖羅馬帝國皇帝的天文官,一生的精力都用在觀測星體,但年老的他已經無法下床工作了,因此他寫了封信,邀請克卜勒來繼承他的事業。

第谷在信中寫道:「我並不是因為你遭受困厄而請你來此,而是出於共同研究的願望與要求」。

西元1601 年第谷病危,臨終前交待把所有的天文觀測資料全留給克卜勒,但要求克卜勒要編成一張星表,發表出來。
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732
皇帝 | 2018-12-14 09:54:23

本篇最後由 732 於 2018-12-14 09:57 編輯

克卜勒繼任第谷在皇家的天文官職位之後,為實現對第谷的諾言,便打算留在布拉格編制星表,並研究行星的軌道。自古以來,無論是托勒密、哥白尼還是第谷的天文體系,都認為天上的東西都是以最完美的型態及法則在運轉:天體是正球形,運轉的軌道是正圓形,星球是做著圓周運動。

起初克卜勒也這樣認為,不過,他緊盯著第谷觀測火星的資料研究,愈看愈不對勁,把數據套到圓形軌道中,連算了幾個月還是有著 8 分的誤差(相當於秒針走 0.02 秒的角度)

他深信第谷觀測數據的精密度,自己的計算也沒有問題。

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732
皇帝 | 2018-12-14 10:00:28

克卜勒對火星及地球試著用各種大小不同的圓、不同的圓心(不一定是太陽)、不同速度來解釋,總是與紀錄有出入。他放棄了「等速圓周運動」模式,而改用「變速圓周運動」,還是沒有成功。

最後,克卜勒放棄了圓,改嘗試各種不同的圓錐曲線,終於發現橢圓軌道最符合觀測資料。1605 年,克卜勒終於降服了火星,推翻了等速圓周運動、同心球理論及周轉圓理論等衍生出的複雜模式。

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732
皇帝 | 2018-12-14 10:03:42

在克卜勒的橢圓定律中,行星沿橢圓軌道繞太陽運行,太陽位於這些橢圓的一個焦點上,此為克卜勒第一運動定律。

再者,當時的天文學家仍然遵循古代天文學的概念,認為行星運動只不過是運動學上的問題,但克卜勒提出正確的運動方法,將物理學引入天際,他認為行星繞太陽做圓周運動時,在一定時間內掃過的面積相等,此為克卜勒第二運動定律。

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皇帝 | 2018-12-14 10:05:38

克卜勒把地球到太陽間的距離 R 定為一天文單位,地球繞太陽的公轉週期 T 定為一年,以此為標準,再換算其他行星的週期和距離。

克卜勒發現行星繞太陽運轉時,其運轉週期 T 的平方,和其與太陽間平均距離的立方,比值為一定值。此為克卜勒第三運動定律,亦稱為和諧定律,1619年,克卜勒將這項發現寫在《宇宙的和諧》這本書中。

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732
皇帝 | 2018-12-14 10:14:57

本篇最後由 732 於 2018-12-14 10:17 編輯

1630 年,克卜勒在經濟上又陷入困境,他設法回林斯,想要去追回他擔任皇室數學家期間的積欠薪餉。此時的他,已經好幾天沒吃飯了,飢寒交迫的他發了高燒,躺在德國南方的雷根斯堡的一個商人家裡。

克卜勒自知不久人世,寫下了幾行詩句置入信封,並請人寄回家。幾天後,這位使天上的行星都得聽命於他的科學家就這樣在貧病交困中死去。克卜勒寄回家裡的詩句就是他為自己撰寫的墓誌銘:

「我欲測天高,今欲量地深。上天賜我靈魂,凡俗的肉體長眠於此地。」

I measured the skies

Now the shadows I measure

Skybound was the mind

Earthbound the body rests
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deeperinloveu
超級版主 | 2018-12-14 12:25:13

貪戀和妒嫉
會害死人
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hamidh
大公爵 | 2018-12-14 12:27:41

又是科學家 又是詩人 要堅持 又不能固執
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費波南西
威爾斯親王 | 2018-12-14 12:48:47

真是令人動容的故事 , 兩人都是相當執著又認真的人
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jkfmen
威爾斯親王 | 2018-12-14 20:33:55

古代的人為求名垂千古~真是非常的執著阿
雖然有時候看起來實在太過偏執~機關算盡
但現代的人又太過無謂~臭名滿天下也不在乎
空口說白話也司空見慣~真是反差太大了
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732
皇帝 | 2018-12-14 20:55:06

deeperinloveu 發表於 2018-12-14 12:25
貪戀和妒嫉
會害死人

深姐現在就可以了解為什麼我選擇望遠鏡是改變世界的發明,因為伽利略創立了望遠鏡天文學,徹底顛覆了束縛人類思想千年之久的地心說,從此科學不再受神學所束縛!
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732
皇帝 | 2018-12-14 21:01:19

jkfmen 發表於 2018-12-14 20:33
古代的人為求名垂千古~真是非常的執著阿
雖然有時候看起來實在太過偏執~機關算盡
但現代的人又太過無謂~臭 ...

執著對於追求科學的人來說是非常重要的特質,我們現在來看一段克卜勒和他的數學老師兼摯友馬斯特林的對話;

馬斯特林:「親愛的克卜勒,你這些年到底在幹些什麼?怎麼會窮成這樣子?」

克卜勒:「老師,我想弄清行星的軌道。」

馬斯特林:「這個問題從托勒密到你的老師第谷,不是都已經確定了嗎?」

克卜勒: 「不對!觀測資料與計算結果顯示了彼此有 8 分之差呀!」

馬斯特林搖搖頭說:「8 分,這樣一個小角度搞不好是第谷在記錄時的誤差!看看你頭上那浩瀚無窮的宇宙!難道連這一點誤差你也無法容許?」

克卜勒十分堅決的說:「這不是正常的誤差!我親眼目睹第谷是如何細心工作的,老師的觀測誤差不超過 2 分!」

就是因為這一份執著,克卜勒行星運動三定律的發現為經典天文學奠定了基石,促成了數十年後萬有引力定律的發現。
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zxc987456321
王子 | 2018-12-15 00:27:45

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