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读《星空的琴弦》:第谷和开普勒

读《星空的琴弦》:第谷和开普勒

作者: SeanCheney | 来源:发表于2019-02-13 13:16 被阅读56次

    第谷和开普勒,前者采集数据,后者分析数据,一个适合做爬虫,一个适合做挖掘。

    《星空的琴弦》汪洁著

    《星空的琴弦》一书最有意思的地方是前半部分,通过托勒密、哥白尼、第谷、开普勒、牛顿的故事,揭示星体运行的奥秘。其中,我觉得最有趣的是第谷和开普勒这对师徒。

    第谷在和别人的决斗中失去了鼻子,嗅觉特别不好,但是在没有发明望远镜的那个时代,他的最大优势是眼神特别好,除了眼神好,还超级有钱,雇了许多人为他工作,因此积累了全世界最好的天文观测数据。

    但是,第谷的数学能力不足以从数据中提炼出揭示宇宙奥秘的结论。在平时的工作中,他也从不把数据向助手们开放。因此,生前的第谷只是坐拥一座数据宝藏,提出了一个错误的宇宙假说。

    开普勒

    死前,第谷将21年观测得到的数据都传给了弟子开普勒。开普勒高度近视,几乎不从事天文观测,但是他的数学非常好,尤其对数据的悟性非常高。开普勒第一定律(椭圆定律)是从日-火运动得到的,第二定律(面积定律)是从日-地运动得到的,而第三定律完全是靠数据悟性验证得到的。

    开普勒是学术上的幸运儿,却是生活中的苦命儿,在38岁到48岁的这10年间,悲剧屡屡降临到他的头上。先是工作单位总是发不出工资,然后又丢了工作,家里揭不开锅,接着儿子和妻子相继病逝,完了又是被迫迁徙、再婚。一连串的生活变故接踵而至,让开普勒疲于奔命,但他心中那团天文学的热情之火却从未熄灭。一有时间,他就会拿起纸笔,开始演算。在遭受了不计其数的失败之后,皇天终于不负有心人,1619年,行星运动的第三个定律被开普勒奇迹般地发现。

    开普勒第一定律(1609年发现):行星绕日运行轨道是一个椭圆,太阳位于其中的一个焦点上。

    开普勒第二定律(1609年发现):在相同的时间内,行星到太阳的连线扫过的面积相等。

    开普勒第三定律(1619年发现):行星绕太阳公转周期的平方与轨道椭圆长半轴的立方成正比。(注意,这里面的公转周期是一个时间单位,而长半轴则是一个距离单位。)


    第谷的一生很有传奇性

    第谷(注意他的假鼻子)

    第谷的一生充满传奇,甚至他的出生和死亡都是令人匪夷所思的故事。据说在第谷出生之前,他的父亲曾许诺将他送给富可敌国但没有子嗣的伯父。但第谷出生之后,他的父亲却食言了,而这令他的伯父很气愤。大约在第谷两岁时,他的伯父没有征得他的父母同意就将他“绑架”到了自己家,从此第谷成了养父的巨额财产的合法继承人。年轻的第谷后来之所以能够花大把的钱专心从事天文学研究并且成就斐然,与他富裕的家庭状况和超群的拉赞助能力不无关系。

    令后世最津津乐道的当属第谷的鼻子。1566年12月10日,年仅20岁、正就读于德国罗斯托克大学的第谷参加了一位教授的家庭婚礼舞会,因为一个数学问题而当场与丹麦贵族曼德鲁·帕斯伯格(Manderup Parsberg)发生了争吵。12月27日,两人再度争吵起来,却谁都无法说服对方,只好相约以决斗的方式平息这场争论。两天后的深夜,第谷与帕斯伯格再次相见,已是“分外眼红”了。黑暗中的这场决斗导致第谷失去了自己的鼻梁,成为不折不扣的输家。自此第谷对医学和炼金术产生了浓厚的兴趣,以便为自己打造假鼻梁。据说他后来用银和金分别仿造了鼻梁,并用胶水把它粘在鼻子上。这使得他不得不总是随身携带着胶水,以备不时之需。

    第谷在养父死后继承了一大笔财产,其价值约合丹麦总资产的百分之一。在丹麦国王弗瑞德里克二世(King Frederick II)的授权和资助下,第谷从1576年到1581年期间先后在厄勒海峡的汶岛建立了两个天文观测站,并将其中的一个发展成科学研究中心,接待了上百位学生和科研人员到那里工作。弗瑞德里克二世于1588年去世后,第谷在丹麦的日子渐渐难过起来,原因在于他和新国王克里斯蒂安四世(King Christian IV)相处得很不融洽。于是他离开了汶岛天文台,并于1599年迁居到捷克首都布拉格。第谷在布拉格再次展现了他娴熟的政治技巧和卓越的拉赞助能力,获得大笔资助得以继续从事天文学、气象预报和占星术的研究,直到1601年突然离世。

    第谷的死亡也是一个悬案。1601年10月13日,第谷应邀参加了一个在布拉格举办的宴会,回到家后泌尿系统出了问题,疼痛难忍,11天后撒手人寰。据他的助手开普勒描述,第谷在宴会期间恪守社交礼仪,拒绝中途离席去卫生间,结果酿成终身遗憾。但也有传言称第谷的暴亡其实另有隐情,他是被丹麦国王克里斯蒂安四世派人用水银毒死的,原因在于他曾与老王后偷情。甚至有人怀疑到开普勒,说他可能为了得到第谷的实验室而毒死了自己的老师。种种传闻当然不足以采信。一个由捷克和丹麦科学家组成的调查小组于2010年所做的尸检表明,第谷不太可能死于谋杀,很有可能死于膀胱破裂。然而这样一桩400多年前发生的死亡事件,至今仍疑团重重。

    (摘自http://blog.sciencenet.cn/blog-3779-840795.html

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