天空的立法者——约翰尼斯·开普勒 （四）

天空的立法者——约翰尼斯·开普勒 （四）

天文望远镜的运用，揭开了近代光学天文学的新篇章。1611年，开普勒出版了阐述近代望远镜理论的专著《光学》。详尽地分析伽利略望远镜的优缺点，并作出了重大改进。他以凸透镜取代凹透镜作为目镜，这样光瞳出现在目镜之外，能够获得较大的视野，还可以安装瞄准叉丝。两年后，克里斯托弗·沙伊纳按照《光学》书中的设计，成功研制出第一台这种类型的望远镜，称之为“开普勒望远镜”。到了17世纪中叶，开普勒望远镜已经为各国天文学家所普遍采用。

1611年，神圣罗马帝国内乱。先是鲁道尔夫二世的堂兄弟帕绍大主教利奥波德的雇佣兵在波西米亚到处抢劫，激起布拉格农民起义。接着，鲁道尔夫二世的兄弟、匈牙利国王马蒂亚斯与新教阶层结盟，于3月带重兵开进布拉格，逼迫鲁道尔夫二世退位。

灾难也再次降临开普勒头上。他的一个儿子和夫人先后离开人间。新皇帝马蒂亚斯虽然让他继续留任皇家天文学家职务，但他心里清楚，新皇帝不是善茬，布拉格不是久留之地。次年初，鲁道尔夫二世去世后不久，开普勒离开了布拉格，迁居到奥地利的林茨。担任当地一家学校的教授，一方面教授贵族青年数学、哲学和历史，一方面继续编制星表。期间他还参与编制奥地利地图工作，但不久就辞去这项任务，专心致力于天文学的研究。 

开普勒研究发现了行星运动的两条定律之后，并不满足。他认定：在全部行星系统中还应该有一个整体的规律。于是他埋头于第谷留下的数据堆中。又历经了9年的辛勤劳动，经过长期繁杂的计算，遭受到不计其数的失败。终于于1618年3月15日，最后创立了行星运动的第三定律，即谐和定律：

    行星绕太阳公转运动的周期的平方与它们的轨道半长径的立方成正比。

在1619年出版的《宇宙谐和论》一书中，开普勒发布了行星运动的第三定律，把所有行星连结成了一个统一的物理体系。这一发现标志着开普勒事业的顶峰。 

行星运动三大定律又称为开普勒定律，具有普遍意义。它适用于所有沿着封闭曲线运动的天体。不仅适用于大行星、小行星绕太阳的运动，也适用于周期彗星绕太阳的运动，卫星绕行星、小行星的运动，恒星世界中双星互绕的运动，以及人造天体绕地球或者其他天体的运动等等。仿佛宇宙间有一条铁定的“法律”必须遵守一样，凡是相互绕转的天体，其运动必须遵守开普勒为它们指定的开普勒定律。因此，开普勒被后人尊为“天空的立法者”。

开普勒行星运动三大定律的发现，具有划时代的意义，它不但奠定了经典天文学的基础，而且导致了数十年之后伊萨克·牛顿（1643～1727年）万有引力的发现。 

行星运动三大定律同样具有巨大的哲学意义。它促使了唯物主义世界观以及认识论的发展。

首先，行星运动三大定律的建立基础，是第谷数十年对天体这一客观事物精确观测。开普勒以之为根据，经过反复研究，从中找出用严格的数学语言表述的客观规律。行星运动三大定律发现过程的本身，就是正确认识的过程。它使人们明白了一个道理，对于规律的理解，必须抛开旧的所谓传统观念，摆脱先验论的束缚，从而把这种理解定位在纯科学的基石之上。

其次，开普勒把规律理解为自然本身所具有的客观属性。他反对当时占统治地位的主观唯心观念。这种观念认为所有天文学理论都不过是假设的、辅助性的数字体系。行星运动三大定律则以无可辩驳地证明了，主观唯心观念并不反映行星运动的实际情况。数字只是实在客体的代表符号而已。天文学假说（以及天文学学说）只有研究并再现产生现象的物理条件和原因，升华为数学理论，才能成为说明一切天体现象的理论。

第三，行星运动三大定律的发现是对经院哲学和占星术的有力打击。当时的经院哲学排除了对现实现象的科学研究与分析。行星运动三大定律则以数学方式表达出的规律反映现实世界的数量关系。占星术认为，从天体运动只能得出对人世的预言。行星运动三大定律则表明，用数学方式表述的自然规律具有永恒性和不变性，完全可以预见一些天文现象。

《宇宙谐和论》是开普勒后期一部最重要的著作。它不仅阐述了行星运动三大定律，而且系统地论述了近代科学的原则，建立了近代科学的第一个全面体系。开普勒的哲学思想基础——宇宙谐和思想，源于毕达哥拉斯学派的谐和法则，但摒弃了其中蔑视客观现实的内容。他认为，谐和概念存在于认识的主体和客观之间，而“谐和体系的宏伟大厦”的层次排列，决不是谁都能够随心所欲去发明，而是“完完全全符合自然，符合理性。”开普勒用他的宇宙谐和思想解释了越来越独立的各门学科（科学）的关系，解释了生机勃勃的自然界和丰富多彩的人类社会。 

《宇宙谐和论》由《几何学》、《建筑学》、《真正的和声学》、《形而上学》和《天文学》5个篇章组成。

《几何学》和《建筑学》探索了谐和的比例，研讨了数学，特别是立体形中的规律性。

《真正的和声学》开始把谐和应用于音乐领域。他以许多乐谱说明音乐现象具有数学规律性，然后论证谐和之声在行星运动中的体现，并编制了天体乐章。在“政治附录”中，开普勒把他的谐和理念推广于国家与政治生活之中。他尖锐而深刻地指出，统治者包括国王的职权，仅仅用于造福于国家和人民。如果职权被用于个人私利，职权就成了产生暴政的温床。这时，只有公正地更换君主，使最高权力转到善良的和不谋私利的人手中，国家谐和才不会受到危害。由此可以看出，开普勒绝非只知道倾心于自然科学而两耳不闻窗外事的书呆子。因其曲折经历，他对政治生活同样关注，是一位具有民权思想的知识分子。值得作以新的研究、认识。

《形而上学》研究了认识论的基本问题。

《天文学》篇则把谐和理念及谐和关系进一步引向宇宙中去。第三定律（即谐和定律）的发现，揭示了所有运动着的天体的客观规律，首先把行星运动过程融为一个统一、有规则、井然有序的体系，一个“谐和的宇宙”。

《宇宙谐和论》产生于残酷的宗教迫害、迷信愚昧充斥的时代，开普勒却以惊人的勇气、超人的智慧，展现出一个新世界，一个和谐的宇宙。