約翰內(nèi)斯開普勒(1571—1630)的祖父曾擔任日耳曼西南小城衛(wèi)爾的市長。衛(wèi)爾是士瓦本葡萄酒種植區(qū)里一個城墻環(huán)繞的山頂小鎮(zhèn)。他的祖父隨著年歲漸長,財產(chǎn)遞減,變得日益傲慢、暴躁且固執(zhí)。開普勒的祖母在宗教上十分虔誠,但卻也“焦躁、聰明、滿口謊言……滿心嫉妒、怨恨極深,有暴力傾向,且善于記仇”。開普勒的父親海因利希經(jīng)營一家酒館,同時也是一名傭兵,后來他終于離棄了家人。根據(jù)開普勒的描述,他這個人“兇惡固執(zhí)、動輒得咎、注定不得善終……對我母親極壞,最后自我放逐而死”。他的母親凱瑟琳從小由阿姨撫養(yǎng)長大,但這位阿姨后來被人當作女巫燒死了。開普勒這樣描繪他的母親:“絮絮叨叨、愛吵架、性情乖戾?!彼龓缀踉獾胶退⒁掏瑯拥南聢觥<s翰內(nèi)斯?開普勒是早產(chǎn)兒,四歲時因為罹患天花而幾近失明,他一生當中病痛從未離身。
然而,他的內(nèi)在視力卻清晰透徹、一無遮蔽,因而帶領他來到前人所未見的境界——關于行星運行的真相。2000年來,從畢達哥拉斯到哥白尼,行星一直被禁閉在球體的牢籠中——這也是人類對完美天堂形象的投射。人們?yōu)榱耸褂^察結果能夠符合原有的圓形框架,因而發(fā)明了各種系統(tǒng)。開普勒則一舉擊碎了這個天體牢籠,將行星如實安放于橢圓軌道上,依循自然法則和諧運行,而不是人造的法則。
盡管開普勒的童年混亂不堪,但依舊未能阻礙他智力的展露。1589年,他獲得獎學金就讀于圖賓根大學的路德神學院。他一向擁有強烈的宗教情懷,希望有朝一日成為神學家??刹恍业氖?,他遭到所有同學的嘲弄、排擠,乃至毆打;在他就學期間,一直不受同輩歡迎。我們之所以知道他的悲慘生活,是因為他對自己和對別人的描述一樣毫不留情。他自覺充滿各種混亂的矛盾性情——貪婪,但滿足于粗茶淡飯;總在尋求認可,但又刻意惡意疏離他人;虔誠到幾近迷信的地步,但在他自己眼中卻又幾近敗德。然而,他在大學期間結識了向他引介哥白尼“太陽中心說”的天文學教授麥斯特林(Michael Maestlin),兩人建立了終身情誼。從開普勒對哥白尼的反應中,我們可以感受到他的熱情本性?!拔蚁蚋绨啄嵊^點的真理臣服,”他寫道,“并懷著無限陶醉沉思其中的和諧?!?/p>
開普勒有一種特質,使他不愿屈服于病痛或心魔,以及他所處的混亂時代。其中一部分原因可能是他的才智:不管什么學科,他總是不由自主地全心投入,特別是天文學和數(shù)學。另一部分可能是他的神秘主義傾向——他持有和畢氏學者同樣的直覺,認為數(shù)學優(yōu)雅的規(guī)律性乃宇宙的基礎。就像畢達哥拉斯一樣,他也受到強烈的驅使,迫使他去尋找混亂經(jīng)驗下的和諧規(guī)律——雖則兩人可能會說是受到神圣的啟發(fā)。開普勒最后也的確獲得了這樣的成果——盡管花了他許多年,害他走了許多冤枉路,并使他投入龐大的精力。
在開普勒1596年的著作《 宇宙的奧秘 》(Mysterium Cosmographicum)中,呈現(xiàn)出某些關于行星的原創(chuàng)思考,這是自古以來僅見的。這本書里有個想法使他遭錯覺誤導多年,那就是將五個正多面體層層套疊,可以說明六個行星的數(shù)量與距離。這個構想極為美妙誘人,但卻是錯的,后來他自己也發(fā)現(xiàn)了。這本書的偉大之處,在于開普勒所提出的問題,以及他回答問題所采用的物理性直觀,而非形而上觀點。他想了解行星為什么取其特有的距離和速度運行。一開始,他的答案以神秘術語陳述,但認為太陽必定發(fā)射有某種力量,促使行星移動;同時這種力量會隨著距離而消減,就像太陽光一樣。他的年少天賦驅策他不止于描述天體的運行,更進一步探索該現(xiàn)象的物理原因。自古到當時,還沒有任何人曾經(jīng)做過這樣的嘗試。
《 宇宙的奧秘 》這本書使他受到了丹麥天文學家第谷(Tycho Brahe)的注意,當時第谷正努力對恒星與行星進行有史以來最精確的肉眼觀測。開普勒成了第谷的助理。當?shù)诠仍?601年10月24日去世后,他順理成章接任第谷的職位,成為魯?shù)婪蚨缹m廷中的皇室數(shù)學家;更重要的是,他得以取得第谷珍貴的寶藏——多年來觀測行星的結果,特別是火星?!拔冶仨毘姓J,”開普勒寫道,“當?shù)诠冗^世時,我很快就利用他的子孫有失謹慎的弱點,將他的觀測成果接收過來,或者說,占為己有?!?/p>
開普勒之所以把精力集中在研究火星上,是因為根據(jù)當時的理論,火星的運行軌道最難解釋。開普勒知道,第谷觀測的精確度達兩分(或者說六十分之二度),然而以圓形軌道為基礎的運算,卻無可避免地產(chǎn)生達八分的誤差。到了1604年年底,經(jīng)過眾多錯誤轉折后,開普勒終于了解到,火星不可能循圓形軌道運行,而是依照某種橢圓形軌道運行。由于他對第谷觀測結果的信心,使他推翻了2000年來催眠了全人類的天堂觀點?!耙驗檫@八分實在令人無法忽視,”開普勒寫道,“光是它們就引發(fā)了天文學的全面革命。”