天上的立法者——开普勒

周铁楼

开普勒（Johannes Kepler 1571-1630）是德国十七世纪著名的天文物理学家、数学家和哲学家，尤其在天文学方面做出了巨大的贡献。十六世纪的丹麦天文学家布拉赫（Tycho Brahe）曾观察行星绕日运行的情况，写下了精确的记录。开普勒对这些记录分析多年，得出了三条行星绕日运行定律。这是突破性的成就，他因此被后世科学史家誉为“天上的立法者”。

开普勒不仅是一位伟大的科学家，也是一位敬虔的基督徒。他于1619年出版了《宇宙的和谐》一书，书中写道：“上帝我们的主何其伟大，祂的能力超凡，祂的智慧没有穷尽。”“我相信，唯有单单事奉主耶稣……祂是我们的避难所，是我们的安慰。”

开普勒的童年和求学时代

开普勒于1571年12月27日出生在德国黑林山边一个叫魏尔的小镇，家境贫寒。他是个早产儿，体质很差。四岁时曾患天花和猩红热，虽然侥幸死里逃生，身体却受到了严重的摧残，视力衰弱，一只手半残。但开普勒身上有一种顽强的进取精神，一直坚持努力学习。比起他的同学​​，他需要付出多一倍的时间和心力才能够完成中学的课程。1589年，18岁的开普勒考进了蒂宾根（Tubingen）大学，主修哲学及神学，同时兼读数学及天文学。好学不倦的他，努力学习和研究，并于1593年毕业。他原打算在路德会当牧师，但因在数学方面天赋极高，备受注意，1594年奥地利格拉茨的路德会中学有数学老师去世，就聘用开普勒任教数学。在格拉茨，开普勒出版了第一部重要著作：《宇宙的神秘》。

开创近代天文学

布拉赫（Tycho Brahe）是同时期的天文学家，他花了许多年时间观测火星，又把观察所得详尽记录下来。布拉赫读到《宇宙的神秘》一书后，认为作者开普勒在数学和天文学方面天资极高，于是邀请他到布拉格附近的伊泽拉（现今捷克共和国境内）做他的助手，一起工作。当时，开普勒遭到宗教歧视，不得不离开格拉茨，就接受了布拉赫的邀请。布拉赫死后，开普勒继承了他未竟的事业。

开普勒利​​用布拉赫的火星观测资料，研究天体的运动规律，再根据自己的观察做出结论。他有数学天赋，也有坚强的意志和无穷的求知欲。在分析布拉赫的火星观测数据时，开普勒做了7,200个复杂的运算，可见他的工作能力和耐力卓尔不群。他最终研究出火星绕太阳运行的轨道不可能是正圆，只能是椭圆，太阳则位于椭圆的两个焦点之一，这样才符合观测结果。

开普勒的研究方法别开生面。他假设自己站在火星上观看地球，并计算出地球运行的速度跟它与太阳的距离成反比。

开普勒终于明白，太阳不仅是太阳系的中心，它又像一块大磁铁，绕着太阳的轴心转动，它的作用力影响着其它行星的运行。

开普勒的三条有关行星绕日运行的定律（发表在他1619年出版的《宇宙的和谐》一书中），为现代天文学立下根基：

一、每颗行星以椭圆形的轨道环绕太阳而运行；

二、行星接近于太阳时，运行较快；

三、任何两个行星旋转周期的平方数的比率，与它们各自离太阳距离的立方数的比率相等。

开普勒并不明白太阳控制行星绕它运行的作用力是什么力。大约70年后，牛顿发现太阳的作用力仍是太阳的引力。牛顿仔细分析开普勒的三条行星绕日运行的定律后，提出万有引力理论。

开普勒1630年病逝于布拉格，享年58岁。

开普勒的宗教信仰

在开普勒发表行星绕日运行的三大定律的前一年，30年的宗教战争爆发。那段时期（1618-1648年），欧洲发生宗教屠杀和劫掠，死伤枕藉，德国更失去了三分之一的人口。开普勒的母亲被控行巫术，最后得以死里逃生。

开普勒是路德会信徒，一生受尽宗教迫害和歧视。由于不肯归信罗马天主教，他被迫离开格拉茨，落得一无所有。有人来游说他改变信仰，但开普勒认为崇拜偶像和圣人是不对的。开普勒对宗教歧视深恶痛绝，他认为天体既然能和谐并存，人类也该和谐共处。他信念坚定，不把迫害当一回事。他说：“为了信仰，为了基督的荣耀，而要和许多弟兄一起受苦，忍受迫害和羞辱，撇下房屋、田地、朋友、家人，我感到无上光荣。”（参《开普勒传》，恩斯特肯纳著）

开普勒坚信三位一体的上帝，认为可见的受造宇宙反映了三位一体这个神圣的奥秘：天父上帝是中心；子基督是圆周；圣灵是介于两者的空间（〈不列颠百科全书〉，英文版）。他本打算作神学家，后来知道上帝要他在天文学上研究和事奉，好使人知道“诸天述说上帝的荣耀”。