数理化通俗演义：第23章 智达宇宙有权立法束众星 贫病一身无钱糊口死他乡

第23章 智达宇宙有权立法束众星 贫病一身无钱糊口死他乡

——开普勒第三定律的发现

上回说到开普勒在第谷死后经过四年的辛苦研究，终于弄清了行星的椭圆轨道，刚写成《新天文学》一书准备出版，突然有人闯进家来横加干涉。来人正是第谷的女婿滕格纳尔。他拿出当年第谷临终时的话来要挟开普勒，并以第谷遗产继承人的身份提出：要出书，也得署上他的大名。开普勒气得半天说不出话来。

他曾答应过第谷，以后写书用老师的观点。可是他现在的认识已比老师进步许多，怎好再退回去？这样，书只好不出。又拖了四年，直到1609年夏天，双方互相让步，答应可以让滕格纳尔写一篇文章放在书的正文前页，这本书才算出版。在这篇文章里，这个女婿对开普勒的新体系进行了一通攻击，大喊开普勒对他岳父如何背叛。但是不管怎样，书总算出了，作为现代天文奠基石的开普勒第一、第二定律也总算正式问世。

开普勒在研究火星轨道问题时，心中无时不在惦念着第谷托付的《鲁道夫星行表》。可是，整个国家政局不稳，宗教斗争严重，炮火连天，哀鸿遍野。开普勒被迫离开首都布拉格，居住在多瑙河边的一个叫林茨的小城里，为了糊口任数学教师。这天早晨，他凭桌傍窗而坐，望着窗外多瑙河面上粼粼水波，不觉犯了愁思，直瞅着那河，像个木头人似的呆坐了很久。过去是绝没有这种情况的，只要一靠近桌子，他就像磁石见铁一样埋头写作、计算，而近来他有说不出的烦躁和凄凉。

他这个数学家已名存实亡。他想起1611年——那个最使他辛酸的年头。这年2月29日，他最心爱的小女儿夭折；3月24日，政变部队攻进首都，他的靠山鲁道夫皇帝不久身亡；7月8日，他的夫人去世……而新皇帝不喜欢他，他只好离开首都来到这个小地方。家破人亡，靠山倒台，他的境遇十分艰难。恩人鲁道夫死了，但以他的名宁命名的《星表》还未编成。他本想隐居此地埋头整理《星表》，但是1618年开始了一场“三十年战争”。他的薪水总是一再拖欠。他穷得连一个助手也雇不起。现在第谷的那些资料，倒是都已在他的手中，那个总是捣乱的滕格纳尔也家境败落，自顾不暇，不再找他纠缠。可是身无分文，连那个他视为知己的伽利略，近来也拒绝与他通信了……他这样对着多瑙河想了一番心事，叹了几口气，也无可奈何，又提起笔，对着第谷留下的那一堆数字去动脑了。

行星是在做着椭圆运动，但是它们绕太阳一周到底要多少时间，为什么有的快，有的慢呢？这茫茫宇宙是无法丈量的。多病、穷困但又十分聪明的开普勒想出了一个妙法，他将人们最熟悉的地球到太阳间的距离定为1，地球绕太阳的公转周期是1年，这样以此为标准，再换算其他行星的周期和距离，便得到这么一堆数字：

行星

  水星0.24l0.387

金星0.6150.723

地球1.0001.000

火星1.88l1.524

木星11.8625.203

土星29.4579.539

它们之间到底有什么关系？开普勒看来看去，这些数字四散在桌子上，它们之间就像多瑙河里的鱼、桌上的蜡与天花板上的尘土一般，看不出一点点联系。

但是开普勒坚信宇宙是一个和谐的整体。他和数学家毕达哥拉斯一样，认为世间一切物体都有一定的和谐的数量关系。于是他便将这一堆数字互加、互减、互乘、互除、自乘、自除，翻来倒去，想碰碰能否发现它们之间的规律。这样变了一阵“魔方”，但终究还是乱麻一团。

大约有很多日子，他就这样，一直在乱麻堆里寻求和谐。现在出入书房送茶倒水伺候他的，自然已不是先前那位跟着他吃尽苦头的贵族出身的夫人了，而是一位年龄与他相差甚大的少妇。原来，开普勒的原配夫人死后，由于他的名望，立即有11位姑娘来做他的夫人候选人。这个极讲和谐的科学家选夫人却也有趣。

他自知自己瘦小，所以第一个高大强健的女子便被淘汰；第二个矮胖女人也不在入选之列；直到最后，他选了一位不高不矮、身体略瘦的木匠的女儿。他挑选结婚的日子，也很特殊，得在“天文学的精灵藏匿不见的月食那一天”。1613年10月30日他们终于完婚（其实由于计算不准，这日子比月食晚两天）。从此，在开普勒绞尽脑汁追求天体和谐的日日夜夜里，就是这位与他的体形、性格都和谐的年轻夫人服侍着他。

一天早晨，红日照进书房，一夜没有离开桌子的开普勒正把头埋在稿纸堆里，夫人轻轻走了进来，先吹灭桌上的蜡，又伸手去推窗户。突然开普勒霍地从椅子上弹了起来，一把拉住夫人：“啊，我亲爱的，我找见了，我发现了，感谢上帝将你赐给我，我们是这样的和谐，宇宙是这样的和谐。啊，发现了！弄清了！”

他说着甩开夫人，自己上去一把推开窗户，多瑙河上带有雾气的凉风吹了进来，拂动他蓬乱的头发。妻子以为他累疯了，忙喊：“开普勒，亲爱的，你怎么了？”

开普勒什么也不说，忙将一张纸片递给妻子，这张纸上是这样几行数字：

行星

水星0.2410.3870.0580.058

金星0.6150.7230.3780.378

地球1.0001.0001.0001.000

火星1.88l1.5243.543.54

木星11.8625.203140.7140.7

土星29.4579.539867.7867.7

木匠的女儿自然不懂这些数字。但是现在我们却可以看出最后两列数字一模一样。开普勒做了那么多加减乘除之后，终于碰着了天体上的一个电钮，漆黑的宇宙在他的眼前忽然大放光彩。原来行星绕太阳运转时，其运转周期的平方等于它与太阳间平均距离的立方：=。这就是后来所称的“开普勒第三定律”。这是一个天文史上极伟大的发现，开普勒的“和谐”思想找到了根据，它说明太阳与其他行星绝不是一群乌合之众，而是一个极严密的系统——太阳系。

说开普勒的妻子将这张纸片拿在手里正不知何意，却见开普勒不言不语，早伏在案头，又奋笔写起他的笔记：

“……这正是我16年以前就强烈希望探求的东西。我就是为这个而同第谷合作……现在我终于揭示出它的真相，认识到这一真理，这已超出我的最美好的期望。大事告成，书已写出，可能当代就有人读它，也可能后世才有人读它，甚至可能要等一个世纪才有读者，就像上帝等了六千年才有信奉者一样，这我就管不着了。”

正是：

耗尽心血流尽汗，踏破铁鞋翻群山。

十年求得一个数，灵犀只在这一点。

开普勒写完这段话，把笔一甩，拉着妻子，便推门向外跑去。阳光灿烂，清风徐徐，多瑙河波光粼粼。他惊讶地发现大自然这样美好。多少年来，他一直是在黑洞洞的宇宙里探索，今天才有空儿留心一下自己所生活的地球，所傍依多年的多瑙河。开普勒将他的“第三定律”等成果写成一本书《宇宙谐和论》于1619年出版。开普勒发现的这三条定律可真是非同小可，它使貌似杂乱的宇宙星空顿然井然有序，开普勒自己也被后人誉为天空立法者。为了便于记忆这三条重要规律，单有一首打油诗唱道：

第一定律限面积，第二定律画椭圆，

周期半径归第三，天上从此再不乱。

发现第三定律后，开普勒一生的最后目标便是赶快完成《星表》了。但是战乱不断，他只好离开林茨，坐船逆多瑙河而上来到雷根斯堡，然后将妻儿留在那里，一人到乌尔姆组织印刷，后来又举家迁到萨冈。1627年，他将这本书的样本送给皇帝。他在致皇帝的呈词中这样倾诉自己的辛酸：“……经过26年的艰辛完成了奉献给陛下的这部著作……我能说些什么呢？我就像一个坐着一艘外国轮船的人一样，船在哪儿靠岸我也只能在哪儿上岸。仅此而已，别无他求。”1629年，这部《星表》终于开始印刷，但是开普勒这时已经穷得揭不开锅了。这天晚上，他把家人叫到一起，说：“我这一辈子研究天体，总算找到了他们的和谐关系，可地球上总是这样乱哄哄的。我虽然有发现，有著作，可是现在却没有能养活你们的面包。我这一生的研究就到此为止了。明天一早，我就离开这里到林茨去，去给你们寻饭吃。那是我生活了多年的地方，那里的国会还欠我一大笔薪金，他们总不能这样拖到我死才还吧。你们在家里安心等着，我去些日子就会回来。”

说完，他特别把他的女婿，也是他最信任的助手巴尔奇叫到跟前：“孩子，这是我过去写的两行诗，假如我此去不再归来，就请用它做我的墓碑碑文吧。”这两行诗是：

我欲测天高，现在量地深。

上天赐我灵魂，凡俗的肉体安睡在地下。

第二天全家人泣涕而别。

11月初，开普勒到达雷根斯堡。三天后，他突然发烧，在大路旁的一间小旅馆里，这位曾使天上的众星俯首听命的伟人就这样在孤独和饥饿中死去。这天是公元1630年11月15日。