祖漢尼斯·開普勒

祖漢尼斯·開普勒

祖漢尼斯·開普勒（德文：Johannes Kepler，1571年12月27號—1630年11月15號）係德國天文學家、數學家，開普勒定律嘅發現者。

開普勒喺德國巴登-符騰堡州嘅魏爾代施塔特（Weil der Stadt）出世，佢爸爸係一個傭兵，不過好早就遺棄佢哋兩仔乸；佢媽媽係一個治療師同草藥師，可惜小開普勒依然體弱多病。

開普勒喺土丙根大學攻讀哲學同神學。喺大學期間，佢接觸到哥白尼嘅新天體系，向麥斯特林（Michael Maestlin）學習天文學。佢喺學生辯論中辯護日心說，並且成為哥白尼學派嘅支持者。

開普勒喺1594年搬到奧地利嘅格拉茨，做任數學同天文學教師。喺呢個時期，佢出版咗好多天文曆書同預測書，令佢嘅聲譽喺占星術師界嘅地位更加提高。佢喺1596年出版咗《宇宙之謎》一書，探討天體運動同宇宙結構嘅問題，雖然有唔少謬誤，不過仍然得到麥斯特林同第谷嘅讚賞。

1600年，開普勒去咗布拉格做第谷嘅助手。一年後，第谷就死咗。開普勒整理第谷留低嘅大量星象觀測紀錄同天文學手稿去完成第谷嘅遺願，編製咗《魯道夫星表》（Tabulae Rudolphinae）。開普勒又利用嗰啲資料寫咗本《新天文學》，總結出兩條定律：橢圓定律同等面積定律。

1611年，開普勒改良咗伽利略嘅望遠鏡，變成更方便觀察天象嘅「開普勒望遠鏡」，重喺佢本《論光學》（Dioptrice）寫低對光線折射嘅計算同火嘅成像原理。佢用簡單嘅數學方法代替以前複雜嘅模式得出週期定律，即係開普勒第三定律。

開普勒嘅著作《新天文學》、《宇宙和諧》同《哥白尼天文學大綱》對其他科學家，包括牛頓，有深遠影響，為佢哋嘅萬有引力理論奠定咗基礎。佢嘅研究－尤其係開普勒三大定律－廣泛而有影響力，令佢成為現代天文學、科學方法同自然科學嘅奠基人之一，而佢亦被人叫做「天空法律嘅制定人」。

早年生活

童年（1571-1590）

開普勒嘅出生地，喺魏爾德施塔特

開普勒喺1571年12月27號出世，喺神聖羅馬帝國自由市嘅魏爾德施塔特（而家係德國巴登-符騰堡州嘅斯圖加特地區一部分）。佢阿爺叫Sebald Kepler，曾經做過呢個城市嘅市長。到開普勒出世嗰陣，開普勒家族嘅財富已經衰落。佢老豆Heinrich Kepler做過傭兵，搵錢好唔穩定，喺開普勒五歲嗰陣就離開咗一家人。佢相信死咗喺荷蘭嘅八十年戰爭。佢阿媽Katharina Guldenmann係間酒店老闆嘅女，係個醫者同草藥專家。開普勒有六個兄弟姊妹，當中兩個兄弟同一個家姐長大成人。佢早產出世，話自己細個身體好弱同成日病。不過，佢經常用佢驚人嘅數學天分令到喺佢阿爺間酒店嘅旅客都嘖嘖稱奇。

細個嗰陣，開普勒見證咗1577年大彗星，吸引咗成個歐洲天文學家嘅注意。

佢細個就接觸到天文學，仲對天文學產生咗終身嘅熱愛。六歲嗰陣，佢觀察到1577年大彗星，寫低話「阿媽帶我去咗個高嘅地方睇佢。」1580年，九歲嗰陣，佢又觀察到另一個天文現象，一次月食，記錄話佢記得「俾人叫出去」睇，仲話月亮「睇落去好紅。」不過，細個染咗天花令到佢視力好弱同埋手部殘障，限制咗佢喺天文觀測方面嘅能力。

1589年，讀完文法學校、拉丁學校同毛爾布龍同布勞博伊倫嘅福音派神學院之後，開普勒入讀咗蒂賓根大學嘅蒂賓根書院。佢喺度跟Vitus Müller讀哲學，仲跟Jacob Heerbrand（維滕堡嘅菲利普·墨蘭頓嘅學生）讀神學。Heerbrand喺1590年成為蒂賓根嘅校長之前，仲教過成為學生嘅Michael Maestlin。佢證明咗自己係個超級數學家，仲因為幫同學起星盤而成為一個好叻嘅占星師。喺Michael Maestlin（1583年到1631年期間任蒂賓根數學教授）嘅指導下，佢學習咗托勒密體系同哥白尼體系嘅行星運動理論。佢嗰陣就成為咗哥白尼嘅信徒。喺一次學生辯論中，佢從理論同神學角度去捍衛日心說，堅持話太陽係宇宙運動嘅主要動力來源。雖然佢想成為路德會嘅牧師，但因為佢嘅信仰同協同式相違背，所以俾人拒絕咗按立。喺佢差唔多讀完嗰陣，有人推薦佢去格拉茨嘅新教學校做數學同天文學老師。佢喺1594年4月，22歲嗰陣接受咗呢份工。

格拉茨（1594-1600）

開普勒同佢老婆嘅肖像

開普勒同Barbara Müller喺格拉茨附近嘅哥森多夫嘅屋企（1597-1599）

喺蒂賓根未讀完之前，開普勒就接受咗喺格拉茨（而家喺奧地利嘅施蒂利亞州）嘅新教學校教數學嘅offer，頂替Georg Stadius。喺呢段時間（1594-1600），佢出咗好多官方日曆同預言，令佢作為占星師嘅名氣更加響。雖然開普勒對占星術有啲矛盾嘅感覺，仲鄙視好多占星師嘅傳統做法，但佢深信宇宙同個人之間有聯繫。最後佢將佢讀書嗰陣諗過嘅啲諗法喺《宇宙奧秘》（1596）呢本書度出咗版，大概喺佢到達格拉茨一年幾之後。

1595年12月，開普勒識咗Barbara Müller，一個23歲嘅寡婦（嫁過兩次），有個細路女叫Regina Lorenz，佢就開始追求佢。Müller係佢兩個死咗老公嘅遺產繼承人，仲係個成功磨坊主嘅女。佢阿爸Jobst一開始反對呢段婚姻。雖然開普勒繼承咗佢阿爺嘅貴族身份，但開普勒嘅貧窮令佢成為一個唔可接受嘅對象。Jobst喺開普勒完成《宇宙奧秘》之後先軟化咗態度，但當開普勒離開去處理出版嘅細節嗰陣，呢段感情差啲冧散。不過，幫手撮合呢段姻緣嘅新教官員向Müller家施加咗壓力，要佢哋履行承諾。Barbara同Johannes最後喺1597年4月27號結咗婚。

佢哋結婚頭幾年，開普勒夫婦生咗兩個細路（Heinrich同Susanna），但都夭折咗。1602年，佢哋生咗個女（Susanna）；1604年，一個仔（Friedrich）；1607年，又一個仔（Ludwig）。

其他研究

《宇宙奧秘》出版之後，喺格拉茨學校督學嘅祝福下，開普勒開始咗一個雄心勃勃嘅計劃去擴展同詳細闡述佢嘅工作。佢計劃再寫四本書：一本講宇宙靜止嘅方面（太陽同恆星）；一本講行星同佢哋嘅運動；一本講行星嘅物理性質同地理特徵嘅形成（特別係地球）；仲有一本講天體對地球嘅影響，包括大氣光學、氣象學同占星術。

佢仲搵咗佢寄過《宇宙奧秘》俾佢哋嘅好多天文學家嘅意見，包括Reimarus Ursus（Nicolaus Reimers Bär）—— 神聖羅馬帝國皇帝魯道夫二世嘅御用數學家，同埋第谷·布拉赫嘅死對頭。Ursus冇直接回覆，但重新出版咗開普勒嘅奉承信，去追究同第谷關於（而家叫做）第谷體系嘅優先權爭議。儘管有呢個污點，第谷都開始同開普勒通信，一開始係對開普勒嘅系統提出咗嚴厲但合理嘅批評；喺眾多反對意見中，第谷質疑咗開普勒用咗哥白尼嘅唔準確數據。通過佢哋嘅書信，第谷同開普勒討論咗好多天文問題，特別係月球現象同哥白尼理論（尤其係佢嘅神學可行性）。但冇第谷天文台大幅更準確嘅數據，開普勒根本冇辦法解決好多呢啲問題。

相反，佢將注意力轉移到年代學同「和諧」，即係音樂、數學同物理世界之間嘅數字關係，同埋佢哋嘅占星後果。透過假設地球有一個靈魂（呢個特性佢之後會用嚟解釋太陽點樣引起行星嘅運動），佢建立咗一個推測性嘅系統，將占星術相位同天文距離同天氣同其他地球現象聯繫起嚟。但到咗1599年，佢又覺得佢嘅工作受到可用數據唔準確嘅限制——同時，日益增加嘅宗教緊張局勢都威脅到佢喺格拉茨繼續做嘢。嗰年12月，第谷邀請開普勒去布拉格探佢；1600年1月1號（甚至喺佢收到邀請之前），開普勒就出發啦，希望第谷嘅贊助可以解決佢嘅哲學問題，同埋佢嘅社會同經濟問題。

科學事業

布拉格（1600年至1612年）

第谷·布拉赫

喺1600年2月4號，開普勒喺本納特基納德伊澤魯（離布拉格35公里）會見咗第谷·布拉赫同佢嘅助手法蘭茨·滕納格爾同隆戈蒙塔努斯，個度係第谷嘅新天文台建造地點。接落嚟嘅兩個月，佢做咗客人，分析第谷嘅火星觀測數據；第谷對自己嘅數據好小心，但對開普勒嘅理論構思印象深刻，好快就畀佢更多機會接觸數據。開普勒打算用火星數據去驗證佢喺《宇宙奧秘》提出嘅理論，但佢估計呢個工作需要兩年時間（因為佢唔可以直接複製數據嚟用）。在約翰內斯·耶瑟紐斯嘅幫助下，開普勒嘗試同第谷談判一個更正式嘅聘用安排，但談判破裂演變成激烈爭拗，開普勒喺4月6號離開布拉格。開普勒同第谷好快就和解，最終就薪酬同生活安排達成協議，喺6月，開普勒返到格拉茨嘅屋企接佢嘅家人。

格拉茨嘅政治同宗教困難打破咗佢即刻返去布拉赫度嘅希望；為咗繼續佢嘅天文研究，開普勒尋求成為神聖羅馬帝國皇帝斐迪南二世嘅數學家。為咗呢個目的，開普勒寫咗一篇文章—獻畀斐迪南—喺入面佢提出咗一個基於力學嘅月球運動理論：「In Terra inest virtus, quae Lunam ciet」（「地球入面有一種力量令到月球運動」）。雖然呢篇文章冇令佢成功入到斐迪南嘅宮廷，但佢詳細描述咗一個新嘅月蝕測量方法，佢喺格拉茨7月10號嘅月蝕時應用咗呢個方法。呢啲觀測成為佢探索光學定律嘅基礎，最終culminate喺《天文學嘅光學部分》。

喺1600年8月2號，因為拒絕改信天主教，開普勒同佢嘅家人被逐出格拉茨。幾個月之後，開普勒帶埋佢嘅全家返到布拉格。喺1601年大部分時間，佢直接受到第谷嘅支持，第谷委託佢分析行星觀測數據，並撰寫一篇反駁第谷（當時已經過身）對手烏爾蘇斯嘅文章。喺9月，第谷為佢搵到一份新項目嘅合作者職位，呢個項目係佢向皇帝提議嘅：《魯道夫星表》，用嚟取代伊拉斯謨斯·賴因霍爾德嘅《普魯士星表》。喺第谷喺1601年10月24號突然過身兩日之後，開普勒被任命為皇家數學家，負責完成第谷未完成嘅工作。之後11年做為皇家數學家嘅日子係佢一生中最富有成效嘅時期。

帝國顧問

作為皇家數學家，開普勒嘅主要職責係向皇帝提供占星建議。雖然開普勒對當時占星家精確預測未來或推算特定事件嘅做法持懷疑態度，但自從喺蒂賓根讀書嗰陣開始，佢一直為朋友、家人同贊助人做詳細嘅星盤，反應都幾好。除咗為盟友同外國領導人做星盤之外，皇帝喺政治困難時期都會尋求開普勒嘅建議。魯道夫對佢宮廷學者（包括好多煉金術師）嘅工作都好感興趣，仲keep up with開普勒喺物理天文學方面嘅工作。

正式嚟講，喺布拉格唯一可以接受嘅宗教教義係天主教同亞特拉奎教，但開普勒喺皇家宮廷嘅地位容許佢自由信奉佢嘅路德宗信仰。皇帝名義上為佢嘅家庭提供充足嘅收入，但帝國財政過度擴張嘅困難意味住實際上要攞到足夠嘅錢去應付財務責任係一個持續嘅掙扎。部分因為財務困難，佢同芭芭拉喺屋企嘅生活唔愉快，充滿爭拗同病痛。不過，宮廷生活令開普勒接觸到其他傑出嘅學者（包括約翰內斯·馬特烏斯·瓦克赫·馮·瓦克恩費爾斯、約斯特·比爾吉、大衛·法布里修斯、馬丁·巴查澤克同約翰內斯·布倫格等），天文工作進展都幾快。

1604年嘅超新星

開普勒超新星SN 1604嘅殘骸

喺1604年10月，一粒明亮嘅新夜星（SN 1604）出現，但開普勒直到親眼睇到先至信呢啲傳聞。開普勒開始系統地觀察呢粒超新星。喺占星學上，1603年年尾標誌住一個火三角嘅開始，係約800年一次嘅大合相週期嘅開始；占星家將之前兩個相似嘅時期同查理大帝嘅崛起（大約800年前）同耶穌嘅誕生（大約1600年前）聯繫起嚟，因此期待會有重大嘅事件發生，特別係關於皇帝嘅。

正係喺呢個背景下，作為皇帝嘅數學家同占星家，開普勒喺兩年之後喺佢嘅《新星論》中描述咗呢粒新星。喺入面，開普勒討論咗呢粒星嘅天文特性，同時對當時流傳嘅好多占星學解釋採取咗懷疑態度。佢注意到佢嘅光度逐漸減弱，推測佢嘅起源，並利用觀測唔到視差嚟論證佢喺恆星天球度，進一步動搖咗天體不變性嘅學說（自亞里士多德以嚟接受嘅概念，認為天球係完美同永恆不變嘅）。一粒新星嘅誕生意味住天體係可變嘅。開普勒仲加咗一個附錄，討論咗波蘭歷史學家勞倫修斯·蘇斯利加最近嘅編年史工作；佢計算如果蘇斯利加係啱嘅，即係公認嘅時間表延後咗四年，咁伯利恆之星—類似於而家呢粒新星—就會同早期800年週期嘅第一次大合相重合。

喺接落嚟嘅幾年，開普勒嘗試（但冇成功）同意大利天文學家喬瓦尼·安東尼奧·馬吉尼開展合作，仲處理咗編年史問題，特別係耶穌生平事件嘅日期。喺1611年左右，開普勒開始流傳一份手稿，最終會（喺佢過身之後）出版成《夢》。《夢》嘅部分目的係描述如果喺另一個星球上做天文學會係點樣，去顯示非地心說系統嘅可行性。呢份手稿幾經輾轉就唔見咗，描述咗一次去月球嘅奇幻之旅；佢部分係寓言，部分係自傳，部分係關於星際旅行嘅論文（有時被描述為第一部科幻作品）。好多年之後，呢個故事嘅一個扭曲版本可能引發咗針對佢阿媽嘅巫術審判，因為故事入面講述者嘅阿媽同一個惡魔商量學習太空旅行嘅方法。喺佢阿媽最終被判無罪之後，開普勒為呢個故事寫咗223個註腳—篇幅長過實際文本好多倍—解釋咗寓言嘅方面，以及隱藏喺文本入面嘅大量科學內容（特別係關於月球地理）。

參考

• Johannes Kepler 英文維基百科（英文）
• Johannes Kepler Stanford Encyclopedia of Philosophy)（英文）
• Johannes Kepler World History Encyclopedia]（英文）
• 《影響人類文明發展的100位科學家》　作者：羅堇文