【星空特輯】克卜勒與和諧之美

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克卜勒著作《Harmonices Mundi》(中譯:世界的和諧)的手稿
2009星空協奏曲‧第五講? 特稿

。 深受基督教文明薰染的西方科學家們,相信世間萬物有其和諧性(harmony)。當他們在地心說的架構裡怎麼繞怎麼轉,都得不到一個簡單和諧的解釋時,總有一天會有人開始質疑:我們是不是一開始就搞錯了?

?撰文 ∣ 高英哲

  姚珩教授這場為我們帶來的演講主題,是十七世紀由哥白尼、克卜勒與伽利略共同發動的科學革命。

  科學革命在西方科學歷史發展上,儼然是時代的分水嶺,從此科學發展進入了我們所熟知的領域。其中由地心說轉變到日心說的天文學發展,雖然不見得是最關鍵的科學發現(這份榮耀我們一般會歸諸牛頓),但無疑是最有代表性的。因為當時的日心說並不比地心說更符合天文觀測結果,卻一舉撼動屹立一千五百年的地心說,箇中道理值得玩味。

  首先我們必須了解一個事實,那就是:地心說比較符合人類生活的經驗與直覺。因此,當地心說難以解釋某些現象時,人們會試圖在既定的架構裡尋找答案,而非逕自以違背經驗與直覺的方式,挑戰那些看似理所當然的命題。當地心說無法解釋節氣形成的原因時,柏拉圖就稍微修改既有的天球日動軌道,使其足以解釋觀察到的現象。

  集古典天文學大成的托勒密,則充分繼承了柏拉圖的「加法」之學,不斷在既有的知識體系上疊加理論。一來這可以解決問題,二來也不違背亞里斯多德所奠定的宇宙觀;即使它仍有力有未逮之處(比方說天空中的行星亮度會有變化的現象),但並不足以讓人否定其價值。

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德國曾發行以克卜勒為主題的郵票

  

  然而這種疊床架屋的學問體系,就像是灌了太多軟體的電腦一樣,雖然還是勉強可以滿足使用者的需要,但是實在龐雜累贅跑不太動。深受基督教文明薰染的西方科學家們,個個上教堂、相信世間萬物有其和諧性(harmony),這樣的和諧可以用數學之美作為表徵。在他們被信仰充塞的腦海裡,很難接受上帝有可能心思反覆這件事,而那個看起來讓人目眩的本輪—均輪天體模型,既不和諧又不對稱,怎麼看都不像是上帝的手筆。當他們在地心說的架構裡怎麼繞怎麼轉,都得不到一個簡單和諧的解釋時,總有一天會有人開始質疑:我們是不是從一開始就搞錯了?

  有勇氣把這件事說出來的人是哥白尼,透過無可辯駁的實驗結果,把這件事呈現在世人眼前的,則是伽利略。他們兩位因此名垂青史,成為啟蒙無數學子,開啟科學志業的指標人物。不幸夾在兩顆熠熠明星之間的克卜勒,相對而言就不是那麼顯眼,在歷史教科書上經常成為「重量級的過場人物」,但這顯然低估了他的重要性。身為當代最卓越的數學家,克卜勒用無懈可擊的漂亮數學,闡述了日心說完全符合上帝的對稱與和諧、並沒有在跟上帝唱反調的事實(至於教會怎麼想,那是另一回事)。沒有克卜勒勞時費神的縝密計算(五年內他總共反覆計算了七十餘次),哥白尼的論點終究難以獲得認真的看待,而伽利略的實驗又要以什麼做為根本呢?

  數學並不是純粹自然科學,而是一種抽象的概念。但是數學卻能協助自然科學,往進步的方向邁進。姚珩教授在演講中花費很多篇幅,詳加敘述克卜勒對天文學所做的數學工作,而不畏其繁瑣困難,想必也是有所感觸吧!

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(作者為英國約克大學經濟學碩士)

■ 本系列文章將陸續推出,多位寫手將為第二期探索講座「2009星空協奏曲」留下文字記錄。歡迎在此留下迴響!

責任編輯:MissZoe

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4 thoughts on “【星空特輯】克卜勒與和諧之美

  • 2009 年 11 月 23 日 at 23:19:04
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    姚教授的確花了相當多的時間來闡述數學在科學革命中所扮演的角色。上週談到伽利略的部份,我也才知道伽利略是力圖恢復柏拉圖的自然哲學觀,批駁亞里斯多德的自然哲學觀。
    物理演化至今,雖然伽利略有愛因斯坦的加持,不知道當今的物理學家如何看數學與物理的關係?應該請高教授等說一下。
    可以確定的是大家都崇尚理性,但是大家的理性也都跟隨著各自的信仰與信念,所以就有不同的假說。勇於對抗當時教會勢力的如哥白尼、伽利略等,今天都成了偉人。而今天的科學是否也隱藏了當初教會的冥頑而不自知?
    另一個有趣的問題是牛頓、波以耳、來比錫等既誠服機械論帶來的科學新貌,同時又為鍊金術中神秘與神聖的精神聯想而著迷,也正是在信仰與信念中迷失了方向。不到一百年後,拉瓦節才節開了鍊金術的幔子,使化學發展踏上了康莊大道。與化學曾經夾纏不清的似乎是醫學而不是數學。今天化學與醫學各自的角色又如何呢?

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  • 2009 年 11 月 26 日 at 19:39:58
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    我覺得姚教授您講的超級精采的!內容也很豐富,尤其是解釋地心說、逆行運動時,先用平易近人的簡短解釋,再加上那言簡意賅的動畫!一一一一超級讚的!(順道一提,家裡沒有電腦,所以只能用30分鐘在圖書館打這篇貽笑大方的心得,請見諒........)已經過了五講了,真是謝謝教授們的努力及用心,因為我真的是學到了很多東西,謝謝你們!

    對了..........倘若方便的話,可以把姚教授前兩次的演講簡報都用EMAIL傳給我嗎?因為我真的很想要那逆行現象、日心說的動畫,煩麻你們了!!

    Reply
    • 2009 年 11 月 26 日 at 22:13:39
      Permalink

      哈囉,我們會盡快處理,但ppt檔案可能大到寄不出去喔!可能要麻煩你自己帶隨身碟來台大存取。不好意思哩。^_^;

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