[00:00.00]本字幕由TME AI技术生成
[00:00.47]开普勒第一定律
[00:02.64]行星p在椭圆的轨道上运转
[00:05.59]太阳SC位于椭圆的一个焦点上
[00:08.08]开普勒第二定律
[00:10.16]行星在单位时间内扫过的面积相等
[00:13.64]从b到AF到e和d到c的运行时间都一样
[00:17.92]棒phc
[00:19.17]c和DC等深色部分的面积都相同
[00:22.48]开普勒的头两条定律看起来有点深奥和抽象
[00:27.39]行星沿着椭圆轨道运转
[00:30.03]在相同的时间内扫过相同的面积
[00:33.52]这些定律又有什么用呢
[00:35.70]圆周运动倒还容易理解
[00:38.39]我们可能会把它当做数学上修修补补的东西
[00:42.25]当做脱离现实生活的东西
[00:45.39]但是
[00:45.71]正如我们自己因为引力作用而附着在地球的表面上飞跃行星际空间一样
[00:52.57]我们的行星就是遵循这些定律的
[00:55.71]我们是按照开普勒首先发现的自然法则运动的
[01:00.35]当我们把宇宙飞船送上行星的时候
[01:03.67]当我们观测双星的时候
[01:06.06]当我们考察遥远星系的运动的时候
[01:09.27]我们发现整个宇宙都遵循开普勒定律
[01:13.22]许多年之后
[01:14.89]开普勒偶然发现了行星运动的第三个
[01:18.54]也是它的最后一个定律
[01:20.93]这个定律将各个行星的运动联系起来
[01:24.54]正确的展示了太阳系的机制
[01:27.90]他在一本名为宇宙的和谐的书里阐述了这个定律
[01:32.42]开普勒是通过和谐这个词来理解许多东西的
[01:37.17]行星运动的秩序与美妙
[01:39.89]解释该运动的数学法则之存在
[01:42.40]这种思想可以上溯到毕达哥拉斯
[01:45.77]甚至在音乐意义上的和谐
[01:48.43]天球的和声
[01:50.72]其他行星的轨道跟水星和火星的轨道不一样
[01:54.90]它们基本上是圆形的
[01:56.95]因此我们即使在极精确的曲线图上也很难画出它们的针形地球是我们的活动站台
[02:05.32]我们在这个站台上观测在遥远星座背景上的其他行星的运动
[02:11.33]内行星在它们的轨道上快速的运转着
[02:15.28]这就是水星得名的原因
[02:18.20]水星是天使
[02:21.06]金星
[02:22.19]地球和火星绕太阳运转的速度依次递减
[02:26.84]外行星譬如木星和土星
[02:30.55]步态庄重
[02:32.22]有如天王
[02:33.84]开普勒第三定律集和谐定律指出
[02:37.56]行星周期
[02:38.55]行星绕轨道一周所需时间的平方与其距离太阳的平均距离的立方程正比
[02:45.27]行星离太阳越远
[02:47.56]它的运转速度就越慢
[02:50.03]但是根据准确的数学定律
[02:52.65]p二等于a三
[02:54.66]这里p代表速度
[02:56.11]绕太样的运转周期单位年
[02:59.65]a代表该行星离太阳的距离单位天文单位
[03:05.22]一个天文单位等于地球离太阳的距离
[03:09.27]例如
[03:10.53]木星离太阳是五个天文单位
[03:13.90]因此a三等于五x五x五等于一百二十五
[03:18.29]什么数字乘等于一百二十五呢
[03:21.12]不是十一吗
[03:22.96]很接近
[03:24.74]因此
[03:25.30]木星绕太阳运转一周的周期是十一年
[03:29.71]上述周期计算方法适用于任何行星
[03:33.41]小行星和彗星
[03:35.36]开普勒并不满足于从大自然推断出行星运动的法则
[03:40.31]他努力追求某种更根本的内在原因
[03:44.09]太阳对星球运动的影响
[03:47.25]行星在接近太阳的时候
[03:49.37]速度逐渐加快
[03:51.21]在离开太阳的时候
[03:52.91]速度逐渐减慢
[03:55.37]遥远的行星仍然感受到太阳的影响
[03:58.93]磁力也有一种遥感作用
[04:01.52]因此
[04:02.06]开普勒令人吃惊的预示了万有引力的概念
[04:05.90]认为行星运动的内在原因类似于磁力作用
[04:10.00]我从事这项研究的目的是证明宇宙这部机器与其说像一个非凡的有机体
[04:16.75]不如说像一个类似时钟结构的装置
[04:20.37]因为几乎各种形形色色的运动都是由一个非常简单的磁力所带动的
[04:26.41]就像类似时钟机构的装置一样
[04:29.43]一切运动都是由一个简单的重力引起的
[04:33.06]开普勒第三定律又称宇宙斜和律
[04:36.76]极行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立方
[04:42.10]以柱准确的建立了行星轨道的体积与其绕太阳公转一周的关系
[04:49.30]这个定律完全适用于开普勒身后多年才发现的天王星
[04:54.48]海王星和冥王星
[04:56.63]当然
[04:58.13]磁力并不等于重力
[05:00.27]但是开普勒这里所指出的创建是惊天动地的
[05:05.17]他认为
[05:06.25]适用于地球的量子物理原理也是支配宇宙的量子物理原理的基础
[05:12.44]这是首次打破用神秘的观点来解释天体运动
[05:16.91]这个见解使地球成了宇宙的一个省份
[05:21.02]他说
[05:22.02]天文学是物理学的范畴之一
[05:25.00]开普勒处在历史的起点
[05:27.58]最后的一个科学星战学家成了第一个天体物理学家
[05:32.47]开普勒不是说话谨慎的人
[05:35.16]他这样评价他的发现
[05:37.25]用这种交响乐的声音
[05:39.56]人类可以在不到一小时内奏完咏横曲
[05:43.18]可以细细的体验上帝最高艺术家的欢乐
[05:48.85]我非常激动
[05:50.64]决心已定
[05:52.37]我正在写这本书
[05:54.18]让现代人读也好
[05:56.14]让后世人读也好
[05:58.08]都无所谓
[05:59.91]这本书可以等一个世纪才找到一个读者
[06:03.43]上帝自以就等了六千年才找到见证人
[06:07.05]开普勒认为
[06:08.62]在这种交响乐里
[06:10.68]每个行星的运转速度相当于当时流行的拉丁音阶上的某些音符
[06:16.62]即一
[06:17.62]二 三
[06:19.35]四五四七拜
[06:23.23]他说
[06:24.12]在天球的谐声里
[06:26.23]地球的音符是四和三
[06:28.87]地球不停平地哼唱着四和三
[06:32.06]这两个音符正好等于拉丁茨femon饥荒
[06:36.43]他还中肯的指出
[06:38.29]用这个令人悲哀的词来描绘地球是最恰当不过的了
[06:43.61]开普勒发现他的第三定律之后
[06:46.06]整整八天
[06:47.47]导致三十年战争的事件在布拉格发生了
[06:51.85]战争动乱使千百万人家破人亡
[06:55.86]开普勒的命运也是如此
[06:58.51]他的妻子和儿子死于军队所传染的流行病
[07:02.74]他的皇家赞助人被废除
[07:05.27]他也因为在教义问题上固执己见而被开除路德教的教籍
[07:10.56]开普勒再次沦为难民
[07:13.48]这次冲突
[07:15.20]天主教和新教都把它说成是神圣的战争
[07:19.17]其实是那些贪婪的人利用宗教狂热争夺土地和权力的战争
[07:25.62]过去
[07:26.51]当交战双方的君主耗尽资财的时候
[07:30.16]战争也就结束了
[07:32.24]但现在
[07:33.72]有组织的抢劫成了维持作战部队的手段
[07:38.04]受蹂躏的欧洲人束手无策的看着一把一把的离合羞笑的刀背打成剑和矛
[07:45.24]在乡下妖风四起
[07:48.63]谣言四天
[07:50.36]无权无势的人受尽了祸害
[07:53.73]许多孤身老妇被控刑屋成了替罪羊
[07:58.41]开普勒的母亲就是在深更半夜被人从衣柜里拉走的
[08:03.80]在开普勒的家乡小镇韦尔德斯塔特
[08:07.43]从一千六百一十五到一六二九年
[08:11.31]每年大约都有三个妇女被当做女巫而加以折磨和杀害
[08:17.16]凯瑟琳娜
[08:18.10]开普勒是个爱争论的老妇
[08:20.93]事情的发生是因为开普勒写了一本科学小说来阐述和推广科学
[08:27.07]这本书的书名叫做梦
[08:29.69]他想象了一次月球旅行
[08:32.50]那些太空旅行者站立在月球上
[08:35.75]观察他们头顶上美丽的地球缓慢地旋转着
[08:40.42]通过改变我们的观察角度
[08:43.00]我们就可以理解宇宙的机理
[08:45.96]在开普勒时代
[08:47.87]反对帝心说的主要原因之一是人们没有感觉到地球在运动
[08:53.46]在梦这本书里
[08:55.12]他尽力将地球自转的原理阐述的深入浅出
[08:59.41]通俗易懂
[09:01.15]他写道
[09:02.85]群众是通情达理的
[09:05.35]我要站在群众一边
[09:07.71]因此我十分耐心的向尽可能多的人解释
[09:12.62]另一次
[09:13.69]他在一封信中写道
[09:16.14]请不要让我单纯搞数学计算这种单调的工作
[09:20.09]给我时间从事哲理的研究吧
[09:22.87]这是我唯一的乐趣
[09:25.14]随着望远镜的发明
[09:27.19]开普勒的月球地理学的设想正在成为现实
[09:31.77]他在梦中将月球描绘成布满山峦
[09:35.15]峡谷和孔洞及伽利略不久前用第一架天文望远镜发现的月球上的环形山
[09:42.36]他还想象月球上有人居住着
[09:45.13]他们已经完全适应了当地的险恶环境
[09:49.12]他描述了从月面上观察到的地球缓慢旋转的情形
[09:54.08]并想象我们行星上的大陆和海洋会引起像月球上的人那样的联想
[10:00.10]把在直布罗陀海峡的西班牙南端与北非的相互靠近想象成一个穿着柔软的衣服的少女正准备跟他的情人接吻
[10:10.30]但是我觉得它们更像是在碰鼻子
[10:13.76]根据月亮上日夜的长短
[10:16.42]开普勒认为月球上气候严酷
[10:19.33]温度变化悬殊
[10:21.87]事实证明他的看法是完全正确的
[10:26.07]当然
[10:26.90]它并不是事实正确
[10:29.80]例如
[10:30.75]他相信月球周围有大气
[10:33.49]月球上有海洋
[10:35.57]也有人居住
[10:37.47]特别奇怪的是他关于月球上的环形山的起源的猜想
[10:42.42]他说这些环形山是月球看上去像小孩子出天花的脸
[10:48.42]他认为环形山是凹下去而不是凸出来的
[10:53.25]他这个观点也是正确的
[10:55.96]他从观察中发现
[10:57.46]许多环形山四周突出中心耸立着一个山峰
[11:02.32]但是他认为这些规则的环形说明了一种级数
[11:06.12]只有智能生物的存在才能解释这种现象
[11:10.33]他设想到
[11:11.09]从空中落下来的大岩石会引起月球的局部爆发
[11:15.69]爆发物向四周匀称的散开
[11:18.73]结果形成了圆形的坑穴
[11:21.25]这就是月球和其他类地行星上许多环形山和坑穴的起源
[11:27.40]因此
[11:27.80]他推断月球上存在着某种能够灵巧地建造那些回洞的人类
[11:34.35]这些人类为数一定很多
[11:37.04]他们一个接一个的建造凹洞以满足需要
[11:41.66]针对这样的大建筑工程是不可能的的观点
[11:45.73]开普勒列举埃及的金鱼塔和中国的长城
[11:49.33]这些东西现在我们可以从环绕地球的轨道上看到
[11:53.04]加以反驳
[11:54.62]开普勒的思想核心是
[11:57.00]几何级数反映了潜在的智能
[12:00.62]他对月球环形山的论述预示了一场关于火星运河的论战
[12:05.52]第五章通过观测的方法搜寻地球外的生命
[12:10.10]在发明望远镜的年代开始了
[12:12.87]这是拥有最伟大的理论家的时代
[12:16.03]这是举世瞩目的时代
[12:18.53]梦中有些部分显然是作者的自述
[12:22.01]例如主人公拜访了地谷
[12:25.44]他的双亲是卖药的
[12:27.53]他的母亲与妖魔鬼怪有交往
[12:30.58]其中一个魔鬼最后还向他提供到月球旅行的工具
[12:35.38]梦向我们清楚的表明
[12:36.97]虽然他没有向开普勒同时代的人表明
[12:40.95]应该容许人们在梦中偶然想象到知觉世界所不存在的东西
[12:46.85]科幻小说在三十年战争时代还是一种新生事物
[12:51.47]因此开普勒的书被当作为指控他母亲为女巫的证据
[12:56.33]正当开普勒面临着严重的个人问题时
[13:00.00]他赶到卧谭堡去看望母亲
[13:03.17]他那七十四岁的老母亲被拘禁在新教区地牢里
[13:07.51]还受到严刑的威胁
[13:08.94]佳里略在天主教的地牢里也受到了同样的威胁
[13:13.74]作为一个科学家
[13:15.46]他很自然的立即就着手调查指控他母亲刑污的原因
[13:20.62]其中包括调查沃谭堡人将身体上的小毛病都归咎于他的符咒的事件
[13:27.37]他的调查是成功的
[13:29.33]跟他的一生一样
[13:31.28]他的调查是理性对迷信的胜利
[13:34.87]他的母亲被放逐
[13:36.77]永远不得返回沃谭堡
[13:39.36]否则处以死刑
[13:41.50]正是由于开普勒于自卫
[13:44.17]沃谭堡的君主才定下了不得在证据不足的情况下任意指控人们行污的法令
[13:51.41]战争的动乱使开普勒基本上失去了经济来源
[13:55.82]他后来的生活很不安定
[13:58.41]到处恳求帮助他给沃伦斯坦君主算命
[14:03.39]就像他曾经给鲁道夫二世算过命那样
[14:07.37]最后在沃伦斯坦控制的一个西里西亚的市镇萨根度过了晚年
[14:14.51]他亲自写下的墓志铭是这样的
[14:17.79]我过去测量天空
[14:19.67]现在测量的则是阴影
[14:22.03]我的精神跟天空密不可分
[14:24.75]我的身体却在地上安息
[14:27.75]但是三十年战争把他的坟墓淹没了
[14:31.95]如果今天要为他追求科学的勇气树碑立传的话
[14:36.42]碑文可以这样写
[14:38.66]他追求的是严酷的真理
[14:40.52]而不是美妙的幻想
[14:42.66]开普勒相信
[14:44.33]总有一天
[14:45.16]会有宇宙帆船乘着天峰在空中航行
[14:49.02]船上满载对浩瀚的太空无所畏惧的探索者
[14:53.99]今天那些探索者
[14:56.21]无论是人类还是机器人
[14:58.45]嗯
[14:58.75]在广袤无垠的太空中
[15:00.47]用来准确无误的导航的
[15:02.88]正是开普勒经过终身奋斗所发现的行星运动三大定律
[15:08.25]开普勒为了解行星的运动
[15:10.90]为探索宇宙和谐的原理而奋斗终生
[15:15.04]他的研究工作在他死后三十六年由牛顿推向顶点
[15:20.62]牛顿生于一六四二年圣诞节
[15:23.63]他母亲后来告诉他
[15:25.51]他出生的时候只有一点点大
[15:28.46]可以装进一个容量为一夸脱的杯子
[15:32.44]牛顿体弱多病
[15:34.39]感到缺少家庭的温暖
[15:36.86]脾气暴躁
[15:38.36]不爱交际
[15:40.03]当了一辈子童男
[15:42.00]但他却可能是最空前伟大的科学天才