生前我探究天空的廣博,死後我追尋大地的深邃,天空讓我的靈魂得以降臨,大地為我的肉體找到歸宿。
開普勒窮盡一生地追求宇宙的奧秘,探尋宇宙的真理,與他伴隨一生的是無盡的痛苦和磨礪。他始終堅信哥白尼的日心學說,他認定上帝創造世界的基礎是一組完美的數字,所以行星的運動一定有一組神秘的數字來進行完美的支配。開普勒讓天文學中出現了力學概念,他總結了行星運動定律,從而讓哥白尼的“太陽中心說”有了最牢固的根基,也成為了行星運動的“法律”,人們將此三大定律稱作“開普勒定律”,而開普勒也成為了“天空立法者”。
多舛的命運
開普勒坎坷的一生,好像從一出生就已經注定了。開普勒是貴族出生,但是他出生以後,家族就開始逐漸衰敗。他的父親隻是一個普通的雇傭兵,在一次戰爭之後,從此就失去了蹤影,再也沒有回阿裏;他的母親隻能依靠一個小酒館的經營來維持家庭的生活,偶爾依靠一些草藥和偏方給別人治病來貼補一些家用。在這些治病的日子,他的母親漸漸地對巫術有所了解和接觸,成為了當地有些名氣的巫婆。在那個時代,巫師的命運一般都很淒慘,開普勒的母親後來就被以巫術禍患人心的罪名而投入監獄,並且最終被判火刑。開普勒奮不顧身,最終才保全了她的母親。
開普勒的坎坷不僅僅是因為他的家庭,更大程度上是他自己。開普勒作為一個早產兒,身體很差,再加上在4歲的時候染上了天花以及猩紅熱,本就虛弱的身體又再次被摧殘,導致視力嚴重下降,一隻手也變成了半殘。23歲的時候,在修道院學習的他,還要在放學以後幫助他的母親打理小酒館。
1587年,開普勒進入蒂賓根大學,就在這個時候,哥白尼的學說正在科學界引起波瀾,很多科學家都會私下傳播,其中就包括邁克爾·馬特斯林。通過馬特斯林散發的傳單,開普勒逐漸對於哥白尼的太陽中心學說產生了興趣,這讓他動搖了從小到大都一直接受的神學的信仰。正是這樣的轉變,決定了他一生的發展軌跡。
1596年,開普勒出版了《宇宙的神秘》,從而深得第穀的賞識,被邀請到布拉格周圍的天文台從事研究工作。1601年第穀離開人世,在他死之前,他把自己多年累積的天文觀測資料全部送給了開普勒。開普勒用這些資料編寫了布拉格編製星表,並且對行星的軌道進行了分析。有了這段時間第穀的幫助,開普勒取得了學業上的巨大進步。
1604年,開普勒發現了一顆超新星SN1604,經過他對其深入研究以後編寫了《蛇夫座腳部的新星》,該顆超新星後來也被命名為“開普勒超新星”。1607年,他研究了一顆大彗星,就是後來著名的哈雷彗星。幾年後,開普勒被任命為皇帝的數學家,就是以前第穀的職務,但是皇帝給他的薪水隻有第穀的一半,還總是經常拖欠。開普勒要養活妻兒老母,所以生活上十分拮據。但是開普勒對於自己的科研,卻從來不曾中斷,正是在這樣的艱難困苦之下,最終收獲了偉大的天文學成果。
1611年,皇帝的弟弟逼宮奪位,因此開普勒不得不離開天文台。後來,開普勒又在奧利地林茨一家大學找到了一份教師的工作,但工資仍然常常被拖欠,所以他的生活更加窘迫。
開普勒42歲的時候,他的妻子因病去世,後來他又跟一個貧家女子再次成婚,但生活仍然十分困頓。隨著後來戰事的發生,開普勒又不得不去意大利工作。
開普勒晚年的時候同唯心主義宇宙理論堅持不懈地做鬥爭,在他出版的《為第穀·布拉赫申辯》裏麵,他批判了烏爾蘇斯攻擊和詆毀第穀的觀點,所以受到了天主教會的仇視。於是,開普勒的書籍被列為天主教會的禁書。次年,很多虔誠的天主教徒來到了他家,揚言要處決他,因為他曾經為皇帝擔任數學家而得以幸免。1630年,他數月的工資被拖欠,導致生活拮據到難以為繼,已經年邁的開普勒為了討回工資,親自到雷根斯堡,正是在那裏,他一病不起。
1630年11月15日,一家小客棧裏,開普勒靜靜地離開了人世。此時在他身邊的,除了書籍和一些手稿,錢財隻有7分尼。離開人世的開普勒,其靈魂並沒有得到安寧,他被安葬在聖彼得堡教堂,卻因戰爭導致他的墳墓蕩然無存。
天空的立法者
1601年,開普勒對於第穀留下的多年對於行星研究觀察的大量數據進行了仔細研究,並且經過他大量的計算分析,第穀記錄的很多觀察現象與很多天文學家的理論並不相符,最終他發現了原因所在,所有的天文學家,包括哥白尼、第穀和他自己,都認為行星的軌道是圓形或者是複合圓,但真實的狀況並非如此,不是圓形而是橢圓。
1609年,開普勒經過了數年的研究之後,發表了《新天文學》,在這部偉大的著作中他提出了他的前兩個行星運動定律。第一定律的理論是這樣的,行星運動的軌道都是圍繞太陽的橢圓狀,橢圓的焦點就是太陽的位置。第二定律是說行星距離太陽越近的地方,就會運動得越快,行星的速度變化規律是:行星和太陽的連線在一定的時間裏麵掃過的麵積是相等的。
開普勒在奧地利的時候,他的主要的研究方向就是宇宙中的各種和諧現象。他始終堅信各種和諧,無論是樂曲的和諧,還是各種行星運動的和諧,都可以通過數學描繪出來。為此,他發表了《宇宙的和諧》,就在這本書完成的間隙,他獲得了行星運動第三定律的靈感:行星運動周期的平方,同其運動軌道的半主軸三次方成正比。
通過開普勒三大定律,我們可以對行星圍繞太陽的運動有一個完整而準確的描述,這也解決了天文學中的一個基本問題,從而為萬有引力定律的提出奠定了一定的基礎。這三大定律又被人稱為“開普勒定律”。
開普勒總結出三大定律之前,很多科學家都堅信哥白尼學說中所認為的宇宙天體運動的軌道是圓形。這個說法既沒有被大家通過不斷的研究去肯定,也沒有人提出質疑。但是開普勒卻根據自己的長期研究提出了新的理論:天體運動的軌跡不是圓形,而是橢圓。這樣的“橢圓”軌道理論,也為哥白尼的學說中的一些不能解釋的地方提出了完善。
開普勒定律之所以被稱為偉大,其意義遠遠比不止上麵說的。最早的古希臘人提出了“地心說”,就是天體是圍繞地球做圓形的運動。哥白尼的思想已經超於了地心說,創造性地提出了“日心說”。在日心說中,存在著一個“圓環套圓環”,就是各種天體運行的軌跡是圓形的,使用了三十幾個圓來描述宇宙,這給之後的研究製造了很大的阻礙。開普勒突破了這一障礙,僅僅使用了七個橢圓就精確地描述了宇宙體係。太陽是這個體係的中心,包括地球在內的其他的天體是圍繞太陽做橢圓形的轉動。而天體因為有某種力量的存在而保持一定的軌道,天體運動的周期,隻與它和太陽的距離有關係。
還有一點讓人不可思議的是,開普勒是使用數學計算來完成他的發現。在那個年代,天文望遠鏡還沒有出現,所以開普勒並不能利用直接的觀察來為他的研究提供直接的依據。或許也是因為如此,他在研究天文學的同時,也同樣致力於對光學的研究,最終通過對伽利略望遠鏡的改善,成功地研製了開普勒望遠鏡,推動天文學的快速發展。
列文虎克:了不起的看門人
活了90年10個月又2天
列文虎克的一生,既平凡又偉大。說他平凡是因為他一直是市政府辦公廳的一名普普通通的看門人,即使在年輕的時候,也不過是一名布店的學徒和一個賣布的小老板;說他偉大那是因為,他的一生幾乎都在致力於放大鏡和顯微鏡的研製,在當時的條件下,他能磨製出精確度如此之高的顯微鏡,實在讓人歎為觀止,而他磨製的技藝到現在為止也仍然是無法解開的謎題。但是,這卻絲毫無法掩蓋他在微生物學界所做出的貢獻。正是列文虎克畢生的觀察,才讓人類逐漸認識了微生物、精子以及細菌等這些微小生物在我們生活中的真實存在。
了不起的看門人
1632年列文虎克生於荷蘭代爾夫特,幼年沒有受過正規教育,父親是編製籃子的手工藝人,而母親來自釀酒藝人的家庭。1648年到阿姆斯特丹一家布店當學徒,16歲的他挑起了生活的重擔。20歲時回代爾夫特自營綢布,不過他的生意不成功。
中年以後他被代爾夫特市市長指派做市政事務工作,做起了看門人。這時的他與科學研究還沒有什麼關係,他出身貧寒,從小又沒有受過科學的熏陶,除了母語外,他對語言也不精通,尤其當時科學家普遍使用的拉丁文,對列文虎克來說完全陌生。
但是平庸的崗位並沒有讓他就此消沉墮落,他不僅利用工作的餘閑學習了很多東西,也積累了大量的人脈,結識了形形色色的人物。一個偶然的機會,他從一位朋友那裏得知,在首都阿姆斯特丹有許多眼鏡店,除磨製鏡片外,也磨製放大鏡。朋友告訴列文虎克,放大鏡是一種很奇妙的新玩意兒,可以將很微小的東西放大,使觀察者可以清清楚楚地觀看。
那時候人們隻把放大鏡當作玩具,而強烈的好奇心驅使他也想擁有這樣一架好玩的東西,可價格之高又讓他望而卻步。列文虎克出生於手工藝人家庭,自己也當過學徒,所以他的手工活也十分了得。在研究了眼鏡店磨製鏡片的過程之後,自己便回去製作了起來。雖然是自己動作製作,但是心靈手巧的列文虎克磨製出的放大鏡鏡片的質量,比當時店裏售賣的要好得多。
從那以後,列文虎克開始了研製顯微鏡的工作。他利用工作餘閑時間,勤奮地磨製他自己的顯微鏡,他一生共磨製出400多個透鏡,不僅數量驚人,其質量和精確度也遠遠超出人的想象。據說由他親手製作的一架凸透鏡,其放大率可達300倍,在當時的人看來,一個看門人能有這樣卓越的成就實在讓人歎為觀止,他也借此引起了科學界的注意。
後來,在他朋友格拉夫的幫助下,列文虎克終於有機會將自己的研究成果提交於英國皇家學會,與其說是研究成果,不如說成是一篇觀察筆記。1673年,當列文虎克將自己撰寫的論文——《列文虎克用自製的顯微鏡,觀察皮膚、肉類以及蜜蜂和其他蟲類的若幹記錄》送交英國皇家學會時,那些專家們對列文虎克這位無名之輩的學術論文並沒有給予足夠的重視,但當他們讀完整篇論文時,他們卻驚呆了:這篇文章記錄的內容是從未有人深入研究的微觀世界。列文虎克對顯微鏡下活體的描寫生動有趣:“大量難以相信的各種不同的、極小的‘狄爾肯’……它們活動相當優美,它們來回地轉動,也向前和向一旁轉動……”
在文章的最後,列文虎克這樣寫道:“一個粗糙沙粒中有100萬個這種小東西;而在一滴水中,‘狄爾肯’不僅能夠生長良好,而且能活躍地繁殖——能夠寄生大約270多萬個‘狄爾肯’。”經過專家們的反複論證,他們發現列文虎克的論述是絕對正確的,自此一個默默無聞的荷蘭看門人一躍成為英國皇家學會的正式會員。
1674年,列文虎克發明了世界上第一台光學顯微鏡。
1675年,列文虎克在雨水中發現了某些長著觸角不停活動的小東西,而這些小東西比用肉眼看到的東西要小到萬分之一,這些小東西其實就是原生物;1683年,列文虎克從牙垢中發現很多小動物,它們像蛇一樣用優美的彎曲姿勢運動。“在人的口腔的牙垢中生活的動物比整個荷蘭王國的居民還要多!”這就是人類第一次觀察到細菌時的情形。
在那之後,列文虎克的觀察並沒有停歇,他從人和動物身上相繼都觀察到了毛細血管的存在,並通過蝌蚪尾巴完整地觀察到了血液回流的完整過程。而這一係列發現,又促使他成為觀察到血液中紅細胞的第一人。
在列文虎克臨終時,他雖然把部分自己磨製的顯微鏡和放大鏡,以及製作方法贈送給了英國皇家學會,但是,由於他根深蒂固的小商人習氣,他並沒有完全公布自己的磨製秘籍,以至於他所磨製的顯微鏡因何擁有如此之高的精確度仍是未解之謎。另一方麵,由於他基礎知識薄弱,使他所報道的內容僅僅限於觀察到的一些事實,未能上升為理論,這不能不說是微生物學科的損失。
玩出的大名堂
每每提到看門人,我們總會想到那些整天坐在屋子裏無所事事的人,他們的工作職責就隻是看守門戶,給來賓做好登記工作,偶爾拿著掃帚掃一掃庭院裏的落葉,保證辦公場所看上去整潔有序。
但是這樣乏味無聊的工作,並沒有讓列文虎克放棄對生活的興趣,清閑的工作讓他對自然世界充滿了好奇,好玩的性格,讓他利用充裕的時間一邊磨製他自己的顯微鏡,一邊通過顯微鏡去觀察那些肉眼所無法看到的世界。
就在列文虎克了解到顯微鏡的時候,也並沒有意識到這個能將觀察到的物體放大很多倍的神奇鏡片,對科學到底有著怎樣的意義。他隻是出於自己的好奇心,覺得這是一件很好玩的事情。當他磨製出自己的第一架顯微鏡的時候,便迫不及待地用它觀察了起來。
他先是把自己的手伸到了鏡下,他發現自己的皮膚十分粗糙,上麵有很多細微不容易被肉眼發現的褶皺,他為自己平時疏於對皮膚的保養而感到後悔。
但是隻觀察自己並不能讓列文虎克感到滿足。他不知道從哪裏捉住一隻蜜蜂,強行將它放在顯微鏡下,原來蜜蜂短小的腿上長滿了毛刺,而這些毛刺在顯微鏡下顯得異常堅挺和威武,這不禁讓列文虎克打了一個寒戰。而這樣的觀察,讓列文虎克越來越感覺到快樂。生活所及的一切,他都用來作為自己觀察的對象,這其中包括昆蟲、礦石、水滴、牙垢、唾液、精液,當然,還包括他自己的糞便。
對微觀世界的癡迷,有時候也會遇到危險。有一次他異想天開,想利用顯微鏡觀察火藥爆炸的全部過程,結果不僅他的顯微鏡被炸得粉碎,他也險些失去一隻眼睛。
雖然經曆了這次危險,可是他對觀察微觀世界的興趣卻並沒有受到半點影響。相反,隨著他觀察得越發深入,他所磨製的顯微鏡的精確度也在逐漸地提高,因為隻有通過放大倍數更高的顯微鏡,列文虎克才能觀察到越來越多不一樣的世界,他才能讓自己永遠沉浸在觀察與發現的喜悅之中。
這是這種貪玩的好奇心,讓他終於成為荷蘭著名的顯微鏡學家、微生物學的開拓者。
沒人該被遺忘——其他名人墓誌銘