开普勒学术思想探析

◆解启荣 桑同常

(连云港师范高等专科学校)

一、开普勒的性格、气质和钻研问题的思想方式

开普勒的性格、气质和钻研问题的思想方式是错中复杂的，其中有些方面还是相互矛盾、不可思议的。他在科学研究中神秘主义与实际经验并蓄;思想的飞驰和顽强的苦钻精神并存;鲁莽和迂腐的小心翼翼共处;暴躁发火和忍耐都会表现;有时显得异常天真，有时又陷入哲学的深沉;他会问出无人敢想的大胆问题，但有时所问的问题也显得愚蠢可笑。从现代人的眼光看来，他的有些问题问得毫无意义，可有的却是地球物理学与天文学交结点上的问题，象征现代宇宙学起始的问题。他和其他好些文艺复兴时期的科学大师一样，不一定能解答每一个问题，但最重要的都是会提出问题的巨匠。而开普勒更具有高超的数学推理才能，炽烈的宗教感情和灵活而丰富的想象能力。

在出席1928年韦尔城的纪念开普勒逝世300周年国际学术讨论会上，著名的英国天文学家爱丁顿对开普勒独有的学术思想风格作出了最恰当的评价:“在天文学上所有伟大的先驱者当中开普勒所赋有的才智要算得上是最不寻常的了。发现行星运动三定律是一项惊人的光辉成就，这三个定律的内容是互相包含的，从一个可以论证其他一个。我怀疑，任何一位受过正规科学训练的人能否作出这样的工作，他的前人通过大家熟知的方法已经用他们的心智技巧将天文学发展到了一定的程度，但是对于下一阶段就需要另一种不寻常的心智和灵感了。开普勒的半荒诞的思想方式据我们所知，虽然能够作出一些荒诞的判断，但仍可看出他是有其科学训练功底的。我们虽然不能把他作为楷模来予以赞扬，但是他的这种思想方式都是取得如此大的(突破性的)进展所需要的。”

二、开普勒思想方式与青年时代的家庭和学校背景有关

开普勒的思想性格和气质的形成与他青年时代的家庭背景和教育环境大有关系，他的祖父是个贵族后裔，当过韦尔城的市长，但配偶出自同家族人，导致后代大多早年夭折，智力衰退，或有精神变态，家族由此败落。开普勒的父亲是一个不务正业的流浪汉，参加过雇佣军，死于他乡。他的大弟弟也和他父亲的情况相仿，不务正业，智力低下，一个精神病和癫痫病患者，也参加过雇佣军。开普勒自幼体弱多病，先天近视散光，长大后有胃病和胆囊炎，常患疥疮，满身廯疥，不能久坐，处处表现神经质，对人对事多疑多梦，在学生时代有时异常高傲，洋洋自得;有时受同学们嫉妒常常挨打，又十分自卑。他是一个早慧儿童，根据当时地方法规，他得到公费资助，顺利地进入了各级学校，直到图宾根大学文学系本科和神学研究生班先后毕业，正当24岁毕业前夕，他被聘为奥地利格拉茨一所新教学校任天文与数学教师，并任斯台里亚省的数学师兼星相师。

开普勒在学生时代凭着自己的天资、兴趣和努力，在文学欣赏、诗歌剧本的创作，数学难题的钻研，哲学、神学的思考等方面，均显露了突出的才华。他除了受到天文学教授麦士林的教益外，还受到神学教授希尔布朗德(Jakob Heerbrand)的教益颇深，帮助很大，可谓影响他一生的学术思想和事业。希尔布朗德对他说:“宇宙的美是上帝存在的首要证据。”

他便进一步认识到上帝和人之间的本体联系便是通过自然这本大书，通过行星运动和众星的的几何图像对人讲话的。开普勒后来还在《新天文学》一书中讨论了《圣经》的解释，努力说服教友们相信“哥白尼学说”和《圣经》是可以相容的，并不威胁教徒。他想借此团结各教派，团结全人类。Edward Rosen认为这是开普勒推动人类进步的重大贡献之一。

三、开普勒和星相术的关系

在开普勒生活着的欧洲，星相术在广大人民群众中和许多科学家中都是很流行的，当时圣神罗马帝国以及各地区都有数学师兼星相师德官职，专司制定包含预卜第二年重大事件的年历。由此可见官民对星相术是多么重视和习以为常了。开普勒于1594年4月到格拉茨上任后不久便开始编制撰写1595年的年历了。其中他通过星相术预卜了三件大事:严酷的寒冷，农民暴动和土耳其人入侵。这三件事在1595年全都应验了，这使他在当地的名望大为提高。后来他在布拉格也先后发表了从1602～1606年和1613～1624年的年历和预卜。

由此可见，他对星相术还是很有本领的。不过他自己并不相信星相术是合理的，可靠的，而作为天文学家，他不得不靠这“小女儿”来挣面包混口饭吃摆了。他在1624年年历的说明中写道:“薪水这样延迟不发，撰写年历总比讨饭好些吧。”他在1601年所发表的《星相术规程基础》一书中写道:“如果星相术说出了真理，那应该归功于幸运了”。不过他认为星相术还是有道理的，因为他对宇宙和谐的深刻体会是“宇宙和人之间有着强有力的共鸣。”可见他对星相术是有理论探索的，尽管他对理论的认识还很肤浅。他认为“占天的效果并不是由于天体本身，而是由于个别人的灵魂对天体方位和谐的本能反应。”他又说:“大自然地语言并非星相术士的语言，而是几何学的神圣语言。”他在写给Herwart的信上说，他对星体如何影响他的信仰只能从经验中的得到证实，他有志于剥除星相术的不合理部分而使他成为建立在经验基础上的合理科学。他的这种改革星相术的兴趣在1598年写给麦士林的信上说:“我是一名路德教派的星相家，我要把星相术的糠皮剥掉，保留其谷粒。”可见不管当时星相术达到什么情况，开普勒还是以科学态度对待它的，而他虽然长期从事星相术活动，但决不会影响到他的天文学研究思路的，对于行星运动三定律的研究不会有关。

四、从数学神秘主义走向现代机械观

文艺复兴时代的天文学家们在当时普遍爱读古希腊思想家的著作而又对经院哲学所吹捧的亚里斯多德学说不胜反感的风气下，就纷纷向毕达哥拉斯学派和新柏拉主义学派的数学神秘主义讨教。这两种学派前后相隔800年，思想上有源流关系，内容稍异但思想行动均有宗教色彩，都追求和崇拜天上和地上几何图形和数值的简单完美。哥白尼就是受此思想影响的一个典型。

开普勒起初非常欣赏哥白尼的太阳中心学说，但后来发现他为了顽固地信守“圆形轨道是最简单完美的轨道”这一死教条，可这并不符合实际情况，哥白尼为了描述行星的实际路迹，就沿用了托勒密的复杂的本轮和均轮系统，他虽比托勒密托勒密减少了43个本轮，但有在每个本轮上加了一些小本轮，于是就更复杂了，哪里还谈得上完美?另外，哥白尼只考虑到太阳居于宇宙中心的好处是把光和热普照四方，却忽视了把推动力传递到各个行星的便利条件了。哥白尼把上帝放在恒星的天球边缘上，只能推动恒星天球而不能推动行星天球了。开普勒认为太阳理应在上帝的宝座上，有其推动行星运转的方便条件。

开普勒明确了哥白尼的上述几方面失败的原因之后，就立志要在新柏拉图主义原则上将哥白尼天文学说完善起来。他想到，要将观察到的现象建立正确的天文学理论，必须不仅着眼于几何图形，同时还得有着坚实的物理原因，必须从物理原理推导出行星运动的规律，他要追求的应当就是这种数学结构和物理原因。要做到这一点就需要观测严格，而同时要谨防有任何先入为主的违反观测事实的先验理论。

这就出现了一个值得注意的问题，就是开普勒是一位地道的神秘主义者和神学家，又有着典型的近代自然科学家的治学精神，二者怎能统一?一位开普勒的传记作者Arthur Koestler和不少学者著文论及此事就把开普勒看成一个类似于偏执狂的幻想家和一个近代自然科学家二者兼于一身的患精神分裂症者。可是一个精神分裂症者居然能在恶劣的环境中坚持数十年，想象力如此丰富而奔放，研究科学问题的严肃性和耐力又如此不同寻常，那样断言岂能让人信服?这一类问题在那次纪念开普勒诞生400周年国际学术讨论会上是一个重点讨论问题。有些人认识到，在历史上把开普勒说成是神秘主义人物，因而对他本人和他的学术贡献加以贬低，只把伽利略作为近代科学方法的唯一奠基人，这种作法是17世纪以来学术界的一种思想倾向。Arthur Beer认为许多多人把开普勒的一些科学假设中的神秘主义色彩常被人与迷信划上等号了。从提及这一点的许多文献看来，那些作者根本就没有了解开普勒。在那次国际纪念活动的学术讨论会上，Bernhard Sticher说:“上帝、世界和人是使得开普勒的整个生活得以和谐的三个和音，是使得开普勒的整个生活得以和谐的因素，所以也就不存在什么精神分裂症状了。”Robert Westman认为，开普勒的这种宇宙和谐思想是他不自觉地来自他幼年时代家庭生活破碎不幸的遭遇在精神上产生逆反心理的一种新疗病例。Walther Gerlach认为宇宙和谐的观点有利于所有的教派和所有的人民均能从星空同一现象这种上帝的共同语言而感受到和谐，从而促进各教派之间的团结，产生文化效益和社会福利，这是从伦理上改善人类生活和促进和平的普遍需要。

开普勒认为，上帝、世界和人三者之间的和谐关系是表现在上帝通过众星的几何图象和数学公式所表示的运动规律来对人讲话的，而要做一个虔诚的勤奋的牧师，想人间转达上帝的意图，正好符合他一生的理想，现在他来研究行星运动规律不正好是在实现他的这一理想吗?这样看来，他从原来的数学神秘主义和基督教的虔诚信徒转变为严肃认真的近代自然科学家，在目标上只不过是一纸之隔罢了，而他以宗教热情来工作却是无与伦比的，难道这还是多余的吗?Norbert Schiffers认为，开普勒将宇宙和谐思想神圣化是他趋向泛神论的表现。而开普勒自己似乎也看出这一点，便进一步发展他的宇宙的机械观，把整个宇宙结构看成一种无生命或无灵性的时钟式结构。这是在17世纪一个学术态度认真严肃的科学家和思想家必然的归宿。

开普勒在1609年出版的《新天文学》中提出的新计划是:“我现在埋头钻研行星运动的物理原因，我的目标是要证明天体运动的机制并不是什么神圣机制，只不过跟时钟一样的机器而已，所有昭示于人的运动只不过是一种受简单的磁力所驱动而已，就像一只钟的全部运动都是由一只简单的挂锤所驱动的一样。”他的这一认识并无先例，在科学史上十分难得。当时牛顿的《原理》尚未发表，自然科学家对超距作用还十分陌生，一旦1600年英国吉尔伯特的《磁铁》一书发表，开普勒便立刻将磁力和地磁概念应用在行星运动上，把假设中的太阳的磁力视作太阳驱动各行星的动力来源，他在1920年出版的《哥白尼天文学概要》一书中说，太阳是个大磁体，其中心是一个极，另一极分布于太阳表面上，各个行星犹如一磁体，在其椭圆轨道上先受到太阳的吸引，然后又受到排斥，这是行星所受到的太阳引力的辐射方向分量，而其切线方向则如扫帚一样被太阳扫着走了。这种用无机的物理原因而不用任何神鬼性灵之类的原因动力来源毕竟是可取的，对于当时的他是十分难得的。

开普勒发现行星运动三定律这一杰出的艰苦工作之所以能够成功，除了他本人的才能和宗教热情气质以及他所利用的第谷的精密度足够高的天文观测数据外，主要还靠他处处心怀物理原理。人们大多凭着猜想，以为开普勒发现行星运动的第一和第二定律无非靠了从一大堆数据中简单地归纳一下便可得到结论了，其实不然，在浩瀚的数据中探索的道路是艰苦的，他有太阳是行星的驱动力之源的物理原则和多种可能的轨道图形在胸，高瞻远瞩，主动地处理和运用数据，将全部工作划分为七个阶段，稳扎稳打逐步解决问题，绝不是成天乱凑数据的。第三定律在他胸中也是早有物理原型的定性认识的他见到太阳系中愈远的行星线速度越小，周期越大，于是他便考虑到周期随距离增大而增大的定性关系，再由此初步推测这是太阳对行星的推动力随着距离增大而减弱，由于各行星重量(其实是质量，当时尚无质量概念)不同。所以各行星才未同步绕日。他对于物体惯性的认识只有一半，即静者恒静，惯性大小表现于阻抗外力推动的程度，而没有认识到物体不受外力作用时保持恒速。是由于他不相信宇宙无限大的缘故，而据A·Koyre指出，他的这种不相信是与布鲁诺因宣传宇宙无限大而受教廷迫害有关。

开普勒所处的年代正值欧洲从封建主义社会向资本主义社会转变的时期。在科学与神权的斗争中，开普勒坚定地站在了科学的一边，用自己孱弱的身体、艰苦的劳动和伟大的发现来挑战封建传统观念，他的学术思想和科学方法虽没有伽利略对后辈科学家影响大，但他还是推动了唯物主义世界观的发展，使人类科学向前跨进了一大步。

［1］A·S、Eddington，“Speech at the Kepler Monument in weil－ der－Stadt” Die Naturw － issensehaften，18 Jahrgang，Heft 46，(1930)S.71.

［2］Ibid.Chap.1.

［3］E.J Aiton，“Johoannes Kepler in the light ofreent research，”HIST.sei Xiv(1976)p.81

［4］Edward Rosen，“Kepler’s harmonies and his concept of inertia”Am·J·Phys，vol.34 p.610 － 3(1966).