[專欄點播] 天空的立法者(上)－克卜勒

在天文學不發達的年代，人們對與天體的預測搭配著強大的想像力，有著許多不一樣的詮釋，但是對於現代人來說：地球繞著太陽轉，卻是一個連小朋友都可以輕鬆回答的問題

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然而，地動說從觀測到確立真的很不容易，畢竟天體的觀察並不容易，此外因文化背景的關係，這樣的理論一旦提出，往往被當時的人反對。





首先，來回顧看看幾位地動說背後的重要推手：

第一位當然是哥白尼(1473~1543)：
察覺地心說和某些學術觀察結果不符、無法解釋所有的天文現象，生前提出日心假說，亦即假設太陽並沒有真的繞著地球轉，至於詳細原因，哥白尼本人並不清楚。

第二個人是伽利略(1564~1642)，他就來得科學許多，他透過天文的觀察，直接證實日心說，此外地心說並沒有違背聖經的解釋，與教廷產生了宗教上的爭論，有現代觀測之父的美名。
第三位就是我們今天的主角：克卜勒

在介紹他之前，首先要介紹他的老師：地谷．布拉(1546~1601)

他擅長精準的天文測量，在丹麥國王資助下，設立自己的觀測站Uraniborg。
收了許多的學生講授天文，主張自己的「地谷說」是界於日心說與地心說之間的理論，克卜勒曾多次說服老師相信日心說，但並未成功。

克卜勒是一個學數學出生的人，其實在天文上的悟性並不高，但很幸運的是他遇上了善於天文量測的地谷．布拉，當時做了對地球以及火星的觀測，所得的數據以現在的觀點來說是出奇的精準
（以天文的尺度上，他量測的誤差值與實際值相比不到0.01%）

在老師逝世後，由擔任助手的克卜勒得到了所有關於火星的數據，包含了運轉週期、軌道半徑，以及相關的天文現象觀測。

克卜勒對天文雖然不拿手，但是對於數字的敏銳度卻是無人能比，因此他著手針對這些數據分析十年後，1609年發表第一、第二定律，再過十年1619年發表第三定律。

第一定律：行星繞橢圓軌道，太陽其中一個焦點。
第二定律：行星與太陽的連線，單位時間掃過的面積相等。
第三定律：行星繞行太陽的週期T，和橢圓的半長軸R，T^3：R^2為定值。

這三個定律看似神奇但是只要用牛頓的萬有引力公式代入，就可以輕鬆的解釋其背後的原理，有興趣的人可以參考這篇文章

但是問題來了，對照一下兩個人的歷史年代，克卜勒(1571~1630)，牛頓1643年才剛出生……
怎麼可能！！！也就是說在克卜勒提闡述了天體運行的法則五十年後，才有理論能夠證明，難道說克卜勒是「先知」嗎？

克卜勒的故事才正要開始，究竟為何克卜勒能夠如此解開天體運行的封印，以及這當中他的奮鬥與信仰真情告白，這位在天文學上有卓越貢獻的科學家，是如何發現了這天體運行的奧秘？

明日發表下篇
天空的立法者(下)－克卜勒


專欄邀稿：靜靜聽，聽安靜

作者：無左路