網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策
test-2021_Pansci_All_Top

0

0
0

文字

分享

0
0
0

讓世人驚呆了的「日心說」在提出的開始,根本就不受重視?!——《全球科技大歷史》

漫遊者文化
・2019/12/03 ・2888字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 527 ・七年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

  • 作者:吳軍

文藝復興之後,出現了科學史上第一個震驚世界的成果—日心說。

不被重視的「重磅消息」

以托勒密地心說為基礎的儒略曆經過了 1300 多年的誤差累計,已經和地球圍繞太陽運動的實際情況差了 10 天左右,用它指導農時經常會誤事。因此,制定新的曆法迫在眉睫。1543 年,波蘭教士哥白尼發表的《天體運行論》提出了日心說。雖然早在西元前 300 多年,古希臘哲學家阿利斯塔克(Aristarchus,約前 315∼前 230 年)就已經提到日心說的猜想,但是建立起完整的日心說數學模型的是哥白尼。

《天體運行論》中哥白尼的宇宙觀。圖/wikimedia

身為神職人員,哥白尼非常清楚他的學說對當時已經認定地球是宇宙中心的天主教來說無疑是一顆重磅炸彈,因此,他直到去世前才將自己的著作發表。不過,哥白尼的擔心在一開始時似乎顯得多餘,因為在接下來的半個世紀裡,日心說其實很少受到知識階層的關注,教會和學術界(當時微弱得可憐)既沒有贊同這種新學說,也沒有刻意反對它,而只是將它作為描述天體運動的一個數學模型。有時候最可悲的事情並非到處是反對的聲音,而是一種可怕的寂靜。日心說剛被提出來的時候,就面臨著這樣一種尷尬的處境。

為什麼我們今天認為的具有革命性的日心說在當時並不受重視呢?這主要有兩個原因。

首先,日心說和當時人們的常識相違背,因此,人們只是把它當作不同於地心說的數學模型,而非描繪星球運動規律的學說。其次,哥白尼的日心說模型雖然比托勒密的地心說模型簡單,但是沒有托勒密的模型準確,因此,大家也不覺得它有什麼用。

test-2021_Pansci_All_inread_p4

1582 年,教皇格里高利十三世(又譯作額我略十三世)頒布了新的曆法(格里曆),完全是出於經驗把曆法調整得更準確,與哥白尼的新理論並無關係。既然不重要,自然就沒有多少人關注它,支持日心說的人也就更少了。

日心說與地心說的生死對決

不過,半個多世紀之後,哥白尼所擔心的驚濤駭浪終於到來,因為一位義大利神父迫使教會不得不在日心說和地心說之間做出二擇一的選擇,他就是焦爾達諾.布魯諾(Giordano Bruno, 1548-1600)。在中國,布魯諾因為多次出現在中學課本裡而家喻戶曉,他在過去一直被宣傳為因支持日心說而被教會處以火刑,並且成了堅持真理的化身。

焦爾達諾·布魯諾。圖/wikimedia

事實上,雖然上述都是事實,並且在布魯諾之後的很長時間裡,教會也是反對日心說的,但是這幾件事加在一起並不足以說明「因為教會反動,反對日心說,於是處死了堅持日心說的布魯諾」。真相是,布魯諾因為泛神論觸犯了教會,同時到處揭露教會的醜聞,最終被作為異端處死。而布魯諾宣揚泛神論的工具則是哥白尼的日心說,這樣,日心說也就連帶被禁止了。

應該說,布魯諾是一個很好的講演者,否則教會不會那麼懼怕他。但是,科學理論的確立靠的不是口才,而是事實,因此,布魯諾對日心說的確立事實上沒有產生多大作用。第一個拿事實說話支持日心說的科學家是伽利略。

test-2021_Pansci_All_inread_p8

科學研究在教會權威面前不得不低頭的時代

1609 年,伽利略自己製作了天文望遠鏡,發現了一系列可以支持日心說的新的天文現象,包括木星的衛星體系、金星的滿盈現象等,這些現象只能用日心說才解釋得通,地心說則根本解釋不通。這樣一來,日心說才開始被科學家接受,而被科學家接受是被世人接受的第一步。

1611 年,伽利略訪問羅馬,受到了英雄般的歡迎。由於有梅迪奇家族在財力和政治上的支持,伽利略的研究工作進展得非常順利。同年,他準確地計算出木星衛星(四顆)的運行週期。出於對梅迪奇家族的感激,伽利略將這四顆衛星以梅迪奇家族成員的名字命名。

伽利略自己製作天文望遠鏡,發現了一系列支持日心說的天文現象。圖/wikimedia

正當伽利略在天文學和物理學上不斷做出成就時,當時的政治環境已經對他的研究非常不利了。

從文藝復興開始直到 16 世紀末,羅馬的教皇都是一些懂得藝術、行事溫和的人,其中有四位本身就來自梅迪奇家族。1605 年,來自梅迪奇家族的利奧十一世教皇去世了,這標誌著這個影響了歐洲幾百年的家族對政治的影響力開始式微。

17 世紀初,羅馬教廷的權威由於受到來自北方新教(宗教改革後的路德派和喀爾文派)的挑戰,開始變得保守,並開始打擊迫害持異端思想的人。在這個背景下,1616 年,教會裁定日心說和《聖經》相悖,伽利略也因此受到指控。

test-2021_Pansci_All_inread_p12

不過,教會並沒有禁止將日心說作為數學工具教授。1623 年,伽利略的朋友烏爾巴諾八世(Pope Urban VIII, 1568-1644)當選為教皇,新教皇對這位大科學家十分敬重,反對 1616 年對他的指控,至此,事情似乎要出現轉機。烏爾巴諾八世希望伽利略寫篇文章,從正反兩個方面對日心說進行論述,這樣既宣傳了科學家的思想,也維護了教會的權威。伽利略答應了,但是等他把論文寫完,卻惹了大禍。

《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。圖/wikimedia

伽利略在他的這篇大作《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中,讓一個叫辛普利西奧(Simplicio,即頭腦簡單到白痴的意思)的人為地心說辯護,所說的話也是漏洞百出,伽利略甚至把烏爾巴諾八世的話放到了辛普利西奧的嘴裡。這樣一來,他徹底得罪了教會。

當時,梅迪奇家族的家長費爾南多二世(Ferdinando II de’ Medici, 1610-1670)是伽利略的保護人,雖然他多方周旋試圖保護伽利略,但是仍無濟於事。伽利略在生命最後的十年回到佛羅倫斯的家中,著書立說,於 1642 年走完了他傳奇的一生。

簡單易懂的橢圓軌道模型,讓日心說更被接受

幾乎與伽利略同時代,北歐的科學家第谷.布拉赫(Tycho Brahe, 1546-1601)和他的學生克卜勒(Johannes Kepler, 1571-1630)也開始研究天體運行的模型。最終,克卜勒在他的老師第谷幾十年觀察數據的基礎上,提出了著名的克卜勒三定律,將日心說的模型從哥白尼的很多圓相互嵌套改成了橢圓軌道模型,這樣他就用一根曲線將行星圍繞恆星運動的軌跡描述清楚了。克卜勒的模型如此簡單易懂,而且完美地吻合了布拉赫的觀測數據,這才讓大家普遍接受了日心說。

橢圓軌道模型。圖/GIPHY

當然,克卜勒在天文學家中並不是特別聰明的,可以說他的一生是一個錯誤接著一個錯誤,但是他的運氣特別好,最終找到了正確的模型。從這件事可以看出,信息(天文觀測數據)對科學的重要性,一方面是因為科學的假設都需要信息來驗證,另一方面提出新的模型也離不開掌握前人所沒有的信息。無論是托勒密提出大小圓嵌套的地心說模型,還是克卜勒提出橢圓的日心說模型,都得益於數據。

不過,以克卜勒的理論水準,並無法解釋行星圍繞太陽運動的原因,更無法解釋為什麼行星圍繞太陽運行的軌跡是橢圓的。這些問題要等偉大的科學家牛頓去解決。

——本文摘自《全球科技大歷史》,2019 年 9 月,漫遊者文化出版。

文章難易度
Ad manager Post Bottom code
[集雅]廣告測試
漫遊者文化
32 篇文章 ・ 0 位粉絲
漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。
2021_Pansci_PC_sidebar_Top

0

0
0

文字

分享

0
0
0
在紛亂、窮苦的人間,三本書,讓克卜勒成為「星空的立法者」(下)
活躍星系核
・2020/11/08 ・2609字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

在上一篇中,我們看到克卜勒為哥白尼的日心說挺身而出,並透過《宇宙的秘密》、《新天文學》兩本書奠定了今日克卜勒第一、第二定律的基礎,接下來,我們即將進入克卜勒的另外一本重要著作:《世界的和諧》。

在發行《新天文學》後,克卜勒擁有全歐洲最精準的行星預測方法,他開始發行自己出版的預測年曆,當作一部分多出來的收入,他希望自己以後能夠不依靠國王的經費,隨心所欲的出書。

此時,是他天文研究的巔峰、人生的最低谷

同時,有鑑於《新天文學》中太多數學論證,不大容易讓學生理解預測行星的方法,克卜勒開始著手撰寫了天文教科書《哥白尼天文學概要》(Epitome Astronomiae Copernicanae),這本書將成為 17 世紀所有天文學家必讀的經典。

test-2021_Pansci_All_inread_p4
克卜勒的著作,《哥白尼天文學概要》。圖/wikipedia

克卜勒的天文研究雖然來到了巔峰時期,但他的現實生活並不順遂,第一任妻子和三個兒女的接續病逝,他所居住的地區也開始瀰漫著宗教紛爭,正一步步走向無法挽回的「三十年戰爭」。

1618 年初,克卜勒原本打算繼續撰寫第谷未完成的「魯道夫星表」,但心力憔悴的他希望從另一個新研究中尋找到心靈慰藉,於是他寫信告訴朋友:「我暫緩了魯道夫星表的工作,並且開始將我的心力投入在研究『和諧』」。

低潮中的慰藉,研究「和諧」與天體音樂

什麼是「和諧 (harmony)」?和諧的概念源自於人類觀察大自然的現象,發現大自然存在著某種特殊的數學比例。

在西元前 600 年,希臘數學家畢達哥拉斯發現,撥動特定比例的弦長能夠產生特定的音高,畢達哥拉斯也將音樂上的「和諧」推廣到行星運動上,行星和地球的距離每繞行一個周期都會伴隨著固定的比例變化,就像是行星擁有自己的旋律、特定的音階,這種想法被稱之為「天體音樂 (music of the spheres) 」。 

test-2021_Pansci_All_inread_p8

克卜勒希望將《宇宙的秘密》的幾何概念和《新天文學》的物理概念推廣到「天體音樂」的概念中。

克卜勒《世界的和諧》一書的內頁。圖/wikimedia

現在,讓我們回顧一下克卜勒前兩本重要著作,《宇宙的秘密》、《新天文學》。

在《宇宙的秘密》中,克卜勒認為「上帝是用幾何當作建材搭建宇宙」 ,如今他將自己的正多面體理論延伸結合「天體音樂」,試圖用五種正多面體當作基底來解釋各個行星的旋律。

在《新天文學》中,克卜勒寫出了單一行星:火星的橢圓軌跡,他了解到行星的離心率造就了行星忽快忽慢的現象,在經過幾年的套用後,克卜勒了解到每個行星的離心率都不相同。

test-2021_Pansci_All_inread_p12

此後,克卜勒開始著手繼續研究哥白尼概念中提到的「準則」:行星週期和行星跟太陽距離的關係。

《世界的和諧》:週期定律的現世

克卜勒和畢達哥拉斯不同,他對於數值特殊的比例不感興趣,他想要知道的是週期和平均距離精確的數學關係,在他擁有六個行星的完整軌跡的情況下,克卜勒能夠將所有資料攤在一起,花點時間和心思仔細查看它們之間的關聯性。

1618 年的 5 月,克卜勒找到了他渴求的數學關係式:週期平方和行星半長軸的三次方成正比關係,這就是克卜勒的第三定律「週期定律」,是牛頓寫出萬有引力定律的基礎之一。

週期定律中,克卜勒認為「行星週期的平方」與「行星軌道半長軸 (a) 的立方」成正比。圖/wikipedia

1619年,克卜勒出版了《世界的和諧》,結束了他長達 20 幾年的解密日心說的旅程,此時,克卜勒再也都止不住他的狂喜了,他在《世界的和諧》中的最後一章寫下:

「我已經擲下了骰子,也寫好了書,不管你是同輩還是前輩,這並不重要。既然上帝等待了祂的研究者足足六千年,我大可等待一百年後的讀者。」

1627 年,克卜勒出版了「魯道夫星表」,結合了第谷的完整觀測資料加上克卜勒的預測模型,成了當時資料最完整最精準的星表。

科學史上第一位「天文物理學家」

在一個世紀後,牛頓運用自己獨創的萬有引力和微積分,重新證明了克卜勒三大定律,利用漂亮的數學工具解釋了克卜勒多年來的努力,問到克卜勒的成就,牛頓只簡單的評論:「他(克卜勒)當然是用「猜」的,他知道軌跡非圓是卵形,於是他就猜會是橢圓。」

或許我們不該懷疑克卜勒是否猜出橢圓,而是要詢問為何只有克卜勒能夠發現橢圓?

因為他是第一個將「物理」導入天文學的天文學家,他不聽信老師馬斯特林 (Maestlin)「不該把物理學引入天文學」的勸言,堅持使用具有物理意義的「距離規則」來思考天文,有了根據行星運動建立的基礎物理定義,儘管克卜勒當時只有幾何工具,透過誤差分析不斷的改進預測模型,克卜勒會發現橢圓也是遲早的事情。

克卜勒一生堅信自己的天文物理觀,從始至終都不知道自己已經悄悄地成為科學史上第一位「天文物理學家」。

註解

此觀點出自於 Owen Jay Gingerich 的《Johannes Kepler and the New Astronomy》中,他在內文提到:如果克卜勒能從 20 世紀的字稱呼自己,我猜他會希望稱做自己為宇宙學家,但我會傾向我們能尊稱他為「第一個天文物理學家」。

參考資料

  1. Aiton, E.J. (1969). Kepler’s second Law of Planetary Motion. Isis A Journal of the History of Science Society, 60, 75-90.
  2. Wilson, C. (1968). Kepler’s derivation of the elliptical path. Isis A Journal of the History of Science Society, 59, 5-25
  3. Gingerich, O. (1972). Johannes Kepler and the New Astronomy. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 13, 346-373
  4. James, R.V. (1999). Johannes Kepler and the New Astronomy. New York:Oxford University Press
  5. 姚珩、黃瑞秋 (2003)。克卜勒行星橢圓定律的初始內涵。科學教育月刊,第 256 期, 第 33-45 頁。
  6. 姚珩 (2004)。行星面積定律的建立。科學教育月刊,第 257 期,第 32-38 頁。
  7. International LaRouche Youth Movement. (2006). Presentation of Kepler’s Astronomia Nova.
  8. 維基百科:Rudolphine TablesHarmonices MundiJohannes KeplerMusica universalis

作者資訊

  • 仰望天空的智人

目前為高三自學生,在升上高三的那個暑假,毅然決 然走上自學的道路。希望在有限的青春,不要只是僅追求紙上的對錯,而是時時刻刻的詢問世界,「為什麼?」。

Ad manager Post Bottom code
[集雅]廣告測試
活躍星系核
818 篇文章 ・ 1 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
在紛亂、窮苦的人間,三本書,讓克卜勒成為「星空的立法者」(上)
活躍星系核
・2020/11/06 ・3967字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

  • 作者/仰望天空的智人|目前為高三自學生,在升上高三的那個暑假,毅然決 然走上自學的道路。希望在有限的青春,不要只是僅追求紙上的對錯,而是時時刻刻的詢問世界,「為什麼?」。

從三本著作了解克卜勒的天文物理觀

在歷史長河中,天文學家們提出了各種五花八門的理論,嘗試理解天上六顆讓人捉摸不定的行星,但唯有一個人的理論能夠毫無誤差1的精準預測,時至今日仍舊屹立不搖,他的名字是——約翰尼斯.克卜勒 (Johannes Kepler) 。

克卜勒是第谷.布拉赫 (Tycho Brahe) 的得意助手,生前時,他鼓舞了同時代的伽利略公布真相,在死後,也啟發一百年後的牛頓建立了牛頓三大運動定律。

而克卜勒一生的天文成就被萃取成了「克卜勒三大定律」,最終被寫入到了現今的物理課本中。

test-2021_Pansci_All_inread_p4
克卜勒肖像。圖/Wikimedia common

克卜勒一生發表了許多影響後世的劃時代著作,涵蓋數學、天文、光學,現在,請讓我們將視野聚焦在三本克卜勒的天文鉅作:《宇宙的秘密》、《新天文學》、《世界的和諧》,分別象徵著,開始、轉折、結束,仔細端詳三個不同時期的克卜勒,如何逐漸完整他的「天文物理觀」。

《宇宙的秘密》最早公開支持哥白尼理論的書籍之一

原先主張地心說的托勒密認為:行星是繞行地球在固定的球殼上一層又一層,如同洋蔥一般,自從古希臘後裔托勒密完成他的《天文學大成》開始, 一千多年以來,地心說一直都是西方天文學的主宰。

而 16 世紀時,主張日心說的哥白尼認為行星其實是繞行太陽,所有行星都和太陽冥冥之中都遵守著一個「通則」,且每個行星都和太陽保持著特定的比例關係。

在《天體運行論》的日心說模型中,哥白尼認為太陽是宇宙的中心,地球與其他行星一起繞著太陽轉。圖/De revolutionibus orbium coelestium 。

1595 年,身為講師的克卜勒,在授課的時候畫出了正三角形鑲嵌在圓形裡的示意圖,他突然靈光一閃,如果他在正三角形裡面又多鑲嵌一個小圓,這樣兩個圓就會有了比例的關係了!這不就像是哥白尼概念中提到的「每個行星和太陽都有特定的比例關係」嗎?

test-2021_Pansci_All_inread_p8

當時,哥白尼沒有解釋每個行星保持特定比例的原因,但現在克卜勒隱約領悟並認為「上帝是用幾何創造宇宙的」。

因此克卜勒開始展開了自己的調查,但他發現在二維平面上是行不通的,他又問了自己一次:「為何上帝只創造了水星、金星、地球、火星、木星、土星,這六顆行星?」

他聯想到了三維空間中的正多面體只有五種,克卜勒高興極了,他認為上帝是用「幾何」當作建材,並藉此來聯繫各個行星。

克卜勒的正多面體宇宙模型,克卜勒認為有 5 個正多面體可以被裝進一個大球體之中,並對應於當時已知的 6 個行星。圖/Wikimedia common

到了 1597 年,克卜勒發表《宇宙的秘密》(Mysterium Cosmographicum),這是克卜勒的第一本天文作品,同時也是歷史上第一本公開認同哥白尼理論的書籍,他迫不及待把自己發現的宇宙秘密隨機寄給其他天文學家,想要了解真正的專家將會如何看待自己引以為傲的觀點。

test-2021_Pansci_All_inread_p12

堪比古代交友軟體,一本書牽起了三人緣分

其中一本《宇宙的秘密》輾轉來到了義大利,到了一位還不有名的數學教授手中,這位數學教授告訴克卜勒:「我已經身為哥白尼的信徒很久了,私下也收集了一些能夠證明地球運動的物理現象唷!」克卜勒被他像是「回音」的名字逗樂,而這位數學教授的名字是——伽利略.伽利萊 (Galileo Galilei) 。

克卜勒鼓勵伽利略公開他的發現:「要對自己有信心啊!如果你是正確的話,或許一些學者會離你遠去,但真相就是最好的證據!」雖然克卜勒沒有馬上收到伽利略的回信,但未來兩人將會一起在不同地方,合作並支持哥白尼的日心說。

《宇宙的秘密》讓克卜勒認識了第谷(左)與伽利略(右)。圖/giphy

此外,也有一本書來到了第谷.布拉赫 (Tycho Brahe) 的手中,雖然第谷不認同克卜勒的觀點,但第谷看出了克卜勒的才華,並認為克卜勒擁有卓越的數學能力,只要擁有少數資料就能夠獨自建立預測模型。

雖然第谷回信稱讚克卜勒的巧妙的推測,但第谷認為哥白尼的觀測資料不太精確,因此第谷邀請克卜勒到自己的天文台工作,希望克卜勒能夠好好善用他更精準的觀測資料。

克卜勒獲得進入到當時一流天文台的機會,開始了他長達 20 幾年的天文研究。

《新天文學》:等面積定律的起源

《新天文學》(Astronomia Nova)在當時是一本與眾不同的天文書籍,它只單一討論一個行星的運動,克卜勒認為只要了解火星的運動,就等於了解其他行星的運動,但克卜勒卻沒有想到,了解單一行星的運動將會是一條崎嶇難行的道路。

克卜勒一直在思考如何將哥白尼的概念帶入到火星的運動上,首先,他根據行星「在近日點較快,在遠日點較慢」的物理現象了設立了距離規則:行星運行速度和行星到太陽的距離是反比關係。

在等面積定律中,太陽與火星的連線,會在相同的時間掃過一樣大的面積。圖/by RJHall , via Wikimedia Commons

克卜勒進一步將所有火星到太陽的距離加總起來,說明這就是火星繞行一周掃過的面積,面積能夠代表著火星走過的時間,克卜勒此時建立了我們今日熟知的第二定律「等面積」概念:相同時間內,行星掃過相同的面積。

《新天文學》什麼?軌道不是圓的!

然而,當克卜勒將自己發現的「新穎物理方法」嘗試應用在偏心圓上時,卻出現了誤差,不過克卜勒心中沒有一絲動搖,他將結果和實際觀測資料比對,推測出火星軌道應該是「非圓」。

真正的軌道比想像中的扁平狹長,克卜勒用肉球來比喻,這就如同從肉球中間擠壓出來的形狀,克卜勒暫稱這個非圓軌跡為「卵形 (oval) 」。

1604 年,克卜勒寫信給自己的朋友,向他抱怨自己已經嘗試了 20 種不同的方法來產生卵形軌跡,卻產生出了和偏心圓相反的誤差。克卜勒推測真正的軌跡就會在圓形和卵形之間,並開始針對這個誤差專研,他認為自己距離真正的軌跡不遠了。

克卜勒行星橢圓模型的刻畫。圖/英譯版《新天文學》內頁

就在克卜勒窮途末路的時候,他突然從誤差中看到了一個常見的數字,一個克卜勒之前在修正火星距離中,曾出現過的數字。

在之前嘗試偏心圓的時,克卜勒發現偏心圓所得到的模型距離和實際觀測值會有誤差,需要經過一個簡單的修正才會符合觀測值,就在此刻他領悟到了這個修正的意義,這就是火星運行的秘密,具有物理意義的「徑向擺盪」,而從當今的數學視角來看,克卜勒的修正就是橢圓在極座標的距離公式: 1+ecosθ

克卜勒是個傑出的數學家,他雖然知道這是橢圓,但他不相信行星的秘密是如此簡單的圓錐曲線,他試圖用其他方法解釋徑向擺盪,但各種方法都沒辦法像橢圓一樣毫無誤差的精準預測。

橢圓定律中:行星沿著自己的橢圓軌道環繞著太陽運轉,而太陽位在橢圓的其中一個焦點的位置。圖/by RJHall, via Wikimedia Commons

1605 年,克卜勒領悟到橢圓本身就能代表行星運行的物理現象,他找到了「橢圓軌跡」的規則:行星以橢圓軌跡繞行太陽,而太陽在其中一個焦點上。

如今,這項橢圓的規則也成為了我們所說的克卜勒第一定律。

但克卜勒工作還沒有完成,他該思考究竟要如何說服當時的其他天文學家,直至 1609 年,克卜勒終於發表了《新天文學》,細心拆解了托勒密和第谷的行星系統,並建立了最精準的橢圓軌跡模型,克卜勒成了世上第一個「摸清行星運動的天文學家」

現在,我們已經知道《宇宙的秘密》、《新天文學》在天文學中的關鍵角色,下一篇文章中,我們將從《世界的和諧》這本書,找到最後一條定律的源頭,完成克卜勒成為星空立法者的最後一哩路……

註解

  1. 克卜勒認為第谷觀測資料的誤差最大到兩角分,而克卜勒用橢圓預測出來的火星位置都是角秒的誤差,由於克卜勒的預測結果都在觀測值的誤差內,基本上能夠說克卜勒的預測幾乎等同於實際觀測。

參考資料

  1. Aiton, E.J. (1969). Kepler’s second Law of Planetary Motion. Isis A Journal of the History of Science Society, 60, 75-90.
  2. Wilson, C. (1968). Kepler’s derivation of the elliptical path. Isis A Journal of the History of Science Society, 59, 5-25
  3. Gingerich, O. (1972). Johannes Kepler and the New Astronomy. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 13, 346-373
  4. James, R.V. (1999). Johannes Kepler and the New Astronomy. New York:Oxford University Press
  5. 姚珩、黃瑞秋 (2003)。克卜勒行星橢圓定律的初始內涵。科學教育月刊,第 256 期, 第 33-45 頁。
  6. 姚珩 (2004)。行星面積定律的建立。科學教育月刊,第 257 期,第 32-38 頁。
  7. International LaRouche Youth Movement. (2006). Presentation of Kepler’s Astronomia Nova.
  8. 維基百科:Rudolphine TablesHarmonices MundiJohannes KeplerMusica universalis
Ad manager Post Bottom code
[集雅]廣告測試
活躍星系核
818 篇文章 ・ 1 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
諾貝爾獎得主也會誤導大眾?從維生素C拆解權威——《反智》
天下文化
・2020/09/24 ・3009字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 551 ・八年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

  • 作者/古倫姆斯 (David Robert Grimes) ;譯者/楊玉齡

如果你曾經在感冒的狀態下辛苦幹活,你很可能會聽到某個好心的朋友推薦你服用維生素C,以消除生病的影響。這個長久以來的信念會這麼流行,要歸功於一個很讓人意外的人物——卓越的知識份子鮑林 (Linus Pauling) 。

美國學者鮑林 (Linus Pauling) 。圖nobelprizes

身為博學的名人,鮑林的興趣無所不包,從量子化學到 DNA 結構。鮑林的成就也同樣令人難忘:到目前為止,他仍然是唯一兩次獨得諾貝爾獎的人,一次是 1954 年化學獎,另一次是 1962 年和平獎。諾貝爾得主克里克 (Francis Crick,DNA 發現者之一) 讚譽鮑林為「分子生物學之父」。

諾貝爾獎得主大力推薦,維生素C風行全球

在 1960 年代的一場演講上,鮑林說他希望能起碼再活二十五年,好讓他能跟上科學的新進展。這句話原本可能只是隨口一提,若非觀眾席裡坐著一位有心人史東 (Irwin Stone) 先生。演講過後不久,史東便寫了一封信給鮑林,向鮑林推薦他聲稱的活力萬靈丹:每天服用三千毫克維生素C。

test-2021_Pansci_All_inread_p4
史東向鮑林推薦維生素C。圖/giphy

換做一個比較不信任他人的人,可能會對這項建議嗤之以鼻,覺得可疑或根本就是騙子。但是鮑林可沒有這麼小心,他選擇遵循史東的養生法。很快,鮑林就報告說感覺體內更有活力了,而且甚至比以前更少感冒。滿懷熱情的鮑林,往後幾年穩定提升他的服用劑量,最後達到驚人的一萬八千毫克。

圖/Pixabay

到了 1970 年,鮑林已經成為一名狂熱者,寫出第一本與此有關的著作《維生素C 與普通感冒》,歌頌服用大劑量維生素C的好處。這本書非常暢銷,一夜之間,人們開始爭相購買大量的維生素C,深信它能擊退感冒。

在美國某些地方,一年之內維生素C的銷量增加十倍,藥房的供貨都跟不上了。所謂維生素C能讓人避開感冒的可靠信息,深入全美乃至全世界的人心——畢竟,這可是一位兩度摘下諾貝爾獎桂冠的知識份子的醫藥建言啊。

證據捕風捉影,神話仍舊持續⋯⋯

但是,鮑林那種傳福音般的熱忱並沒有良好的根據。除了一些傳聞軼事之外,根本沒有令人信服的基本理由,可顯示大劑量維生素C具有任何實質效益。

1971 年《美國醫學會期刊》有一篇針對鮑林這本書的嚴厲評論,作者是賓恩 (Franklin Bing) 醫師,他責備鮑林在沒有證據支持的情況下,發表這樣的聲明。賓恩嘆息道:「很不幸,許多外行人都會相信本書作者所推銷的想法。」

test-2021_Pansci_All_inread_p8

賓恩講得沒錯,但他沒法預見這個神話會持續多久。後續研究發現,極少證據能支持鮑林的說法。然而,這些都無法撼動鮑林的主張,他的影響範圍持續擴大。

即使更多證據陸續湧現,鮑林仍堅持他的主張。圖/giphy

鮑林後來又出版了更多本書,討論這個主題,堅稱維生素C是能治百病的宇宙萬靈丹,從癌症到被蛇咬到愛滋病都能治。

即便陸續湧現更多證據,顯示他的主張是錯的,鮑林的信念依舊毫不動搖。他很自信的預測,採用高劑量維生素C養生法的人,能多活三十五年,沒有病痛。

鮑林最後在 1994 年過世,但是他對維生素 C 的看法一直留存到今日,而且沒有減弱的跡象。事實上,高劑量維生素C不但沒有益處,而且不被鼓勵服用。高劑量維生素C的副作用包括腸胃脹氣及腹瀉——對於某些喜歡開糞便玩笑的人,可能會懷疑鮑林所報告的「活動增加」,也許主要是指他的腸子吧。

test-2021_Pansci_All_inread_p12

但是不可否認,鮑林受公認的權威地位,是這個迷思最先能在人們心中扎根、並持續到現在的主要原因。

語言的含糊空間中,誰才是「專家」?

許多迷惑源自我們如何理解詞彙與概念。

在我們人類所有特徵裡,語文可能是最獨特和有力的了。人類興起之初,具備了適當的演化癖性與生理結構,讓我們能夠說話,而心智能力則可以將思想轉譯成文字。這些能力對於我們之所以為人,非常重要。

然而,語文卻充滿了含糊與模稜兩可。我們使用的字詞,含意非常豐富,當它們被說出來時,若欠缺前後文的脈絡,通常是不可能精確判定其意的。

字詞中的概念充滿豐富含意,需靠脈絡判定其精確意義。圖/Pixabay

某些概念的含糊性質很常引發困惑,例如「專家」這個字眼,顯然就是如此。

我們通常會遵從專家的引導,來做判斷。譬如說,對於醫療問題,我們一般都會聽從醫師的建議。鑑於醫師經過扎實的訓練,這樣做非常合理。

但是情況並非都這般明確,就像鮑林的例子,在某個領域的專長並不能轉換成另一個領域的專長,甚至連明智都談不上。

所謂「訴諸權威」 (argument from authority) 就是藉由公認的權威的支持,來合理化某項結論。但是,要假定某位專家沒有錯誤,有一個很嚴肅而且通常很難克服的問題。

例如,政客可能是政策和民主制度方面的專家,但是他們的判斷往往因為意識型態而差別極大。甚至連所謂「權威」本身可能都是有爭議的,因為「專家」其實是一個很含糊的名詞。譬如說,如果問題涉及道德上的兩難,那麼這裡所仰賴的專家,可能是一名教士或哲學家,而這兩者很可能會提出截然不同的建議。

百種疏失,讓權威可能漏洞百出!

具有「權威」光環的專家們,對同一件事情可能推導出截然不同的結論。圖/Pexels

即便在我們的醫學案例中,也有主觀性的空間。雖說信任醫師通常是合理的認定,但有些合格的醫師也會同意未經實證或是已被揭穿為無效的另類療法。(另類醫療業者倒是很懂得用專家的篤定口吻來說話,即便沒有證據支持他們的說法。)

至於大家公認的權威,也可能由於某方面的知識不足、偏見、不誠實、或甚至團體迷思,而誤導他人。

單單依憑權威,經常是不牢靠的,尤其是在手邊的專業可能本來就有疑義的情況下,譬如說,經濟學家的預測往往相互衝突,即使他們都很有學問。

訴諸權威是一個經典的非形式謬誤。它們會出現,是在一個論點的前提有疏失時,即使邏輯是正確的。到底哪裡出問題,非常多樣—前提可能太弱以致無法支持結論,或是語言太模稜兩可,或是輕率概化。正如語言給予我們多得驚人的表達方式,它也開啟了同樣多的缺口,讓可疑的推論潛藏其中。

——本文摘自泛科學2020年9月選書《反智:不願說理的人是偏執》,2020 年 7月 ,天下文化



Ad manager Post Bottom code
[集雅]廣告測試
天下文化
62 篇文章 ・ 3 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。