本文是爱因斯坦为卡罗拉·鲍姆加登(Carola Baumgardt)编的《约翰内斯·开普勒的生平与书信》(Johannes Kepler: Life and Letters, New York, Philosophical Library, 1951)写的序。卡罗拉是大卫·鲍姆加登(1890—1963)的夫人。鲍姆加登是爱因斯坦在柏林大学的同事,哲学史专家。
本文译自1950年英文版《爱因斯坦晚年文集》。
运用这一原理,开普勒首先确定了地球在行星空间的真实运动情况。因为地球自身在任何时刻都可以用来作为一个三角计算的点,他就能够从他的观测中确定其他行星的真实运动情况。
他必须使自己在研究中摆脱唯灵论的方法,这是一种追求神秘目的的思维模式。他首先必须认识到:即使是最明晰的、逻辑的数学理论也无法仅凭自身就保证准确无误,除非经受了自然科学领域最精确的观测的检验,否则就毫无意义。如果没有这一哲学态度,开普勒的工作将是不可能完成的。虽然他没有提及,但这种内心斗争却反映在他的信件中,请读者注意那些有关占星术的评论,它们表明那个被征服的心魔已不会再为非作歹,尽管它并未完全消亡。
然而,到何处去找第二个固定点呢?毕竟除太阳以外,任何可见物体的运动情况尚知之不详。对此,开普勒给出了如下回答:我们已经精确地掌握了火星的视运动,包括火星围绕太阳一周所需的时间(所谓的“火星年”)。在每个火星年年末,火星很可能都处于(行星)空间的同一点。如果我们在那一时刻到来时,不失时机地将注意力集中到这些点上,那么火星便代表了行星空间一个可以用于三角计算的固定点。
哥白尼让一小部分领会到这一点的人相信,在上述过程中,太阳必须被视为处于静止状态,而包括地球在内的行星都在围绕太阳运转。与此同时,第一个重大困难也应运而生:如何以一个装备有立体观筒望远镜的观测者在最近的恒星上看到的情况为参照来确定行星的真实运动情况。这就是开普勒面临的第一个难题。第二个难题则包含于以下的疑问中:这些运动是遵照什么样的数学定律进行的?很显然,第二个难题(如果尚未超出人类思维极限的话)的解决必须以第一个难题的解决为基础。因为要验证一个用于解释某种过程的理论,必须首先弄清这个过程究竟是什么。
读者从这些信件中应该得知,开普勒是在怎样艰苦的条件下完成这项宏大的工作的,他并没有因为贫困或是缺乏那些有权决定他的生活与工作方式的同时代人的理解而停滞不前或垂头丧气。他所从事的学科能使这位以追求真理为己任的人立刻大祸临头。然而开普勒属于极少数不顾一切地在各个领域公开坚持自己信仰的人,同时他又不像伽利略那样热衷于个人论战。伽利略那灵感的锋芒至今仍受到见多识广的读者的喜爱。开普勒是一位虔诚的新教徒,但不讳言他并不赞成教会的所有决定。他因此被视为一个温和的异端分子,并受到了相应的对待。
开普勒对第一个难题的解决完全来自富有灵感的想法,这一想法使得确定地球的真实轨道成为可能。为了推算出这个轨道,除太阳之外,还必须在行星空间确定第二个固定点。在第二个点找到后,就可以用它与太阳作为角度测量的参照点,地球的真实轨道也就可以通过在绘图与测绘中通常采用的三角方法加以确定。
这把我引导到开普勒不得不克服的内在困难中——这种困难我在前面已经暗示过。它们不像外在困难那样易于觉察。开普勒只有成功地将自己从所属的知识传统中极大程度地解脱出来,他毕生的事业才有可能获得成功。这些传统不仅仅指那些建立在教会权威基础上的宗教传统,而且包括对自然的一般观念、宇宙及人类社会中的行动界限,以及对科学领域里有关思维与经验的相对重要性的观念。
从开普勒的信件中,我们发现自己面对着一位敏感的、为更深入洞察自然发展过程的特征而热情献身于探索活动的人——一位克服了来自内心深处以及外界环境的种种困难并最终实现了自己确定的崇高目标的人。开普勒终其一生都在解决一个双重问题。从直接观察的角度来看,太阳与行星以恒星背景为参照系,以一种复杂的方式变换着各自的视位置。换句话说,付出这样的辛苦所进行的一切观测与记录真正针对的并不是行星在空间中的运动情况,而是地球—行星方向在时间进程中经历的暂时变动。
通过上述过程,开普勒构建起与其名字永远相连的三大基本定律的基础。在这一事实已成为过去的今天,没有人能够完全估计到,发现这些定律并对之进行精确的阐述需要多大的创造性,需要多少艰苦而不知疲倦的工作。