本文是愛因斯坦為卡羅拉·鮑姆加登(Carola Baumgardt)編的《約翰內斯·開普勒的生平與書信》(Johannes Kepler: Life and Letters, New York, Philosophical Library, 1951)寫的序。卡羅拉是大衛·鮑姆加登(1890—1963)的夫人。鮑姆加登是愛因斯坦在柏林大學的同事,哲學史專家。
本文譯自1950年英文版《愛因斯坦晚年文集》。
從開普勒的信件中,我們發現自己面對著一位敏感的、為更深入洞察自然發展過程的特徵而熱情獻身於探索活動的人——一位克服了來自內心深處以及外界環境的種種困難並最終實現了自己確定的崇高目標的人。開普勒終其一生都在解決一個雙重問題。從直接觀察的角度來看,太陽與行星以恆星背景為參照系,以一種複雜的方式變換著各自的視位置。換句話說,付出這樣的辛苦所進行的一切觀測與記錄真正針對的並不是行星在空間中的運動情況,而是地球—行星方向在時間進程中經歷的暫時變動。
哥白尼讓一小部分領會到這一點的人相信,在上述過程中,太陽必須被視為處於靜止狀態,而包括地球在內的行星都在圍繞太陽運轉。與此同時,第一個重大困難也應運而生:如何以一個裝備有立體觀筒望遠鏡的觀測者在最近的恆星上看到的情況為參照來確定行星的真實運動情況。這就是開普勒面臨的第一個難題。第二個難題則包含於以下的疑問中:這些運動是遵照什麼樣的數學定律進行的?很顯然,第二個難題(如果尚未超出人類思維極限的話)的解決必須以第一個難題的解決為基礎。因為要驗證一個用於解釋某種過程的理論,必須首先弄清這個過程究竟是什麼。
開普勒對第一個難題的解決完全來自富有靈感的想法,這一想法使得確定地球的真實軌道成為可能。為了推算出這個軌道,除太陽之外,還必須在行星空間確定第二個固定點。在第二個點找到後,就可以用它與太陽作為角度測量的參照點,地球的真實軌道也就可以通過在繪圖與測繪中通常採用的三角方法加以確定。
然而,到何處去找第二個固定點呢?畢竟除太陽以外,任何可見物體的運動情況尚知之不詳。對此,開普勒給出了如下回答:我們已經精確地掌握了火星的視運動,包括火星圍繞太陽一周所需的時間(所謂的「火星年」)。在每個火星年年末,火星很可能都處於(行星)空間的同一點。如果我們在那一時刻到來時,不失時機地將注意力集中到這些點上,那麼火星便代表了行星空間一個可以用於三角計算的固定點。
運用這一原理,開普勒首先確定了地球在行星空間的真實運動情況。因為地球自身在任何時刻都可以用來作為一個三角計算的點,他就能夠從他的觀測中確定其他行星的真實運動情況。
通過上述過程,開普勒構建起與其名字永遠相連的三大基本定律的基礎。在這一事實已成為過去的今天,沒有人能夠完全估計到,發現這些定律並對之進行精確的闡述需要多大的創造性,需要多少艱苦而不知疲倦的工作。
讀者從這些信件中應該得知,開普勒是在怎樣艱苦的條件下完成這項宏大的工作的,他並沒有因為貧困或是缺乏那些有權決定他的生活與工作方式的同時代人的理解而停滯不前或垂頭喪氣。他所從事的學科能使這位以追求真理為己任的人立刻大禍臨頭。然而開普勒屬於極少數不顧一切地在各個領域公開堅持自己信仰的人,同時他又不像伽利略那樣熱衷於個人論戰。伽利略那靈感的鋒芒至今仍受到見多識廣的讀者的喜愛。開普勒是一位虔誠的新教徒,但不諱言他並不贊成教會的所有決定。他因此被視為一個溫和的異端分子,並受到了相應的對待。
這把我引導到開普勒不得不克服的內在困難中——這種困難我在前面已經暗示過。它們不像外在困難那樣易於覺察。開普勒只有成功地將自己從所屬的知識傳統中極大程度地解脫出來,他畢生的事業才有可能獲得成功。這些傳統不僅僅指那些建立在教會權威基礎上的宗教傳統,而且包括對自然的一般觀念、宇宙及人類社會中的行動界限,以及對科學領域裡有關思維與經驗的相對重要性的觀念。
他必須使自己在研究中擺脫唯靈論的方法,這是一種追求神秘目的的思維模式。他首先必須認識到:即使是最明晰的、邏輯的數學理論也無法僅憑自身就保證準確無誤,除非經受了自然科學領域最精確的觀測的檢驗,否則就毫無意義。如果沒有這一哲學態度,開普勒的工作將是不可能完成的。雖然他沒有提及,但這種內心鬥爭卻反映在他的信件中,請讀者注意那些有關占星術的評論,它們表明那個被征服的心魔已不會再為非作歹,儘管它並未完全消亡。