【科學家小傳系列】 克卜勒和他的天體夢
如果不是因為孫燕姿的歌《克卜勒》把克卜勒這個名字唱紅了，相信克卜勒應該是不會有太多人知道他是誰的才對XD。
但其實在學過高中物理的「克卜勒行星定律」後，讀者會發現，孫燕姿的新歌的內容，除了同樣都和克卜勒都是在講天體和行星的事情外，其他根本什麼都沒有提到，更別論甚麼三大運動定律橢圓軌道之類的內容了XDD。
克卜勒（Johannes Kepler，1571.12.27－1630.11.15）是德國知名的天文學家與數學家，現代天文學的奠基者之一。他最為人知的成就為克卜勒定律，這是稍後天文學家根據他的著作《新天文學》、《世界的和諧》、《哥白尼天文學概要》萃取而成的三條定律。後續其相關的著作更引發了牛頓提出萬有引力定律的構想。
出身以及小時候
克卜勒於1571年12月27日，在威爾(如今為德國巴登-符騰堡州的一部分，位於斯圖加特市中心以西30公里)的帝國自由城市出生。
他的祖父西博爾德·克卜勒(Sebald K.)曾經是這個城鎮的市長，但是約翰內斯·克卜勒出生時，克卜勒家族的家業已經開始衰落。
而他的父親海因里希·克卜勒(Heinrich K.)則為了營生，當了一名危險的僱傭兵，在五歲的時候就離開了家庭，據說後來死於荷蘭的「八十年戰爭」。母親凱瑟琳那·古爾登曼(K. Guldenmann)則是一名旅店老闆的女兒，同時是一名醫者和草藥商。
克卜勒在小的時候就展現了絕佳的天文及數學奇才，以及相當高的天文興趣，常常讓母親旅店的客人們大為驚訝。
可惜的是，克卜勒在童年的時候患上了天花，導致他視力不好、雙手殘疾，因此限制了他的天文觀察能力。甚至後來因為家境不是非常好，加上克卜勒的身上的殘疾，因此雙親決定送他到學校去上課，希望他長大後成為一個牧師，至少能夠有一個基本的謀生能力。
求學過程
為了成為一個牧師，克卜勒後來進入著名的天主教土本根大學，主修神學，而進入神學校之後，克卜勒逐漸顯現出不凡的才華。
在1583-1631年間擔任圖賓根大學數學教授的麥可·馬斯特林的教導下，他學習了關於行星運動的托勒密體系與哥白尼學說。並且在一次學生辯論中，他從理論和神學兩個角度捍衛太陽中心說，堅稱太陽是宇宙動力的主要來源。
聽說那個時候克卜勒還作為一名熟練的占星家給同窗占星，為自己贏得了聲譽。
教職與研究
在克卜勒23歲時，克卜勒被推薦擔任格拉茨新教學校(後來成為格拉茨大學)的數學與天文學教師。
而在克卜勒在擔任教師的期間，利用閒暇之餘繼續進行占星術和天文學相關的研究，他發現了正多面體及行星距離間的關係，寫成了一本充滿神祕占星色彩的書《宇宙的奧祕》，並寄給知名的丹麥天文學家第谷。
與第谷的相遇
在西元1600年，奧地利發生了宗教改革運動，加上《宇宙的奧祕》這本書受到了第谷的賞識，克卜勒便前往布拉格，去當第谷的助手。
既然都提到第谷了，筆者想不如就趁這篇文章來順便談一下他好了。
第谷‧布拉赫(Tycho Brahe，1546.12.14－1601.10.24)丹麥人，天文學家兼占星術士和煉金術士。
第谷之所以會踏入天文觀測相關研究，起因於他14歲天文學家們準確地預測了某次日蝕的發生，當時第谷感到非常好奇，為什麼天文學家可以準確地預測日蝕的發生，因此從此便下定決心要去觀天，每天晚上各種不睡覺的看星星。
在第谷到了17歲的時候，他發現很多當今的星表很多位置都有問題，於是決定重新繪製星表。而當時的腓德烈二世還特別為了他，建造起一座當時世界上最先進的天文臺。卻沒想到在20年後，新王即位反而卻逼迫他離開Orz。
誰也沒有想到，後來第谷心心念念的星表，卻成為了克卜勒這一輩子掛在心上的一件很重要的事情。
不過幸好1599年奧地利國王魯道夫收留了他，並在布拉格又重修了一座天文臺，他才得以繼續自己的工作。
第谷的視力極好，觀察各行星的位置誤差不超過0.67度，這樣的觀察力跟視力真的是非常驚人啊！
只是在第谷晚年，深感自己的身體不好，但是自己的事業必須要有人來繼承，而剛好克卜勒撰寫的書被第谷看到，於是就邀請克卜勒來繼承他的事業。
兩位實驗科學家與理論物理學家的會面，可以說是開啟了後續天文學發展的大門。
在第谷逝世過後，便由克卜勒繼承所有第谷的相關研究。
不過在第谷逝世之前，再三強調克卜勒必須要照著自己的體系來發展(第谷是支持地心說的科學家)，克卜勒雖然心中百般不願意(因為克卜勒是支持哥白尼日心說的啊!!!)也是非常有義氣地將第谷的相關研究整理出版，甚至在晚年有人攻擊第谷彗星或是行星運動的時候，還特別撰文幫第谷的言論辯駁。
後續的學術研究與克卜勒行星三大定律
克卜勒在繼承了第谷的天文台以後，開始後續豐富的研究。
1604年，蛇夫座爆發了一顆明亮的超新星。由於是一種極為罕見而異常壯觀的天象，克卜勒得知消息後，便進行了長達一年關於超新星位置、亮度、顏色、升落的記錄。1607 年，他出版了《蛇夫座腳部的新星》，後人為了紀念他，將該超新星命名為「克卜勒超新星」。
在此時，他也完成了《天文光學說明》一書，詳盡的論述了天文觀測的光學條件，並解釋了近視和遠視的原因，也揭示了視網膜的作用，指明了眼鏡能夠矯正視力的根本原理。後來人類對於眼睛結構和功能的認識，可以說是完全建立在克卜勒的分析基礎之上的。
1611年他出版的《光學》一書，更提出了光的折射原理和近代望遠鏡的理論。
克卜勒雖然繼承了第谷的職位繼續天文研究，但因為第谷的女婿騰格納爾死都不把第谷的全部資料交出來，克卜勒只好GG的沒有辦法繼續當時第谷的「星表」研究，轉而去研究火星。
自古以來，無論是托勒密、哥白尼還是第谷的天文體系，都認為天上的東西都是以最完美的型態及法則在運轉：天體是正球形，運轉的軌道是正圓形，星球是做著圓周運動。
起初克卜勒也這樣認為，不過，他緊盯著第谷觀測火星的資料研究，愈看愈不對勁，把數據套到圓形軌道中，連算了幾個月還是有著8分的誤差(相當於秒針走0.02秒的角度)。他深信第谷觀測數據的精密度，自己的計算也沒有問題。
而後克卜勒針對火星的運行軌跡，後來則放棄了等速率圓周運動，改為橢圓軌道運動後，才得到吻合的觀測結果。在1605年，克卜勒終於降服了火星，推翻了等速圓周運動、同心球理論及周轉圓理論等衍生出的複雜模式，並且也順利的簡化了哥白尼的理論。
在克卜勒的橢圓定律中，行星沿橢圓軌道繞太陽運行，太陽位於這些橢圓的一個焦點上，此為克卜勒第一運動定律。
再者，當時的天文學家仍然遵循古代天文學的概念，認為行星運動只不過是運動學上的問題，但克卜勒提出正確的運動方法，將物理學引入天際，他認為行星繞太陽做圓周運動時，在一定時間內掃過的面積相等，此為克卜勒第二運動定律。
別看他這樣，其實克卜勒在研究火星軌道問題時，心中無時不惦念著第谷託付的《星表》。
只是在1611年時，他心愛的兒子染上傳染病過世，魯道夫皇帝也不久身亡，整個國家政局不穩，宗教鬥爭嚴重。
克卜勒只好被迫離開布拉格，到今日奧地利的小鎮林斯擔任數學教師。此時的他主要的工作是致力於各種宇宙和諧現象的探討。於是便提出了此為克卜勒第三運動定律，亦稱為和諧定律，克卜勒將這項發現寫在《宇宙的和諧》這本書中，而克卜勒第三運動定律最後也啟發了牛頓提出萬有引力定律。
但這些就都不及克卜勒心心念念第谷師父的願望-星表，可是因為到了克卜勒晚期的時候，1618年，當時爆發的農民革命奪占了林斯，克卜勒只好又全家遷離。不過在逃難期間，他仍記著要把星表完成的目標，以第谷精準的觀察紀錄結合自己行星運動定律，終於終於在1627年時，克卜勒出版了《魯道夫星表》，也算是完成了師父的一番心願。
晚年
而到了晚年，因為克卜勒的研究一直沒有拿到皇家給他的薪水，所以非常的貧困。
某天他突然發高燒，深感自己即將不久於人世，便寫下了幾行詩句放入信封中請人寄回家。
幾天後，西元1630年11月15日，這位使天上的行星都得聽命於他的科學家就這樣在孤獨和饑餓中死去，葬於當地的一家小教堂。而他所寫的詩句則成為了他的墓誌銘：
“Mensus eram coelos, nunc terrae metior umbras Mens coelestis erat, corporis umbra iacet.”
「我欲測天高，今欲量地深。上天賜我靈魂，凡俗的肉體長眠於此地。」
結語
筆者一開始看到這首歌的時候一整個開心到不行，想說：「終於有歌手要利用歌詞來推廣科學教育了嗎？」
也是筆者：「...？科學的部分在...？」，於是就這樣誕生了這一篇克卜勒的生平介紹文了XD。
克卜勒是一個極為重情重義之人，你看他對於師父第谷的星表願望，幾乎可以說是放在心上大半輩子，心心念念的就是希望可以把第谷臨終前的願望達成。
看到這邊不知道讀者是否也有所感，以前時代的讀書人似乎都不是很好過，但是如果是真的想要唸書的，必定會有強烈的動機和高度的興趣去支持你走上這條路，所以最後的成果和成就都非常的驚人和動人。
不過其實真的要說的話，只要有足夠的動力跟興趣，不管在哪一條路上其實都會成就非凡的，也希望每一位讀者都能夠找到屬於自己的一條路: D。
參考文獻
【走進名人堂】天空的立法者－－克卜勒，URL：http://technews.tw/2014/08/10/kepler-biography/
伽利略與克卜勒的對話，URL：http://memo.cgu.edu.tw/yun-ju/CGUWeb/SciKnow/PhyStory/Galileo/GalileoKeplerLetter.htm
