為什麼像地球的新行星要命名為「克卜勒452b(-452b)」呢?

克卜勒既是天文學家,也是虔誠的數學信徒,信奉真理必然遵循簡潔的原則,宇宙的運行也當如是。

NASA有一個名為「克卜勒任務(Kepler Mission)」的計畫,目標在尋找類似地球的行星,計畫的名稱是用來向德國天文學家:約翰內斯‧克卜勒(Johannes Kepler, 1571-1630)致敬。前陣子,他們宣稱在1400光年外找到了一個迄今為止與地球最相似的行星,命名為「克卜勒452b(-452b)」。也讓克卜勒這個名字重新得到了全球的矚目,就像400年前那樣。

 

身為在物理課本登場的科學大人物,克普勒的偉大貢獻就不多介紹了。在此,我想聊聊他年輕時的一項發現。克卜勒既是天文學家,也是虔誠的數學信徒,信奉真理必然遵循簡潔的原則,宇宙的運行也當如是。

 

這前提下,他用了很多方式去詮釋當時只有六顆行星的太陽系運行方式。假設每一顆星都在一個球面上運行,行星軌道將組成六層球面,最裡層是水星軌道,最外面是土星軌道。問題在於,兩層球面的間距多少,又該怎麼描述呢?

 

克卜勒於24歲,以現在標準來說碩士班剛畢業的他宣稱找到答案了。

 

他發現兩層球面間剛好可以塞下一個正多面體,從內到外依序是正六面體、正四面體、正十二面體、正二十面體、正八面體,球面和正多面體交錯疊套:水星跟金星軌道中間有一個正六面體,金星跟地球中間有個正四面體……用這個此模型,便能解釋為何每個行星的軌道半徑是這麼長了。更特別的是,因為正多面體只有五個,又稱為柏拉圖多面體。五個鑲嵌在六個軌道裡面的正多面體,是多麼完美的契合。

 

然而,之後更精確的量測數據,以及天王星、海王星的發現,漸漸讓這套模型不再被科學界接受。但看過這份模型示意圖的人都可以認同,他就算不是一份實用的數學作品,也絕對是一個精美的數學藝術品。

 

Many thanks to Joshua Werner for the image!

Photo credit: Joshua Werner As Fall Leaves Illustration

 Top Photo:NASA

 

《超展開數學教室》
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參考資料:Kepler Mission、BBC NEWS

 

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