天上的“立法者”——開普勒

開普勒是德國的天文學家,他在天文學方面有著突出的成就,被後世科學家稱為“天上的立法者”。

天上的“立法者”——開普勒

1571年12月27日,開普勒生於福騰寶,他幼年體弱多病,12歲時進入修道院學習。

天上的“立法者”——開普勒

1587年進入蒂賓根大學,在學校裡他遇到了秘密宣傳哥白尼學說的文學教授邁斯特林。在邁斯特林的影響下,開普勒很快哥白尼學說的忠實維護者。

天上的“立法者”——開普勒

1591年開普勒獲得文學碩士學位後,他曾想當路德教派牧師而學習神學。

天上的“立法者”——開普勒

但是,1594年他得到大學的有力推薦,終止了神學課程,去奧地利格拉茨的路德派高級中學任數學教師。在那裡,他開始了研究天文學。

天上的“立法者”——開普勒

1596南,開普勒出版了《宇宙的神秘》一書,因而受到了第谷的賞識,應邀到布拉格附近的天文臺做研究工作。1600年,他來到布拉格成為第谷的助手,次年,第谷去世,開普勒成為第谷事業的繼承人。

天上的“立法者”——開普勒

開普勒視力不好,但是卻做了很多的天文觀測。1604年9月30日,在蛇夫座附近出現了一顆新星,這顆新星比木星還亮。開普勒對這顆新星進行了長達17個月的觀測,並發表了觀測結果。而歷史上稱為這顆新星叫做“開普勒新星”。

天上的“立法者”——開普勒

天上的“立法者”——開普勒

1607年,他觀測到了一顆大彗星,這就是後來有名的哈雷彗星

天上的“立法者”——開普勒

天上的“立法者”——開普勒

1611年,開普勒出版了《光學》一書。這是一本闡述近代望遠鏡理論的著作。他把伽利略式望遠鏡的凹透鏡的目鏡改成用小凸透鏡,即——開普勒望遠鏡。

天上的“立法者”——開普勒

望遠鏡下發現的超新星爆發

開普勒還發現大氣折射的近似定律。他最先認為大氣有重量,並且正確的說明月全食時,月亮呈現紅色是由於有一部分太陽光經過地球大氣折射後,投到月亮上而造成的。

天上的“立法者”——開普勒

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開普勒用很長的時間對第谷遺留下來的觀測資料進行分析。經過反覆推算髮現,對火星來說,無論按照哥白尼的方法,還是按照托勒密或者第谷的方法,都不能算出第谷的觀測相合的結果。他改用各種不同的幾何曲線來表示火星的運動軌跡,終於發現了“火星沿著橢圓軌道繞太陽運行,橢圓處於焦點之一的位置”這一定律。

這個發現把哥白尼學說向前推進了一大步。接著他又發現,雖然火星運行的速度是不均勻的(最快時間是近日點,最慢時時遠日點),但是,從任何一點開始,在單位時間內,向徑掃過的面積是不變的。這樣就得出了關於行星運動的第二條定律:“行星的向徑,在相同時間內掃過相等的面積”。

天上的“立法者”——開普勒

1612年,開普勒保護人魯道夫二世被迫退位,因而他離開了布拉格,去了奧地利的林茨。當地專門為他設了一個數學家的職務。他在林茨繼續研究天文學,探索各行星軌道之間的幾何關係。經過長期反覆的計算和無數次失敗,開普勒終於發現關於行星運動的第三條規律:行星公轉週期的平方等於軌道半長軸的立方。這一結果發表在1619年出版的《宇宙和諧論》中。行星運動的三定律的發現為經典天文學奠定了基石。

1618年至1621年,開普勒出版了《哥白尼天文學概要》。書中敘述了他對宇宙結構和大小的觀點。在1619年至1620年期間出版的《慧星論》一書中,他指出彗星總是揹著太陽,是因為太陽光排斥彗頭的位置所造成的,這是距今兩個半世紀以前就預訂了輻射壓力的存在。

開普勒當時最受到人們的欽佩的工作是1627年出版的《魯道夫星表》。根據此表可以知道行星的位置,期精確度比以前任何星表都要高,直到18世紀中葉,它一直被視為天文學上的標準星表。

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開普勒對天文學作出了卓越的貢獻。然而,他的一生中是在極端艱難貧困的條件下度過的。1630年,他有幾個月得不到薪俸,生活拮据,不得不親自前往雷根斯堡索取。到那裡後,他突然發燒,抱病不起,幾天後就在貧病交困中去世了。

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