05.16 开普勒行星运动第一定律

哥白尼的日心说是科学发展史上一次影响深远的革命。但这个学说并不完美，受限于历史条件，哥白尼的学说存在某些不可避免的不足之处。

依据该学说，行星绕着圆形的轨道运行。哥白尼认为轨道应是“没有缺憾的”，而圆形是最完美的形状，所以他认为行星绕着太阳运行的轨道也是圆形的。这是一种没有科学依据的主观臆断。过了66年，德国天文学家开普勒经过研究，发现了哥白尼学说中的错误。

1571年，开普勒在威尔镇出生，后来，他成功进入了斯柯达学院。在学院接受教育的过程中，他了解并接受了麦斯特林教授的看法。麦斯特林相信哥白尼的日心说，并且常常向学生们灌输日心说的观点。开普勒学习勤奋刻苦，善于思考，经常向老师提问，因此麦斯特林也十分赏识这位勤于思考，敢于发问的学生。

开普勒常常去老师家请教各种问题，麦斯特林则经常为他讲解太阳系中行星运行方面的各种知识。渐渐地，开普勒也信奉了哥白尼的日心说，他对哥白尼的学习精神感到佩服。哥白尼能从杂乱的宇宙天体中找到简易的规律，开普勒非常敬佩哥白尼的这一伟大贡献。

随后，他写了一本天文学著作，并寄给了第谷，受到第谷的重视，第谷遂邀请开普勒共同进行天文学研究。

1600年，开普勒接受了第谷的邀请，同其共同探讨火星的运行问题。1601年，第谷离开人世。开普勒在第谷留下的大量珍贵的研究资料的基础上，进一步研究火星的运行问题。

传统哲学认为，最完美的运动是匀速圆周运动。在这个观点的基础上，开普勒试图计算出火星在天体运行中的地点。虽然他计算了无数次，但计算结果总与第谷不一样，考虑到当时观测条件的限制，误差其实并不是非常大，是可以接受的。

开普勒认为第谷的研究是十分严谨的，因此问题必然在于自己的计算，而不是老师的观测。开普勒没有就此满足，决心了解到底什么是产生误差的原因。

经过坚持不懈地努力和探究，开普勒发现火星的运行轨道并不是哥白尼所认为的完美的圆形。

开普勒花了多年的时间研究火星的运动，最终找出来问题所在。开普勒发现行星围绕太阳运行的轨道并非完美的圆形，而是接近圆形的椭圆形。实际来说，圆形也包含于椭圆形之中，可以看作一个特殊的例子。

在活动行星运行的中点，存在太阳这个恒星，当行星绕着太阳运转时，时而离太阳近，时而离太阳远。这一发现意义重大，开普勒将自己的发现总结为一条定律，即后来人们所熟知的“开普勒行星运动第一定律”。