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天上的立法者”

时间:2022-05-15 百科知识 版权反馈
【摘要】:哥白尼默默无闻去世数十年后,一个德国青年数学家、天文学家首先站出来捍卫日心说,他就是日后在天文学方面作出突破性成就的人物——开普勒。开普勒是早产儿,体质很差。他提出了著名的行星运动三定律,为牛顿发现万有引力定律打下了基础。在第谷人生的最后一刻,他把他大量的天文观测记录交给了开普勒,为他后面的工作创造了条件。坚持真理的开普勒在晚年受到天主教的迫害。天主教将他的著作列为禁书。

牛顿说:“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上。”哥白尼默默无闻去世数十年后,一个德国青年数学家、天文学家首先站出来捍卫日心说,他就是日后在天文学方面作出突破性成就的人物——开普勒。

风云际会

1571年,约翰尼斯·开普勒出生于德国的威尔德斯达特小镇的一个贫民家庭,此时,哥白尼的《天体运行论》已经出版28个年头了。开普勒是早产儿,体质很差。4岁时他不幸患上了天花和猩红热,虽侥幸死里逃生,身体却受到严重摧残,他的视力衰弱,并且一只手是半残的。不过,小小的开普勒身上有一种顽强的进取精神,他勤奋学习,加上天资聪颖,学习成绩一直名列前茅。16岁,开普勒以优异成绩考入蒂宾根大学,在那里他遇到了秘密宣传哥白尼“日心说”的天文学教授麦斯特林,在他的影响下,开普勒很快就接受了哥白尼合乎逻辑的思想学说。在大学里的第二年,他获得学士学位,三年后便获得天文学硕士学位。毕业后,开普勒在格拉茨新教神学院担任教授,几年后,他完成了第一部天文学论文,其中清楚地展露出一位青年学者的数学才能和创见性思想。他的论文受到丹麦天文学家、观测家第谷·布拉赫的赏识,因此邀请他到他任职的布拉格附近的天文台当助手。开普勒怀着愉快的心情于1600年1月来到了布拉格。

开普勒像
开普勒(1571~1630),德国天文学家。他提出了著名的行星运动三定律(即开普勒定律),为牛顿发现万有引力定律打下了基础。

第谷·布拉赫亦是一个伟大的天文学家,他精于天文观测,曾观测到仙后座的新星爆发,并作了大量详细的观察和记录。他慧眼识英雄,看到开普勒在测算和创见方面的卓越能力,是以认定他将来一定会在科学界有所发挥。在第谷人生的最后一刻,他把他大量的天文观测记录交给了开普勒,为他后面的工作创造了条件。第谷死后,开普勒接替他的皇宫数学家职务,而他的薪俸仅是第谷的一半,有时还拖欠不给,这令他的生活时常陷入窘境。可是,开普勒却是一个追求探索精神的科学家,他的天文学研究却从未停止过。

天文成就

开普勒精于测算,一开始他利用第谷的丰富数据来研究火星轨道,可是当他结合哥白尼的理论来进行测算时,发现以正圆编制的火星运行轨道老是出轨,这是怎么回事呢,难道正圆的轨道是错误的?他敏感地意识到,火星的轨道并不是一个正圆。在进行了多次实验测算后,开普勒将火星轨道确定为椭圆,并用三角定点法测出地球的轨道也是椭圆的,断定它运动的线速度跟它与太阳的距离有关。由此,他得出了著名的开普勒定律一“所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上”和定律二“对于任何一个行星,它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积”。1609年,开普勒将这两条定律发表在他的著作《新天文学》中。

1612年,开普勒离开了布拉格,来到奥地利的林茨。在这里,有一个专门为他设立的数学家职务。在经过无数次失败和长期繁复的计算后,他终于发现了行星运动的第三条定律:“行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立方。”这一结果他发表在1619年出版的《宇宙和谐论》中。至此,他发现的行星运动三定律为经典天文学奠定了基石,并导致数十年后万有引力定律的发现。

坚持真理的开普勒在晚年受到天主教的迫害。天主教将他的著作列为禁书。1626年,一群天主教狂热分子包围了开普勒的住所,扬言要处决他,后来因人作保才幸免于难。1627年,开普勒不忘第谷的嘱托,将他终身的最后杰作《路德福星表》出版。在以后的百余年间,该表一直被天文学家和航海家们奉为至宝。它的形式几乎没有改变地保留到现在。而这,就是一个科学家的价值,纵使时光改变,他的思想却永存。

第谷著作中绘制的天文仪器
第谷在欧洲首创的赤道式浑仪,当时被认为是新奇的天文仪器。

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