Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (旅行), 信区: Astronomy
标  题: 约翰内斯·开普勒
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月23日08:05:37 星期五), 站内信件


　　要论及自然科学领域中对世界产生巨大影响的德国人，不能不提到著名天文学
家约翰内斯·开普勒。开普勒1571年12月25日出身于斯图加特附近维伊尔镇的一个
不算富裕的家庭，只是靠着奖学金的支持他才有机会进入大学。在大学期间，他还
得去附近教堂打工，以弥补自己收入的不足。然而就是在这样一种艰苦的条件下，
开普勒凭着不懈的努力和进取心，硬是在天文学等自然科学领域中取得了非凡的成
就，为德国人赢得了世界性的声誉。

据说开普勒此人喜欢遐想，经常对天体作出一些假设。德国作家艾米尔·路德维希
因此称他为“空想家”。他曾于1600年到正在布拉格天文台进行研究的丹麦天文学
家第谷·布拉赫的手下工作。1601年第谷·布拉赫去世，给他的这位助手留下了丰
富的天文观测资料。然而开普勒不满足于为第谷·布拉赫整理材料和编制星表，而
是希望在寻找行星的运行规律上有所突破。在数年内，他因此对行星的运行轨迹作
出的假设就达70次之多。

1604年，开普勒通过地面上的三角测量法，找出了火星运行的真实轨迹，而且发现
这一轨迹与哥白尼学说推算出的数值有出入。在经过仔细研究后，开普勒终于发现
，椭圆形的轨道是太阳系行星运动的真实轨迹，太阳不是处在圆形轨道的中心，而
是位于这些椭圆轨道的一个焦点上。这就是行星运动的第一定律。经过进一步的计
算，开普勒又发现，行星运行速度不均匀，距太阳近则速度快，反之则速度慢，但
单位时间内由太阳中心到行星中心之间连线扫过的面积是相等的。这就是他的第二
定律，即面积定律。1609年，开普勒把这个定律写进了《新天文学》一书。10年以
后，开普勒又发现，存在着一个把太阳系的全部行星的运动连成一个整体的规律，
这就是行星运动的第三定律，即和谐定律：行星公转周期的平方与此两行星轨道长
半径的立方成正比。这一定律发表在1619年出版的《宇宙的和谐》一书中。

开普勒的发现把哥白尼的学说向前推进了一大步。他突破了圆形轨道的传统观念，
使行星运动的不均匀性得到了自然而合理的说明。只是到这时，哥白尼的宇宙模型
才真正体现出自然秩序的和谐。开普勒的发现描绘了太阳系的运动学特征，把行星
运动的动力问题提到了日程上：行星为何会按照三条定律运动？维持太阳系存在的
原因何在？正是对这些问题的研究导致了万有引力定律的发现。开普勒在发现行星
运动规律的同时，也不忘完成第谷·布拉赫的工作。他于1627年公布了以鲁道夫命
名的星表。这一星表比当时流行的《普鲁士星表）、《阿尔丰索星表》等要准确得
多。

开普勒不仅在天文学上有突出的贡献，在光学领域里也成就非凡。在1609—1611年
间，他先后发表了《天文学中的光学》和《光学》等两本著作。他在吸取前人研究
成果的基础上，解释了视觉的形成，揭开了视网膜的作用，指出了近视和远视的原
因。矫正视力用的凹凸镜片的作用也是到开勒才得到解释的。他还研究了望远镜的
原理，改进了伽利略发明的望远镜，于1613年发明了两个凸透镜组成的折射望远镜
，即开普勒式望远镜。

与其他多数德国学者一样，开普勒一生命运多舛。由于信仰新教，他被赶出了奥地
利，逃往巴伐利亚。尽管他当上了皇帝的星相家，其他诸侯也经常求教于他，这位
天文学的骄子却一直生活在拮据之中。据他自己称，他在担任星相家期间从未领到
过工资，在这种情形下还要赡养年迈的母亲。由此可以想象其生活的艰辛。他的三
大定律是在流亡的旅程中发现的。然而，就是这样，他依然执着地爱着德国，流露
出对祖国的深深眷恋之情，拒绝到英国或意大利去。他曾说过：“只要德国不嫌弃
我，我将永远忠于德国。我生为德国人，在德国长大，我只希望在有德意志风俗，
充满自由思想的王国中生活。”

开普勒将德国人对音乐的超凡感受力溶进了他的天文学研究中。他引用柏拉图的话
说，上帝就是几何学，但又不仅仅以几何学来表现自己。上帝使行星形成一个充满
生机的实体，以几何形式建立一个和谐的世界，并以听得见的音乐形式表现一切基
本事物。他号召音乐家追随自己，因为音乐家最懂得和谐。关于行星的运动方式，
开普勒在论述数学的篇章中是以这样的一句话开始的：“现在，天王星啊，我们需
要更丰富的音调！”

1630年11月，开普勒，这位世界级的伟大科学家，地地道道的德国人，在累根斯堡
一座简朴的房屋中去世。这时，他的身边仅剩下22个弗罗林(Florin，当时德国的
货币名称)和一匹价值11个弗罗林的瘦马。他所拥有的丰富知识和过于微薄的财富
太不相称了。开普勒生活的年代还没有设立诺贝尔奖，否则的话，他必然会由于其
杰出的科学成就而成为当然的诺贝尔奖得主。

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