Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (璀璨星河), 信区: Astronomy
标  题: 天文学的革新
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年04月25日07:27:33 星期五), 站内信件


　　第谷在布拉格的最后几个月觅得了一位德国青年作为他的助手，从而使哥白尼
的理论更进一步地建立在坚固的基础之上．这位德国青年人就是开普勒。
 
　　开普勒和哥白尼一样，也受到当时在欧洲复兴的毕达格拉斯思想的影响。他认
为，上帝找一个简单的图案创造世界，如果人们能以忍耐和智慧去寻求，是会发现
这个图案的。公元1596年，开普勒撰写了《宇宙的神秘》一书，这是一部因袭毕达
格拉斯理论的著作，全书充满了神秘的气息，可是却主张哥白尼的体系。这本书得
到了第谷的赏识。公元1600年开普勒应邀到布拉格，成为第谷的助手，第二年第谷
去世，开普勒成为第谷事业的继承人。这样第谷的大批观测资料就落到了富有研究
能力的开普勒手中。

　　开普勒的第一项工作是试图将活性的观测数据归纳为他的运动定律。起初他也
和前人一样，用旧的几何技巧（如偏心圆）表示行星的运动。这样他使由实测和理
论而来的两种数据吻合到相当好的程度，但还是差相当于月亮视直径（约半度）的
1/4那样一个弧度（约8分）。这会不会是第谷搞错了呢？也许是严冬把第谷的手指
冻僵了，致使观测失误吧？

　　不会！开普勒完全相信第谷，这决不是第谷弄错了。于是，他放弃了所用的探
讨方法。虽然4年的艰苦计算付诸东流，但却促使他要走别的路了。当他重新开始
时，决定从物理的根据去研究太阳怎样使行星维持在轨道上面运行。他和亚里土多
德等古代科学家一样，认为物体除非不断地受力，否则就会停止运动。于是他想象
从太阳出来的力线像从车轮的毂（车轮的中心部）伸出周围的辐条那样，当太阳自
转的时候，这些力线就推动了行星。距离太阳愈远的行星，受到的力就愈弱，因而
运动也愈缓慢。在这个假设下，开普勒想使火星的观测数据符合他所假设的轨道，
从中发现这轨道绝不是正圆，而应当是一种卵形的曲线，并且是一种最简单的卵形
曲线——椭圆。开普勒进一步研究其他几颗行星的运行轨道，发现它们也是椭圆，
于是他就归纳出了行星运动的第一定律。接着他又发现，尽管火星运行的速度是不
均匀的，但是，从任何一点开始，在单位时间内，向径（太阳中心到行星中心的连
线）所扫过的面积却是不变的。这样，开普勒又得出了行星运动的第二定律。这个
事实说明，精确的测量对于科学的发现是至关重要的。用开普勒本人的话来说：“
就凭这8分的差异便引起了天文学的全部革新。”

　　是的，开普勒的重大发现引起了天文学的全部革新，但是开普勒并没有停滞不
前，他继续探讨行星的公转周期与行星到太阳的距离之间的关系。经过长达16年的
繁重、复杂计算和许多次失败之后，终于发现了行星运动的第三定律。

　　第一和第二定律发表在公元1609年出版的《新天文学》一书内。第三定律则发
表在《宇宙谐和论》中。

　　哥白尼抛弃了古希腊人的一个描述天体运动的繁琐体系，得出了一个较为简单
的体系，但它仍然需要30几个圆圈。开普勒却找到了最简单的世界体系，只需7个
椭圆，问题就全部解决了。从此，不需要再借助什么本轮和均轮就能简单而精确地
推算行星运动了，“宇宙谐和”的规律被发现了。

　　开普勒对天文学的贡献是多方面的，如公元1618～1621年出版了叙述他对宇宙
结构和大小的看法的《哥白尼天文学概要》一书；公元1619～1620年出版《彗星论
》一书，指出彗星尾巴总是背着太阳，是因为太阳排斥彗头的物质造成的，这是距
今两个半世纪以前对辐射压力存在的预言（今天早已证明是正确的）。

　　开普勒最令人佩服的工作，是公元1627年出版了《鲁道夫星表》。这个星表是
根据第谷的观测资料和他的行星运动定律所编制的。由这个星表可以知道行星的位
置，而且比起其他的星表来要精确的多，因此，直到18世纪中叶仍然被天文学家和
航海家们视为珍宝，它的形式几乎没有改变地保留至今。

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