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[转载]约翰尼斯·开普勒

已有 1133 次阅读 2020-8-17 06:56 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler,1571年12月27日—1630年11月15日),生于符腾堡的威尔德斯达特镇,卒于雷根斯堡   。德国杰出的天文学家、物理学家、数学家。

开普勒发现了行星运动的三大定律,分别是轨道定律、面积定律和周期定律。这三大定律可分别描述为:所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行;在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等;行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美名。同时他对光学数学也做出了重要的贡献,他是现代实验光学的奠基人。

开普勒的身世是不幸的。他17岁时父亲去世。1620年,他母亲,一个酒馆老板的女儿,平时爱吵吵闹闹,因被指控犯有巫术罪而入狱,他经一年多的奔波才使其得到无罪释放。开普勒26岁时与一个出身名门的寡妇结婚,举止傲慢的妻子使他很少感到家庭温暖。1613年在前妻死后他又选择了一个贫家女为伴,感情虽很融洽,无奈经济上常处于绝望境地。他两个妻子共生有12个小孩,大多在贫困中夭折。他作为新教徒常受到天主教会的迫害,他的一些著作被教皇列为禁书。

经济困苦和操劳跋涉严重损害了开普勒的健康。皇帝即使在较兴隆的时期都是怏怏不乐地支付薪水。在战乱时期,开普勒的薪水被一拖再拖,得不到及时的支付。

1630年他有几个月未得薪俸,不得不亲自前往正在举行帝国会议的雷根斯堡索取。到达那里后他突然发热,几天以后即11月15日,在贫病交困中寂然死去,终年59岁。他被葬于拉提斯本的圣彼得教堂,三十年战争的狂潮荡平了他的坟墓,但是也已证明他的行星运动定律是一座比任何石碑都更为久伫长存的纪念碑。

    开普勒是近代自然科学的开创者之一。在天文学方面如果没有他,日心说的命运当时将是不确定的。他的三大定律奠定了经典天文学的基石,为牛顿数十年后发现万有引力定律铺平了道路。他在科学研究中一贯坚持尊重事实的严肃态度,当他发现设想与事实不符时,就毫不犹豫地抛弃了它们。开普勒对天文学的贡献几乎可以和哥白尼相媲美。事实上从某些方面来看,开普勒的成就甚至给人留下了更深刻的印象。他更富于创新精神。他所面临的数学困难相当巨大。数学在当时远不如今天这样发达,没有计算机来减轻开普勒的计算负担。

从开普勒取得的成果的重要性来看,令人感到惊奇的是他的成果起初差一点被忽略,甚至差点被伽利略这样如此伟大的科学家所忽略(伽利略对开普勒定律的忽视特别令人感到惊奇,因为他俩之间有书信往来,而且开普勒的成果会有助于伽利略驳斥托勒密学说)。如果说其他人迟迟不能赏识开普勒成果的重大意义的话,他本人是会谅解这一点的。他在一次抑制不住巨大喜悦时写道:“我沉湎在神圣的狂喜之中……我的书已经完稿。它不是会被我的同时代人读到就会被我的子孙后代读到──这是无所谓的事。它也许需要足足等上一百年才会有一个读者,正如上帝等了6000年才有一个人理解他的作品。”但是经过几十年的历程,开普勒定律的意义在科学界逐渐明朗起来。实际上在17世纪晚期,有一个支持牛顿学说的主要论点认为开普勒定律可以从牛顿学说中推导出来,反过来说只要有牛顿运动定律,也能从开普勒定律中精确地推导出牛顿引力定律。但是这需要更先进的数学技术,而在开普勒时代则没有这样的技术、就是在技术落后的情况下,开普勒也能以其敏锐的洞察力判断出行星运动受来自太阳的引力的控制。





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