上苍的立法者 - 开普勒【我爱彩票app】

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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。 行星运动定律的创立者约翰尼斯开普勒于公元1571年出生在德国的威尔德斯达特镇,恰好是哥白尼发表《天球运行论》后的第二十八年。哥白尼在这部伟大着作中提出了行星绕太阳而不是绕地球运转的学说。开普勒就读于图宾根大学,1588年获得学士学位,三年后获得硕士学位。当时大多数科学家拒不接受哥白尼的日心说。在图宾根大学学习期间,他听到对日心学说所做的合乎逻辑的阐述,很快就相信了这一学说。 1630年11月15日,约翰尼斯开普勒在德国巴伐利亚州雷根斯堡病故,享年58岁。 我爱彩票app 2 约翰尼斯开普勒简介,开普勒个人简介 在图宾根大学毕业后,开普勒在格拉茨研究院当了几年教授。在此期间完成了他的第一部天文学着作。虽然开普勒在该书中提出的学说完全错误,但却从中非常清楚地显露出他的数学才能和富有创见性的思想,于是伟大的天文学家第谷布拉赫邀请他去布拉格附近的天文台给自己当助手。开普勒接受了这一邀请,1600年1月加入了泰修的行列。第谷翌年去世。开普勒在这几个月来给人留下了非常美好的印象,不久圣罗马皇帝鲁道夫就委任他为接替第谷的皇家数学家。开普勒在余生一直就任此职。 作为第谷布拉赫的接班人,开普勒认真地研究了第谷多年对行星进行仔细观察所做的大量记录。第谷是望远镜发明以前的最后一位伟大的天文学家. 开普勒认为通过对第谷的记录做仔细的数学分析可以确定哪个行星运动学说正确的:哥白尼日心说,古老的托勒密地心说,或许是第谷本人提出的第三种学说。但是经过多年煞费苦心的数学计算,开普勒发现第谷的观察与这三种学说都不符合,他的希望破灭了。 最终开普勒认识到了所存在的问题:他与第谷、拉格茨哥白尼以及所有的经典天文学家一样,都假定行星轨道是由圆或复合圆组成的。但是实际上行星轨道不是圆形而是椭圆形。 1600年,开普勒出版了《梦游》一书,这是一部纯幻想作品,说的是人类与月亮人的交往。书中谈到了许多不可思议的东西,像喷气推进、零重力状态、轨道惯性、宇宙服等等,人们至今不明白,近400年前的开普勒,他是根据什么想象出这些高科技成果的。尽管开普勒的书是纯幻想作品,但它一定有一些背景来源,比如像毕达哥拉斯的话或古希腊神话。 就在找到基本的解决办法后,开普勒仍不得不花费数月的时间来进行复杂而冗长的计算,以证实他的学说与第谷的观察相符合。 开普勒对此运动性质的研究,我们可以看到万有引力定律已见雏形。开普勒在万有引力的证明中已经证到:如果行星的轨迹是圆形,则符合万有引力定律。而如果轨道是椭圆形,开普勒并未证明出来。牛顿后来用很复杂的微积分和几何方法证出。 开普勒除了发明行星运动定律外,还对天文学做出了许多小的贡献。他也对光学做出了重要的贡献。不幸的是他在晚年为私事而感到忧伤。当时德国开始陷入三十年战争的大混乱之中,很少有人能躲进世外桃源。 他遇到的一个问题是领取薪水。神圣罗马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。开普勒结过两次婚,有十二个孩子,这样的经济困难的确很严重。另一个问题是他的母亲在1620年由于行巫术而被捕。开普勒花费了大量的时间设法使母亲在不受拷打的情况下获得释放,他终于达到了目的。 开普勒于1630年在巴伐利亚州雷根斯堡市去世。在三十年战争的动乱中,他的坟墓很快遭毁,但行星运行定律永存! 天才少年 开普勒学业成绩优异。1588年9月25日,他获得文学学士学位。1591年8月11日,他又通过了文学硕士学位考试。这时他想当一名路德教的牧师,所以又留校学习神学。 在大学里,开普勒深受秘密传播哥白尼学说的天文教授麦斯特林的影响。后来他回忆说:当我在杰出的麦斯特林的指导下开始研究天文学时,看到了旧的宇宙理论的许多错误。我非常喜欢教授经常提到的哥白尼,在与同学们辩论时我总是坚持他的观点。开普勒对天文学和数学有着浓厚的兴趣。 1594年,奥地利的格拉茨新教高级中学的数学教师死了,要求图宾根大学给选派一名后继者。此时开普勒的神学课程仅有一年就读完了,但校方认为他作教士不够虔诚,就极力推荐他去格拉茨。他的朋友也劝他放弃神学。同年开普勒到了格拉茨中学教数学、天文,后来又教古典文学、修辞学和道德学。 1596年开普勒在宇宙论方面发表了第一本重要的着作:《宇宙的神秘》。在其中他明确主张哥白尼体系,同时也因袭了毕达哥拉斯和柏拉图用数来解释宇宙构造的神秘主义理论。他在序言中指出:我企图去证明上帝在创造宇宙并且调节宇宙的次序时,看到了从毕达哥拉斯和柏拉图时代起就为人们所熟知的五种正多面体,上帝按照这形体安排了天体的数目、它们的比例和它们运动间的关系。他认为土星、木星、火星、地球、金星和水星的轨道分别在大小不等的六个球的球面上,六球依次套切成正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体,太阳居中心。这种假设尽管荒唐,但却促使开普勒去进一步寻找正确的宇宙构造理论。他把这本书分寄给了一些科学名人。丹麦天文学家第谷布拉赫虽不同意书中的日心说,却十分佩服开普勒的数学知识和创造天才。伽利略也把他引为探索真理的同仁。 由于反宗教改革运动,使格拉茨中学重新回到天主教的怀抱,新教徒的师生全被赶出了校门。开普勒这位新教徒却因名声显赫而被破例复聘。他看到自己的学生尽数散去,不愿再回格拉茨,就接受了第谷的邀请,于1600年来到布拉格郊外的天文台,作第谷的助手。第谷是望远镜发明以前的最后一位伟大的天文学家,也是世界上前所未有的最仔细、最准确的观察家。他当时充任神圣罗马帝国的皇室数学家,随皇帝鲁道夫二世住在布拉格。他的宇宙理论是托勒密体系和哥白尼体系的混合,他认为行星绕太阳旋转,太阳又率群星围地球运行。但是第谷对天体方位进行了几十年的观测,积累了大量的精确材料,开普勒在天文学上的伟大发现,就是通过归纳分析这些材料得出的。 占星家 1601年第谷去世,开普勒继任为皇帝鲁道夫二世的御用数学家。给他的俸禄只有第谷的一半,且常常拖欠。他对第谷的遗着作了整理,1602年出版了第谷的《新天文学》六卷,1603年印行了第谷的《释彗星》。 1601年开普勒出版了《天文学更可靠的基础》一书,不同意星体决定人的命运的观点,对占星术持怀疑态度:如果星相家有时讲对了,那应归功于运气。但他仍没摆脱宇宙的神秘和谐理论。除教数学外,他的一个主要任务就是替皇帝占星算命,这也是他终身从事的职业。在他的遗稿中保存了800多张占星图。他虽不相信这一伪科学,但为了谋生只得如此。 立法者 1604年9月30日,开普勒在巨蛇星座附近发现了一颗新星(现知是银河系内的一颗超新星)。他虽视力不佳,仍持续观测了十几个月。他把观测结果发表在1607年出版的《巨蛇座底部的新星》一书中,打破了星座无变化的传统说法。这一年他看到了一颗大彗星,即后来定名的哈雷彗星。 当时不论是地心说还是日心说,都认为行星作匀速圆周运动。但开普勒发现,对火星的轨道来说,按照哥白尼、托勒密和第谷提供的三种不同方法,都不能推算出同第谷的观测相吻合的结果,于是他放弃了火星作匀速圆周运动的观念,并试图用别的几何图形来解释,经过四年的苦思冥想,也就是到了1609年他发现椭圆形完全适合这里的要求,能做出同样准确的解释,于是得出了开普勒第一定律:火星沿椭圆轨道绕太阳运行,太阳处于两焦点之一的位置。发现第一定律,就是说行星沿椭圆轨道运动,需有摆脱传统观念的智慧和毅力,在此之前所有天文学家,包括哥白尼和伽利略在内都坚持古希腊亚里士多德和毕达哥拉斯的天体是完美的物体,圆是完美的形状,一切天体运动都是圆周运动的成见。哥白尼知道几个圆并起来可以产生椭圆,但他从来没有用椭圆形来描述天体的轨道。当时由于第谷观测的精确和开普勒的努力,终使日心说向前推进了一大步。接着开普勒又发现火星运行速度是不匀的,当它离太阳较近时运动得较快,离太阳远时运动得较慢,但从任何一点开始,向径(太阳中心到行星中心的连线)在相等的时间所扫过的面积相等。这就是开普勒第二定律。这两条定律刊布在1609年出版的《新天文学》(又名《论火星的运动》)中,该书还指出两定律同样适用于其他行星和月球的运动。 1611年,开普勒的保护人鲁道夫被其弟逼迫退位,他仍被新皇帝留任。他不忍与故主分别,继续随侍左右。1612年鲁道夫卒,开普勒接受了奥地利的林茨当局的聘请,去作数学教师和地图编制工作。在这里他继续探索各行星轨道之间的几何关系,经过长期繁杂的计算和无数次失败,最后创立了行星运动的第三定律:行星绕太阳公转运动的周期的平方与它们椭圆轨道的半长轴的立方成正比。这一结果表述在1619年出版的《宇宙谐和论》中。 多难人生 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,他的一些着作被教皇列为禁书。 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。

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这位身后享誉世界的天才,少年时代却曾是一个只热爱文学的虔诚新教徒。十七岁的年岁,就拿到了文学学士学位,二十岁又拿下硕士学位,这位标准的学霸人物,那时最热烈的理想,就是在图宾根大学彻底参透神学的教义,做一个优秀的路德教牧师!

开普勒第一定律是:所有行星绕太阳运转的轨道是椭圆的,其大小不一,太阳位于这些椭圆的一个焦点上。

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不仅在天文学上,开普勒在在光学领域的贡献也是非常卓越的。他是近代光学的奠基者。他研究了小孔成像,并从几何光学的角度加以解释说明。他指出光的强度和光源的距离的平方成反比。开普勒研究过光的折射问题,认为折射的大小不能单单从物质密度的大小来考虑。例如油的密度比水的密度小,而它的折射却比水的折射大。1611年,开普勒发表了《折光学》一书,阐述了光的折射原理,为折射望远镜的发明奠定了基础。他最早提出了光线和光束的表示法,还成功地改进了望远镜。开普勒还对人的视觉进行了研究,纠正了以前人们所认为的视觉是由眼睛的发射出光的错误观点。他认为人看见物体是因为物体所发出的光通过眼睛的水晶体投射在视网膜上,并且解释了产生近视眼和远视眼的原因。

然而更令中国人陌生的是,这位今天对于中国人,都不算熟脸的开普勒,在他同时代的大洋彼岸,也就是中国明朝,竟然有着相当的知名度!他的重要著作《哥白尼天文学纲要》,早在崇祯年间就被翻译引进中国,那年代的中国,正是古代史上风气最开放的年代,满怀“欲求超越,必须会通”的理想,那一代中国士大夫们,正如饥似渴的学习着西方科学。著名的《崇祯历书》,更参考了开普勒的《宇宙和谐论》,崇祯年间中国人造出的天文望远镜,技术更一度世界领先。开普勒的时代,也正是东西方科学交汇的火热年代。

约翰.开普勒(Johanns Kepler,1571-1630),德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。他以数学的和谐性探索宇宙,在天文学方面做出了巨大的贡献。开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物,被后世的科学史家称为“天上的立法者”。 一.不幸的一生中学生科技网

但是一个老师的课,却叫这位怀揣二十年热烈理想的青年,人生选择骤然拐弯:麦斯特林。这位哥白尼的虔诚信徒,以深入浅出的语言,为同学们解读着宇宙的奥秘,瞬间就把开普勒带入到另一个神奇的世界。原来自己一直虔诚相信的新教宇宙学说,竟然满满都是漏洞?

开普勒不仅为哥白尼日心说找到了数量关系,更找到了物理上的依存关系,使天文学假说更符合自然界本身的真实。开普勒在完成三大定律时曾说道:“这正是我十六年前就强烈希望探求的东西。我就是为了这个目的同第谷合作的……现在大势已定!书已经写成,是现在被人读还是后代有人读,于我却无所谓了。也许这本书要等上一百年,要知道,大自然也等了观察者六千年呢!”

也同样在此期间,三十七岁时的开普勒,宣告发现一颗新星,那就是著名的哈雷彗星。比起这颗七十六年来一次的星星,三大定律的里程碑意义,却是更重大!牛顿说自己的万有引力定律,是站在巨人的肩膀上,这个巨人,公认就是开普勒!

开普勒第二定律这样断定:向量半径在相等的时间里扫过的面积相等。由此得出了以下的结论:行星绕太阳运动是不等速的,离太阳近时速度快,离太阳远时速度慢。这一定律进一步推翻了唯心主义的宇宙和谐理论,指出了自然界的真正的客观属性。

但科学突飞猛进的开普勒,人生却常年生活在不幸里,出身贫苦家庭,醉心于科学更令他开罪于神学界,第一个妻子与他感情常年不合,第二个妻子照顾了他的余生,也伴他经历了贫困。甚至在他死后,由于战乱侵扰,他的墓碑也曾被毁于一旦。德意志民族,就这样刻薄无情的对待了这位天才!

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只是这样的火热年代,很快随着大明朝的山河变色戛然而止,曾经被中国士大夫熟悉的开普勒,也就不再为中国人知晓。相反欧洲大地,却享受了他科学的成果,走向了突飞猛进之路。

哥白尼学说认为天体绕太阳运转的轨道是圆形的,且是匀速运动的。开普勒第一和第二定律恰好纠正了哥白尼的上述观点的错误,对哥白尼的日心说做出了巨大的发展,使"日心说"更接近于真理。更彻底地否定了统治千百年来的托勒密地心说。开普勒还指出,行星与太阳之间存在着相互的作用力,其作用力的大小与二者之间的距离长短成反比。

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开普勒第三定律:行星公转周期的平方与行星和太阳的平均距离的立方成正比。这一定律将太阳系变成了一个统一的物理体系。

这部著作,虽然观点各种幼稚,却令他得到了人生另一重大机会:被丹麦天文学权威第谷收入门下,从此跟随学习。就像高手传功一样,水平刷刷看涨。第谷去世后,他继承了第谷神圣罗马帝国皇家数学家的身份,也受命整理了第谷的遗稿,逐渐形成了自己的理论!

1571年12月27日,开普勒出生在德国威尔的一个贫民家庭。他的祖父曾是当地颇有名望的贵族。但当开普勒出生时,家道已经衰落,全家人就靠经营一家小酒店生活。开普勒是一个早产儿,体质很差。他在童年时代遭遇了很大的不幸,四岁时患上了天花和猩红热,虽侥幸死里逃生,身体却受到了严重的摧残,视力衰弱,一只手半残。但开普勒身上有一种顽强的进取精神。他放学后要帮助父母料理酒店,但一直坚持努力学习,成绩一直名列前茅。 1587年,开普勒进入蒂宾根大学。这时候,新的不幸又降临到他身上了,父亲病故,母亲被指控有巫术罪而入狱。生活不幸并未使他中止学业,他反而加倍努力学习。在大学学习期间,他受到天文学教授麦斯特林的影响,成为哥白尼学说的拥护者,同时对神学的信仰发生了动摇。开普勒经常在大学里和同学辩论,旗帜鲜明的支持哥白尼的立场。大学毕业后,开普勒获得了天文学硕士的学位,被聘请到格拉茨新教神学院担任教师。后来,由于学校被天主教会控制,开普勒离开神学院前往布拉格,与卓越的天文观察家第谷一起专心地从事天文观测工作。正是第谷发现了开普勒的才能。在第谷的帮助和指导下,开普勒的学业有了巨大的进步。第谷死后,开普勒接替了他的职位,被聘为皇帝的数学家。然而皇帝对他十分悭吝,给他的薪俸仅仅是第谷的一半,还时常拖欠不给。他的这一点点收入不足以养活年迈的母亲和妻儿,因此生活非常困苦。但开普勒却从未中断过自己的科学研究,并且在这种艰苦的环境下取得了天文学上的累累成果。 1611年,皇帝鲁道夫二世被其弟逼宫退位。开普勒也从此结束了御用数学家的生涯。1612年,开普勒被聘到奥地利林茨的一所大学任教兼作绘制地图的工作。由于校方拖欠薪金,开普勒一家生活拮据。1913年,开普勒的妻子病故,他又与一个贫家女子成婚,生活依然处在艰难困苦中。1618年,三十年战争爆发,开普勒被迫离开林茨,前往意大利波伦那大学任教。即使在这样颠沛流离的环境下,开普勒依然以不舍的精神和紧张的劳动去攻克天文学上的难关。

怀着强烈的新鲜感,开普勒开始知道哥白尼,开始研究哥白尼的学说,不知不觉间,竟真的走进了一个未知的领域:天文学。他开始疯狂研究哥白尼,甚至为了哥白尼与同学们辩论,也给自己招来了人生里第一次小麻烦:由于此举引来了校方的不悦,因此他被中断了神学课程,推荐到格拉斯中学教书。但校方不会想到,这个打压反而成就了开普勒,在格拉斯中学这个新天地里,他似脱了锁链的鸟儿一般,竟真懵懂的写出了一部著作《宇宙的神秘》!

开普勒被葬于拉提斯本圣彼得堡教堂,战争过后,他的坟墓已当然无存。但他突破性的天文学理论,以及他不懈探索宇宙的精神却成为了后人铭记他的最好的丰碑。 二.开普勒早期的科学研究

多年的累积下,从三十三岁开始,开普勒启动了震惊世界的发现之旅,先提出了轨道定律,然后是面积定律,最后是周期定律。归结起来,就是人类天文学开天辟地的伟大发现:行星以椭圆轨道运转,同样时间里行星向径在轨道平面上扫过的面积相等,行星公转周期的平方与他同太阳的距离立方成正比。这三个重大定律,成为之后二百年,人类认识宇宙的最靠谱明灯。天空立法者的美名,就是由此而来。

早期的开普勒深受柏拉图和毕达哥拉斯神秘主义宇宙结构论的影响,以数学的和谐性去探索宇宙。他用古希腊人已经发现的五个正多面体,跟当时巳知的六颗行星的轨道套迭,从而解释了太阳系中包括地球在内恰好有六颗行星以及它们的轨道大小的原因。他把这些结论整理成书发表,定名为《宇宙的秘密》。这个设想虽带有神秘主义色彩,但却也是一个大胆的探索。

明思宗崇祯三年,即1630年11月15日,德国巴伐利亚州雷根斯堡,号称“天空立法者”的一代科学天才,神圣罗马帝国皇家数学家约翰尼斯·开普勒(以下简称开普勒),拖着贫病交加的虚弱躯体,满怀着被欠薪数月的愤怒无助,悲凉的病故在这寒冷的冬天。享年五十九岁!

开普勒在天文学研究方面的天赋,是被第谷独具慧眼地发现的,第谷是当时最卓越的天文观察家,他测量了无数恒星的位置和行星的运动。发现了许多新的现象,如黄赤交角的变化、月球运行的二均差,以及岁差的测定等。第谷最大的天文学成就就是发现了开普勒。第谷在临终前将自己多年积累的天文观测资料全部交给了开普勒,再三叮嘱开普勒要继续他的工作,并将观察结果出版出来。开普勒接过了第谷尚未完成的研究工作。 后来,开普勒在伽利略的影响下,通过对行星运动进行深入的研究,抛弃了柏拉图和毕达哥拉斯的学说,逐步走上真理和科学的轨道。

对火星轨道的研究是开普勒重新研究天体运动的起点。因为在第谷遗留下来的数据资料中,火星的资料是最丰富的,而哥白尼的理论在火星轨道上的偏离最大。开始,开普勒用正圆编制火星的运行表,发现火星老是出轨。他便将正圆改为偏心圆。在进行了无数次的试验后,他找到了与事实较为符合的方案。可是,依照这个方法来预测卫星的位置,却跟第谷的数据不符,产生了8分的误差。这8分的误差相当于秒针0.02秒瞬间转过的角度。开普勒知道第谷的实验数据是可信的,那错误出在什么地方呢?

正是这个不容忽略的8分使开普勒走上了天文学改革的道路。他敏感的意识到火星的轨道并不是一个圆周。随后,在进行了多次实验后,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,断定它运动的线速度跟它与太阳的距离有关。

开普勒所处的年代正值欧洲从封建主义社会向资本主义社会转变的时期。在科学与神权的斗争中,开普勒坚定地站在了科学的一边,用自己孱弱的身体、艰苦的劳动和伟大的发现来挑战封建传统观念,推动了唯物主义世界观的发展,使人类科学向前跨进了一大步。马克思高度评价了开普勒的品格,称他是自己所喜爱的英雄。

1630年11月,因数月未得到薪金,生活难以维持,年迈的开普勒不得不亲自到雷根斯堡索取。不幸的是,他刚刚到那里就抱病不起。1630年11月15日,开普勒在一家客栈里悄悄地离开了世界。他死时,除一些书籍和手稿之外,身上仅剩下了7分尼(1马克等于100分尼)。

1609年,开普勒出版了《新天文学》一书,提出了著名的开普勒第一和第二定律。而开普勒第三定律则是在1619年出版的《宇宙谐和论》中提出的。

晚年的开普勒坚持不懈地同唯心主义的宇宙论作斗争。1625年,他写了题为《为第谷 o 布拉赫申辩》的著作,驳诉了乌尔苏斯对第谷的攻击,因而受到了天主教会的迫害。天主教会将开普勒的着作列为禁书。1626年,一群天主教徒保围了开普勒的住所,扬言要处决他。后来,开普勒因为曾担任皇帝的数学家而幸免遇难。

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