哈尔滨工业大学《思想政治》黄磊-54开普勒.doc

开普勒求助编辑百科名片开普勒开普勒(1571-1630)是徳国著名的天体物理学家、数学家、哲学家他首先把力学的概念 引进天文学，他还是现代光学的奠基人，制作了著名的开普勒望远镜他发现了行星运动三中文名：开普勒外文名：Johannes Kepler国籍：徳国民族：德意志出生地:德国威尔德斯达特 镇出生日期:1571.12.27者”大定律，为哥白尼创立的“太阳中心说〃提供了最为有力的证据他被后世誉为“天空的立法逝世日期：1630.11.15 职业： 天体物理学 毕业院校：蒂宾根大学 信仰： 科学主要成就：开普勒定律 代表作品：《新天文学》目录 简介 人物生平 学术经历 找定了目标宇宙模型巧夺天工 苦难和伟大科学成就 简介不幸的一生早期的科学研究 开普勒和天文学改革 开普勒的光学成就 成为英雄 人物影响 简介 人物生平 学术经历找定了目标宇宙模型巧夺天工苦难和伟大科学成就 简介不幸的一生早期的科学研究 开普勒和天文学改革 开普勒的光学成就 成为英雄人物影响展开编辑本段简介行星运动定律的创立者约翰尼斯•开普勒于公元1571年出主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。

哥白尼在这部伟大著作中提出了行星绕 太阳而不是绕地球运转的学说开普勒就读于蒂宾根大学，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口心说在蒂宾根大学学习期间，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〃 编辑本段人物生平在蒂宾根大学毕业后，开普勒在格拉茨研究院当了儿年教授在此期间完成了他的第一 部天文学著作（1596年）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，也是世界上前所未有的最仔 细、最准确的观察家，因此他的记录具有十分重大的价值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是正确的：哥白尼E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 观察与这种三学说都不符合，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》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，他是根据什么想彖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來源，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他在1609年发表的伟大著作《新天文学》中提出了 他的前两个行星运动定律行星运动第一定律认为每个行星都在一个椭圆形的轨道上绕太阳 运转，而太阳位于这个椭圆轨道的一个焦点上行星运动第二定律认为行星运行离太阳越近 则运行就越快，行星的速度以这样的方式变化：行星与太阳之间的连线在等时间内扫过的面 积相等十年后开普勒发表了他的行星运动第三定律：行星距离太阳越远，它的运转周期越 长；运转周期的平方与到太阳Z间距离的立方成正比。

开普勒定律对行星绕太阳运动做了一个基本完整、正确的描述，解决了天文学的一个基 本问题这个问题的答案曾使甚至象哥白尼、伽利略这样的天才都感到迷惑不解当吋开普 勒没能说明按其规律在轨道上运行的原因，到17世纪后期才由艾萨克•牛顿阐明清楚开普 勒对此运动性质的研究，我们可以看到万有引力定律己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儿何方法证出牛顿曾说过：“如果说我比别人看得远些的话，是因为我站在巨人的肩膀上〃开普勒无 疑是他所指的巨人之一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來看，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別令人感到惊 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 吋代人读到就会被我的子孙后代读到一一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儿十年的历程，开普勒定律的意义在科学界逐渐明朗起來实际上在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來自太阳的引力的控制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 很快遭毁但是业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 编辑本段学术经历 找定了目标伽利略的望远镜为哥白尼体系提供的论据是令人信服的，但毕竟还是间接的，只有定性 意义因为人们“坐地观天〃，能够直接观察到的只是行星在恒星天球上垂直于视线方向的位 移，而不是它们在空间的“真实”运动要直接论证哥白尼体系，必须探求行星的“真实轨道〃， 并加以严格考证另外，哥白尼首创的日心体系还残留着托勒玫体系的若干成分，没有完全摆脱经院哲学 思想的束缚，认为天体只能作简单的匀速圆周运动因此，为了解释行星运行中存在较小的 不均匀性，仍然保留了托勒玫的一部分本轮和偏心圆的设计哥白尼的日心宇宙理论无疑是 正确的，但他的体系是有缺陷的，很快就被推翻了竟哥白尼事业Z功、揭开行星运动Z谜的是不朽的德国天文学家约翰•开普勒开普勒出生在德国南部的瓦尔城他的一生颠沛流离，是在宗教斗争（天主教和新教） 情热中渡过的开普勒原是个新教徒，从学校毕业后，进入新教的神学院一一杜宾根大学攻 读，本想将來当个神学者，但后來却对数学和天文学发生浓厚兴趣和爱好。

杜宾根大学的天文学教授米海尔•麦斯特林（1550年〜1632年）是赞同哥白尼学说的 他在公开的教学中讲授托勒玫体系，暗地里却对最亲近的学生宣传哥白尼体系开普勒是深 受麦斯特林赏识的学生Z—，他从这位老师那里接受哥白尼学说后，就成为新学说的热烈拥 护者他称哥白尼是个天才横溢的自由思想家，对tl心体系予以很高评价开普勒能言善辩，喜欢在各种集会上发表见解因而引起学院领导机构一一教会的警惕, 认为开普勒是个“危险〃分子学院毕业的学生都去当神甫，开普勒则未获许可他只得移居 奥地利，靠麦斯特林的一点帮助在格拉茨高等学校中担任数学和天文学讲师及编制当时盛行 的占星历书占星术是一门伪科学，开普勒不信这一套他不相信天上那些星辰的运行和地上人类生 息的祸福命运会有什么相干！他曾为从事此项工作自我解嘲说：“作为女儿的占星术若不为 天文学母亲挣面包，母亲便要挨饿了〃从那时起，开普勒开始从事研究他毕生最感兴趣，也是他尔后获得最大成就的问题了 宇宙模型开普勒平生爱好数学他也和古希腊学者们一样，十分重视数的作用，总想在自然界寻 找数量的规律性（早期希腊学者称为和谐）规律愈简单，从数学上看就愈好，因而在他看 来就愈接近自然。

他之所以信奉哥白尼学说，正是由于口心体系在数学上显得更简单更和谐 他说：“我从灵魂深处证明它是真实的，我以难以相信的欢乐心情去欣赏它的美〃他接受哥 白尼体系后就专心探求隐藏在行星中的数量关系他深信上帝是依照完美的数学原则创造世 界的开普勒在他早期所著的《神秘的宇宙》（1597年）一书里设计一个有趣的、由许多有规 则的几何形体构成的宇宙模型开普勒试图解释为什么行星的数目恰好是六颗，并用数学描 述所观测到的各个行星轨道大小Z间的关系他发现六个行星的轨道恰好同五种有规则的正 多面体相联系这些不同的儿何形体，一个套一个，每个都按照某种神圣的和深奥的原则确 定一个轨道的大小若土星轨道在一个正六面体的外接球上，木星轨道便在这个正六面体的 内切球上；确定木星轨道的球内接一个正四面体，火星轨道便在这个正四面体的内切球上; 火星轨道所在的球再内接一个正十二面体，便可确定地球轨道・.....照此交替内接（或内切） 的步骤，确定地球轨道的球内接一个正二十面体，这个正二十面体的内切球决定金星轨道的 大小；在金星轨道所在的球内接一个正八面体，水星轨道便落在这个正八面体的内切球上开普勒也因循自亚里斯多徳、托勒密直至哥白尼以来的固有见解，没有跳出圆形轨道的 框框。

这种设计得到的各个球的半径比率与各个行星轨道大小的己知值相当吻合有规则的正 多面体是具有相同平面的对称体这种具有对称平面的多面体只能作出五个，因此开普勒确 信太阳系的行星只有六颗这一"发现〃给开普勒带来极大喜悦，他写道：“我从这个发现所得到的极度喜悦是无法 用语言來表达的我不怕任何麻烦，我不辞辛劳、日以继夜地进行计算，直到我能够看到是 否我的假设符合哥白尼的轨道，或者是否我的喜悦要落空〃开普勒模型的数学关系纵然如此美妙，但若干年后开普勒分析第谷的观测数据、制定行 星运行表吋，它们却毫无用处开普勒就摒弃了它1598年奥地利暴发宗教冲突天主教徒用凶残的惩罚來恫吓开普勒他被迫离开奥地 利，逃到匈牙利隐蔽起來不久，他接到在布拉格路徳福国王宫庭内任职的第谷的邀请，去 协助整理观测资料和编制新星表开普勒欣然接受，1600年携眷来到布拉格，任第谷的助具有讽刺意味的是，这两位学者，一个始终是哥白尼体系的反对者，另一个则是该体系 的衷心拥护者但他们毕竟撮合在一起了，并且戏剧般地成为天文学史上合作的光辉典范!这是开普勒最快乐的时代，他不再为生活而发愁，专心从事天文学研究然而很不幸, 他们相处没有多久，第谷便于第二年（1601年）去世。