開普勒的老師
A. 開普勒有哪些成就
宇宙是否無限,我們至今不得而知,但天體運動其實也遵循某種規律,它們的發現可說石破天驚,從此激起人類探索宇宙的熱情。最早發現天體運行規律的就是德國天文學家開普勒,他也因此博得「天空立法者」的美譽。
1571年,開普勒出生在德國的威爾德斯達特鎮。12歲時,對神學沒有任何興趣的開普勒被送到修道院學習。17歲時進入杜賓根大學。在杜賓根大學學習期間,受天文學教授麥斯特林的影響,接受了哥白尼的日心說,並像伽利略一樣,成為這一學說的熱烈擁護者。
開普勒的一生充滿了不幸,他幼年體弱多病,有一隻半殘的手,視力也很衰弱;中年時,他的妻子死了,兒子也染上重病,這一切遭遇使他終身貧困交加,不得不靠教書及占星算命維持生活,但是頑強的開普勒並沒有被慘痛的命運壓倒,他以驚人的毅力為人類做出了巨大的貢獻。開普勒很早就注意到距離太陽近的行星走得快,而距離較遠的行星走得慢些,由此,他想到行星的運行與太陽的距離有某種關系。憑著豐富的想像力和過人的數學才能,開普勒嘗試著解釋這些現象,並寫了一本書——《神秘的宇宙》。當開普勒把這本書寄給丹麥天文學家第谷·布拉赫後,盡管第谷對開普勒的解釋不贊同,但他還是一眼就看出開普勒是一個很有前途的天文學家,於是邀他前來自己所在的布拉格天文台工作。
開普勒與第谷一見如故,大有相見恨晚之感。但遺憾的是第二年第谷就去世了。不久聖羅馬皇帝魯道夫就委任開普勒為皇家數學家,成為第谷事業的繼承人。
視力不是很好的開普勒,在觀測的時候遇到了很多的困難,但還是在1604年9月30日發現了在蛇夫座附近出現一顆新星。這顆新星後來被稱為「開普勒新星」。3年後,他還發現了聞名世界的哈雷彗星。
開普勒是一個善於分析材料的人,他一生的工作,大部分時間都是在分析第谷遺留下來的觀測資料。他在研究火星公轉的時候發現,各種計算方法算出來的結果都與第谷的觀測資料不相吻合。經過仔細分析,他提出一個大膽的設想:火星可能不是人們認為的勻速圓周運動,而是橢圓形的,太陽處於橢圓形中的一個焦點位置。這就是後來的行星運動第一定律。
發現了火星的運行軌道是橢圓後,他又把目光轉移到了火星的運行速度上。起初,開普勒認為火星運行以相同的速率運行,可不久發現了一個問題:計算結果得出的火星位置與老師第谷觀察的數據有8分弧度的差距。8分的弧度相當於火星0.02秒瞬間轉過的角度。開普勒沒有放過這一微小的出入,經過反復核算,8分弧度的差距依然存在。開普勒深信,老師第谷是一位對工作一絲不苟的人,他的觀察數據應該經得起考驗,如果與實際有出入,在反復的比較中,老師不可能沒發現。由此,他想到在不同點的速率可能不同,最終得出開普勒第二定律:行星與太陽的邊線在相等時間里掃過的面積相等。
1612年,羅馬皇帝魯道夫二世被迫退位,開普勒也失去了保護人,因此他不得不離開布拉格,前往奧地利林茨。但這並沒有影響他對行星運動的研究,他乘勝追擊,此後不久便發現了行星運動的第三條定律:「行星公轉周期的平方正比於軌道半長軸的立方。」並於1619年發表在《宇宙和諧論》中。
行星運動三大定律的發現是人類第一次為天體運動立法,標志著人類對天文的研究邁出了歷史性突破,它的發現不僅為經典天文學奠定了基石,也為數十年後牛頓萬有引力定律的發現打下了基礎。
除天文學外,開普勒對光學也作了長期的研究,並取得了豐碩的成果,1604年發表《對威蒂略的補充——天文光學說明》以及1611年出版《光學》等都是此領域的經典之作。在光學的研究中,開普勒發現陽光穿過大氣的時候也會發生折射,總結出了近似折射定律的折射規律,並且正確地解釋月全食時月亮出現紅色現象的原因——由於一部分太陽光被地球大氣折射後投射到月亮上形成的。此外,開普勒還把伽利略望遠鏡中的凹透鏡目鏡改換成小凸透鏡,從而大大改進瞭望遠鏡的觀測效果。
1630年,開普勒在巴伐利亞州雷根斯堡市去去世。在數十年的戰爭中,他的墳墓早已被毀棄。但是他「行星運動定律」是一座比任何石碑都更為久佇長存的紀念碑。
B. 開普勒是一位怎樣的人物
開普勒不僅是天文學家,還是有很高造詣的數學家。他善於思考,有豐富的想像力。他相信,宇宙是有秩序的,全部行星構成一個整體,並存在統一的定律,可以用數學關系表示出來。
他選擇火星為研究對象,因為在第谷的資料中,對火星的觀測佔有最多篇幅,而且這個行星的運行與哥白尼理論出入很大。
開普勒按照哥白尼體系也即行星軌道是正圓作了多次計算,但結果總是與實際觀測數據差8角分。開普勒幼年患天花,損傷了視力,不能親自進行天文觀測,但他相信第谷的測量是非常准確的,自己的計算也沒有問題。於是他敏銳地感到行星的軌道為正圓是錯誤的。正是憑這8角分的差異,開普勒開始了天文學的革新。
經過無數次刻苦計算,嘗試了70多種軌道,最後,開普勒終於發現橢圓形軌道與觀測值十分吻合,而太陽恰好位於橢圓的一個焦點上,這樣,開普勒終於發現了火星的真實軌道。
C. 開普勒的生平
【科學家約翰尼斯·開普勒簡介】行星運動定律的創立者約翰尼斯·開普勒於公元1571年出生在德國的威爾德斯達特鎮,恰好是哥白尼發表《天體運行論》後的第二十八年。哥白尼在這部偉大著作中提出了行星繞太陽而不是繞地球運轉的學說。開普勒就讀於蒂賓根大學,1588年獲得學士學位,三年後獲得碩士學位。當時大多數科學家拒不接受哥白尼的日心說。在蒂賓根大學學習期間,他聽到對日心學說所做的合乎邏輯的闡述,很快就相信了這一學說。」
在蒂賓根大學畢業後,開普勒在格拉茨研究院當了幾年教授。在此期間完成了他的第一部天文學著作(1596年)。雖然開普勒在該書中提出的學說完全錯誤,但卻從中非常清楚地顯露出他的數學才能和富有創見性的思想,於是偉大的天文學家第谷·布拉赫邀請他去布拉格附近的天文台給自己當助手。開普勒接受了這一邀請,1600年1月加入了泰修的行列。第谷翌年去世。開普勒在這幾個月來給人留下了非常美好的印象,不久聖羅馬皇帝魯道夫就委任他為接替第谷的皇家數學家。開普勒在餘生一直就任此職。
作為第谷·布拉赫的接班人,開普勒認真地研究了泰修多年對行星進行仔細觀察所做的大量記錄。第谷是望遠鏡發明以前的最後一位偉大的天文學家,也是世界上前所未有的最仔細、最准確的觀察家,因此他的記錄具有十分重大的價值。開普勒認為通過對泰修的記錄做仔細的數學分析可以確定哪個行星運動學說是正確的:哥白尼日心說,古老的托勒密地心說,或許是泰修本人提出的第三種學說。但是經過多年煞費苦心的數學計算,開普勒發現第谷的觀察與這種三學說都不符合,他的希望破滅了。
最終開普勒認識到了所存在的問題:他與第谷、拉格茨·哥白尼以及所有的經典天文學家一樣,都假定行星軌道是由圓或復合國組成的。但是實際上行星軌道不是圓形而是橢圓形。
1600年,開普勒出版了《夢》一書,這是一部純幻想作品,說的是人類與月亮人的交往。書中談到了許多不可思議的東西,像噴氣推進、零重力狀態、軌道慣性、宇宙服等等,人們至今不明白,近400年前的開普勒,他是根據什麼想像出這些高科技成果的。盡管開普勒的書是純幻想作品,但它一定有一些背景來源,比如像畢得格拉斯的話或古希臘神話。
就在找到基本的解決辦法後,開普勒仍不得不花費數月的時間來進行復雜而冗長的計算,以證實他的學說與第谷的觀察相符合。他在1609年發表的偉大著作《新天文學》中提出了他的前兩個行星運動定律。行星運動第一定律認為每個行星都在一個橢圓形的軌道上繞太陽運轉,而太陽位於這個橢圓軌道的一個焦點上。行星運動第二定律認為行星運行離太陽越近則運行就越快,行星的速度以這樣的方式變化:行星與太陽之間的連線在等時間內掃過的面積相等。十年後開普勒發表了他的行星運動第三定律:行星距離太陽越遠,它的運轉周期越長;運轉周期的平方與到太陽之間距離的立方成正比。
開普勒定律對行星繞太陽運動做了一個基本完整、正確的描述,解決了天文學的一個基本問題。這個問題的答案曾使甚至象哥白尼、伽利略這樣的天才都感到迷惑不解。當時開普勒沒能說明按其規律在軌道上運行的原因,到17世紀後期才由艾薩克·牛頓闡明清楚。開普勒對此運動性質的研究,我們可以看到萬有引力定律已見雛形。開普勒在萬有引力的證明中已經證到:如果行星的軌跡是圓形,則符合萬有引力定律。而如果軌道是橢圓形,開普勒並未證明出來。牛頓後來用很復雜的微積分和幾何方法證出。
牛頓曾說過:「如果說我比別人看得遠些的話,是因為我站在巨人的肩膀上。」開普勒無疑是他所指的巨人之一。
開普勒對天文學的貢獻幾乎可以和哥白尼相媲美。事實上從某些方面來看,開普勒的成就甚至給人留下了更深刻的印象。他更富於創新精神。他所面臨的數學困難相當巨大。數學在當時遠不如今天這樣發達,沒有計算機來減輕開普勒的計算負擔。
從開普勒取得的成果的重要性來看,令人感到驚奇的是他的成果起初差一點被忽略,甚至差點被伽利略這樣如此偉大的科學家所忽略(伽利略對開普勒定律的忽視特別令人感到驚奇,因為他倆之間有書信往來,而且開普勒的成果會有助於伽利略駁斥托勒密學說)。如果說其他人遲遲不能賞識開普勒成果的重大意義的話,他本人是會諒解這一點的。他在一次抑制不住巨大喜悅時寫道:「我沉湎在神聖的狂喜之中……我的書已經完稿。它不是會被我的同時代人讀到就會被我的子孫後代讀到──這是無所謂的事。它也許需要足足等上一百年才會有一個讀者,正如上帝等了6000年才有一個人理解他的作品。」
但是經過幾十年的歷程,開普勒定律的意義在科學界逐漸明朗起來。實際上在17世紀晚期,有一個支持牛頓學說的主要論點認為開普勒定律可以從牛頓學說中推導出來,反過來說只要有牛頓運動定律,也能從開普勒定律中精確地推導出牛頓引力定律。但是這需要更先進的數學技術,而在開普勒時代則沒有這樣的技術、就是在技術落後的情況下,開普勒也能以其敏銳的洞察力判斷出行星運動受來自太陽的引力的控制。
開普勒除了發明行星運動定律外,還對天文學做出了許多小的貢獻。他也對光學做出了重要的貢獻。不幸的是他在晚年為私事而感到憂傷。當時德國開始陷入「三十年戰爭」的大混亂之中,很少有人能躲進世外桃源。
他遇到的一個問題是領取薪水。聖羅馬皇帝即使在較興隆的時期都是怏怏不樂地支付薪水。在戰亂時期,開普勒的薪水被一拖再拖,得不到及時的支付。開普勒結過兩次婚,有十二個孩子,這樣的經濟困難的確很嚴重。另一個問題是他的母親在1620年由於行巫術而被捕。開普勒花費了大量的時間設法使母親在不受拷打的情況下獲得釋放,他終於達到了目的。
開普勒於1630年在巴伐利亞州雷根斯堡市去世。在「三十年戰爭」的動亂中,他的墳墓很快遭毀。但是業已證明他的行星運動定律是一座比任何石碑都更為久佇長存的紀念碑。
D. 第谷和開普勒是什麼關系
師生關系,開普勒是第谷的學生。
德國天文學家開普勒的研究資料主要來自丹麥天文學家第谷·布拉赫。
布拉赫堅持觀測達20年之久,但不善於理論思維,只留下一堆資料,沒有發現規律。開普勒重視理論思維,發現了行星運動三定律。
第谷·布拉赫是天文史上的一位奇人。他對於星象的觀測,其精確嚴密在當時達到了前所未有的程度。其編纂的星表的數據甚至已經接近了肉眼解析度的極限,這讓人瞠目結舌。
第谷的數據為其弟子——大名鼎鼎的開普勒所運用,由此創立了著名的行星運動三大定律,成就了近代天文學的開端。
(4)開普勒的老師擴展閱讀:
第谷和開普勒的故事
1597年,年輕的開普勒寫成《神秘的宇宙》一書,設計了一個有趣的、由許多有規則的幾何形體構成的宇宙模型。1599年第谷看到那本書,十分欣賞作者的智慧和才能,立即寫信給開普勒,熱情邀請他做自己的助手,還給他寄去了路費。
開普勒來到第谷身邊以後,師徒倆朝夕相處,形影不離,結成了忘年交。業務上,第谷精心指導;經濟上,第谷慷慨相助。第谷由衷希望開普勒這匹千里馬早日飛奔。但是,過了一段時間,開普勒受多疑的妻子的挑唆,突然和第谷決裂了。
他忘恩負義地公開散布第谷的壞話,最後留下一封滿紙侮辱性言語的信,不辭而別。開普勒的離去,使愛才如命的第谷非常傷心。他意識到這完全是一種誤會,馬上寫信給開普勒,胸懷寬廣地請他回來。開普勒讀了第谷的誠摯友好的來信,慚愧得無地自容。
他熱淚盈眶地提筆寫了懺悔信,徹底承認錯誤。當兩人重修舊好的時候,開普勒不由自主地又檢討起來,第谷立刻制止說:「過去的還要說什麼呢?你是我的好朋友。現在我們又在一起研究了,這就夠了!」
第谷不記舊怨,不但把才華出眾的開普勒推薦給國王,而且把自己幾十年辛勤工作積累下來的觀測資料和手稿,全部交給開普勒使用。他語重心長地對開普勒說:「除了火星所給與你的麻煩之外,其他一切麻煩都沒有了。火星我也要交託於你,它是夠一個人麻煩的。」
E. 開普勒第二定律是什麼老師今天上課我暈了
開普勒第二定律,也稱面積定律:太陽和行星的連線在相等的時間內掃過的面積相等。
公式:S1=S2
近日點速度快,遠日點速度慢
推導結論:對於某一行星來說,它繞太陽做圓周運動的角速度(或線速度)不變,即行星做勻速圓周運動。
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F. 開普勒是個怎樣的人
約翰尼斯·開普勒(JohannsKe-pler,1571—1630),傑出的德國天文學家,他發現了行星運動的三大定律,分別是軌道定律、面積定律和周期定律,這三大定律可分別描述為:所有行星分別是在大小不同的橢圓軌道上運行;在同樣的時間里行星向徑在軌道平面上所掃過的面積相等;行星公轉周期的平方與它同太陽距離的立方成正比。這三大定律最終使他贏得了「天空立法者」的美名。為哥白尼的日心說提供了最可靠的證據,同時他對光學、數學也做出了重要的貢獻,他是現代實驗光學的奠基人。
人物生平
在蒂賓根大學畢業後,開普勒在格拉茨研究院當了幾年教授。在此期間完成了他的第一部天文學著作(1596年)。雖然開普勒在該書中提出的學說完全錯誤,但卻從中非常清楚地顯露出他的數學才能和富有創見性的思想,於是偉大的天文學家第谷·布拉赫邀請他去布拉格附近的天文台給自己當助手。開普勒接受了這一邀請,1600年1月加入了泰修的行列。第谷翌年去世。開普勒在這幾個月來給人留下了非常美好的印象,不久聖羅馬皇帝魯道夫就委任他為接替第谷的皇家數學家。開普勒在餘生一直就任此職。
作為第谷·布拉赫的接班人,開普勒認真地研究了第谷多年對行星進行仔細觀察所做的大量記錄。第谷是望遠鏡發明以前的最後一位偉大的天文學家,也是世界上前所未有的最仔細、最准確的觀察家,因此他的記錄具有十分重大的價值。開普勒認為通過對第谷的記錄做仔細的數學分析可以確定哪個行星運動學說是正確的:哥白尼日心說,古老的托勒密地心說,或許是第谷本人提出的第三種學說。但是經過多年煞費苦心的數學計算,開普勒發現第谷的觀察與這種三學說都不符合,他的希望破滅了。
最終開普勒認識到了所存在的問題:他與第谷、拉格茨·哥白尼以及所有的經典天文學家一樣,都假定行星軌道是由圓或復合圓組成的。但是實際上行星軌道不是圓形而是橢圓形。
1600年,開普勒出版了《夢》一書,這是一部純幻想作品,說的是人類與月亮人的交往。書中談到了許多不可思議的東西,像噴氣推進、零重力狀態、軌道慣性、宇宙服等等,人們至今不明白,近400年前的開普勒,他是根據什麼想像出這些高科技成果的。盡管開普勒的書是純幻想作品,但它一定有一些背景來源,比如像畢達哥拉斯的話或古希臘神話。
就在找到基本的解決辦法後,開普勒仍不得不花費數月的時間來進行復雜而冗長的計算,以證實他的學說與第谷的觀察相符合。他在1609年發表的偉大著作《新天文學》中提出了他的前兩個行星運動定律。行星運動第一定律認為每個行星都在一個橢圓形的軌道上繞太陽運轉,而太陽位於這個橢圓軌道的一個焦點上。行星運動第二定律認為行星運行離太陽越近則運行就越快,行星的速度以這樣的方式變化:行星與太陽之間的連線在等時間內掃過的面積相等。十年後開普勒發表了他的行星運動第三定律:行星距離太陽越遠,它的運轉周期越長;運轉周期的平方與到太陽之間距離的立方成正比。
開普勒定律對行星繞太陽運動做了一個基本完整、正確的描述,解決了天文學的一個基本問題。這個問題的答案曾使甚至象哥白尼、伽利略這樣的天才都感到迷惑不解。當時開普勒沒能說明按其規律在軌道上運行的原因,到17世紀後期才由艾薩克·牛頓闡明清楚。開普勒對此運動性質的研究,我們可以看到萬有引力定律已見雛形。開普勒在萬有引力的證明中已經證到:如果行星的軌跡是圓形,則符合萬有引力定律。而如果軌道是橢圓形,開普勒並未證明出來。牛頓後來用很復雜的微積分和幾何方法證出。
牛頓曾說過:「如果說我比別人看得遠些的話,是因為我站在巨人的肩膀上。」開普勒無疑是他所指的巨人之一。
開普勒對天文學的貢獻幾乎可以和哥白尼相媲美。事實上從某些方面來看,開普勒的成就甚至給人留下了更深刻的印象。他更富於創新精神。他所面臨的數學困難相當巨大。數學在當時遠不如今天這樣發達,沒有計算機來減輕開普勒的計算負擔。
從開普勒取得的成果的重要性來看,令人感到驚奇的是他的成果起初差一點被忽略,甚至差點被伽利略這樣如此偉大的科學家所忽略(伽利略對開普勒定律的忽視特別令人感到驚奇,因為他倆之間有書信往來,而且開普勒的成果會有助於伽利略駁斥托勒密學說)。如果說其他人遲遲不能賞識開普勒成果的重大意義的話,他本人是會諒解這一點的。他在一次抑制不住巨大喜悅時寫道:「我沉湎在神聖的狂喜之中……我的書已經完稿。它不是會被我的同時代人讀到就會被我的子孫後代讀到──這是無所謂的事。它也許需要足足等上一百年才會有一個讀者,正如上帝等了6000年才有一個人理解他的作品。」
但是經過幾十年的歷程,開普勒定律的意義在科學界逐漸明朗起來。實際上在17世紀晚期,有一個支持牛頓學說的主要論點認為開普勒定律可以從牛頓學說中推導出來,反過來說只要有牛頓運動定律,也能從開普勒定律中精確地推導出牛頓引力定律。但是這需要更先進的數學技術,而在開普勒時代則沒有這樣的技術、就是在技術落後的情況下,開普勒也能以其敏銳的洞察力判斷出行星運動受來自太陽的引力的控制。
開普勒除了發明行星運動定律外,還對天文學做出了許多小的貢獻。他也對光學做出了重要的貢獻。不幸的是他在晚年為私事而感到憂傷。當時德國開始陷入「三十年戰爭」的大混亂之中,很少有人能躲進世外桃源。
他遇到的一個問題是領取薪水。神聖羅馬皇帝即使在較興隆的時期都是怏怏不樂地支付薪水。在戰亂時期,開普勒的薪水被一拖再拖,得不到及時的支付。開普勒結過兩次婚,有十二個孩子,這樣的經濟困難的確很嚴重。另一個問題是他的母親在1620年由於行巫術而被捕。開普勒花費了大量的時間設法使母親在不受拷打的情況下獲得釋放,他終於達到了目的。
開普勒於1630年在巴伐利亞州雷根斯堡市去世。在「三十年戰爭」的動亂中,他的墳墓很快遭毀。但是業已證明他的行星運動定律是一座比任何石碑都更為久佇長存的紀念碑。
G. 開普勒的貢獻
開普勒 (1571-1630)
開普勒是德國近代著名的天文學家、數學家、物理學家和哲學家。他以數學的和諧性探索宇宙,在天文學方面做出了巨大的貢獻。開普勒是繼哥白尼之後第一個站出來捍衛太陽中心說、並在天文學方面有突破性成就的人物,被後世的科學史家稱為「天上的立法者」。 開普勒出生在德國威爾的一個貧民家庭,開普勒是一個早產兒,體質很差。他在童年時代遭遇了很大的不幸,四歲時患上了天花和猩紅熱,雖僥幸死裡逃生,身體卻受到了嚴重的摧殘,視力衰弱,一隻手半殘。但開普勒身上有一種頑強的進取精神,但一直堅持努力學習,成績一直名列前茅。 1587年進入蒂賓根大學,在校中遇到秘密宣傳哥白尼學說的天文學教授麥斯特林。在他的影響下,很快成為哥白尼學說的忠實維護者。大學畢業後,開普勒獲得了天文學碩士的學位,被聘請到格拉茨新教神學院擔任教師。後來,由於學校被天主教會控制,開普勒離開神學院前往布拉格,與卓越的天文觀察家第谷一起專心地從事天文觀測工作。正是第谷發現了開普勒的才能。在第谷的幫助和指導下,開普勒的學業有了巨大的進步。第谷死後,開普勒接替了他的職位,被聘為皇帝的數學家。然而皇帝對他十分慳吝,給他的薪俸僅僅是第谷的一半,還時常拖欠不給。他的這一點點收入不足以養活年邁的母親和妻兒,因此生活非常困苦。但開普勒卻從未中斷過自己的科學研究,並且在這種艱苦的環境下取得了天文學上的累累成果。 早期的開普勒深受柏拉圖和畢達哥拉斯神秘主義宇宙結構論的影響,以數學的和諧性去探索宇宙。他用古希臘人已經發現的五個正多面體,跟當時巳知的六顆行星的軌道套迭,從而解釋了太陽系中包括地球在內恰好有六顆行星以及它們的軌道大小的原因。他把這些結論整理成書發表,定名為《宇宙的秘密》。這個設想雖帶有神秘主義色彩,但卻也是一個大膽的探索。 第谷最大的天文學成就就是發現了開普勒。第谷在臨終前將自己多年積累的天文觀測資料全部交給了開普勒,再三叮囑開普勒要繼續他的工作,並將觀察結果出版出來。開普勒接過了第谷尚未完成的研究工作。 後來,開普勒在伽利略的影響下,通過對行星運動進行深入的研究,拋棄了柏拉圖和畢達哥拉斯的學說,逐步走上真理和科學的軌道。 對火星軌道的研究是開普勒重新研究天體運動的起點。因為在第谷遺留下來的數據資料中,火星的資料是最豐富的,而哥白尼的理論在火星軌道上的偏離最大。開始,開普勒用正圓編制火星的運行表,發現火星老是出軌。他便將正圓改為偏心圓。在進行了無數次的試驗後,他找到了與事實較為符合的方案。可是,依照這個方法來預測衛星的位置,卻跟第谷的數據不符,產生了8分的誤差。這8分的誤差相當於秒針0.02秒瞬間轉過的角度。開普勒知道第谷的實驗數據是可信的,那錯誤出在什麼地方呢? 正是這個不容忽略的8分使開普勒走上了天文學改革的道路。他敏感的意識到火星的軌道並不是一個圓周。隨後,在進行了多次實驗後,開普勒將火星軌道確定為橢圓,並用三角定點法測出地球的軌道也是橢圓,斷定它運動的線速度跟它與太陽的距離有關。 這樣就得出了關於行星運動的第二條定律:「行星的向徑在相等的時間內掃過相等的面積。」這兩條定律,刊登於1609年出版的《新天文學》一書。書中他還指出,這兩條定律同樣適用於其他行星和月球的運動。1612年,開普勒的保護人魯道夫二世被迫退位,因此他也離開布拉格,去奧地利的林茨。當地專門為他設立了一個數學家的職務。 經過長期繁復的計算和無數次失敗,他終於發現了行星運動的第三條定律:「行星公轉周期的平方等於軌道半長軸的立方。」這一結果發表在1619年出版的《宇宙和諧論》中。行星運動三定律的發現為經典天文學奠定了基石,並導致數十年後萬有引力定律的發現。 1604年9月30日在蛇夫座附近出現一顆新星,最亮時比木星還亮。開普勒對這顆新星進行了17個月的觀測並發表了觀測結果。歷史上稱它為開普勒新星(這是一顆銀河系內的超新星)。1607年,他觀測了一顆大彗星,就是後來的哈雷彗星。 不僅在天文學上,開普勒在在光學領域的貢獻也是非常卓越的。他是近代光學的奠基者。他研究了小孔成像,並從幾何光學的角度加以解釋說明。他指出光的強度和光源的距離的平方成反比。開普勒研究過光的折射問題,認為折射的大小不能單單從物質密度的大小來考慮。例如油的密度比水的密度小,而它的折射卻比水的折射大。1611年,開普勒發表了《折光學》一書,闡述了光的折射原理,為折射望遠鏡的發明奠定了基礎。他最早提出了光線和光束的表示法,還成功地改進瞭望遠鏡。開普勒還對人的視覺進行了研究,糾正了以前人們所認為的視覺是由眼睛的發射出光的錯誤觀點。他認為人看見物體是因為物體所發出的光通過眼睛的水晶體投射在視網膜上,並且解釋了產生近視眼和遠視眼的原因。1604年發表《對威蒂略的補充--天文光學說明》。1611年出版《光學》一書,這是一本闡述近代望遠鏡理論的著作。他把伽里略望遠鏡的凹透鏡目鏡改成小凸透鏡,這種望遠鏡被稱為開普勒望遠鏡。 開普勒還發現大氣折射的近似定律,用很簡單的方法計算大氣折射,並且說明在天頂大氣折射為零。他最先認為大氣有重量,並且正確地說明月全食時月亮呈紅色是由於一部分太陽光被地球大氣折射後投射到月亮上而造成的。 他出版的《哥白尼天文學概要》敘述他對宇宙結構和大小的觀點;在《彗星論》中,他指出彗尾總是背著太陽,是因為太陽光排斥彗頭的物質所造成;1627年出版的《魯道夫星表》是根據他的行星運動定律和第谷的觀測資料編制的。根據此表可以知道行星的位置,其精度比以前的任何星表都高,直到十八世紀中葉,它一直被視為天文學上的標準星表。 他於1629年出版的《稀奇的1631年天象》中預言1631年11月7日水星凌日現象,12月6日金星也將凌日,果然如期觀測到了水星凌日,而金星凌日西歐看不到。1630年,他幾個月領不到薪水,經濟困難,不得不親自前往雷根斯堡索取。在那裡突然高燒,幾天後在貧病交困中去世。 晚年的開普勒堅持不懈地同唯心主義的宇宙論作斗爭。1625年,他寫了題為《為第谷.布拉赫申辯》的著作,駁訴了烏爾蘇斯對第谷的攻擊,因而受到了天主教會的迫害。天主教會將開普勒的著作列為禁書。1626年,一群天主教徒保圍了開普勒的住所,揚言要處決他。後來,開普勒因為曾擔任皇帝的數學家而倖免遇難。 1630年11月,因數月未得到薪金,生活難以維持,年邁的開普勒不得不親自到雷根斯堡索取。不幸的是,他剛剛到那裡就抱病不起。1630年11月15日,開普勒在一家客棧里悄悄地離開了世界。他死時,除一些書籍和手稿之外,身上僅剩下了7分尼(1馬克等於100分尼)。 開普勒被葬於拉提斯本聖彼得堡教堂,戰爭過後,他的墳墓已當然無存。但他突破性的天文學理論,以及他不懈探索宇宙的精神卻成為了後人銘記他的最好的豐碑。 開普勒所處的年代正值歐洲從封建主義社會向資本主義社會轉變的時期。在科學與神權的斗爭中,開普勒堅定地站在了科學的一邊,用自己孱弱的身體、艱苦的勞動和偉大的發現來挑戰封建傳統觀念,推動了唯物主義世界觀的發展,使人類科學向前跨進了一大步。馬克思高度評價了開普勒的品格,稱他是自己所喜愛的英雄。
H. 開普勒的老師第谷當時也相信哥白尼的日心說嗎
第谷的觀測與哥白尼有出入,他不信日心說的
I. 開普勒的老師是誰
第谷(Tycho Brahe,1546-1601) 開普勒研究它的行星記錄研究了20年,最終提出三大定律。。。。
諸葛亮。。。不知道
J. 開普勒簡介
開普勒(Johannes Kepler,1571~1630)德國天文學家、光學家。1571年12月27日生於德國魏爾,父親早年棄家出走,母親脾氣極壞。他是七個月的早產兒,從小體弱多病,四歲時的天花在臉上留下疤痕,猩紅熱使眼睛睛受損,高度近視,一隻手半殘,又瘦又矮。但他勤奮努力,智力過人,一直靠獎學金求學。1587年進人蒂賓根大學學習神學與數學。他是熱心宣傳哥白尼學說的天文學教授M。麥斯特林的得意門生,1591年取得碩士學位。1594年,應奧地利南部格拉茲的路德派高校之聘講授數學。1600年被聘請到布拉格近郊的邦拉基堡天文台,任第谷的助手。1601年第谷去世後,開普勒繼承了宮廷數學家的職位和第谷未完成的工作。1612年移居到奧地利的林茨,繼續研究天文學。晚年生活極度貧困,1630年11月15日,年近花甲的他在索薪途中病逝於雷根斯堡。
開普勒在大學學習時就對托勒密和哥白尼體系進行了深人的對比研究,並力求進一步找出宇宙中當時已知的六大行星與太陽之間可以體現「數的和諧」的規律。1596年他的處女作《宇宙的神秘》出版,書中他利用正四面體、正方體、正八面體、正十二面體(12個五邊形)、正二十面體(20個三角形)及六個球體嵌套起來,解釋各行星的哥白尼軌道,其誤差不超過5%。這一純粹幾何型的宇宙構想雖然沒有實際意義,但他的數學才能和豐富的想像力,引起了第谷和伽利略的贊許。
開普勒對第谷交辦的編制魯道夫星表的任務,並不是機械地完成它,他自己在視力不強的條件下又做了不少觀測工作,如1604年9月30日發現超新星爆發,並做了長達17個月的觀測,他把這次觀測結果寫人了1606年發表的《蛇夫足下的新星》一文中.1607年觀測到彗星即後來的哈雷彗星等,他將伽利略望遠鏡中的凹透鏡目鏡改為小凸透鏡,後人稱它為開普勒望遠鏡。1611年出版《屈光學》一書闡述望遠鏡理論,還清晰地引人了光線概念,研究了大氣折射,提出了在小角度情況下折射角與入射角成正比,提出了光的照度定律、視覺理論等等,這些不僅有利於積累與核實觀測資料,也是光學發展的重要收獲,笛卡兒曾說:「開普勒是我主要的光學老師,勝過所有他人」。
他在天文學研究中面對著如何從大量觀測資料中確定行星的准確幾何軌道並找出用數學描述行星運動規律的問題。為此,首先要確定地球的真實運動軌道。他從太陽、地球、火星在一條直線上的時刻開始,經過687天火星繞日運行一周回到原處時,根據從地球上看到的太陽和火星的方向(相對於恆星這是可以知道的),就可以確定地球軌道上的一點。處理幾組每隔687天測得的數據,就可以准確地確定地球軌道的形狀。
在繼續找尋火星的軌道時,他在一年半時間里經過70多次艱巨的思索、計算,按照「勻速圓周運動」的傳統思路反復比較了托勒密、哥白尼、第谷的理論路徑與第谷的實測數據,提出各種偏心圓形軌道的設想方案,但是最好的結果誤差仍達8角分之多。而第谷的最大觀測誤差只有2角分。他把這次艱苦的計算愉快地比喻為「征服與戰勝火星的戰斗」,他說「這個詭計多端的敵人出乎意料地扯斷了我用方程式製成的鎖鏈」,使「我那些物理因素編成的部隊倍受創傷」,它卻「逃之夭夭。」這8角分之差便導致了天文學的革新。開普勒忠於實測數據,一絲不苟,以不屈不撓的精神,去找尋新的道路:只有放棄「圓形」「勻速」的傳統觀念,才能符合行星近日時快、遠日時慢的觀測事實。醒悟到這一點對開普勒是很不容易的,他用下面的話表達了他把數學定律引入物理學、天文學的艱辛過程:
「考慮和計算這件事差不多弄得我發瘋。我實在不能明白為什麼竟是橢圓?真是荒謬絕倫!難道解決直徑的矛盾問題非得通過橢圓這條路不可嗎?……通過推理得出的物理原則必須和經驗相吻合,除了承認行星的軌道是完全橢圓之外別無它途。」
在上述工作的基礎上,開普勒於1609年在《新天文學>一書中發表了他的第一、第二行星定律(橢圓軌道定律與等面積定律)。但他仍不滿足於此而繼續尋求各行星之間軌道參數的規律性,經過無數的試驗——失敗——再試驗,在1619年出版的《宇宙的和諧》中他終於發現了第三定律(周期定律)。這樣,簡明的數學結論終於代替了過去的復雜體系模型,使哥白尼日心說取得了徹底的勝利。
開普勒通過數學規律和「魯道夫星表」使宇宙體系獲得了一個有序的圖景。他還進一步尋求行星繞日體系的形成原因,提出磁力說。他在《哥白尼天文學概論》(1618~1621)一書中根據吉伯的地球是大磁體的觀點,提出了自己的設想來解釋行星繞日橢圓形軌道的物理原因:從太陽的「運動精靈」處發出輪輻式力線,由於太陽繞其軸自轉,這些直的力線對各行星施加一種「推力」。每個行星猶如一塊大磁體,其磁軸在空中運行時始終不變,即太陽排斥其中一極而又吸引另一極。他認為「重力是趨於結合或合並的同類物體之間的相互作用,類似於磁。」這些對於萬有引力與重力的物理性質的早期思考,推動了萬有引力的研究。
開普勒的一生迭遭病魔、貧窮、宗教沖突和戰爭的困擾。他是在苦難坎坷中努力奮斗終獲成功的。開普勒奮斗的動力是他對天文學真實規律的執著追求和堅韌不拔克服種種困難的獻身精神。第谷遺留給他的准確豐富的觀測資料和他自己從無數次的失敗中找到的正確方法給他提供了成功的條件。