开普勒的老师
A. 开普勒有哪些成就
宇宙是否无限,我们至今不得而知,但天体运动其实也遵循某种规律,它们的发现可说石破天惊,从此激起人类探索宇宙的热情。最早发现天体运行规律的就是德国天文学家开普勒,他也因此博得“天空立法者”的美誉。
1571年,开普勒出生在德国的威尔德斯达特镇。12岁时,对神学没有任何兴趣的开普勒被送到修道院学习。17岁时进入杜宾根大学。在杜宾根大学学习期间,受天文学教授麦斯特林的影响,接受了哥白尼的日心说,并像伽利略一样,成为这一学说的热烈拥护者。
开普勒的一生充满了不幸,他幼年体弱多病,有一只半残的手,视力也很衰弱;中年时,他的妻子死了,儿子也染上重病,这一切遭遇使他终身贫困交加,不得不靠教书及占星算命维持生活,但是顽强的开普勒并没有被惨痛的命运压倒,他以惊人的毅力为人类做出了巨大的贡献。开普勒很早就注意到距离太阳近的行星走得快,而距离较远的行星走得慢些,由此,他想到行星的运行与太阳的距离有某种关系。凭着丰富的想象力和过人的数学才能,开普勒尝试着解释这些现象,并写了一本书——《神秘的宇宙》。当开普勒把这本书寄给丹麦天文学家第谷·布拉赫后,尽管第谷对开普勒的解释不赞同,但他还是一眼就看出开普勒是一个很有前途的天文学家,于是邀他前来自己所在的布拉格天文台工作。
开普勒与第谷一见如故,大有相见恨晚之感。但遗憾的是第二年第谷就去世了。不久圣罗马皇帝鲁道夫就委任开普勒为皇家数学家,成为第谷事业的继承人。
视力不是很好的开普勒,在观测的时候遇到了很多的困难,但还是在1604年9月30日发现了在蛇夫座附近出现一颗新星。这颗新星后来被称为“开普勒新星”。3年后,他还发现了闻名世界的哈雷彗星。
开普勒是一个善于分析材料的人,他一生的工作,大部分时间都是在分析第谷遗留下来的观测资料。他在研究火星公转的时候发现,各种计算方法算出来的结果都与第谷的观测资料不相吻合。经过仔细分析,他提出一个大胆的设想:火星可能不是人们认为的匀速圆周运动,而是椭圆形的,太阳处于椭圆形中的一个焦点位置。这就是后来的行星运动第一定律。
发现了火星的运行轨道是椭圆后,他又把目光转移到了火星的运行速度上。起初,开普勒认为火星运行以相同的速率运行,可不久发现了一个问题:计算结果得出的火星位置与老师第谷观察的数据有8分弧度的差距。8分的弧度相当于火星0.02秒瞬间转过的角度。开普勒没有放过这一微小的出入,经过反复核算,8分弧度的差距依然存在。开普勒深信,老师第谷是一位对工作一丝不苟的人,他的观察数据应该经得起考验,如果与实际有出入,在反复的比较中,老师不可能没发现。由此,他想到在不同点的速率可能不同,最终得出开普勒第二定律:行星与太阳的边线在相等时间里扫过的面积相等。
1612年,罗马皇帝鲁道夫二世被迫退位,开普勒也失去了保护人,因此他不得不离开布拉格,前往奥地利林茨。但这并没有影响他对行星运动的研究,他乘胜追击,此后不久便发现了行星运动的第三条定律:“行星公转周期的平方正比于轨道半长轴的立方。”并于1619年发表在《宇宙和谐论》中。
行星运动三大定律的发现是人类第一次为天体运动立法,标志着人类对天文的研究迈出了历史性突破,它的发现不仅为经典天文学奠定了基石,也为数十年后牛顿万有引力定律的发现打下了基础。
除天文学外,开普勒对光学也作了长期的研究,并取得了丰硕的成果,1604年发表《对威蒂略的补充——天文光学说明》以及1611年出版《光学》等都是此领域的经典之作。在光学的研究中,开普勒发现阳光穿过大气的时候也会发生折射,总结出了近似折射定律的折射规律,并且正确地解释月全食时月亮出现红色现象的原因——由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上形成的。此外,开普勒还把伽利略望远镜中的凹透镜目镜改换成小凸透镜,从而大大改进了望远镜的观测效果。
1630年,开普勒在巴伐利亚州雷根斯堡市去去世。在数十年的战争中,他的坟墓早已被毁弃。但是他“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。
B. 开普勒是一位怎样的人物
开普勒不仅是天文学家,还是有很高造诣的数学家。他善于思考,有丰富的想象力。他相信,宇宙是有秩序的,全部行星构成一个整体,并存在统一的定律,可以用数学关系表示出来。
他选择火星为研究对象,因为在第谷的资料中,对火星的观测占有最多篇幅,而且这个行星的运行与哥白尼理论出入很大。
开普勒按照哥白尼体系也即行星轨道是正圆作了多次计算,但结果总是与实际观测数据差8角分。开普勒幼年患天花,损伤了视力,不能亲自进行天文观测,但他相信第谷的测量是非常准确的,自己的计算也没有问题。于是他敏锐地感到行星的轨道为正圆是错误的。正是凭这8角分的差异,开普勒开始了天文学的革新。
经过无数次刻苦计算,尝试了70多种轨道,最后,开普勒终于发现椭圆形轨道与观测值十分吻合,而太阳恰好位于椭圆的一个焦点上,这样,开普勒终于发现了火星的真实轨道。
C. 开普勒的生平
【科学家约翰尼斯·开普勒简介】行星运动定律的创立者约翰尼斯·开普勒于公元1571年出生在德国的威尔德斯达特镇,恰好是哥白尼发表《天体运行论》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日心说。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。”
在蒂宾根大学毕业后,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泰修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。开普勒认为通过对泰修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:哥白尼日心说,古老的托勒密地心说,或许是泰修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国组成的。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,比如像毕得格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之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。当时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。
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。
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。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。
D. 第谷和开普勒是什么关系
师生关系,开普勒是第谷的学生。
德国天文学家开普勒的研究资料主要来自丹麦天文学家第谷·布拉赫。
布拉赫坚持观测达20年之久,但不善于理论思维,只留下一堆资料,没有发现规律。开普勒重视理论思维,发现了行星运动三定律。
第谷·布拉赫是天文史上的一位奇人。他对于星象的观测,其精确严密在当时达到了前所未有的程度。其编纂的星表的数据甚至已经接近了肉眼分辨率的极限,这让人瞠目结舌。
第谷的数据为其弟子——大名鼎鼎的开普勒所运用,由此创立了著名的行星运动三大定律,成就了近代天文学的开端。
(4)开普勒的老师扩展阅读:
第谷和开普勒的故事
1597年,年轻的开普勒写成《神秘的宇宙》一书,设计了一个有趣的、由许多有规则的几何形体构成的宇宙模型。1599年第谷看到那本书,十分欣赏作者的智慧和才能,立即写信给开普勒,热情邀请他做自己的助手,还给他寄去了路费。
开普勒来到第谷身边以后,师徒俩朝夕相处,形影不离,结成了忘年交。业务上,第谷精心指导;经济上,第谷慷慨相助。第谷由衷希望开普勒这匹千里马早日飞奔。但是,过了一段时间,开普勒受多疑的妻子的挑唆,突然和第谷决裂了。
他忘恩负义地公开散布第谷的坏话,最后留下一封满纸侮辱性言语的信,不辞而别。开普勒的离去,使爱才如命的第谷非常伤心。他意识到这完全是一种误会,马上写信给开普勒,胸怀宽广地请他回来。开普勒读了第谷的诚挚友好的来信,惭愧得无地自容。
他热泪盈眶地提笔写了忏悔信,彻底承认错误。当两人重修旧好的时候,开普勒不由自主地又检讨起来,第谷立刻制止说:“过去的还要说什么呢?你是我的好朋友。现在我们又在一起研究了,这就够了!”
第谷不记旧怨,不但把才华出众的开普勒推荐给国王,而且把自己几十年辛勤工作积累下来的观测资料和手稿,全部交给开普勒使用。他语重心长地对开普勒说:“除了火星所给与你的麻烦之外,其他一切麻烦都没有了。火星我也要交托于你,它是够一个人麻烦的。”
E. 开普勒第二定律是什么老师今天上课我晕了
开普勒第二定律,也称面积定律:太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
公式:S1=S2
近日点速度快,远日点速度慢
推导结论:对于某一行星来说,它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变,即行星做匀速圆周运动。
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F. 开普勒是个怎样的人
约翰尼斯·开普勒(JohannsKe-pler,1571—1630),杰出的德国天文学家,他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。为哥白尼的日心说提供了最可靠的证据,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。
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几年教授。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。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之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。当时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。
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。
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。
G. 开普勒的贡献
开普勒 (1571-1630)
开普勒是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”。 开普勒出生在德国威尔的一个贫民家庭,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,但一直坚持努力学习,成绩一直名列前茅。 1587年进入蒂宾根大学,在校中遇到秘密宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林。在他的影响下,很快成为哥白尼学说的忠实维护者。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。 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。 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。 这样就得出了关于行星运动的第二条定律:“行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。”这两条定律,刊登于1609年出版的《新天文学》一书。书中他还指出,这两条定律同样适用于其他行星和月球的运动。1612年,开普勒的保护人鲁道夫二世被迫退位,因此他也离开布拉格,去奥地利的林茨。当地专门为他设立了一个数学家的职务。 经过长期繁复的计算和无数次失败,他终于发现了行星运动的第三条定律:“行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立方。”这一结果发表在1619年出版的《宇宙和谐论》中。行星运动三定律的发现为经典天文学奠定了基石,并导致数十年后万有引力定律的发现。 1604年9月30日在蛇夫座附近出现一颗新星,最亮时比木星还亮。开普勒对这颗新星进行了17个月的观测并发表了观测结果。历史上称它为开普勒新星(这是一颗银河系内的超新星)。1607年,他观测了一颗大彗星,就是后来的哈雷彗星。 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。1604年发表《对威蒂略的补充--天文光学说明》。1611年出版《光学》一书,这是一本阐述近代望远镜理论的著作。他把伽里略望远镜的凹透镜目镜改成小凸透镜,这种望远镜被称为开普勒望远镜。 开普勒还发现大气折射的近似定律,用很简单的方法计算大气折射,并且说明在天顶大气折射为零。他最先认为大气有重量,并且正确地说明月全食时月亮呈红色是由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上而造成的。 他出版的《哥白尼天文学概要》叙述他对宇宙结构和大小的观点;在《彗星论》中,他指出彗尾总是背着太阳,是因为太阳光排斥彗头的物质所造成;1627年出版的《鲁道夫星表》是根据他的行星运动定律和第谷的观测资料编制的。根据此表可以知道行星的位置,其精度比以前的任何星表都高,直到十八世纪中叶,它一直被视为天文学上的标准星表。 他于1629年出版的《稀奇的1631年天象》中预言1631年11月7日水星凌日现象,12月6日金星也将凌日,果然如期观测到了水星凌日,而金星凌日西欧看不到。1630年,他几个月领不到薪水,经济困难,不得不亲自前往雷根斯堡索取。在那里突然高烧,几天后在贫病交困中去世。 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.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。 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)。 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。 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。
H. 开普勒的老师第谷当时也相信哥白尼的日心说吗
第谷的观测与哥白尼有出入,他不信日心说的
I. 开普勒的老师是谁
第谷(Tycho Brahe,1546-1601) 开普勒研究它的行星记录研究了20年,最终提出三大定律。。。。
诸葛亮。。。不知道
J. 开普勒简介
开普勒(Johannes Kepler,1571~1630)德国天文学家、光学家。1571年12月27日生于德国魏尔,父亲早年弃家出走,母亲脾气极坏。他是七个月的早产儿,从小体弱多病,四岁时的天花在脸上留下疤痕,猩红热使眼睛睛受损,高度近视,一只手半残,又瘦又矮。但他勤奋努力,智力过人,一直靠奖学金求学。1587年进人蒂宾根大学学习神学与数学。他是热心宣传哥白尼学说的天文学教授M。麦斯特林的得意门生,1591年取得硕士学位。1594年,应奥地利南部格拉兹的路德派高校之聘讲授数学。1600年被聘请到布拉格近郊的邦拉基堡天文台,任第谷的助手。1601年第谷去世后,开普勒继承了宫廷数学家的职位和第谷未完成的工作。1612年移居到奥地利的林茨,继续研究天文学。晚年生活极度贫困,1630年11月15日,年近花甲的他在索薪途中病逝于雷根斯堡。
开普勒在大学学习时就对托勒密和哥白尼体系进行了深人的对比研究,并力求进一步找出宇宙中当时已知的六大行星与太阳之间可以体现“数的和谐”的规律。1596年他的处女作《宇宙的神秘》出版,书中他利用正四面体、正方体、正八面体、正十二面体(12个五边形)、正二十面体(20个三角形)及六个球体嵌套起来,解释各行星的哥白尼轨道,其误差不超过5%。这一纯粹几何型的宇宙构想虽然没有实际意义,但他的数学才能和丰富的想象力,引起了第谷和伽利略的赞许。
开普勒对第谷交办的编制鲁道夫星表的任务,并不是机械地完成它,他自己在视力不强的条件下又做了不少观测工作,如1604年9月30日发现超新星爆发,并做了长达17个月的观测,他把这次观测结果写人了1606年发表的《蛇夫足下的新星》一文中.1607年观测到彗星即后来的哈雷彗星等,他将伽利略望远镜中的凹透镜目镜改为小凸透镜,后人称它为开普勒望远镜。1611年出版《屈光学》一书阐述望远镜理论,还清晰地引人了光线概念,研究了大气折射,提出了在小角度情况下折射角与入射角成正比,提出了光的照度定律、视觉理论等等,这些不仅有利于积累与核实观测资料,也是光学发展的重要收获,笛卡儿曾说:“开普勒是我主要的光学老师,胜过所有他人”。
他在天文学研究中面对着如何从大量观测资料中确定行星的准确几何轨道并找出用数学描述行星运动规律的问题。为此,首先要确定地球的真实运动轨道。他从太阳、地球、火星在一条直线上的时刻开始,经过687天火星绕日运行一周回到原处时,根据从地球上看到的太阳和火星的方向(相对于恒星这是可以知道的),就可以确定地球轨道上的一点。处理几组每隔687天测得的数据,就可以准确地确定地球轨道的形状。
在继续找寻火星的轨道时,他在一年半时间里经过70多次艰巨的思索、计算,按照“匀速圆周运动”的传统思路反复比较了托勒密、哥白尼、第谷的理论路径与第谷的实测数据,提出各种偏心圆形轨道的设想方案,但是最好的结果误差仍达8角分之多。而第谷的最大观测误差只有2角分。他把这次艰苦的计算愉快地比喻为“征服与战胜火星的战斗”,他说“这个诡计多端的敌人出乎意料地扯断了我用方程式制成的锁链”,使“我那些物理因素编成的部队倍受创伤”,它却“逃之夭夭。”这8角分之差便导致了天文学的革新。开普勒忠于实测数据,一丝不苟,以不屈不挠的精神,去找寻新的道路:只有放弃“圆形”“匀速”的传统观念,才能符合行星近日时快、远日时慢的观测事实。醒悟到这一点对开普勒是很不容易的,他用下面的话表达了他把数学定律引入物理学、天文学的艰辛过程:
“考虑和计算这件事差不多弄得我发疯。我实在不能明白为什么竟是椭圆?真是荒谬绝伦!难道解决直径的矛盾问题非得通过椭圆这条路不可吗?……通过推理得出的物理原则必须和经验相吻合,除了承认行星的轨道是完全椭圆之外别无它途。”
在上述工作的基础上,开普勒于1609年在《新天文学>一书中发表了他的第一、第二行星定律(椭圆轨道定律与等面积定律)。但他仍不满足于此而继续寻求各行星之间轨道参数的规律性,经过无数的试验——失败——再试验,在1619年出版的《宇宙的和谐》中他终于发现了第三定律(周期定律)。这样,简明的数学结论终于代替了过去的复杂体系模型,使哥白尼日心说取得了彻底的胜利。
开普勒通过数学规律和“鲁道夫星表”使宇宙体系获得了一个有序的图景。他还进一步寻求行星绕日体系的形成原因,提出磁力说。他在《哥白尼天文学概论》(1618~1621)一书中根据吉伯的地球是大磁体的观点,提出了自己的设想来解释行星绕日椭圆形轨道的物理原因:从太阳的“运动精灵”处发出轮辐式力线,由于太阳绕其轴自转,这些直的力线对各行星施加一种“推力”。每个行星犹如一块大磁体,其磁轴在空中运行时始终不变,即太阳排斥其中一极而又吸引另一极。他认为“重力是趋于结合或合并的同类物体之间的相互作用,类似于磁。”这些对于万有引力与重力的物理性质的早期思考,推动了万有引力的研究。
开普勒的一生迭遭病魔、贫穷、宗教冲突和战争的困扰。他是在苦难坎坷中努力奋斗终获成功的。开普勒奋斗的动力是他对天文学真实规律的执著追求和坚韧不拔克服种种困难的献身精神。第谷遗留给他的准确丰富的观测资料和他自己从无数次的失败中找到的正确方法给他提供了成功的条件。