姓 名:开普勒
国 籍:德国
生卒年:公元1571~1630年
出生地:德国符腾堡魏尔市
特 长:天文学
历史评价
德国近代天文学家、数学家、物理学家,也是一位伟大的科学哲学家。
一生成就
1601年,开普勒成为第谷事业的继承人,并继任为皇帝鲁道夫二世的御用数学家。开普勒整理了第谷的遗作,并出版了第谷的《新天文学》和《释彗星》。
1604年9月30日开普勒在蛇夫座附近发现一颗新星,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,他发现有时这颗行星比木星还要亮。人们把它称为“开普勒新星”。后来经过科学证明这是一颗银河系内的超新星。1607年,开普勒还观测到了一颗大彗星,经过证实它就是后来的哈雷彗星。开普勒在光学领域也有卓越的贡献,是近代光学的奠基者。在研究透镜成像时,他最先提出了光线和光束的表示方法,更成功地改进望远镜。1604年发表《对威蒂略的补充,天文光学说明》。
开普勒开始研究第谷留下的大量行星观察的资料。在众多数据中,以火星的数据最多,而当哥白尼的理论运用在火星轨道上时所产生的偏差又是最大的。开普勒由火星开始进行了探索。在经历无数次观察、运算失败之后,才意识到火星的轨道是椭圆形而不是圆形。
火星这微小而微妙的误差并没有逃过开普勒敏锐的眼睛,开普勒发现:总是偏离自己用正圆编制的火星运行表,于是他就尝试着改为偏心圆。无数次的试验后,开普勒意识到火星的轨道并不是一个圆周而是椭圆,这样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。
根据这些,开普勒于1609年出版了《新天文学》一书,提出了著名的开普勒第一和第二定律。开普勒第一定律: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。开普勒第二定律:向量半径(行星与太阳的连线)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。1619年,开普勒出版另一本书《宇宙谐和论》,开普勒发表了他的第三定律,开普勒第三定律是:行星公转周期(T)的平方与行星和太阳的平均距离(D)的立方成正比,这一定律可以把太阳系变成一个统一的物理体系。
开普勒第一和第二定律校正了哥白尼学说的一些错误,可以说是对哥白尼的日心说的进一步发展和丰富,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。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。
1611年出版《光学》一书,这是一本阐述近代望远镜理论的著作,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。他把伽里略望远镜的凹透镜目镜改成小凸透镜,他所建立的这种望远镜被称为“开普勒望远镜”。
开普勒从几何光学的角度解释了“小孔成像”现象。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,光的强度和距离的平方成反比。
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。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。
开普勒还发现大气折射的近似定律。最先认为大气有重量,指出由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上造成月全食时月亮呈红色。开普勒在《彗星论》中,通过观察根据彗尾总是背着太阳,得出了太阳光排斥彗星的物质所造成之一结论。1627年,开普勒行星运动定律和第谷的观测资料编制出版了《鲁道夫星表》。根据此表可以知道行星的位置,其精度非常高,直到十八世纪中叶,一直被视为天文学上的标准星表。
开普勒在天文学方面做出的巨大贡献,被后世科学史家称为“天上的立法者”。同时,开普勒在光学上也做出了巨大成就,是现代实验光学的奠基人。
开普勒是近代自然科学的开创者之一。作为中世纪与近代交替时期的人物,巩固了日心说的基石。作为著名天文学家第谷的学生和继承人,开普勒与意大利著名科学家伽利略是17世纪同时代的两位巨人。开普勒从理论的高度上对哥白尼学说做了科学论证,所发现的行星运动定律“改变了整个天文学”,为后来牛顿发现万有引力定律奠定了基础。
生活速写
开普勒一生有许多重大的发现,但他在现实生活里却很不幸运,一辈子与困顿为伍。
1571年12月27日,开普勒出生于德国符腾堡魏尔市的一个贵族家庭,自出生便与祖父母同住。祖父曾任该市市长。后开普勒的家庭日益没落,父亲为一名雇佣兵,嗜酒如命,性格暴躁,曾一度弃家出走,母亲脾气古怪乖戾。
开普勒是一个7月即出生的早产儿,体质很差。童年时代,开普勒遭遇了很大的不幸,五岁时患上了天花和猩红热,开普勒侥幸死里逃生,身体却受到了严重的摧残——脸上留下疤痕,眼睛受损成为高度近视,并且一只手还属于半残性质,开普勒整个人又瘦又矮。这些给他的生活和工作造成极大的不便。1587年,开普勒进入蒂宾根大学。这时父亲病故,母亲被指控有巫术罪而入狱。
开普勒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。经济困苦和操劳过度严重损害了开普勒的健康。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正在举行帝国会议的里根斯堡索取。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),终年59岁。他的坟墓经历了三十年战争后竟荡然无存。
传世佳句
这三大定律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!
只要德国不嫌弃我,我将永远忠于德国。我生为德国人,在德国长大,我只希望在有德意志风俗,充满自由思想的王国中生活。
名人年谱
公元1571年12月27日,出生于德国符腾堡魏尔市的一个贵族家庭。
公元1587年,开普勒进入蒂宾根大学。
公元1594年,开普勒到了奥地利格拉茨新教高级中学教授数学、天文,以及古典文学、修辞学和道德学等课程。
公元1596年,开普勒在宇宙论方面发表了第一本重要的著作《宇宙的神秘》。
公元1601年,开普勒成为第谷事业的继承人,并继任为皇帝鲁道夫二世的御用数学家。
公元1630年11月15日,开普勒离开了世界。
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