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约翰尼斯·开普勒生平介绍
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人给了他启示，行星运行的快慢同它们的轨道位置有关，较远的行星有较长的运行周期。第二定律也表明，即使在同一轨道上，行星速度也因距太阳远近而变化。沿着这条思路，开普勒确信行星运动周期与它们轨道大小之间应该是“和谐”的。他要找出其间的数量关系来。
开普勒是怎样寻找这个关系的呢？他面对的只是一些观测数据，现在要在它们背后找出隐藏着的自然规律来，这就要求这位天文学家具有高度惊人的毅力和耐心。
开普勒和哥白尼一样，并不知道行星与太阳之间的实际距离，只知道它们距太阳的相对远近。他把地球作为比较标准：以日地平均距离（天文单位）为距离单位；以地球绕太阳运动周期 （一年）为时间单位。把各个行星的公转周期 （T）及它们与太阳的平均距离（R）排列成一个表，以探讨它们之间存在什么数量关系。
行星名称 公转周期 （T） 太阳距离 （R）
水星 0.241 0.387
金星 0.615 0.723
地球 1.000 1.000
火星 1.881 1.524
木星 11. 8625.203
土星 29.457 9.539
从这个表中可知，对水星而言，公转周期是0.241年，距离是0.387天文单位；而对金星来说，则分别为0.615年和0.723天文单位……余类推。这么一堆乱七八糟的数字能反映出什么规律性呢？像做数字游戏一样，开普勒对表中各项数字翻来复去作各式各样的运算：把它们互相乘、除、加、减；又把它们自乘；时而又求它们的方根……。这样，在很少有人了解和支持的困难情况下，他顽强地苦战达9年之久。经过无数次的失败，他终于找到一个奇妙的规律。他在原来的那个表里增添两列数字：
2 3
行星名称 公转周期 （T） 太阳距离 （R）周期平方 （T）距离立方 （R）
水星 0.241 0.3870.058 0.058
金星 0.615 0.7230.378 0.378
地星 1.000 1.0001.000 1.000
火星 1.881 1.5243.54 3.54
木星 11.862 5.203140.7 140.85
土星 29.457 9.539867.7 867.98
从这个表的后面两列数字里，我们可以看出这个奇妙的规律：行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。
即：
2 3
T=R
这就是行星运动的第三定律 （也叫周期定律）。
由此可知，行星同太阳的距离，可以根据该行星公转的恒星周期来计算，即：
2 2
R＝ T
这个谜一经猜破，似乎十分简单。但在谜底揭开之前，它着实叫开普勒耗尽心血。这对奇妙的“2”和“3”得来并非容易！
开普勒在获得这一成就时喜不自禁的写道：“……（这正是）我十六年以前就强烈希望要探求的东西。我就是为这个而同第谷合作……现在我终于揭示出它的真相。认识到这一真理，这是超出我的最美好的期望。大事告成，书已写出来了，可能当代就有人读它，也可能后世才有人读，甚至可能要等待一个世纪才有读者，就像上帝等了六千年才有信奉者一样。这我就管不着了”。他写得多么得意呀！
如果开普勒当时能知道对数运算的话，问题就要简单得多。若取表中各个行星的周期 （T）和距离（R）的对数（见下表右边两栏列出的数字）进行比较：
行星名称 周期 （T） 距离 （R） lgTlgR
水星 0.241 0.387 0.620.41
金星 0.615 0.723 0.210.14
地星 1.000 1.000 0 0
火星 1.881 1.524 0.270.18
木星 11.862 5.203 1.070.72
土星 29.457 9.539 1.470.98
那就用不着开普勒那样高超的智慧，任何人都会立即看出：
lgT∶lgR=3∶2
这是一个十分重要的自然定律。不仅行星遵循着它，连同行星的卫星以及太阳周围的其他天体概无例外。从而可以确定，太阳和它周围的所有天体不是偶然的、没有秩序的“乌合之众”，而是一个有严密组织的天体系统——太阳系。
给天空立法
为纪念开普勒在天文学上的卓著功绩，上述行星运动三大定律，被称“开普勒定律”。它一经确立，本轮系彻底垮台，行星的复杂运动，立刻就失去全部神秘性。它成了天空世界的“法律”。后世学者尊称开普勒为“天空立法者”。
不知是什么原因，开普勒的这些重大发现却没有引起与他同时代的伽利略的足够重视。两人毕生都为哥白尼学说而奋斗，他们又是朋友，时有书信往来，然而对于开普勒的这一决定性的进展，伽利略一生和著作中竟没有留下任何痕迹。这也是科学史上的一桩怪事！
开普勒定律在天文学上有十分重大的意义：
首先，开普勒定律在科学思想上表现出无比勇敢的创造精神。远在哥白尼创立日心宇宙体系之前，许多学者对于天动地静的观念就提出过不同见解。但对天体遵循完美的均匀圆周运动这一观念，从未有人敢怀疑。开普勒却毅然否定了它。这是个非常大胆的创见。哥白尼知道几个圆合并起来就可以产生椭圆，但他从来没有用椭圆来描述过天体的轨道。正如开普勒所说，
“哥白尼没有觉察到他伸手可得的财富”。
其次，开普勒定律彻底摧毁了托勒玫的本轮系，把哥白尼体系从本轮的桎梏下解放出来，为它带来充分的完整和严谨。哥白尼抛弃古希腊人的一个先入之见，即天与地的本质差别，获得一个简单得多的体系。但它仍须用三十几个圆周来解释天体的表观运动。开普勒却找到最简单的世界体系，只用七个椭圆说就全部解决了。从此上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页
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来源：中国哲士网
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