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2024-01-24
近代世界历史：开普勒，天上的立法者
【摘要】：16天上的立法者——开普勒约翰开普勒，德国著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。他在天文学方面作出了巨大的贡献，被后世的科学家称为“天上的立法者”。第谷将多年积累的研究数据提供给开普勒使用。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。由此，开普勒开创了近代自然科学领域，在天文学方面取得了突破性的成就，被人们尊称为“天上的立法者”。
16 天上的立法者——开普勒
约翰•开普勒，德国著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。他在天文学方面作出了巨大的贡献，被后世的科学家称为“天上的立法者”。
1571年12月27日，开普勒出生在德国威尔的一个平民家庭。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。身体上的缺陷影响到开普勒的学习，他必须付出更多的努力，才能完成功课。开普勒从小学习就很勤奋，他靠着顽强的进取精神，考上了著名的蒂宾根大学。
大学期间，开普勒对天文学产生了浓厚的兴趣，将课余时间都用在天文学研究上，并掌握了大量天文学知识，成为哥白尼“日心说”的拥护者，经常在大学里和同学辩论，旗帜鲜明地支持哥白尼的立场。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。
第谷（1546～1601）
1596年，开普勒关于宇宙论方面的著作《宇宙的秘密》出版。在这部著作中，开普勒以哥白尼学说为依据，提出了利用几何图形描述行星轨道的方法。他的这项研究受到了丹麦天文观测家第谷的重视，应第谷的邀请，1598年开普勒离开德国到了布拉格，与第谷一起专心地从事天文观测工作。在第谷的帮助和指导下，开普勒的学业有了巨大的进步。第谷将多年积累的研究数据提供给开普勒使用。开普勒就用这些数据研究行星轨迹运动的理论，并用这些数据来验证自己理论的正确性。
开普勒对第谷的观测资料进行了长时间的分析。起初，他按照传统的观念，认为行星是做匀速圆周运动的，但是经过反复地推算火星的运行轨迹发现，无论按哥白尼的方法还是按第谷的方法计算，都不可能算出同第谷的观测相吻合的结果。虽然误差存在的可能性很小，但是他坚信通过观测得出的结果，于是他就想到火星可能不是做匀速圆周运动的。然后，他就改用各种不同的几何曲线来表示火星的运动轨迹，经过探索，他终于发现了火星运动的规律，原来“火星是沿椭圆形轨道绕太阳运行的，而太阳就处于焦点之一的位置”。这一定律的发现，把哥白尼学说又向前推进了一大步。
开普勒通过许多次实验为哥白尼的“日心说”理论找到了科学依据。此后，他先后出版了《新天文学》和《宇宙谐和论》，提出了著名的行星运动三定律。他认为天体绕太阳运转的轨道是圆形的，且天体是匀速运动的，这些定律极大地发展了哥白尼的“日心说”，使天文学向前迈进了一大步。此外，行星运动三定律也为牛顿数十年后发现万有引力定律铺平了道路。开普勒在天文观察中的又一重要贡献是，于1604年9月30日在蛇夫座附近发现一颗新星，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。为纪念他的这一功绩，以他的名字命名了这颗超新星。由此，开普勒开创了近代自然科学领域，在天文学方面取得了突破性的成就，被人们尊称为“天上的立法者”。
【知识点】
行星运动三大定律
（一）所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上运动。太阳的位置不在轨道中心，而在轨道的两个焦点之一。这是行星运动第一定律（也叫轨道定律）。(www.chuimin.cn)
（二）在同样的时间里，行星直径在其轨道平面上所扫过的面积相等。这是行星运动的第二定律（也叫面积定律）。
（三）行星公转周期的平方和它们椭圆轨道的半长轴的立方成正比（也叫周期定律）。
【历史小讲坛】
为了第一千颗星
约翰•开普勒
（1571～1630）
1595年，24岁的天文爱好者开普勒关于宇宙论方面的著作《宇宙的秘密》出版了，这本书受到了当时已经声名显赫的在布拉格工作的丹麦天文学家第谷•布拉赫的重视。他热情地邀请开普勒来布拉格和他一起研究天文学，并在经济上和事业上给予他无私的帮助，这使开普勒异常感动。然而，就在师徒二人准备进军新的科学高峰时，第谷被一场重病击倒了。
1601年的一个傍晚，第谷的房间里，一支蜡烛在闪烁着。第谷躺在床上，奄奄一息，开普勒坐在床边的一张板凳上，细心地倾听着老师临终前的话语：“我一生之中，都是以观察星辰为工作。我要得到一张准确的星图，我的目标是1000颗星。我已观察到750颗星，可现在却病成了这个样子……我把我所有的手稿都交给你，希望你把我观察的结果出版出来……你不会让我失望吧？”开普勒不住地点着头，眼泪情不自禁地流了出来。
老师去世后，开普勒不忘老师嘱托，开始勤奋工作。但是他的继承引起了第谷亲戚们的嫉妒。他们合伙把第谷遗留的手稿收了回去，只留下一些观察记录。这些人的绝情没有使开普勒灰心丧气，他心中只有一个想法：“老师的目标是1000颗星。”
为了实现自己的目标，开普勒重新整理了留下的观察记录，并且顽强地与病魔和贫困作斗争，继续进行实地观测。20多年过去了，1923年，开普勒最终完成了老师的遗愿。此外，他还发现了行星沿椭圆形轨道运行的重要规律，提出了著名的开普勒定律，成为继第谷之后的又一位近代天文学巨匠。
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