開普勒面對(duì)困難的故事

開普勒(JohannesKepler,1571-1630),德國天文學(xué)家，幼年體弱多病，12歲時(shí)入修道院學(xué)習(xí)。1587年進(jìn)入蒂賓根大學(xué)，在校中遇到秘密宣傳哥白尼學(xué)說的天文學(xué)教授麥斯特林。在他的影響下，很快成為哥白尼學(xué)說的忠實(shí)維護(hù)者。



開普勒1591年獲得文學(xué)碩士學(xué)位，后來想當(dāng)路德教派牧師而學(xué)神學(xué)。因得到大學(xué)的有力推薦，中止了神學(xué)課程，去奧地利格拉茨的路德派高中任數(shù)學(xué)教師，開始研究天文學(xué)。1596年出版《宇宙的神秘》一書受到第谷的賞識(shí)，應(yīng)邀到布拉格附近的天文臺(tái)做研究工作。1600年，到布拉格成為第谷的助手。次年第谷去世，開普勒成為第谷事業(yè)的繼承人。



開普勒視力不佳，但還是作了不少觀測工作，1604年9月30日在蛇夫座附近出現(xiàn)一顆新星，最亮?xí)r比木星還亮。開普勒對(duì)這顆新星進(jìn)行了17個(gè)月的觀測并發(fā)表了觀測結(jié)果。歷史上稱它為開普勒新星(這是一顆銀河系內(nèi)的超新星)。1607年，他觀測了一顆大彗星，就是后來的哈雷彗星。



開普勒對(duì)光學(xué)很有研究。1604年發(fā)表《對(duì)威蒂略的補(bǔ)充--天文光學(xué)說明》。1611年出版《光學(xué)》一書，這是一本闡述近代望遠(yuǎn)鏡理論的著作。他把伽里略望遠(yuǎn)鏡的凹透鏡目鏡改成小凸透鏡，這種望遠(yuǎn)鏡被稱為開普勒望遠(yuǎn)鏡。



開普勒還發(fā)現(xiàn)大氣折射的近似定律，用很簡單的方法計(jì)算大氣折射，并且說明在天頂大氣折射為零。他最先認(rèn)為大氣有重量，并且正確地說明月全食時(shí)月亮呈紅色是由于一部分太陽光被地球大氣折射后投射到月亮上而造成的。



開普勒用很長時(shí)間對(duì)第谷遺留下來的觀測資料進(jìn)行分析，他在分析火星的公轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，無論按哥白尼的方法還是按托勒密或第谷的方法，算出的軌道都不能同第谷的觀測資料相吻合，他堅(jiān)信觀測的結(jié)果，于是他想到火星可能不是作當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，他改用各種不同的幾何曲線來表示火星的運(yùn)動(dòng)軌跡，終于發(fā)現(xiàn)了“火星沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，太陽處于焦點(diǎn)之一的位置”這一定律，接著他又發(fā)現(xiàn)雖然火星運(yùn)行的速度是不均勻的，在近日點(diǎn)時(shí)快，遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)慢，但是，從任何一點(diǎn)開始，在單位時(shí)間內(nèi)，向徑掃過的面積卻是不變的。



這樣就得出了關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的第二條定律：“行星的向徑在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積?！边@兩條定律，刊布于1609年出版的《新天文學(xué)》一書。書中他還指出，這兩條定律同樣適用于其他行星和月球的運(yùn)動(dòng)。1612年，開普勒的保護(hù)人魯?shù)婪蚨辣黄韧宋?，因此他也離開布拉格，去奧地利的林茨。當(dāng)?shù)貙ｉT為他設(shè)立了一個(gè)數(shù)學(xué)家的職務(wù)。



經(jīng)過長期繁復(fù)的計(jì)算和無數(shù)次失敗，他終于發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的第三條定律：“行星公轉(zhuǎn)周期的平方等于軌道半長軸的立方。”這一結(jié)果發(fā)表在1619年出版的《宇宙和諧論》中。行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典天文學(xué)奠定了基石，并導(dǎo)致數(shù)十年后萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)。



他出版的《哥白尼天文學(xué)概要》敘述他對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)和大小的觀點(diǎn)；在《彗星論》中，他指出彗尾總是背著太陽，是因?yàn)樘柟馀懦忮珙^的物質(zhì)所造成；1627年出版的《魯?shù)婪蛐潜怼肥歉鶕?jù)他的行星運(yùn)動(dòng)定律和第谷的觀測資料編制的。根據(jù)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(jì)中葉，它一直被視為天文學(xué)上的標(biāo)準(zhǔn)星表。



他于1629年出版的《稀奇的1631年天象》中預(yù)言1631年11月7日水星凌日現(xiàn)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(gè)月領(lǐng)不到薪水，經(jīng)濟(jì)困難，不得不親自前往雷根斯堡索取。在那里突然高燒，幾天后在貧病交困中去世。