天空立法者：开普勒

开普勒任务拍摄的星空。(网络图)

广阔星空的摄影师是开普勒任务，由美国国家航空航天局发起，旨在寻找类地行星。从2009年至今，在其六年的服务期内，它已经发现了4000多颗替代行星，可以说对人类观测太阳系外行星系统做出了巨大贡献。这台太空望远镜的名字是为了纪念德国著名天文学家开普勒，他被称为“天空立法者”。

1571年12月27日，未足月的开普勒因为早产而过于急切地来到这个世界。开普勒从小就体弱多病。天花差点要了他的命，猩红热差点伤了一只眼睛和一只手。如此悲惨的童年不禁让人感叹上帝太残忍了。

虽然身体虚弱，但开普勒很聪明，早年总是名列第一。他于1591年获得配音神学硕士学位。然而，受哥白尼日心说的影响，开普勒成了日心说的真正支持者。

1594年，开普勒受聘在奥地利格拉茨的新教神学院教授自然科学。尽管他身体一直不好，但他拒绝放弃任何学习的机会:尽管开普勒的一只眼睛视力很差，但他经常读到深夜。在短短的几年里，他几乎完成了当时所有的天文工作。在长期的研究中，开普勒发现哥白尼把行星运动看作是以太阳为中心的匀速圆周运动似乎太简单了，于是24岁的他开始了对行星运动的深入研究。

1596年，开普勒写了一本书《神秘的宇宙》，并于1600年寄给他最尊敬的丹麦天文学家。当时，第谷在德意志民族神圣罗马帝国的宫廷中服役，他非常喜欢这个有思想的年轻人，并真诚地邀请开普勒到布拉格一起学习天文学。可怜的开普勒因为长途跋涉，在去布拉格的路上，在一家客栈里病倒了。绝望的开普勒不得不写信给第谷寻求帮助。第谷立即带来了钱。患难见真情，开普勒不禁心存感激。

第谷建立闻道天文台(网络图)

然而，上帝对这个年轻人开了另一个残酷的玩笑。开普勒和第谷像以前一样合得来，但是第谷在一起工作了几个月后因病去世。临死前，第谷紧紧抓住开普勒的小手，哀叹他必须完成他未完成的事业。开普勒的眼里充满了泪水，用力地点了点头。

开普勒继承了第谷的衣钵，看起来衣食无忧，但是随着三十年战争的爆发，国王鲁道夫二世只要求开普勒去探测天空，而不考虑科学研究。开普勒不知道如何愚弄君主，只能在极其困难的条件下进行科学研究。为了研究地球的轨道，开普勒探索了一种非常创新的方法。他首先选择了火星和太阳作为参考点，然后根据两者的观测轨迹用三角测量法确定了地球的轨道形状。

根据第谷留下的火星轨道数据，开普勒通过70多次探索终于找到了一个可行的轨道方案。根据这个轨道，开普勒倒转了火星的轨道，发现与第谷的观测数据有8个弧点的差异。这个小度数相当于秒针转动一格的五十分之一。会不会是第谷在观察中犯了一个错误？开普勒不能忽视这个微小的错误，因为他严谨的科学态度。他也不想相信一向严格的第谷会做出粗心的观察数据。

正是这种严谨的科学态度让开普勒走上了创新之路。经过多次计算，开普勒终于得出结论:“行星围绕太阳的运动不是匀速圆周运动；行星在其轨道上的运动速度是可变的。太阳和行星之间的联系在同一时间扫过同一区域。”

这就是著名的开普勒第二定律。

行星椭圆轨道(网络图)

当开普勒发现这个重要的自然法则时，他并没有停止探索。熟悉几何学后，他很快发现了行星运动的另一个定律:“行星沿着椭圆轨道运动，而太阳位于椭圆轨道的两个焦点之一。”1609年，开普勒在《新天文学》和《火星运动》中写下了这两条重要定律。

1612年，开普勒的“老板”鲁道夫二世退位，接替他的新国王比老国王更不关心天文学的发展，继承并发扬了老国王拖欠工资的“光荣传统”。开普勒不得不愤怒地辞去宫廷天文学家的职务，转到奥地利林茨的一所大学担任教授。然而，战争和瘟疫笼罩着欧洲，学校总是拖欠工资，开普勒人过着半饥半饱的贫困生活。

开普勒和鲁道夫(网络图)

为了研究六大行星的轨道半径与其运行周期之间的关系，开普勒开始日夜计算。在长达十年的战争中，开普勒拖着他虚弱的身体努力学习，最终提出了第三定律:“所有行星椭圆轨道的长半轴的三次幂与它的旋转周期的平方之比是相等的。”1619年，开普勒发表了《宇宙和谐论》，发表了他辛辛苦苦获得的第三定律。最后，第谷的最后愿望实现了。开普勒如释重负地写道:“这正是我一生中强烈希望追求的，也是与第谷一样的追求...现在我已经取得了成功，这本书已经写好了……”

开普勒的行星运动三定律改变了整个天文学，彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系，用定量的数学公式表达了哥白尼的日心说，使后世对行星运动有了一个清晰的概念。

1627年，开普勒攒够了钱，出版了鲁道夫的星表，这是当时最精确的天文表。

鲁道夫星行表(网络图)

1630年，生活

第谷图像(网络图)

(3)三十年战争(1618-1648):一场大规模的国际战争，涉及整个欧洲，由神圣罗马帝国的内战演变而来。这场战争是欧洲国家争夺利益、建立霸权和激烈宗教争端的结果。历史学家普遍认为，鲁道夫二世的政治错误是战争的直接原因。

鲁道夫的星表:这幅神圣罗马帝国双头鹰框架的地图设计反映了17世纪科学服务于政治目的的情况。*半球主要指欧洲，设计在一只翅膀横跨整个地球的鹰的身体上。这一帝国象征在同一时期被哈布斯堡王室地图所采用，这意味着在西方与法国的战争和在东方与土耳其帝国的战争。*子午线横穿丹麦岛，该岛是16世纪天文学家开普勒的导师第谷·布拉赫的家乡。