天空立法者 开普勒

我从这一发现中获得的极度喜悦无法用语言来表达。我不怕任何麻烦。我夜以继日地不知疲倦地进行计算，直到我能看到我的假设是否符合哥白尼的轨道，或者我的快乐是否会失败。

-开普勒

对人类来说，宇宙是无限而神秘的。尽管现代技术如此先进，我们对宇宙的奥秘仍然知之甚少。正如爱因斯坦所说，“只有两样东西是无限的，那就是宇宙和人类的愚蠢，我不确定前者。”

我们仍然不知道宇宙是否是无限的，但是天体的运动也遵循一定的规律。他们的发现可以说是开拓性的，并且激发了人类探索宇宙的热情。德国天文学家开普勒是第一个发现天体定律的人，这为他赢得了“天空立法者”的声誉。

开普勒于1571年出生在德国的维尔德斯塔镇。12岁时，开普勒对神学不感兴趣，被送到一所修道院学习。他17岁进入配音大学。在都柏林大学学习期间，他接受了哥白尼的日心说，并像伽利略一样，在天文学教授斯特林的影响下成为这一理论的热心支持者。

开普勒的生活充满了不幸。他年轻时体弱多病，手半残，视力弱。中年时，他的妻子去世，他的儿子病重。这一切使他穷了一辈子，不得不依靠教书和占星术算命来维持生活。然而，顽强的开普勒并没有被痛苦的命运压垮。他以惊人的毅力为人类做出了巨大贡献。

开普勒早就注意到，离太阳较近的行星走得更快，而离太阳较远的行星走得更慢。因此，他认为行星的运动与太阳的距离有一定的关系。凭借丰富的想象力和杰出的数学能力，开普勒试图解释这些现象，并写了一本书《神秘的宇宙》。

当开普勒把这本书送给丹麦天文学家第谷布拉时，尽管第谷不同意开普勒的解释，但他一眼就看出开普勒是一个有前途的天文学家，并邀请他去布拉格天文台工作。

开普勒和第谷像以前一样合得来，感觉很像是很晚才见面。但不幸的是，第二年第谷去世了。不久，罗马的鲁道夫皇帝任命开普勒为皇家数学家，继承了第谷的事业。

视力不好的开普勒在观察中遇到了许多困难，但1604年9月30日，一颗新星出现在蛇夫座附近。这颗新星后来被称为开普勒新星。三年后，他还发现了举世闻名的哈雷彗星。

开普勒是一个擅长分析材料的人。他大半辈子都在分析第谷留下的观察数据。在研究火星公转时，他发现用各种计算方法计算的结果与第谷的观测数据不一致。经过仔细分析，他提出了一个大胆的想法:火星可能不会像人们想象的那样以均匀的圆形运动，而是椭圆形的，太阳位于椭圆的焦点。这是后来行星运动的第一定律。

在发现火星的轨道是椭圆形后，他把目光转向了火星的速度。起初，开普勒认为火星正以同样的速度移动，但他很快发现了一个问题:计算出的火星位置与老师第谷观察到的数据相差8弧度。8分钟的弧度相当于火星在0.02秒内的瞬时旋转角度。开普勒没有忽略这个微小的差异。经过反复计算，8弧度的间隙仍然存在。开普勒确信第谷老师是一个一丝不苟的人，他的观察数据应该经得起考验。如果有任何与实际情况不符的地方，老师在反复比较中一定会发现。结果，他认为不同点的速度可能不同，最后得出开普勒第二定律:行星和太阳之间的边界线在同一时间扫过同一区域。

1612年，罗马皇帝鲁道夫二世*退位，开普勒失去了他的保护者，因此他不得不离开布拉格前往奥地利的林茨。然而，这并没有影响他对行星运动的研究。他追求胜利，并很快发现了行星运动的第三定律:“行星公转周期的平方与轨道半长轴的立方成正比。”1619年，它发表在《宇宙的和谐》杂志上。

行星运动三定律的发现是人类首次为天体运动立法，标志着天文学研究的历史性突破。它的发现不仅为古典天文学奠定了基础，也为几十年后牛顿万有引力定律的发现奠定了基础。

除了天文学，开普勒还对光学进行了长期的研究，并取得了丰硕的成果。1604年出版的《维蒂略补编——天文光学解释》和1611年出版的《光学》都是这一领域的经典之作。在对光学的研究中，开普勒发现太阳光在穿过大气层时也能折射，总结出近似于折射定律的折射定律，并正确解释了月全食期间月亮出现红色现象的原因——因为一些太阳光被地球大气层折射，然后投射到月球上。此外，开普勒还将伽利略望远镜中的凹透镜目镜改为小凸透镜，从而大大提高了望远镜的观察效果。

开普勒于1630年在巴伐利亚城市雷根斯堡去世。在几十年的战争中，他的坟墓早已被毁。但是他的“行星运动定律”是一座比任何其他纪念碑都更古老的纪念碑。