 17世紀(jì)早期的天文學(xué)家約翰尼斯·開普勒定義了支配行星運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)則。(圖片來源:uux.cn/歷史/環(huán)球圖像集團(tuán)，開普通過Getty Images) （神秘的勒需北京同城約炮（電話微信199-7144-9724）提供頂級(jí)外圍優(yōu)質(zhì)資源，可滿足你的一切要求地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（基思·庫珀）：我們對(duì)行星軌道的一切理解的基礎(chǔ)來自德國天文學(xué)家約翰尼斯·開普勒的工作。 開普勒在不知道萬有引力的知道情況下，在他的約翰行星運(yùn)動(dòng)三定律中數(shù)學(xué)地描述了行星圍繞太陽的運(yùn)動(dòng)。他的開普工作是為尼古拉·哥白尼的理論提供證據(jù)的關(guān)鍵，哥白尼的勒需理論認(rèn)為太陽，而不是知道地球，是約翰太陽系的中心。 開普勒什么時(shí)候出生的開普？ 約翰尼斯·開普勒于1571年12月27日出生在自由帝國城市韋爾施塔特，即今天的勒需德國斯圖加特附近。他年幼時(shí)被當(dāng)兵的知道父親遺棄，由母親和祖父母撫養(yǎng)成路德教徒。約翰 雖然小時(shí)候被忽視，開普但他顯示出數(shù)學(xué)天賦，勒需并目睹了兩次激發(fā)他對(duì)宇宙興趣的天文事件:1577年的大彗星和1580年的月全食。然而，一場天花讓開普勒雙手殘廢，視力受損。 十幾歲時(shí)，開普勒在阿德爾伯格的一所西多會(huì)修道院學(xué)習(xí)，在那里他學(xué)習(xí)了當(dāng)時(shí)學(xué)者使用的語言拉丁語，從而為他成年后的北京同城約炮（電話微信199-7144-9724）提供頂級(jí)外圍優(yōu)質(zhì)資源，可滿足你的一切要求學(xué)術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。他繼續(xù)在德國的圖賓根大學(xué)學(xué)習(xí)哲學(xué)。 開普勒、哥白尼和柏拉圖立體 在圖賓根時(shí)，開普勒的數(shù)學(xué)教授邁克爾·梅斯特林向他介紹了哥白尼學(xué)說，哥白尼學(xué)說是以1543年去世的哥白尼命名的。這個(gè)以太陽為中心的模型描述了地球和太陽系中的其他行星是如何圍繞太陽運(yùn)行的，而不是相反。 16世紀(jì)后期，日心說還是一個(gè)邊緣理論；大多數(shù)人認(rèn)為地球是萬物的中心。在圖賓根，開普勒學(xué)習(xí)了這兩種理論，并在閱讀了哥白尼的“關(guān)于天體運(yùn)行的六本書”后，他立即摒棄了地心說，轉(zhuǎn)而支持日心說。 盡管日心說合乎邏輯，但該模型的觀測證據(jù)在16世紀(jì)晚期丟失了。開普勒把提供證據(jù)作為他一生的使命；他認(rèn)為這是更好地理解上帝偉大設(shè)計(jì)的一種方式。在開普勒生活的虔誠時(shí)代，即使訴諸邏輯也需要神的解釋。 1594年，開普勒接受了在奧地利格拉茨教數(shù)學(xué)和天文學(xué)的職位，在那里他有了突破。開普勒在黑板上玩幾何圖形的時(shí)候，在一個(gè)等邊三角形里面畫了一個(gè)圓，這個(gè)圓與三角形的每邊各有一半接觸。然后他在三角形周圍畫了另一個(gè)圓，這個(gè)圓與三角形的三個(gè)點(diǎn)都接觸。 開普勒認(rèn)為圓的大小比例與木星和土星的軌道比例相匹配，并想象每個(gè)行星的軌道之間是一個(gè)“柏拉圖立體”——一個(gè)三維多面體。開普勒將此解釋為上帝支持行星軌道的基本幾何設(shè)計(jì)的一部分。1596年，他在他的書《神秘宇宙》中發(fā)表了他的觀點(diǎn)。 開普勒還研究了其他一些在今天看來古怪的想法。例如，1619年，他出版了《世界的和諧》，其中他認(rèn)為六個(gè)已知行星(在天王星和海王星被發(fā)現(xiàn)之前)的運(yùn)動(dòng)可以用音樂音調(diào)來描述，它們的軌道產(chǎn)生了和諧。盡管有這些奇怪的想法，開普勒比他之前的任何人都更精確地模擬了行星的軌道。 開普勒殺了第谷·布拉赫嗎？  捷克赫拉恰尼的第谷·布拉尼和約翰尼斯·開普勒雕像。(圖片鳴謝:uux.cn/比爾·湯普金斯/蓋蒂圖片社) 1600年，開普勒前往布拉格附近的貝納基城堡，為丹麥天文學(xué)家第谷·布拉尼和克里斯騰·索倫森·朗格蒙塔努斯擔(dān)任觀測助理。通過Longomontanus，開普勒仔細(xì)跟蹤了火星在天空的運(yùn)動(dòng)，繪制了它的軌道。開普勒注意到，火星離太陽越遠(yuǎn)，行星移動(dòng)越慢，離太陽越近，火星沿軌道移動(dòng)越快。 這些是開普勒為日心說模型提供觀測證據(jù)的第一步。然而，開普勒并不喜歡為布拉赫和隆戈蒙塔努斯工作。一方面，他的上級(jí)是地球中心論者，并駁回了開普勒的哥白尼學(xué)說。第二，布拉赫不允許開普勒查閱他自己幾十年來對(duì)天空的詳細(xì)觀察記錄。 第三，貝納基城堡的環(huán)境很嘈雜，有很多聚會(huì)、酒和音樂，幾乎沒有隱私；尤其是布拉赫，他是個(gè)派對(duì)動(dòng)物。開普勒提出了一系列要求，要求更正式的合同和更好的工作條件，但他很快被趕出了城堡。幸運(yùn)的是，聰明的頭腦占了上風(fēng)，布拉赫和開普勒和好了，開普勒帶著他的家人回來了。 然而，在1601年，有一個(gè)巨大的情節(jié)轉(zhuǎn)折:在一段時(shí)間的特別沉重的聚會(huì)后，布拉赫去世了。當(dāng)時(shí)，他的死亡被歸咎于腎結(jié)石，但在20世紀(jì)90年代，有人認(rèn)為布拉赫可能死于汞中毒，開普勒是布拉赫死亡的嫌疑人。然而，2010年，布拉赫的遺體被挖掘出來，一份毒理學(xué)報(bào)告沒有發(fā)現(xiàn)汞中毒的證據(jù)。相反，人們認(rèn)為第谷死于細(xì)菌感染、前列腺癌或膀胱破裂。 開普勒什么時(shí)候去世的？ 開普勒于1630年11月15日在德國雷根斯堡死于發(fā)燒，可能是膀胱感染的結(jié)果，享年58歲。 然而，他的名字將永遠(yuǎn)留在他的行星運(yùn)動(dòng)定律和美國國家航空航天局的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡中，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡在2009年至2018年間發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆系外行星。 開普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律  他在1604年看到的開普勒超新星的發(fā)光殘骸。(圖片鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局/CXC/SAO/JPL–加州理工學(xué)院/MSFC/STScI/歐空局/CSA/SDSS/ESO) 第谷死后，開普勒取代他成為神圣羅馬帝國皇帝費(fèi)迪南大公的御用數(shù)學(xué)家。在彌留之際，布拉赫允許開普勒使用他極其保密的天文數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在開普勒最著名的工作中被證明是至關(guān)重要的:他的行星運(yùn)動(dòng)三定律。 1609年，開普勒出版了《新星天文學(xué)》，詳細(xì)描述了他對(duì)火星在天空中運(yùn)動(dòng)長達(dá)10年的研究。《新星天文學(xué)》包含了前兩個(gè)定律；第三定律發(fā)表在《世界和諧》上。然后，在1621年，開普勒出版了他的巨著《天文學(xué)縮影》，完整地描述了這三個(gè)定律。 值得注意的是，在不知道支配行星軌道的重力的情況下，開普勒提供了軌道運(yùn)動(dòng)的基本數(shù)學(xué)。后來被認(rèn)為“發(fā)現(xiàn)”了引力的艾薩克·牛頓進(jìn)一步發(fā)展了開普勒定律，開普勒定律是牛頓引力定律的基礎(chǔ)。 行星運(yùn)動(dòng)定律并不是開普勒進(jìn)行的唯一有效的科學(xué)工作。1604年，他出版了《天文學(xué)光學(xué)部分》(Astronomiae Pars Optica)，解釋了他在1580年看到的月食為什么是紅色的(太陽光大氣折射的結(jié)果)。1604年，他目睹了蛇夫座的一顆超新星，這是銀河系中看到的最后一顆超新星。 1608年發(fā)明望遠(yuǎn)鏡后，開普勒用望遠(yuǎn)鏡光學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)了漢斯·利珀希和伽利略·伽利雷的設(shè)計(jì)，創(chuàng)造了開普勒望遠(yuǎn)鏡，這構(gòu)成了所有現(xiàn)代折射望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。 行星運(yùn)動(dòng)第一定律是什么？ 行星運(yùn)動(dòng)第一定律指出，行星在略呈橢圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)——微妙的橢圓形而不是圓形。此外，它指出太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。對(duì)于一個(gè)圓，有一個(gè)與該圓上所有點(diǎn)等距的中心。相比之下，橢圓沒有等距的中心。相反，橢圓沿著連接橢圓兩個(gè)最寬部分的中心線有兩個(gè)焦點(diǎn)，分別位于中心的兩側(cè)。(這叫做半長軸。)太陽位于這些焦點(diǎn)之一。 行星運(yùn)動(dòng)第二定律是什么？ 行星運(yùn)動(dòng)第二定律與行星在橢圓軌道上離太陽越遠(yuǎn)，其運(yùn)行速度越慢有關(guān)。它指出，如果你在一顆行星和太陽之間畫一條線，這條線將在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。 為了理解這個(gè)想法，想象一個(gè)太陽在一個(gè)焦點(diǎn)上的橢圓，如第一定律所述，并畫一條從太陽到橢圓上的一顆行星的假想線。現(xiàn)在，想象行星在給定的時(shí)間內(nèi)沿著它的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它和太陽在橢圓的對(duì)面時(shí)。因?yàn)樗x太陽更遠(yuǎn)，所以移動(dòng)得更慢。行星和太陽之間的直線將形成一個(gè)角度，覆蓋橢圓的某個(gè)區(qū)域。現(xiàn)在，想象行星在橢圓的另一邊，離太陽最近，移動(dòng)了同樣長的時(shí)間。在這里，它移動(dòng)得更快，它畫出的角度也更大。但是因?yàn)樗x太陽更近，所以它覆蓋的總面積是一樣的。 行星運(yùn)動(dòng)第三定律是什么？ 行星運(yùn)動(dòng)第三定律指出，行星軌道周期的平方與軌道半長軸長度的立方成正比。這是一種復(fù)雜的說法，即行星完成繞太陽一周的時(shí)間(即其軌道周期)與其橢圓軌道的半長軸成正比，半長軸是穿過橢圓中心并連接兩個(gè)最寬部分的線。半長軸較大的行星繞太陽運(yùn)行的時(shí)間會(huì)更長。換句話說，金星繞太陽一周的時(shí)間比水星長，地球比金星長，火星比地球長，等等。 約翰內(nèi)斯·開普勒常見問題開普勒最著名的是什么？ 約翰尼斯·開普勒是一位天文學(xué)家，以他的行星運(yùn)動(dòng)三定律而聞名，該定律描述了行星如何繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)。由于美國國家航空航天局的系外行星探測開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，他的名字也廣為人知。 開普勒發(fā)明了什么？ 1611年，開普勒發(fā)明了一種望遠(yuǎn)鏡，現(xiàn)在被稱為開普勒望遠(yuǎn)鏡，它使用凸目鏡提供廣闊的視野，而不是通過伽利略的凹透鏡望遠(yuǎn)鏡看到的狹窄視野。開普勒式設(shè)計(jì)成為所有未來折射望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ) 開普勒死時(shí)多大？ 1530年，開普勒在前往德國雷根斯堡的途中，因短暫的疾病去世，享年58歲，距他的59歲生日還有6周。 |