德國傑出的天文學家開普勒,通過對天體的長期觀測和研究,提出了行星運動的三大規律,也就是開普勒定律,這大大豐富和發展了哥白尼的日心說,從數學和物理學角度證明哥白尼學說的正確性,從而使它更加接近真理。
向真理邁進
因為深受柏拉圖和畢達哥拉斯神秘主義宇宙結構論的影響,早期的開普勒從數學的和諧性角度去探索宇宙。他發表的《宇宙的神秘》一書,雖然帶有很濃鬱的神秘主義色彩,但卻也是一個大膽的探索。後來,開普勒在伽利略的影響下,通過對行星運動的深入研究,拋棄了柏拉圖和畢達哥拉斯的學說,並一步一步地走上真理和科學的軌道。
研究的起點
對火星軌道的研究,是開普勒重新研究天體運動的起點。因為在第穀遺留下來的數據資料中,火星的資料是最豐富的。傳統觀念認為,行星作勻速圓周運動,但開普勒經過細致而複雜的計算以後,終於發現行星沿橢圓軌道繞太陽運行,太陽位於橢圓的一個焦點上。這就是開普勒第一定律,又叫“軌道定律”。
第二定律的發現
後來,經過努力的研究,開普勒又發現,火星運行速度雖不均勻,但從任何一點開始,在單位時間內,向徑掃過的麵積卻是不變的。這樣,就得出了關於行星運動的第二條定律:“行星的向徑,在相等時間內掃過相等的麵積。”
發現第三定律
經過長期繁複的計算和無數次失敗,1612年,開普勒終於發現了行星運動的第三條定律:“行星公轉周期的平方等於軌道半長軸的立方。”這一結果發表在1619年出版的《宇宙和諧論》中。
開普勒定律的影響
開普勒定律首次定量地揭示了行星運動速度變化和軌道的關係,而運動速度變化又直接和作用力相聯係。這一定律改變了整個天文學,徹底摧毀了托勒密複雜的宇宙體係,完善並簡化了哥白尼的日心說,導致了數十年後萬有引力定律的發現。
知識小筆記
開普勒主要著作有《宇宙的神秘》、《光學》、《宇宙和諧論》和《稀奇的1631年天象》等。其中,在《宇宙和諧論》中,開普勒找到了最簡單的世界體係。