科學故事:開普勒 逆境中的強者

科學故事:開普勒 逆境中的強者

開普勒太空望遠鏡拍攝的星空

這浩瀚星空的攝影師,是美國宇航局為了尋找類地行星而發射升空的開普勒太空望遠鏡,2009年至今,它已經發現了超過4000顆備選行星,可謂為人類觀測太陽系外行星系統立下汗馬功勞,而這顆太空望遠鏡的命名,則是為了紀念德國著名天文學家、被譽為“天空立法者”的開普勒。

1571年12月27日,開普勒出生於德國符騰堡州維爾城,是個早產兒,只在母親的肚子裡呆了7個月。4歲時,他因天花險些喪命,接著又患上了猩紅熱,眼睛被燒壞。由於視力差,天上的星辰對他只是一些微弱的發光體。

開普勒的身世是不幸的。他17歲時父親去世。1620年,他母親,一個酒館老闆的女兒,平時愛吵吵鬧鬧,因被指控犯有巫術罪而入獄,他經一年多的奔波才使其得到無罪釋放。

開普勒26歲時與一個出身名門的寡婦結婚,舉止傲慢的妻子使他很少感到家庭溫暖。1613年在前妻死後他又選擇了一個貧家女為伴,感情雖很融洽,無奈經濟上常處於絕望境地。

開普勒1589年考入杜賓根大學,攻讀神學、哲學和數學,後來轉向天文學,成為哥白尼學說的堅定擁護者。

科學故事:開普勒 逆境中的強者

第穀雨kai'pu'l

1601年,布拉赫去世,開普勒繼承了老師未竟的事業,研究火星。當時,無論是托勒密還是哥白尼,都認為星球是作圓周運動的。起初開普勒也持這種觀點,並將布拉赫留下的關於火星的資料用圓周軌道來計算,可計算了幾個月卻毫無結果。

一天,恩師馬斯特林【標註1】來布拉格看望開普勒,見他的屋子裡到處畫滿了亂七八糟的圓圈,納悶地問:“朋友,我不知道你這些年到底在幹什麼?”

“我想弄清行星的軌道。”

“這個問題從托勒密到第谷·布拉赫,不是都毫無疑問了嗎?”

“不對,現在的軌道和布拉赫的數據還有8分之差。”

馬斯特林失聲叫道:“8分,多麼小的一點啊。只相當於鐘盤上秒針在0.02秒的瞬間走過的一點角度!我的朋友,你面前是浩渺無窮的宇宙啊,難道這點誤差也要引起愁思?”

開普勒冷靜地說:“我已經查遍佈拉赫關於火星的資料。他二十多年如一日的觀察數據完全一致——火星軌道與圓周運動有8分之差。感謝上帝給了我這樣一位精通的觀測者。這8分決不敢忽視,我決心從這裡打開缺口,改革以往所有的體系。”

恩師和親朋的不理解,並沒有動搖開普勒。他不像布拉赫那樣決心研究1000顆星星,而是緊緊盯住一顆星星——火星!

科學故事:開普勒 逆境中的強者

行星橢圓軌道

經過幾年不懈研究,1605年,開普勒終於發現火星的軌道並不是圓,而是橢圓。這個發現在天文學上具有劃時代意義,就是後來被稱為“開普勒第二定律”的橢圓定律。之後,他又發現了第一定律:行星繞太陽作圓周運動在一定時間內掃過的面積相等,即等面積定律。

一個驚世天機,就這樣被開普勒識破。此後十年,他以頑強的毅力和耐心,終於從一大堆計算數字中發現了另一個秘密:行星繞太陽運轉時,其運轉週期的平方等於它與太陽間平均距離的立方,就是後來的“開普勒第三定律”。這三條定律使得神秘無邊的宇宙星空逐漸顯得井然有序,併為牛頓建立萬有引力定律打下堅實基礎。

儘管開普勒做出了卓越的貢獻,但經濟困苦和操勞跋涉嚴重損害了開普勒的健康。皇帝即使在較興隆的時期都是怏怏不樂地支付薪水。在戰亂時期,開普勒的薪水被一拖再拖,得不到及時的支付。

1630年他有幾個月未得薪俸,不得不親自前往正在舉行帝國會議的雷根斯堡索取。到達那裡後他突然發熱,幾天以後即11月15日,在貧病交困中寂然死去,終年59歲。他被葬於拉提斯本的聖彼得教堂,三十年戰爭【標註2】的狂潮蕩平了他的墳墓,但是也已證明他的行星運動定律是一座比任何石碑都更為久佇長存的紀念碑。

科學故事:開普勒 逆境中的強者

開普勒與魯道夫

標註1:馬斯特林(1550-1631)德國數學家、天文學家。生於符騰堡格平根,卒於蒂賓根。就讀於蒂賓根大學.1580年任海德堡大學數學教師.他積極擁護哥白尼的地動說,是開普勒和伽利略的老師,指導過開普勒研究天文學。

1577年,他對彗星進行系統研究,解釋了月球發光的原因,發展了準線想法.由於宗教勢力的控制,他只能私下向學生講授哥白尼理論.此外,他還出版過天文學方面的著作。

標註2:三十年戰爭(1618年-1648年):是由神聖羅馬帝國的內戰演變而成的全歐參與的一次大規模國際戰爭。這場戰爭是歐洲各國爭奪利益、樹立霸權以及宗教糾紛劇化的產物,歷史學家普遍認為魯道夫二世的政治失誤是直接導致戰爭爆發的原因。


分享到:


相關文章: