偉大的天文學(xué)家——開(kāi)普勒

李　但

開(kāi)普勒（JohannesKepler，1571-1630），德國(guó)天文學(xué)家，幼年體弱多病，12歲時(shí)入修道院學(xué)習(xí)。1587年進(jìn)入蒂賓根大學(xué)，在校中遇到秘密宣傳哥白尼學(xué)說(shuō)的天文學(xué)教授麥斯特林。在他的影響下，很快成為哥白尼學(xué)說(shuō)的忠實(shí)維護(hù)者。

開(kāi)普勒1591年獲得文學(xué)碩士學(xué)位，后來(lái)想當(dāng)路德教派牧師而學(xué)神學(xué)。卻因得到大學(xué)的有力推薦，中止了神學(xué)課程，去奧地利格拉茨的路德派高中任數(shù)學(xué)教師，開(kāi)始研究天文學(xué)。1596年出版《宇宙的神秘》一書(shū)受到第谷的賞識(shí)，應(yīng)邀到布拉格附近的天文臺(tái)做研究工作。1600年，到布拉格成為第谷的助手。次年第谷去世，開(kāi)普勒成為第谷事業(yè)的繼承人。

開(kāi)普勒對(duì)光學(xué)很有研究。1604年發(fā)表《對(duì)威蒂略的補(bǔ)充——天文光學(xué)說(shuō)明》。1611年出版《光學(xué)》一書(shū)，這是一本闡述近代望遠(yuǎn)鏡理論的著作。他把伽里略望遠(yuǎn)鏡的凹透鏡目鏡改成小凸透鏡，這種望遠(yuǎn)鏡被稱(chēng)為開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡。

開(kāi)普勒還發(fā)現(xiàn)大氣折射的近似定律，用很簡(jiǎn)單的方法計(jì)算大氣折射，并且說(shuō)明在天頂大氣折射為零。他最先認(rèn)為大氣有重量，并且正確地說(shuō)明月全食時(shí)月亮呈紅色是由于一部分太陽(yáng)光被地球大氣折射后投射到月亮上而造成的。

開(kāi)普勒用很長(zhǎng)時(shí)間對(duì)第谷遺留下來(lái)的觀測(cè)資料進(jìn)行分析，他在分析火星的公轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論按哥白尼的方法還是按托勒密或第谷的方法，算出的軌道都不能同第谷的觀測(cè)資料相吻合。他堅(jiān)信觀測(cè)的結(jié)果，于是他想到火星可能不是做當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。他改用各種不同的幾何曲線來(lái)表示火星的運(yùn)動(dòng)軌跡，終于發(fā)現(xiàn)了“火星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，太陽(yáng)處于焦點(diǎn)之一的位置”這一定律。接著他又發(fā)現(xiàn)雖然火星運(yùn)行的速度是不均勻的，在近日點(diǎn)時(shí)快，遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)慢。但是，從任何一點(diǎn)開(kāi)始，在單位時(shí)間內(nèi)，向徑掃過(guò)的面積卻是不變的。 這樣就得出了關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的第二條定律——“行星的向徑在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積?！边@兩條定律刊布于1609年出版的《新天文學(xué)》一書(shū)中。書(shū)中他還指出，這兩條定律同樣適用于其他行星和月球的運(yùn)動(dòng)。1612年，開(kāi)普勒的保護(hù)人魯?shù)婪蚨辣黄韧宋唬虼怂搽x開(kāi)布拉格，去奧地利的林茨。當(dāng)?shù)貙?zhuān)門(mén)為他設(shè)立了一個(gè)數(shù)學(xué)家的職務(wù)。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期繁復(fù)的計(jì)算和無(wú)數(shù)次失敗，他終于發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的第三條定律——“行星公轉(zhuǎn)周期的平方等于軌道半長(zhǎng)軸的立方?！边@一結(jié)果發(fā)表在1619年出版的《宇宙和諧論》中。行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典天文學(xué)奠定了基石，并導(dǎo)致數(shù)十年后萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)。

他出版的《哥白尼天文學(xué)概要》敘述他對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)和大小的觀點(diǎn)；在《彗星論》中，他指出彗尾總是背著太陽(yáng)，是因?yàn)樘?yáng)光排斥彗頭的物質(zhì)所造成；1627年出版的《魯?shù)婪蛐潜怼肥歉鶕?jù)他的行星運(yùn)動(dòng)定律和第谷的觀測(cè)資料編制的。根據(jù)此表可以知道行星的位置，其精度比以前的任何星表都高，直到十八世紀(jì)中葉，它一直被視為天文學(xué)上的標(biāo)準(zhǔn)星表。

開(kāi)普勒于1629年出版的《稀奇的1631年天象》中預(yù)言1631年11月7日水星凌日現(xiàn)象，12月6日金星也將凌日，果然如期觀測(cè)到了水星凌日，而金星凌日西歐看不到。1630年，他幾個(gè)月領(lǐng)不到薪水，經(jīng)濟(jì)困難，不得不親自前往雷根斯堡索取。在那里突然高燒，幾天后在貧病交困中去世。