创制天空“法律”的人
德国物理学家开普勒在总结前人对行星运动观测结果的基础上提出了行星轨道运动的三条规律,获得了“创制天空法律者”的光荣称号。
1571 年 12 月 27,在德国的一个小店主家中一个男婴呱呱落地,他就是后来揭开宇宙秘密,发现行星运动规律的天文学家开普勒。
开普勒对天文学的贡献在于他归纳总结了前人的观测结果,尤其是丹麦天文学家第谷的毕生观测资料,描述了天体运行所遵循的三条定律。即开普勒行星运动三大定律,科学巨人牛顿就是根据这三条定律找到万有引力定律公式的。
第谷是一个地心说的拥护者,而开普勒却是日心说的倡导者。1600 年,由于天主教会的迫害,开普勒不得不离开德国,他接受了第谷的邀请, 来丹麦作第谷的助手。1601 年第谷就去世了,临终前,他把自己一生的天文观测资料交给开普勒,希望开普勒把这些资料整理出来。这些资料为开普勒今后工作奠定了良好的基础。
在第谷留下的观测星表中,很多是对行星长期观测的数据。经过认真仔细的研究,通过大胆创新,开普勒首先提出“火星运动的轨道是一个椭圆,而太阳则位于这个椭圆的一个焦点上。”的假设,从而推翻了“一切星体围绕地球以圆轨道运动”的观点。开普勒进一步把这个结论推广到所有的行星,迈出了决定性的一步。后来这个假设被天文观测结果所证实, 这就是开普勒第一定律。接着开普勒又研究了行星运动速度和太阳距离的关系,发现了行星运动的第二定律:行星与太阳的连线(动径)在相等的时间内扫过相等的面积,正如下图中的阴影区表示行星在近日点与远日点相同时间内扫过的相等面积。进一步研究行星运动轨律,开普勒又发现了行星运动的第三条“法律”:即行星绕太阳公转周期 T 的平方与椭圆轨道半长轴 a 的立方之比是一个与太阳有关的常数,即
T2/a3=常数。
开普勒是一位体弱多病的科学家,但却有着顽强的毅力,他一生中没有任何困难能阻止他。面对第谷庞大凌乱的资料,开普勒凭着自己的意志终于将它全部归纳整理出来,完成了第谷的遗愿,“创立”了意义深远的三条基本定律,为后人进行天体研究奠定了基础。