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約翰尼斯·開(kāi)普勒(Johannes Kepler，1571年12月27日—1630年11月15日)，生于符騰堡的威爾德斯達(dá)特鎮(zhèn)，卒于雷根斯堡。德國(guó)杰出的天文學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。

開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律，分別是軌道定律、面積定律和周期定律。這三大定律可分別描述為：所有行星分別是在大小不同的橢圓軌道上運(yùn)行;在同樣的時(shí)間里行星向徑在軌道平面上所掃過(guò)的面積相等;行星公轉(zhuǎn)周期的平方與它同太陽(yáng)距離的立方成正比。這三大定律最終使他贏得了“天空立法者”的美名。同時(shí)他對(duì)光學(xué)、數(shù)學(xué)也做出了重要的貢獻(xiàn)，他是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)光學(xué)的奠基人。

行星運(yùn)動(dòng)定律的創(chuàng)立者約翰尼斯·開(kāi)普勒于公元1571年出生在德國(guó)的威爾德斯達(dá)特鎮(zhèn)，恰好是哥白尼發(fā)表《天球運(yùn)行論》后的第二十八年。哥白尼在這部偉大著作中提出了行星繞太陽(yáng)而不是繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的學(xué)說(shuō)。開(kāi)普勒就讀于圖賓根大學(xué)，1588年獲得學(xué)士學(xué)位，三年后獲得碩士學(xué)位。當(dāng)時(shí)大多數(shù)科學(xué)家拒不接受哥白尼的日心說(shuō)。在圖賓根大學(xué)學(xué)習(xí)期間，他聽(tīng)到對(duì)日心學(xué)說(shuō)所做的合乎邏輯的闡述，很快就相信了這一學(xué)說(shuō)。

1630年11月15日，約翰尼斯·開(kāi)普勒在德國(guó)巴伐利亞州雷根斯堡病故，享年58歲。

約翰尼斯·開(kāi)普勒簡(jiǎn)介,開(kāi)普勒個(gè)人簡(jiǎn)介

在圖賓根大學(xué)畢業(yè)后，開(kāi)普勒在格拉茨研究院當(dāng)了幾年教授。在此期間完成了他的第一部天文學(xué)著作(1596年)。雖然開(kāi)普勒在該書(shū)中提出的學(xué)說(shuō)完全錯(cuò)誤，但卻從中非常清楚地顯露出他的數(shù)學(xué)才能和富有創(chuàng)見(jiàn)性的思想，于是偉大的天文學(xué)家第谷·布拉赫邀請(qǐng)他去布拉格附近的天文臺(tái)給自己當(dāng)助手。開(kāi)普勒接受了這一邀請(qǐng)，1600年1月加入了泰修的行列。第谷翌年去世。開(kāi)普勒在這幾個(gè)月來(lái)給人留下了非常美好的印象，不久圣羅馬皇帝魯?shù)婪蚓臀嗡麨榻犹娴诠鹊幕始覕?shù)學(xué)家。開(kāi)普勒在余生一直就任此職。

作為第谷·布拉赫的接班人，開(kāi)普勒認(rèn)真地研究了第谷多年對(duì)行星進(jìn)行仔細(xì)觀察所做的大量記錄。第谷是望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以前的最后一位偉大的天文學(xué)家.

開(kāi)普勒認(rèn)為通過(guò)對(duì)第谷的記錄做仔細(xì)的數(shù)學(xué)分析可以確定哪個(gè)行星運(yùn)動(dòng)學(xué)說(shuō)正確的：哥白尼日心說(shuō)，古老的托勒密地心說(shuō)，或許是第谷本人提出的第三種學(xué)說(shuō)。但是經(jīng)過(guò)多年煞費(fèi)苦心的數(shù)學(xué)計(jì)算，開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)第谷的觀察與這三種學(xué)說(shuō)都不符合，他的希望破滅了。

最終開(kāi)普勒認(rèn)識(shí)到了所存在的問(wèn)題：他與第谷、拉格茨·哥白尼以及所有的經(jīng)典天文學(xué)家一樣，都假定行星軌道是由圓或復(fù)合圓組成的。但是實(shí)際上行星軌道不是圓形而是橢圓形。

1600年，開(kāi)普勒出版了《夢(mèng)游》一書(shū)，這是一部純幻想作品，說(shuō)的是人類(lèi)與月亮人的交往。書(shū)中談到了許多不可思議的東西，像噴氣推進(jìn)、零重力狀態(tài)、軌道慣性、宇宙服等等，人們至今不明白，近400年前的開(kāi)普勒，他是根據(jù)什么想象出這些高科技成果的。盡管開(kāi)普勒的書(shū)是純幻想作品，但它一定有一些背景來(lái)源，比如像畢達(dá)哥拉斯的話(huà)或古希臘神話(huà)。

就在找到基本的解決辦法后，開(kāi)普勒仍不得不花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間來(lái)進(jìn)行復(fù)雜而冗長(zhǎng)的計(jì)算，以證實(shí)他的學(xué)說(shuō)與第谷的觀察相符合。

開(kāi)普勒對(duì)此運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的研究，我們可以看到萬(wàn)有引力定律已見(jiàn)雛形。開(kāi)普勒在萬(wàn)有引力的證明中已經(jīng)證到：如果行星的軌跡是圓形，則符合萬(wàn)有引力定律。而如果軌道是橢圓形，開(kāi)普勒并未證明出來(lái)。牛頓后來(lái)用很復(fù)雜的微積分和幾何方法證出。

開(kāi)普勒除了發(fā)明行星運(yùn)動(dòng)定律外，還對(duì)天文學(xué)做出了許多小的貢獻(xiàn)。他也對(duì)光學(xué)做出了重要的貢獻(xiàn)。不幸的是他在晚年為私事而感到憂(yōu)傷。當(dāng)時(shí)德國(guó)開(kāi)始陷入“三十年戰(zhàn)爭(zhēng)”的大混亂之中，很少有人能躲進(jìn)世外桃源。

他遇到的一個(gè)問(wèn)題是領(lǐng)取薪水。神圣羅馬皇帝即使在較興隆的時(shí)期都是怏怏不樂(lè)地支付薪水。在戰(zhàn)亂時(shí)期，開(kāi)普勒的薪水被一拖再拖，得不到及時(shí)的支付。開(kāi)普勒結(jié)過(guò)兩次婚，有十二個(gè)孩子，這樣的經(jīng)濟(jì)困難的確很?chē)?yán)重。另一個(gè)問(wèn)題是他的母親在1620年由于行巫術(shù)而被捕。開(kāi)普勒花費(fèi)了大量的時(shí)間設(shè)法使母親在不受拷打的情況下獲得釋放，他終于達(dá)到了目的。

開(kāi)普勒于1630年在巴伐利亞州雷根斯堡市去世。在“三十年戰(zhàn)爭(zhēng)”的動(dòng)亂中，他的墳?zāi)购芸煸鈿?，但行星運(yùn)行定律永存!

天才少年

開(kāi)普勒學(xué)業(yè)成績(jī)優(yōu)異。1588年9月25日，他獲得文學(xué)學(xué)士學(xué)位。1591年8月11日，他又通過(guò)了文學(xué)碩士學(xué)位考試。這時(shí)他想當(dāng)一名路德教的牧師，所以又留校學(xué)習(xí)神學(xué)。

在大學(xué)里，開(kāi)普勒深受秘密傳播哥白尼學(xué)說(shuō)的天文教授麥斯特林的影響。后來(lái)他回憶說(shuō)：“當(dāng)我在杰出的麥斯特林的指導(dǎo)下開(kāi)始研究天文學(xué)時(shí)，看到了舊的宇宙理論的許多錯(cuò)誤。我非常喜歡教授經(jīng)常提到的哥白尼，在與同學(xué)們辯論時(shí)我總是堅(jiān)持他的觀點(diǎn)?！遍_(kāi)普勒對(duì)天文學(xué)和數(shù)學(xué)有著濃厚的興趣。

1594年，奧地利的格拉茨新教高級(jí)中學(xué)的數(shù)學(xué)教師死了，要求圖賓根大學(xué)給選派一名后繼者。此時(shí)開(kāi)普勒的神學(xué)課程僅有一年就讀完了，但校方認(rèn)為他作教士不夠虔誠(chéng)，就極力推薦他去格拉茨。他的朋友也勸他放棄神學(xué)。同年開(kāi)普勒到了格拉茨中學(xué)教數(shù)學(xué)、天文，后來(lái)又教古典文學(xué)、修辭學(xué)和道德學(xué)。

1596年開(kāi)普勒在宇宙論方面發(fā)表了第一本重要的著作：《宇宙的神秘》。在其中他明確主張哥白尼體系，同時(shí)也因襲了畢達(dá)哥拉斯和柏拉圖用數(shù)來(lái)解釋宇宙構(gòu)造的神秘主義理論。他在序言中指出：“我企圖去證明上帝在創(chuàng)造宇宙并且調(diào)節(jié)宇宙的次序時(shí)，看到了從畢達(dá)哥拉斯和柏拉圖時(shí)代起就為人們所熟知的五種正多面體，上帝按照這形體安排了天體的數(shù)目、它們的比例和它們運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系?！彼J(rèn)為土星、木星、火星、地球、金星和水星的軌道分別在大小不等的六個(gè)球的球面上，六球依次套切成正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體和正二十面體，太陽(yáng)居中心。這種假設(shè)盡管荒唐，但卻促使開(kāi)普勒去進(jìn)一步尋找正確的宇宙構(gòu)造理論。他把這本書(shū)分寄給了一些科學(xué)名人。丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫雖不同意書(shū)中的日心說(shuō)，卻十分佩服開(kāi)普勒的數(shù)學(xué)知識(shí)和創(chuàng)造天才。伽利略也把他引為探索真理的同仁。

由于反宗教改革運(yùn)動(dòng)，使格拉茨中學(xué)重新回到天主教的懷抱，新教徒的師生全被趕出了校門(mén)。開(kāi)普勒這位新教徒卻因名聲顯赫而被破例復(fù)聘。他看到自己的學(xué)生盡數(shù)散去，不愿再回格拉茨，就接受了第谷的邀請(qǐng)，于1600年來(lái)到布拉格郊外的天文臺(tái)，作第谷的助手。第谷是望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以前的最后一位偉大的天文學(xué)家，也是世界上前所未有的最仔細(xì)、最準(zhǔn)確的觀察家。他當(dāng)時(shí)充任神圣羅馬帝國(guó)的皇室數(shù)學(xué)家，隨皇帝魯?shù)婪蚨雷≡诓祭?。他的宇宙理論是托勒密體系和哥白尼體系的混合，他認(rèn)為行星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)又率群星圍地球運(yùn)行。但是第谷對(duì)天體方位進(jìn)行了幾十年的觀測(cè)，積累了大量的精確材料，開(kāi)普勒在天文學(xué)上的偉大發(fā)現(xiàn)，就是通過(guò)歸納分析這些材料得出的。

占星家

1601年第谷去世，開(kāi)普勒繼任為皇帝魯?shù)婪蚨赖挠脭?shù)學(xué)家。給他的俸祿只有第谷的一半，且常常拖欠。他對(duì)第谷的遺著作了整理，1602年出版了第谷的《新天文學(xué)》六卷，1603年印行了第谷的《釋彗星》。

1601年開(kāi)普勒出版了《天文學(xué)更可靠的基礎(chǔ)》一書(shū)，不同意星體決定人的命運(yùn)的觀點(diǎn)，對(duì)占星術(shù)持懷疑態(tài)度：“如果星相家有時(shí)講對(duì)了，那應(yīng)歸功于運(yùn)氣?！钡詻](méi)擺脫宇宙的神秘和諧理論。除教數(shù)學(xué)外，他的一個(gè)主要任務(wù)就是替皇帝占星算命，這也是他終身從事的職業(yè)。在他的遺稿中保存了800多張占星圖。他雖不相信這一偽科學(xué)，但為了謀生只得如此。

立法者

1604年9月30日，開(kāi)普勒在巨蛇星座附近發(fā)現(xiàn)了一顆新星(現(xiàn)知是銀河系內(nèi)的一顆超新星)。他雖視力不佳，仍持續(xù)觀測(cè)了十幾個(gè)月。他把觀測(cè)結(jié)果發(fā)表在1607年出版的《巨蛇座底部的新星》一書(shū)中，打破了星座無(wú)變化的傳統(tǒng)說(shuō)法。這一年他看到了一顆大彗星，即后來(lái)定名的哈雷彗星。

當(dāng)時(shí)不論是地心說(shuō)還是日心說(shuō)，都認(rèn)為行星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。但開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)，對(duì)火星的軌道來(lái)說(shuō)，按照哥白尼、托勒密和第谷提供的三種不同方法，都不能推算出同第谷的觀測(cè)相吻合的結(jié)果，于是他放棄了火星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的觀念，并試圖用別的幾何圖形來(lái)解釋?zhuān)?jīng)過(guò)四年的苦思冥想，也就是到了1609年他發(fā)現(xiàn)橢圓形完全適合這里的要求，能做出同樣準(zhǔn)確的解釋?zhuān)谑堑贸隽恕伴_(kāi)普勒第一定律”：火星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，太陽(yáng)處于兩焦點(diǎn)之一的位置。發(fā)現(xiàn)第一定律，就是說(shuō)行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，需有擺脫傳統(tǒng)觀念的智慧和毅力，在此之前所有天文學(xué)家，包括哥白尼和伽利略在內(nèi)都堅(jiān)持古希臘亞里士多德和畢達(dá)哥拉斯的天體是完美的物體，圓是完美的形狀，一切天體運(yùn)動(dòng)都是圓周運(yùn)動(dòng)的成見(jiàn)。哥白尼知道幾個(gè)圓并起來(lái)可以產(chǎn)生橢圓，但他從來(lái)沒(méi)有用橢圓形來(lái)描述天體的軌道。當(dāng)時(shí)由于第谷觀測(cè)的精確和開(kāi)普勒的努力，終使日心說(shuō)向前推進(jìn)了一大步。接著開(kāi)普勒又發(fā)現(xiàn)火星運(yùn)行速度是不勻的，當(dāng)它離太陽(yáng)較近時(shí)運(yùn)動(dòng)得較快(近日點(diǎn))，離太陽(yáng)遠(yuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)得較慢(遠(yuǎn)日點(diǎn))，但從任何一點(diǎn)開(kāi)始，向徑(太陽(yáng)中心到行星中心的連線)在相等的時(shí)間所掃過(guò)的面積相等。這就是開(kāi)普勒第二定律(面積定律)。這兩條定律刊布在1609年出版的《新天文學(xué)》(又名《論火星的運(yùn)動(dòng)》)中，該書(shū)還指出兩定律同樣適用于其他行星和月球的運(yùn)動(dòng)。

1611年，開(kāi)普勒的保護(hù)人魯?shù)婪虮黄涞鼙破韧宋?，他仍被新皇帝留任。他不忍與故主分別，繼續(xù)隨侍左右。1612年魯?shù)婪蜃?，開(kāi)普勒接受了奧地利的林茨當(dāng)局的聘請(qǐng)，去作數(shù)學(xué)教師和地圖編制工作。在這里他繼續(xù)探索各行星軌道之間的幾何關(guān)系，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期繁雜的計(jì)算和無(wú)數(shù)次失敗，最后創(chuàng)立了行星運(yùn)動(dòng)的第三定律(諧和定律)：行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的周期的平方與它們橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的立方成正比。這一結(jié)果表述在1619年出版的《宇宙諧和論》中。

多難人生

開(kāi)普勒的身世是不幸的。他17歲時(shí)父親去世。1620年，他母親，一個(gè)酒館老板的女兒，平時(shí)愛(ài)吵吵鬧鬧，因被指控犯有巫術(shù)罪而入獄，他經(jīng)一年多的奔波才使其得到無(wú)罪釋放。開(kāi)普勒26歲時(shí)與一個(gè)出身名門(mén)的寡婦結(jié)婚，舉止傲慢的妻子使他很少感到家庭溫暖。1613年在前妻死后他又選擇了一個(gè)貧家女為伴，感情雖很融洽，無(wú)奈經(jīng)濟(jì)上常處于絕望境地。他兩個(gè)妻子共生有12個(gè)小孩，大多在貧困中夭折。他作為新教徒常受到天主教會(huì)的迫害，他的一些著作被教皇列為禁書(shū)。

經(jīng)濟(jì)困苦和操勞跋涉嚴(yán)重?fù)p害了開(kāi)普勒的健康。皇帝即使在較興隆的時(shí)期都是怏怏不樂(lè)地支付薪水。在戰(zhàn)亂時(shí)期，開(kāi)普勒的薪水被一拖再拖，得不到及時(shí)的支付。

1630年他有幾個(gè)月未得薪俸，不得不親自前往正在舉行帝國(guó)會(huì)議的雷根斯堡索取。到達(dá)那里后他突然發(fā)熱，幾天以后即11月15日，在貧病交困中寂然死去，終年59歲。他被葬于拉提斯本的圣彼得教堂，三十年戰(zhàn)爭(zhēng)的狂潮蕩平了他的墳?zāi)?，但是也已證明他的行星運(yùn)動(dòng)定律是一座比任何石碑都更為久佇長(zhǎng)存的紀(jì)念碑。