约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler),这位德国杰出的天文学家、物理学家和数学家,于1571年12月27日出生在符腾堡的威尔德斯达特镇,最终于1630年11月15日逝世于巴伐利亚公国的雷根斯堡。
开普勒在图宾根大学接受教育,短短几年内便展现出了他的学术才华。1588年,他顺利获得学士学位,三年后又获得了硕士学位。在大学期间,他深受秘密传播哥白尼学说的天文教授麦斯特林的影响,很快就接受了哥白尼的日心说。
这位天才少年的兴趣不仅仅在于学术成绩,他对天文学和数学有着浓厚的兴趣,这也为他后来的研究奠定了基础。开普勒发现了行星运动的三大定律,这些定律使他赢得了“天空立法者”的美誉。这三大定律具体描述了行星在椭圆轨道上的运行、行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等以及行星公转周期与其同太阳距离的关系。
开普勒的一生充满了传奇色彩。他在格拉茨研究院担任教授期间,完成了他的第一部天文学著作。之后,他接受了伟大的天文学家第谷·布拉赫的邀请,去布拉格附近的天文台担任助手。第谷去世后,开普勒被委任为皇家数学家,并一直担任此职。
开普勒继承第谷的遗志,仔细研究了第谷多年对行星进行仔细观察所留下的大量记录。在对这些记录进行仔细的数学分析后,开普勒认识到行星的轨道并非圆形或复合圆,而是椭圆形。这一发现标志着万有引力定律的雏形已经出现。
除了行星运动定律,开普勒还对光学、数学做出了重要贡献。他还是现代实验光学的奠基人。他的著作《梦游》中谈到了一些不可思议的高科技成果,如喷气推进、零重力状态等,至今仍令人费解。
开普勒的一生并非一帆风顺。在“三十年战争”期间,他面临着经济困难和家庭问题。他的母亲因行巫术而被捕,他不得不花费大量时间和精力来拯救她。他在领取薪水方面也遇到了困难,这让他倍感压力。
尽管面临这些困难,开普勒仍然坚持不懈地研究天文学和数学,他的贡献将永远被铭记。他在雷根斯堡去世时,正值“三十年战争”的动乱时期,但他的行星运行定律却永存于世。开普勒的才华、毅力和贡献将永远被人们铭记和尊敬。在格拉茨的一年时间里,年轻的开普勒迅速完成了神学课程的学习。尽管校方认为他作为教士的度有所不足,极力推荐他去格拉茨中学教授数学和天文学,但他的朋友们却鼓励他放弃神学。正是在这段时间,开普勒发表了他在宇宙论方面的第一本重要著作《宇宙的神秘》。
这本书中,开普勒旗帜鲜明地支持哥白尼体系,并继承毕达哥拉斯学派和用数来解释宇宙构造的神秘主义理论。他在序言中提到,自己试图从上帝的角度理解宇宙的构造,看到了从古至今被人们熟知的正多面体在宇宙构造中的运用。他认为这些形体对理解天体间的数量关系、比例和运动关系有重要意义。尽管他的假设在当时看来有些荒诞,但这些思想激发了他进一步探索宇宙构造理论的热情。
受到丹麦天文学家第谷·布拉赫的赏识,开普勒的数学才华得到了认可。由于反宗教运动,格拉茨中学重新回归怀抱,新教徒的师生被逐出校门。开普勒因名声显赫得以留任,但他看到学生离去不愿再留,于是接受了第谷的邀请,前往布拉格郊外的天文台担任助手。第谷是天文学领域的巨擘,拥有极其精确的观察数据。开普勒之后的伟大发现,很大程度上得益于对这些材料的归纳分析。
随着第谷的去世,开普勒继任为神圣罗马帝国的御用数学家。尽管他的待遇仅为第谷的一半,且时常拖欠,但他仍然致力于整理第谷的遗著。除此之外,他的另一个重要职责是为皇帝占星算命,这成为他终身的职业。尽管他持怀疑态度对待占星术,认为星体并不决定人的命运,但在现实生活中,为了谋生他不得不从事这一行业。在他的遗稿中,保存了800多张占星图。
开普勒不仅是一位卓越的天文学家,也是一位立法者。他在巨蛇星座附近发现了一颗新星,并持续观测了这颗新星长达十几个月。他的观测结果打破了星座无变化的传统观念。他还观测到了哈雷彗星的出现。这些观测成果为他赢得了极高的声誉。
当时的天文学家们普遍认为行星做匀速圆周运动。但开普勒在对火星的观测中发现,按照既有的理论无法与第谷的观测结果相吻合。经过四年的努力,他发现了行星沿椭圆轨道绕太阳运行的规律,即“开普勒第一定律”。这一发现需要摆脱传统观念的智慧和毅力。在此基础上,他还发现了火星运行速度的变化规律,即“开普勒第二定律”。这两条定律被收录在他的著作《新天文学》中,并指出这些定律同样适用于其他行星和月球的运动。
在开普勒的保护人鲁道夫退位后,他经历了许多波折,但始终继续探索行星轨道的几何关系。最终,他创立了“行星第三定律”,也就是“谐和定律”。这一伟大的成就标志着开普勒在天文学领域的卓越贡献达到了顶峰。《宇宙谐和论》背后的多难人生
在1619年出版的《宇宙谐和论》中,我们接触到了一个令人震撼的结果,而背后的作者开普勒,其人生的坎坷经历更是令人感慨不已。
开普勒的命运多舛,他的生活充满了不幸。年仅17岁时,他便失去了父亲。而后,他的母亲因被指控犯有巫术罪而身陷囹圄,他奔波了一年多,才使其得到无罪释放。这样的经历对于一个年轻人来说已经是沉重的打击。
在生活的压力下,开普勒在26岁时与一位出身名门的寡妇结婚,但这位举止傲慢的妻子并未给他带来多少家庭的温暖。后来,他选择了一个贫家女为伴,虽然感情融洽,但经济上却常常陷入绝望。他们共有12个孩子,其中大多数在贫困中夭折。
作为新教徒的开普勒还常常受到会的迫害,他的部分著作甚至被教皇列为禁书。经济上的困苦和生活的操劳严重损害了开普勒的健康。即使在皇帝兴隆的时期,他也常常因为薪水问题郁郁寡欢。而在战乱时期,他的薪水更是被一拖再拖,无法及时支付。
在人生的重压下,1630年,开普勒在几个月未得薪俸的情况下,不得不亲自前往雷根斯堡索取。到达那里后,他突然发热,最终在贫病交困中于11月15日去世,终年59岁。他被葬于拉提斯本的圣彼得教堂。即便他的坟墓被三十年战争的狂潮荡平,他的行星运动定律仍然屹立不倒,成为了一座比任何石碑都更为久伫长存的纪念碑。
这位伟大的科学家的一生充满了苦难和挫折,但他以坚定的信念和不懈的努力,为我们揭示了宇宙的奥秘。他的故事激励着我们,无论面对何种困难,都要坚持信念,勇往直前。开普勒虽然离世已久,但他的贡献将永远被铭记在人类的历史中。