万事万物都有规律,刻卜勒就抓住了宇宙的三大定律。
刻卜勒1571年12月27日生于德国,他是一位有名的天文学家,他一生最大成就是发现了宇宙三定律。
刻卜勒的父亲开了一个小客栈,刻卜勒小时候体质很弱,他经常在客栈里当小工做杂活,但抽空就去学习,他学习很有毅力。16岁他到摩尔布龙去念大学。毕业后到格拉兹学院当天文学讲师。刻卜勒自当了天文学讲师以后,专心致志地研究天文学,他充实自己的学识,探讨天空的秘密;他围着12面体画了一个球面,认为火星的轨道就在这个球面上。在这个球上又画了一个四面体。上面再画一个球面,他认为这是木星的轨道……对于这一假设,他花了许多工夫。于1596年发表了《宇宙的秘密》一书。他对太阳和行星的关系,第一次作模糊而又形象的解释: “恐怕中心的是一种有意识的主脑,强迫着各行星运行,于是最近的就走得快些,远的就偷懒些,且为相隔太远,负责心便薄弱了。”他觉得太阳不仅吸引各行星,还能把行星赶走,这是最原始的太阳行星之间关系的解释。
刻卜勒虽然身体不好,但却有坚强的毅力和顽强的意志,为了探求天空的奥秘,他常常彻夜不眠,认真仔细地观察天象。他认为,失败往往意味着成功的开始。1600年,他接受了丹麦天文学家第谷的邀请,离开了拉齐兹,来到布拉格,给第谷当助手。这两位天文学家,一个是哥白尼宇宙体系的反对者,一个是该学说的衷心拥护者,但为了追求真理而走到了一起,成了合作者,不幸的是1601年第谷就去世了。第谷在临终前却语重心长地对刻卜勒说: “我一生之中,都是以观察星表为工作的。我要得到一种准确的星表,我的目标是一千颗星。我本来是想完成我的工作的,但本国的国民和国王都攻击我,因此曾间断了很久时间的工作。现在我希望你能把我的工作继续下去,我把我一切的底稿都交给你,希望你把我观察的结果出版出来,题名为《路德福天文表》,你不会使我失望吧?”说完便与世长辞了。刻卜勒为失去这位良师益友而痛苦万分。他没辜负第谷的希望,成了第谷事业的继承者,开拓者。
在第谷留下的星表中,很多是对行星位置长期观测的宝贵资料。刻卜勒对这些稀罕的资料进行了认真的研究分析。最后他大胆创新,提出了“火星的运动轨迹是椭圆,太阳的位置在椭圆的一个焦点上的假设,结果与观察资料完全符合。这样一来,自古以来即已形成的认为天体只能具有圆周运动的概念是错误的。确定火星轨道为椭圆称为刻卜勒的第一定律。接着刻卜勒对行星运动的速度和与太阳距离的关系进行了深入的研究,最后发现了第二定律:行星与太阳的连线(动径)在相等的时间内扫过相等的面积。(www.daowen.com)
刻卜勒没有陶醉于已取得胜利成果,而是继续追索,他又发现了行星运动的第三定律:行星公转周期的平方等于它与太阳距离的立方。这个定律的发现是刻卜勒坚忍不拔、顽强战斗的结果。原来第谷留下的资料及他观察的资料是非常凌乱的。这些资料中把地球与太阳的距离算作一个单位,地球绕太阳公转一周的时间(即周期)为一年。资料上记着:对水星而言,距离是0.387个单位,公转周期为0.24年;对金星而言,距离是0.723个单位,公转周期为0.615年;对于火星而言,距离是1.52个单位,公转周期为1.88年;对于木星而言,距离是5.20个单位,公转周期是11.9年……。这样的数字既凌乱又没有头绪,人们很难记住,但又给刻卜勒发现第三定律给了一定帮助。他知难而进,他有一个信念在支持着,即他坚信自然界必然有规律可循;他从凌乱着的数字中,往复了不知多少次,在没有人理解和支持的困难条件下,顽强拼搏,反复推导运算,不知失败了多少次,最后终于发现了第三定律。
他在回忆这段不平凡的历程时写道: “……我大部分的精力都用在了天文的计算上,最后出乎我的意料,到达了光明的境界,得到了真实的理论。18个月前我初步感到了这种光明,3个月之前我开始看到了曙光,几日前我便看到了整个的光辉了。无论什么都不能阻止我……书是已经写好了,到底是现代人读还是后代人读我就不管了。也许这本书要等上一百年,要知道大自然也等了观察者六千年呢。”
刻卜勒在意志的旷野中建立了一座高塔,他一天天向上爬,最后终于抓着了天空的定律,创立了宇宙三定律,获得了“创制天空法律者”的光荣称号。他在生命的最后几年,由于时代的黑暗,生活十分凄惨,于1630年痛苦地离开了人间,他仅仅活了59岁!但却揭开了一些天空的秘密,为人类登月奔星提供了云梯。
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