開普勒是德國天文學(xué)家，數(shù)學(xué)家。1571年12月27日生于魏爾，1630年11月15日卒于雷根斯堡。發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道運(yùn)行，并且提出行星運(yùn)動(dòng)三定律。
開普勒 - 基本資料
姓名： 開普勒
性別：男
生日：1571年12月27日
籍貫：德國
開普勒 - 成長經(jīng)歷
開普勒從小體弱多病，家境貧寒，1587年考入蒂賓根大學(xué)，靠符騰堡公爵提供的少量助學(xué)金寒窗苦讀，1588年獲學(xué)士學(xué)位，1591年獲碩士學(xué)位。1594年起在奧地利路德教會(huì)學(xué)校當(dāng)數(shù)學(xué)教師。因信奉新教，1598年遭天主教勢力的驅(qū)逐。1600年到布拉格拜訪第谷，不久攜全家前往，他成了第谷的助手和合作者。1601年10月第谷去世，他繼任第谷的皇家數(shù)學(xué)家的職務(wù)。1604年發(fā)現(xiàn)和持續(xù)地觀測了出現(xiàn)在蛇夫座的一顆新星，此星現(xiàn)在被命名為開普勒新星。應(yīng)用第谷臨終前遺贈(zèng)給他的大量火星觀測資料深入研究火星的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)火星的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓，太陽位于其一個(gè)焦點(diǎn)上，還發(fā)現(xiàn)火星的向徑在單位時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積，不久他指出這兩個(gè)定律也適用其他行星，它們被稱為行星運(yùn)動(dòng)的第一定律和第二定律。1609年，他在《新天文學(xué)》一書中公布了這兩個(gè)定律。1611年出版《光學(xué)》一書，書中提出把伽利略式凹透鏡目鏡改為小凸透鏡，這種望遠(yuǎn)鏡后來稱為開普勒式望遠(yuǎn)鏡。1611～1625年間在林茨任地方數(shù)學(xué)家14年。期間發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)第三定律：“行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其赤道半長徑的立方成正比。”該定律刊布在他1619年出版的《宇宙和諧論》一書中。1618～1621年出版《哥白尼天文學(xué)概要》一書，熱情宣傳哥白尼日心體系，系統(tǒng)介紹自己對(duì)天文學(xué)的貢獻(xiàn)，后來此書成為17世紀(jì)歐洲影響最廣的天文學(xué)著作。在林茨期間，他還于1615年寫了《測定酒精體積的新方法》的重要論文，該文對(duì)微積分的誕生有重要價(jià)值。
開普勒 - 開普勒創(chuàng)立的定律
行星運(yùn)動(dòng)定律
約翰尼斯?開普勒于公元1571年出生在德國的威爾德斯達(dá)特鎮(zhèn)，恰好是哥白尼發(fā)表《天體運(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而不是繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的學(xué)說。開普勒就讀于蒂賓根大學(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。在蒂賓根大學(xué)學(xué)習(xí)期間，他聽到對(duì)日心學(xué)說所做的合乎邏輯的闡述，很快就相信了這一學(xué)說�！� 在蒂賓根大學(xué)畢業(yè)后，開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）。雖然開普勒在該書中提出的學(xué)說完全錯(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)見性的思想，于是偉大的天文學(xué)家泰修?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。開普勒接受了這一邀請(qǐng)，1600年1月加入了泰修的行列。泰修翌年去世。開普勒在這幾個(gè)月來給人留下了非常美好的印象，不久圣羅馬皇帝魯?shù)婪蚓臀嗡麨榻犹嫣┬薜幕始覕?shù)學(xué)家。開普勒在余生一直就任此職。 作為泰修?布拉赫的接班人，開普勒認(rèn)真地研究了泰修多年對(duì)行星進(jìn)行仔細(xì)觀察所做的大量記錄。泰修是望遠(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，因此他的記錄具有十分重大的價(jià)值。開普勒認(rèn)為通過對(duì)泰修的記錄做仔細(xì)的數(shù)學(xué)分析可以確定哪個(gè)行星運(yùn)動(dòng)學(xué)說是正確的：哥白尼日心說，古老的托勒密地心說，或許是泰修本人提出的第三種學(xué)說。但是經(jīng)過多年煞費(fèi)苦心的數(shù)學(xué)計(jì)算，開普勒發(fā)現(xiàn)泰修的觀察與這種三學(xué)說都不符合，他的希望破滅了。 最終開普勒認(rèn)識(shí)到了所存在的問題：他與泰修、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)合國組成的。但是實(shí)際上行星軌道不是圓形而是橢圓形。 就在找到基本的解決辦法后，開普勒仍不得不花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間來進(jìn)行復(fù)雜而冗長的計(jì)算，以證實(shí)他的學(xué)說與泰修的觀察相符合。他在1609年發(fā)表的偉大著作《新天文學(xué)》中提出了他的前兩個(gè)行星運(yùn)動(dòng)定律。行星運(yùn)動(dòng)第一定律認(rèn)為每個(gè)行星都在一個(gè)橢圓形的軌道上繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，而太陽位于這個(gè)橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上。行星運(yùn)動(dòng)第二定律認(rèn)為行星運(yùn)行離太陽越近則運(yùn)行就越快，行星的速度以這樣的方式變化：行星與太陽之間的連線在等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。十年后開普勒發(fā)表了他的行星運(yùn)動(dòng)第三定律：行星距離太陽越遠(yuǎn)，它的運(yùn)轉(zhuǎn)周期越長；運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方與到太陽之間距離的立方成正比。
開普勒定律
開普勒定律對(duì)行星繞太陽運(yùn)動(dòng)做了一個(gè)基本完整、正確的描述，解決了天文學(xué)的一個(gè)基本問題。這個(gè)問題的答案曾使甚至象哥白尼、伽利略這樣的天才都感到迷惑不解。當(dāng)時(shí)開普勒沒能說明按其規(guī)律在軌道上運(yùn)行的原因，到17世紀(jì)后期才由艾薩克?牛頓闡明清楚。開普勒對(duì)此運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的研究，我們可以看到萬有引力定律已見雛形。開普勒在萬有引力的證明中已經(jīng)證到：如果行星的軌跡是圓形，則符合萬有引力定律。而如果軌道是橢圓形，開普勒并未證明出來。牛頓后來用很復(fù)雜的微積分和幾何方法證出。
牛頓曾說過：“如果說我比別人看得遠(yuǎn)些的話，是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏��！遍_普勒無疑是他所指的巨人之一。 開普勒對(duì)天文學(xué)的貢獻(xiàn)幾乎可以和哥白尼相媲美。事實(shí)上從某些方面來看，開普勒的成就甚至給人留下了更深刻的印象。他更富于創(chuàng)新精神。他所面臨的數(shù)學(xué)困難相當(dāng)巨大。數(shù)學(xué)在當(dāng)時(shí)遠(yuǎn)不如今天這樣發(fā)達(dá)，沒有計(jì)算機(jī)來減輕開普勒的計(jì)算負(fù)擔(dān)。 從開普勒取得的成果的重要性來看，令人感到驚奇的是他的成果起初差一點(diǎn)被忽略，甚至差點(diǎn)被伽利略這樣如此偉大的科學(xué)家所忽略（伽利略對(duì)開普勒定律的忽視特別令人感到驚奇，因?yàn)樗麄z之間有書信往來，而且開普勒的成果會(huì)有助于伽利略駁斥托勒密學(xué)說）。如果說其他人遲遲不能賞識(shí)開普勒成果的重大意義的話，他本人是會(huì)諒解這一點(diǎn)的。他在一次抑制不住巨大喜悅時(shí)寫道：“我沉湎在神圣的狂喜之中……我的書已經(jīng)完稿。它不是會(huì)被我的同時(shí)代人讀到就會(huì)被我的子孫后代讀到──這是無所謂的事。它也許需要足足等上一百年才會(huì)有一個(gè)讀者，正如上帝等了6000年才有一個(gè)人理解他的作品�！� 但是經(jīng)過幾十年的歷程，開普勒定律的意義在科學(xué)界逐漸明朗起來。實(shí)際上在17世紀(jì)晚期，有一個(gè)支持牛頓學(xué)說的主要論點(diǎn)認(rèn)為開普勒定律可以從牛頓學(xué)說中推導(dǎo)出來，反過來說只要有牛頓運(yùn)動(dòng)定律，也能從開普勒定律中精確地推導(dǎo)出牛頓引力定律。但是這需要更先進(jìn)的數(shù)學(xué)技術(shù)，而在開普勒時(shí)代則沒有這樣的技術(shù)、就是在技術(shù)落后的情況下，開普勒也能以其敏銳的洞察力判斷出行星運(yùn)動(dòng)受來自太陽的引力的控制。 開普勒除了發(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傷。當(dāng)時(shí)德國開始陷入“三十年戰(zhàn)爭”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)問題是領(lǐng)取薪水。圣羅馬皇帝即使在較興隆的時(shí)期都是怏怏不樂地支付薪水。在戰(zhàn)亂時(shí)期，開普勒的薪水被一拖再拖，得不到及時(shí)的支付。開普勒結(jié)過兩次婚，有十二個(gè)孩子，這樣的經(jīng)濟(jì)困難的確很嚴(yán)重。另一個(gè)問題是他的母親在1620年由于行巫術(shù)而被捕。開普勒花費(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。
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開普勒是德國近代著名的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。他以數(shù)學(xué)的和諧性探索宇宙，在天文學(xué)方面做出了巨大的貢獻(xiàn)。開普勒是繼哥白尼之后第一個(gè)站出來捍衛(wèi)太陽中心說、并在天文學(xué)方面有突破性成就的人物，被后世的科學(xué)史家稱為“天上的立法者”。
開普勒出生在德國威爾的一個(gè)貧民家庭，開普勒是一個(gè)早產(chǎn)兒，體質(zhì)很差。他在童年時(shí)代遭遇了很大的不幸，四歲時(shí)患上了天花和猩紅熱，雖僥幸死里逃生，身體卻受到了嚴(yán)重的摧殘，視力衰弱，一只手半殘。但開普勒身上有一種頑強(qiáng)的進(jìn)取精神，但一直堅(jiān)持努力學(xué)習(xí)，成績一直名列前茅。
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)說的忠實(shí)維護(hù)者。大學(xué)畢業(yè)后，開普勒獲得了天文學(xué)碩士的學(xué)位，被聘請(qǐng)到格拉茨新教神學(xué)院擔(dān)任教師。后來，由于學(xué)校被天主教會(huì)控制，開普勒離開神學(xué)院前往布拉格，與卓越的天文觀察家第谷一起專心地從事天文觀測工作。正是第谷發(fā)現(xiàn)了開普勒的才能。在第谷的幫助和指導(dǎo)下，開普勒的學(xué)業(yè)有了巨大的進(jìn)步。第谷死后，開普勒接替了他的職位，被聘為皇帝的數(shù)學(xué)家。然而皇帝對(duì)他十分慳吝，給他的薪俸僅僅是第谷的一半，還時(shí)常拖欠不給。他的這一點(diǎn)點(diǎn)收入不足以養(yǎng)活年邁的母親和妻兒，因此生活非常困苦。但開普勒卻從未中斷過自己的科學(xué)研究，并且在這種艱苦的環(huán)境下取得了天文學(xué)上的累累成果。
早期的開普勒深受柏拉圖和畢達(dá)哥拉斯神秘主義宇宙結(jié)構(gòu)論的影響，以數(shù)學(xué)的和諧性去探索宇宙。他用古希臘人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的五個(gè)正多面體，跟當(dāng)時(shí)巳知的六顆行星的軌道套迭，從而解釋了太陽系中包括地球在內(nèi)恰好有六顆行星以及它們的軌道大小的原因。他把這些結(jié)論整理成書發(fā)表，定名為《宇宙的秘密》。這個(gè)設(shè)想雖帶有神秘主義色彩，但卻也是一個(gè)大膽的探索。
第谷最大的天文學(xué)成就就是發(fā)現(xiàn)了開普勒。第谷在臨終前將自己多年積累的天文觀測資料全部交給了開普勒，再三叮囑開普勒要繼續(xù)他的工作，并將觀察結(jié)果出版出來。開普勒接過了第谷尚未完成的研究工作。
后來，開普勒在伽利略的影響下，通過對(duì)行星運(yùn)動(dòng)進(jìn)行深入的研究，拋棄了柏拉圖和畢達(dá)哥拉斯的學(xué)說，逐步走上真理和科學(xué)的軌道。
對(duì)火星軌道的研究是開普勒重新研究天體運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。因?yàn)樵诘诠冗z留下來的數(shù)據(jù)資料中，火星的資料是最豐富的，而哥白尼的理論在火星軌道上的偏離最大。開始，開普勒用正圓編制火星的運(yùn)行表，發(fā)現(xiàn)火星老是出軌。他便將正圓改為偏心圓。在進(jìn)行了無數(shù)次的試驗(yàn)后，他找到了與事實(shí)較為符合的方案�？墒牵勒者@個(gè)方法來預(yù)測衛(wèi)星的位置，卻跟第谷的數(shù)據(jù)不符，產(chǎn)生了8分的誤差。這8分的誤差相當(dāng)于秒針0.02秒瞬間轉(zhuǎn)過的角度。開普勒知道第谷的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是可信的，那錯(cuò)誤出在什么地方呢？
正是這個(gè)不容忽略的8分使開普勒走上了天文學(xué)改革的道路。他敏感的意識(shí)到火星的軌道并不是一個(gè)圓周。隨后，在進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)后，開普勒將火星軌道確定為橢圓，并用三角定點(diǎn)法測出地球的軌道也是橢圓，斷定它運(yùn)動(dòng)的線速度跟它與太陽的距離有關(guān)。
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)掃過相等的面積�！边@兩條定律，刊登于1609年出版的《新天文學(xué)》一書。書中他還指出，這兩條定律同樣適用于其他行星和月球的運(yùn)動(dòng)。1612年，開普勒的保護(hù)人魯?shù)婪蚨辣黄韧宋�，因此他也離開布拉格，去奧地利的林茨。當(dāng)?shù)貙ｉT為他設(shè)立了一個(gè)數(shù)學(xué)家的職務(wù)。
經(jīng)過長期繁??第三條定律：“行星公轉(zhuǎn)周期的平方等于軌道半長軸的立方�！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)十年后萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)。
1604年9月30日在蛇夫座附近出現(xiàn)一顆新星，最亮?xí)r比木星還亮。開普勒對(duì)這顆新星進(jìn)行了17個(gè)月的觀測并發(fā)表了觀測結(jié)果。歷史上稱它為開普勒新星(這是一顆銀河系內(nèi)的超新星)。1607年，他觀測了一顆大彗星，就是后來的哈雷彗星。
不僅在天文學(xué)上，開普勒在在光學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)也是非常卓越的。他是近代光學(xué)的奠基者。他研究了小孔成像，并從幾何光學(xué)的角度加以解釋說明。他指出光的強(qiáng)度和光源的距離的平方成反比。開普勒研究過光的折射問題，認(rèn)為折射的大小不能單單從物質(zhì)密度的大小來考慮。例如油的密度比水的密度小，而它的折射卻比水的折射大。1611年，開普勒發(fā)表了《折光學(xué)》一書，闡述了光的折射原理，為折射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。他最早提出了光線和光束的表示法，還成功地改進(jìn)了望遠(yuǎn)鏡。開普勒還對(duì)人的視覺進(jìn)行了研究，糾正了以前人們所認(rèn)為的視覺是由眼睛的發(fā)射出光的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。他認(rèn)為人看見物體是因?yàn)槲矬w所發(fā)出的光通過眼睛的水晶體投射在視網(wǎng)膜上，并且解釋了產(chǎn)生近視眼和遠(yuǎn)視眼的原因。1604年發(fā)表《對(duì)威蒂略的補(bǔ)充--天文光學(xué)說明》。1611年出版《光學(xué)》一書，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)鏡被稱為開普勒望遠(yuǎn)鏡。
開普勒還發(fā)現(xiàn)大氣折射的近似定律，用很簡單的方法計(jì)算大氣折射，并且說明在天頂大氣折射為零。他最先認(rèn)為大氣有重量，并且正確地說明月全食時(shí)月亮呈紅色是由于一部分太陽光被地球大氣折射后投射到月亮上而造成的。
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，是因?yàn)樘柟馀懦忮珙^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。
他于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。
晚年的開普勒?qǐng)?jiān)持不懈地同唯心主義的宇宙論作斗爭。1625年，他寫了題為《為第谷.布拉赫申辯》的著作，駁訴了烏爾蘇斯對(duì)第谷的攻擊，因而受到了天主教會(huì)的迫害。天主教會(huì)將開普勒的著作列為禁書。1626年，一群天主教徒保圍了開普勒的住所，揚(yáng)言要處決他。后來，開普勒因?yàn)樵鴵?dān)任皇帝的數(shù)學(xué)家而幸免遇難。
1630年11月，因數(shù)月未得到薪金，生活難以維持，年邁的開普勒不得不親自到雷根斯堡索取。不幸的是，他剛剛到那里就抱病不起。1630年11月15日，開普勒在一家客棧里悄悄地離開了世界。他死時(shí)，除一些書籍和手稿之外，身上僅剩下了7分尼（1馬克等于100分尼）。
開普勒被葬于拉提斯本圣彼得堡教堂，戰(zhàn)爭過后，他的墳?zāi)挂旬?dāng)然無存。但他突破性的天文學(xué)理論，以及他不懈探索宇宙的精神卻成為了后人銘記他的最好的豐碑。
開普勒所處的年代正值歐洲從封建主義社會(huì)向資本主義社會(huì)轉(zhuǎn)變的時(shí)期。在科學(xué)與神權(quán)的斗爭中，開普勒?qǐng)?jiān)定地站在了科學(xué)的一邊，用自己孱弱的身體、艱苦的勞動(dòng)和偉大的發(fā)現(xiàn)來挑戰(zhàn)封建傳統(tǒng)觀念，推動(dòng)了唯物主義世界觀的發(fā)展，使人類科學(xué)向前跨進(jìn)了一大步。馬克思高度評(píng)價(jià)了開普勒的品格，稱他是自己所喜愛的英雄。
開普勒 - 參考文獻(xiàn)
http://baike.baidu.com/view/4416.htm
http://www.hongen.com/art/twdg/htwxj/th1006.htm
http://www.cycnet.com/encyclopedia/astro/outerspace/astronomer/000517009.htm
http://www.kepu.gov.cn/zlg/yuzhou/zskpl.htm
