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探求天空定律的克卜勒
克卜勒出生在一個德國小市民家庭。他一來到人世間就遭到了許多不幸,天花使他成了麻子,猩紅熱弄壞了他的雙眼。
17歲那年,克卜勒進人連蒂賓根大學學習,攻讀神學,1591年他獲得了神學碩士學位。但因父親負債纍纍,使他不得不中途退學。由於他體弱多病,他的父母認為他只適合做一名牧師,因為這個職業輕鬆一些。可是克卜勒的數學才華非常出眾,當他了解到一些有關哥白尼的理論之後,就把當牧師的想法拋得一乾二淨,終於在奧地利的一所大學裡教起了自然科學。
1600年,30歲的克卜勒貿然給索不相識的丹麥天文學家第谷寫信。他把自己研究天文學的成果和想法告訴了第谷。第谷看後,對克卜勒的才華驚嘆不已,立即寫信邀請他來當自己的助手。但是克卜勒來到第谷的身邊僅10個月,老人便去世了。克卜勒繼承了這位老人留下的非常寶貴的資料,其中包括老人對火星運動的觀測。
克卜勒就以這些資料為基礎,設計了一個天空體系。1604年9月30日他發現了一顆新星,命名為「克卜勒星」。
克卜勒在研究行星正多面體理論的時候,碰到了許多難題:他想準確地得到各行星和太陽之間的相對距離;他想找出行星的運動軌跡。他認為圓的軌跡不符合第谷的資料,蛋狀的卵形線也不符合,只有橢圓才符合。
一個圓的直徑不論在任何位置長度是不變的,但橢國的直徑的長度隨其位置的變化而變化。最長的直徑叫長軸,最短的直徑叫短軸,在長軸上有兩個點叫焦點,它們離中心的距離相等。焦點又有這樣一個特性:如果從兩個焦點向橢圓曲線上同一點各畫一條直線,那麼這兩條直線的總和等於長軸的長度。不管這兩條直線畫到橢圓曲線上哪一點,這個特性總是成立的。
克卜勒發現,第谷觀測的火星位置和橢圓軌道不僅符合,而且符合的精確度還很高。並且,太陽位於這橢圓的一個焦點上。他還發現其它行星的軌道也可以畫成橢圓,太陽總在一個焦點上。1609年他在(新天文學)一書中公布了克卜勒第一、第二定律,1619年又公布了克卜勒第三定律。
橢圓徹底摧毀了神聖不可侵犯的圓運動,廢除了兩個多年來人們的舊觀念,從此,克卜勒的天文學觀點被許多天文學家所接受。
克卜勒還曾與伽利略有過友好的通信來往,但他們從未見過面。在伽利略製造望遠鏡時,決定把這些望遠鏡送往他認為最有
用處的地方,其中有一架就被送到了克卜勒的手中,克卜勒就利用這架望遠鏡觀測到了木星的衛星。
克卜勒還研究了透鏡的折射方式,並用這種方式解釋瞭望遠鏡的工作原理。他將伽利略的望遠鏡進行了改進,並且創立了現代光學科學。
克卜勒對天文學的最後一項貢獻,是他計算的內行星水星和金星越過太陽表面的時間。1631年他的預測被驗證。但那時,克卜勒早己離開了人間。
克卜勒成功了,他成功的因素很多,但最重要的一點是他有自強不息的堅韌毅力。克卜勒的一生貧病交加,動蕩不安,但是任何困難都沒有阻止住他。他在意志的曠野中建立起了一座高塔,他一天天往上爬,最後終於抓著了天空的定律。
1630年,克卜勒終因貧病交加死在旅途之中。死時才59歲。可是他這頗星卻永遠高懸在天空。