伟大的天文学家——开普勒

李　但

开普勒（JohannesKepler，1571-1630），德国天文学家，幼年体弱多病，12岁时入修道院学习。1587年进入蒂宾根大学，在校中遇到秘密宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林。在他的影响下，很快成为哥白尼学说的忠实维护者。

开普勒1591年获得文学硕士学位，后来想当路德教派牧师而学神学。却因得到大学的有力推荐，中止了神学课程，去奥地利格拉茨的路德派高中任数学教师，开始研究天文学。1596年出版《宇宙的神秘》一书受到第谷的赏识，应邀到布拉格附近的天文台做研究工作。1600年，到布拉格成为第谷的助手。次年第谷去世，开普勒成为第谷事业的继承人。

开普勒对光学很有研究。1604年发表《对威蒂略的补充——天文光学说明》。1611年出版《光学》一书，这是一本阐述近代望远镜理论的著作。他把伽里略望远镜的凹透镜目镜改成小凸透镜，这种望远镜被称为开普勒望远镜。

开普勒还发现大气折射的近似定律，用很简单的方法计算大气折射，并且说明在天顶大气折射为零。他最先认为大气有重量，并且正确地说明月全食时月亮呈红色是由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上而造成的。

开普勒用很长时间对第谷遗留下来的观测资料进行分析，他在分析火星的公转时发现，无论按哥白尼的方法还是按托勒密或第谷的方法，算出的轨道都不能同第谷的观测资料相吻合。他坚信观测的结果，于是他想到火星可能不是做当时人们认为的匀速圆周运动。他改用各种不同的几何曲线来表示火星的运动轨迹，终于发现了“火星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳处于焦点之一的位置”这一定律。接着他又发现虽然火星运行的速度是不均匀的，在近日点时快，远日点时慢。但是，从任何一点开始，在单位时间内，向径扫过的面积却是不变的。 这样就得出了关于行星运动的第二条定律——“行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。”这两条定律刊布于1609年出版的《新天文学》一书中。书中他还指出，这两条定律同样适用于其他行星和月球的运动。1612年，开普勒的保护人鲁道夫二世被迫退位，因此他也离开布拉格，去奥地利的林茨。当地专门为他设立了一个数学家的职务。

经过长期繁复的计算和无数次失败，他终于发现了行星运动的第三条定律——“行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立方。”这一结果发表在1619年出版的《宇宙和谐论》中。行星运动三定律的发现为经典天文学奠定了基石，并导致数十年后万有引力定律的发现。

他出版的《哥白尼天文学概要》叙述他对宇宙结构和大小的观点；在《彗星论》中，他指出彗尾总是背着太阳，是因为太阳光排斥彗头的物质所造成；1627年出版的《鲁道夫星表》是根据他的行星运动定律和第谷的观测资料编制的。根据此表可以知道行星的位置，其精度比以前的任何星表都高，直到十八世纪中叶，它一直被视为天文学上的标准星表。

开普勒于1629年出版的《稀奇的1631年天象》中预言1631年11月7日水星凌日现象，12月6日金星也将凌日，果然如期观测到了水星凌日，而金星凌日西欧看不到。1630年，他几个月领不到薪水，经济困难，不得不亲自前往雷根斯堡索取。在那里突然高烧，几天后在贫病交困中去世。