近代光学的奠基者开普勒:“我曾测天高”

2013-11-18 admin1 74

  1571年12月27日,在德国威尔,一名陆军军官在这一天喜得贵子。但是这个孩子是个早产儿,不仅体质很差,还在4岁时患上了天花和猩红热,并因此导致视力衰弱,而且一只手半残。但当时这个年轻的军官无论如何也想象不到他的儿子会成为一个伟大定律的发现者。这个孩子就是约翰内斯·开普勒(johannes kepler)。

  开普勒是17世纪科学革命的关键人物。他最为人知的成就为开普勒定律,这是稍后天文学家根据他的著作《新天文学》、《世界的和谐》、《哥白尼天文学概要》萃取而成的三条定律。这些杰作对艾萨克·牛顿影响极大,启发牛顿后来想出万有引力定律。

  开普勒定律也统称“开普勒三定律”,也叫“行星运动定律”,是指行星在宇宙空间绕太阳公转所遵循的定律。由于是德国天文学家开普勒根据丹麦天文学家第谷·布拉赫等人的观测资料和星表,通过他本人的观测和分析后,于1609~1619年先后归纳提出的,故行星运动定律即指开普勒三定律。

  身体略有残疾的开普勒在17岁那年进入了连蒂宾根大学学习,攻读神学,1591年他获得了神学硕士学位。但因父亲负债累累,使他不得不中途退学。由于他体弱多病,他的父母认为他只适合做一名牧师,因为这个职业轻松一些。可是开普勒的数学才华非常出众,当他了解到一些有关自然科学的理论之后,就把当牧师的想法抛得一干二净,终于在奥地利的一所大学里教自然科学课。

  受到蒂宾根大学天文学教授迈克尔·马斯特林(michael maestlin)的影响,开普勒信奉哥白尼的学说。大学毕业后,他获得了天文学硕士学位,获聘到格拉茨的新教神学院担任教师。其后,开普勒离开神学院前往布拉格,与第谷·布拉赫一起从事天文观测。

  1596年,开普勒在宇宙论方面的著作《宇宙的奥秘》出版。

  1600年,30岁的开普勒贸然给素不相识的丹麦天文学家第谷写信。他把自己研究天文学的成果和想法告诉了第谷。第谷看后,对开普勒的才华惊叹不已,立即写信邀请他来当自己的助手。

  1601年第谷逝世,死前把自己所有的天文观测资料赠给开普勒。开普勒留在布拉格编制星表,研究行星的轨道。1627年他的《鲁道夫星行表》(以神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世的名字命名)问世,比当时通行的星行表都要准确。

  开普勒在1609年发表了关于行星运动的两条定律,1618年发现了第三条定律,就是后来被称为“开普勒定律”的行星三大定律,定律说明了行星围绕太阳转的理论。

  开普勒接受并发展了哥白尼的天体贵贱观,认为太阳是宇宙的统治者,行星各依其轨道环绕太阳而行。行星运动三定律的发现为经典天文学奠定了基石,促成了数十年后万有引力定律的发现。

  此外,开普勒也是近代光学的奠基者,他研究了针孔成像,并从几何光学的角度加以解释,并指出光的强度和光源的距离的平方成反比。开普勒也研究过光的折射问题,1611年发表了《折光学》一书,最早提出了光线和光束的表示法,并阐述了近代望远镜理论,他把伽利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。

  1630年11月,开普勒在雷根斯堡发高热,几天后的11月15日在贫病中去世,葬于当地的一家小教堂。他为自己撰写的墓志铭是:“我曾测天高,今欲量地深。我的灵魂来自上帝,凡俗肉体归于此地。”

 

 

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