追求宇宙的和谐_开普勒三大定律论文

追求宇宙的和谐_开普勒三大定律论文

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1618年3月15日深夜, 开普勒正凝神屏气地看着他书桌上的一首乐曲。尘世的纷乱,人生的艰辛,早就被他抛在脑后。长期以来,酷爱音乐的开普勒一直认为,行星绕太阳运行,应该是一首有序的旋律,他一直试图发现其中的规律。桌上的这首乐曲突然激发出那个十几年来一曲潜伏在他心中的天体几何图景,他再次在数据的海洋里进行排列、比较、计算。终于,他的心灵听见了宇宙的和声。他激动地在五线谱上写下了他所发现的行星运行的第三定律——和谐定律:行星公转周期的平方与其轨道平均半径的立方成正比,即T[2][,1]/T[2][,2]=R[3][,1]/R[3][,2]。

开普勒1571年12月出生于德国,他的童年很不幸,天花等疾病给他留下一只半残的手和很差的视力,父亲在一次征战后死于回家的路上,家中生活十分凄惨。当时能给他带来乐趣的就是听教堂里管风琴的乐声和在夜晚观看天上的星星。

所幸的是,当小开普勒在一家旅馆跑腿打杂时,一位老师发现他很聪明,就把他送进学校读书。由于成绩优秀,开普勒13岁就进入公费的神学校,后来又进入图根宾神学院学习。20岁那年,开普勒以优异成绩获得硕士学位,并被分配到一所神学校讲授数学、伦理学等课程,但这位哥白尼学说的信仰者的全部身心都沉浸在对茫茫宇宙的思考中:怎样用简洁具体的数学公式来表现行星绕太阳运行的和谐关系?

1600年2月,开普勒离开德国来到布拉格, 在著名的丹麦天文学家第谷的工作室当助手,深得第谷的信任。1601年月10月第谷在临终之际把自己几十年观测行星运行的精确资料全部送给了开普勒。开普勒接受了第谷的托嘱,花了4年时间整理研究第谷的观测资料, 经过艰苦复杂的计算,他终于发现:行星绕太阳运行的轨道不是圆的,而是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上,这就是行星运行的第一定律——椭圆定律。几乎同时,开普勒又发现了行星运行的第二定律——面积定律:行星运行不是匀速的,但行星与太阳的连线在相等的时间里扫过的面积相等。十几年以后,开普勒又发现了行星运行的第三定律。

开普勒一生生活艰难,政局动荡、丧子、丧女、丧妻都给他带来许多悲伤痛苦。但他毕生追寻宇宙和谐的秘密,这使他超然于人生的苦难与忧患之上。以开普勒命名的行星运行三大定律进一步发展了哥白尼的日心说,奠定了天体力学的基础,也为牛顿后来发现万有引力定律打下了基础。

天体的运动只不过是一首歌,一首连续的歌,几个声部的歌,它只为心智所悟,不为人耳所闻。

——开普勒

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