动漫风格-童话二分之一歌曲

我心中最伟大的科学家
开普勒是德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家
，他发现了行星运
动的三大定律，而这三大定律，为他赢得了“天空立法者”的
美名。 他的学说，
为哥白尼的日
心说提供了最可靠的证据，同时他对光学、数学也做出了重要的贡献， 他是现代实验光学的
奠基人。
生平
开普勒于公元1571年出生在德国的威尔德斯达特镇，恰好是哥白尼发表《天球
运行论》后的第二十 八年。哥白尼在这部伟大著作中提出了行星绕太阳而不是绕地球
运转的学说。

早期的开普勒深受柏拉图和毕达哥拉斯神秘主义宇宙结构论的影响，以数学的和谐性
去探索宇宙。他用古 希腊人已经发现的五个正多面体，跟当时巳知的六颗行星的轨道套迭，
从而解释了太阳系中包括地球在内 恰好有六颗行星以及它们的轨道大小的原因。他把这些结
论整理成书发表，定名为《宇宙的秘密》。这个 设想虽带有神秘主义色彩，但却也是一个大
胆的探索。

1600年，开普勒出版了 《梦》一书，这是一部纯幻想作品，说的是人类与月亮人的交
往。书中谈到了许多不可思议的东西，像喷 气推进、零重力状态、轨道惯性、宇宙服
等等，人们至今不明白，近400年前的开普勒，他是根据什么 想象出这些高科技成果
的。尽管开普勒的书是纯幻想作品，但它一定有一些背景来源，比如像毕达哥拉斯 的
话或古希腊神话。
他在1609年发表的伟大著作《新天文学》中提出了他的前两个 行星运动定律。行星
运动第一定律认为每个行星都在一个椭圆形的轨道上绕太阳运转，而太阳位于这个椭
圆轨道的一个焦点上。行星运动第二定律认为行星运行离太阳越近则运行就越快，行
星的速度以 这样的方式变化：行星与太阳之间的连线在等时间内扫过的面积相等。十
年后开普勒发表了他的行星运动 第三定律：行星距离太阳越远，它的运转周期越长；
运转周期的平方与到太阳之间距离的立方成正比。





开普勒是近代自然科学的开创者之 一。在天文学方面如果没有他，日心说的命运
当时将是不确定的。他的三大定律奠定了经典天文学的基石 ，为牛顿数十年后发现万
有引力定律铺平了道路。他在科学研究中一贯坚持尊重事实的严肃态度，当他发 现设
想与事实不符时，就毫不犹豫地抛弃了它们。但他毕竟是中世纪与近代交替时期的人
物，思 想上必然带有时代的局限性。
开普勒对天文学的贡献几乎可以和哥白尼相媲美。事实上从某些方 面来看，开

普勒的成就甚至给人留下了更深刻的印象。他更富于创新精神。他所面临的数 学困难
相当巨大。数学在当时远不如今天这样发达，没有计算机来减轻开普勒的计算负担。
从开普勒取得的成果的重要性来看，令人感到惊奇的是他的成果起初差一点被忽
略，甚至差点被伽利略这 样如此伟大的科学家所忽略。如果说其他人迟迟不能赏识开
普勒成果的重大意义的话，他本人是会谅解这 一点的。
但是经过几十年的历程，开普勒定律的意义在科学界逐渐明朗起来。实际上在17
世 纪晚期，有一个支持牛顿学说的主要论点认为开普勒定律可以从牛顿学说中推导出
来，反过来说只要有牛 顿运动定律，也能从开普勒定律中精确地推导出牛顿引力定律。
但是这需要更先进的数学技术，而在开普 勒时代则没有这样的技术、就是在技术落后
的情况下，开普勒也能以其敏锐的洞察力判断出行星运动受来 自太阳的引力的控制。

不仅在天文学上，开普勒在在光学领域的贡献也是非常卓越的。 他是近代光学的奠基者。
他研究了小孔成像，并从几何光学的角度加以解释说明。他指出光的强度和光源 的距离的平
方成反比。开普勒研究过光的折射问题，认为折射的大小不能单单从物质密度的大小来考虑。
例如油的密度比水的密度小，而它的折射却比水的折射大。1611年，开普勒发表了《折光
学 》一书，阐述了光的折射原理，为折射望远镜的发明奠定了基础。他最早提出了光线和光
束的表示法，还 成功地改进了望远镜。开普勒还对人的视觉进行了研究，纠正了以前人们所
认为的视觉是由眼睛的发射出 光的错误观点。他认为人看见物体是因为物体所发出的光通过
眼睛的水晶体投射在视网膜上，并且解释了 产生近视眼和远视眼的原因。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。

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。
开普勒定律在天文学上有十分重大的意义： 首先，开普勒定律在科学思 想上表
现出无比勇敢的创造精神。远在哥白尼创立日心宇宙体系之前，许多学者对于天动地
静的 观念就提出过不同见解。但对天体遵循完美的均匀圆周运动这一观念，从未有人
敢怀疑。开普勒却毅然否 定了它。这是个非常大胆的创见。哥白尼知道几个圆合并起

来就可以产生椭圆，但他从来 没有用椭圆来描述过天体的轨道。正如开普勒所说，
“哥白尼没有觉察到他伸手可得的财富”。
其次，开普勒定律彻底摧毁了托勒玫的本轮系，把哥白尼体系从本轮的桎梏下解
放出来，为它带 来充分的完整和严谨。哥白尼抛弃古希腊人的一个先入之见，即天与
地的本质差别，获得一个简单得多的 体系。但它仍须用三十几个圆周来解释天体的表
观运动。开普勒却找到最简单的世界体系，只用七个椭圆 说就全部解决了。从此，不
须再借助任何本轮和偏心圆就能简单而精确地推算行星的运动。 第三，开普勒定律使人们对行星运动的认识得到明晰概念。它证明行星世界是一
个匀称的系统。这个 系统的中心天体是太阳，受来自太阳的某种统一力量所支配。太
阳位于每个行星轨道的焦点之一。行星公 转周期决定于各个行星与太阳的距离，与质
量无关。而在哥白尼体系中，太阳虽然居于宇宙“中心”，却 并不扮演这个角色，因为
没有一个行星的轨道中心是同太阳相重合的。
由于利用前人进 行的科学实验和记录下来的数据而作出科学发现，在科学史上是不
少的。但像行星运动定律的发现那样， 从第谷的20余年辛勤观测到开普勒长期的精心
推算，道路如此艰难，成果如此辉煌的科学合作，则是罕 见的。这一切都是在没有望
远镜的条件下得到的！ 。