封面说明
2021-04-13陈晓林,田光善
大学物理 2021年1期
今年是伟大的德国天文学家和数学家开普勒诞辰450周年。本刊特以他的肖像和以他的名字命名的描述太阳系行星运动的三大定律作为封面,致以敬意。
约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)1571年12月27日生于符腾堡威尔德斯达特镇。他从小体弱多病,但天性聪慧。受符腾堡公国的君主实行的开明政策下的奖学金资助,他16岁时开始在蒂宾根大学学习,并有幸在M.麦斯特林教授指导下研习天文。在大学学习期间,他了解到并接受了日心说。开普勒于1588年获得学士学位,1591年获文学硕士学位。当时他想当一名路德教的牧师,所以又留校学习神学。1594年他前往奥地利的格拉茨,在路德教会高级中学任数学和天文学教师。1600年开普勒到达布拉格,任第谷的助手,并开始研究火星的运动。次年第谷去世,他继任为鲁道夫二世的御前数学家。
通过对第谷留下的大量观测资料进行长期的分析,开普勒于1609年发现,若假设行星的运行轨道为椭圆的话,则可以对第谷留下的观测资料做出合理的解释。由此他得出了“开普勒第一定律”,即火星是沿着椭圆轨道绕太阳运行的,而太阳则处于两个焦点之一的位置。在当时,这一观点是革命性的,需要提出者有摆脱传统观念的智慧和毅力。在开普勒之前,所有的天文学家,包括哥白尼和伽利略都坚持亚里士多德和毕达哥拉斯的观点,即圆是完美的几何图形,故一切天体的运动轨迹都应该是一个圆周。进一步,开普勒又指出,火星的运行速率是不均匀的:当它离太阳较近时速率较大,而离太阳远时则速率较小。……
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