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約翰尼斯·開(kāi)普勒：你需要知道的一切

發(fā)表于 2025-12-05 10:52:44 來(lái)源：桑間濮上網(wǎng)

17世紀(jì)早期的天文學(xué)家約翰尼斯·開(kāi)普勒定義了支配行星運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)則。(圖片來(lái)源:uux.cn/歷史/環(huán)球圖像集團(tuán)，開(kāi)普通過(guò)Getty Images)
（神秘的勒需天津津南小姐（上門(mén)年輕的小姐）小姐vx《189=4143》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（基思·庫(kù)珀）：我們對(duì)行星軌道的一切理解的基礎(chǔ)來(lái)自德國(guó)天文學(xué)家約翰尼斯·開(kāi)普勒的工作。
開(kāi)普勒在不知道萬(wàn)有引力的知道情況下，在他的約翰行星運(yùn)動(dòng)三定律中數(shù)學(xué)地描述了行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。他的開(kāi)普工作是為尼古拉·哥白尼的理論提供證據(jù)的關(guān)鍵，哥白尼的勒需理論認(rèn)為太陽(yáng)，而不是知道地球，是約翰太陽(yáng)系的中心。
開(kāi)普勒什么時(shí)候出生的開(kāi)普？
約翰尼斯·開(kāi)普勒于1571年12月27日出生在自由帝國(guó)城市韋爾施塔特，即今天的勒需德國(guó)斯圖加特附近。他年幼時(shí)被當(dāng)兵的知道父親遺棄，由母親和祖父母撫養(yǎng)成路德教徒。約翰
雖然小時(shí)候被忽視，開(kāi)普但他顯示出數(shù)學(xué)天賦，勒需并目睹了兩次激發(fā)他對(duì)宇宙興趣的天文事件:1577年的大彗星和1580年的月全食。然而，一場(chǎng)天花讓開(kāi)普勒雙手殘廢，視力受損。
十幾歲時(shí)，開(kāi)普勒在阿德?tīng)柌竦囊凰鞫鄷?huì)修道院學(xué)習(xí)，在那里他學(xué)習(xí)了當(dāng)時(shí)學(xué)者使用的語(yǔ)言拉丁語(yǔ)，從而為他成年后的天津津南小姐（上門(mén)年輕的小姐）小姐vx《189=4143》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)學(xué)術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。他繼續(xù)在德國(guó)的圖賓根大學(xué)學(xué)習(xí)哲學(xué)。
開(kāi)普勒、哥白尼和柏拉圖立體
在圖賓根時(shí)，開(kāi)普勒的數(shù)學(xué)教授邁克爾·梅斯特林向他介紹了哥白尼學(xué)說(shuō)，哥白尼學(xué)說(shuō)是以1543年去世的哥白尼命名的。這個(gè)以太陽(yáng)為中心的模型描述了地球和太陽(yáng)系中的其他行星是如何圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的，而不是相反。
16世紀(jì)后期，日心說(shuō)還是一個(gè)邊緣理論；大多數(shù)人認(rèn)為地球是萬(wàn)物的中心。在圖賓根，開(kāi)普勒學(xué)習(xí)了這兩種理論，并在閱讀了哥白尼的“關(guān)于天體運(yùn)行的六本書(shū)”后，他立即摒棄了地心說(shuō)，轉(zhuǎn)而支持日心說(shuō)。
盡管日心說(shuō)合乎邏輯，但該模型的觀測(cè)證據(jù)在16世紀(jì)晚期丟失了。開(kāi)普勒把提供證據(jù)作為他一生的使命；他認(rèn)為這是更好地理解上帝偉大設(shè)計(jì)的一種方式。在開(kāi)普勒生活的虔誠(chéng)時(shí)代，即使訴諸邏輯也需要神的解釋。
1594年，開(kāi)普勒接受了在奧地利格拉茨教數(shù)學(xué)和天文學(xué)的職位，在那里他有了突破。開(kāi)普勒在黑板上玩幾何圖形的時(shí)候，在一個(gè)等邊三角形里面畫(huà)了一個(gè)圓，這個(gè)圓與三角形的每邊各有一半接觸。然后他在三角形周?chē)?huà)了另一個(gè)圓，這個(gè)圓與三角形的三個(gè)點(diǎn)都接觸。
開(kāi)普勒認(rèn)為圓的大小比例與木星和土星的軌道比例相匹配，并想象每個(gè)行星的軌道之間是一個(gè)“柏拉圖立體”——一個(gè)三維多面體。開(kāi)普勒將此解釋為上帝支持行星軌道的基本幾何設(shè)計(jì)的一部分。1596年，他在他的書(shū)《神秘宇宙》中發(fā)表了他的觀點(diǎn)。
開(kāi)普勒還研究了其他一些在今天看來(lái)古怪的想法。例如，1619年，他出版了《世界的和諧》，其中他認(rèn)為六個(gè)已知行星(在天王星和海王星被發(fā)現(xiàn)之前)的運(yùn)動(dòng)可以用音樂(lè)音調(diào)來(lái)描述，它們的軌道產(chǎn)生了和諧。盡管有這些奇怪的想法，開(kāi)普勒比他之前的任何人都更精確地模擬了行星的軌道。
開(kāi)普勒殺了第谷·布拉赫嗎？
約翰尼斯·開(kāi)普勒：你需要知道的一切

捷克赫拉恰尼的第谷·布拉尼和約翰尼斯·開(kāi)普勒雕像。(圖片鳴謝:uux.cn/比爾·湯普金斯/蓋蒂圖片社)
1600年，開(kāi)普勒前往布拉格附近的貝納基城堡，為丹麥天文學(xué)家第谷·布拉尼和克里斯騰·索倫森·朗格蒙塔努斯擔(dān)任觀測(cè)助理。通過(guò)Longomontanus，開(kāi)普勒仔細(xì)跟蹤了火星在天空的運(yùn)動(dòng)，繪制了它的軌道。開(kāi)普勒注意到，火星離太陽(yáng)越遠(yuǎn)，行星移動(dòng)越慢，離太陽(yáng)越近，火星沿軌道移動(dòng)越快。
這些是開(kāi)普勒為日心說(shuō)模型提供觀測(cè)證據(jù)的第一步。然而，開(kāi)普勒并不喜歡為布拉赫和隆戈蒙塔努斯工作。一方面，他的上級(jí)是地球中心論者，并駁回了開(kāi)普勒的哥白尼學(xué)說(shuō)。第二，布拉赫不允許開(kāi)普勒查閱他自己幾十年來(lái)對(duì)天空的詳細(xì)觀察記錄。
第三，貝納基城堡的環(huán)境很嘈雜，有很多聚會(huì)、酒和音樂(lè)，幾乎沒(méi)有隱私；尤其是布拉赫，他是個(gè)派對(duì)動(dòng)物。開(kāi)普勒提出了一系列要求，要求更正式的合同和更好的工作條件，但他很快被趕出了城堡。幸運(yùn)的是，聰明的頭腦占了上風(fēng)，布拉赫和開(kāi)普勒和好了，開(kāi)普勒帶著他的家人回來(lái)了。
然而，在1601年，有一個(gè)巨大的情節(jié)轉(zhuǎn)折:在一段時(shí)間的特別沉重的聚會(huì)后，布拉赫去世了。當(dāng)時(shí)，他的死亡被歸咎于腎結(jié)石，但在20世紀(jì)90年代，有人認(rèn)為布拉赫可能死于汞中毒，開(kāi)普勒是布拉赫死亡的嫌疑人。然而，2010年，布拉赫的遺體被挖掘出來(lái)，一份毒理學(xué)報(bào)告沒(méi)有發(fā)現(xiàn)汞中毒的證據(jù)。相反，人們認(rèn)為第谷死于細(xì)菌感染、前列腺癌或膀胱破裂。
開(kāi)普勒什么時(shí)候去世的？
開(kāi)普勒于1630年11月15日在德國(guó)雷根斯堡死于發(fā)燒，可能是膀胱感染的結(jié)果，享年58歲。
然而，他的名字將永遠(yuǎn)留在他的行星運(yùn)動(dòng)定律和美國(guó)國(guó)家航空航天局的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡中，開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡在2009年至2018年間發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆系外行星。
開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律
約翰尼斯·開(kāi)普勒：你需要知道的一切

他在1604年看到的開(kāi)普勒超新星的發(fā)光殘骸。(圖片鳴謝:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局/CXC/SAO/JPL–加州理工學(xué)院/MSFC/STScI/歐空局/CSA/SDSS/ESO)
第谷死后，開(kāi)普勒取代他成為神圣羅馬帝國(guó)皇帝費(fèi)迪南大公的御用數(shù)學(xué)家。在彌留之際，布拉赫允許開(kāi)普勒使用他極其保密的天文數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在開(kāi)普勒最著名的工作中被證明是至關(guān)重要的:他的行星運(yùn)動(dòng)三定律。
1609年，開(kāi)普勒出版了《新星天文學(xué)》，詳細(xì)描述了他對(duì)火星在天空中運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)達(dá)10年的研究。《新星天文學(xué)》包含了前兩個(gè)定律；第三定律發(fā)表在《世界和諧》上。然后，在1621年，開(kāi)普勒出版了他的巨著《天文學(xué)縮影》，完整地描述了這三個(gè)定律。
值得注意的是，在不知道支配行星軌道的重力的情況下，開(kāi)普勒提供了軌道運(yùn)動(dòng)的基本數(shù)學(xué)。后來(lái)被認(rèn)為“發(fā)現(xiàn)”了引力的艾薩克·牛頓進(jìn)一步發(fā)展了開(kāi)普勒定律，開(kāi)普勒定律是牛頓引力定律的基礎(chǔ)。
行星運(yùn)動(dòng)定律并不是開(kāi)普勒進(jìn)行的唯一有效的科學(xué)工作。1604年，他出版了《天文學(xué)光學(xué)部分》(Astronomiae Pars Optica)，解釋了他在1580年看到的月食為什么是紅色的(太陽(yáng)光大氣折射的結(jié)果)。1604年，他目睹了蛇夫座的一顆超新星，這是銀河系中看到的最后一顆超新星。
1608年發(fā)明望遠(yuǎn)鏡后，開(kāi)普勒用望遠(yuǎn)鏡光學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)了漢斯·利珀希和伽利略·伽利雷的設(shè)計(jì)，創(chuàng)造了開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，這構(gòu)成了所有現(xiàn)代折射望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。
行星運(yùn)動(dòng)第一定律是什么？
行星運(yùn)動(dòng)第一定律指出，行星在略呈橢圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)——微妙的橢圓形而不是圓形。此外，它指出太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。對(duì)于一個(gè)圓，有一個(gè)與該圓上所有點(diǎn)等距的中心。相比之下，橢圓沒(méi)有等距的中心。相反，橢圓沿著連接橢圓兩個(gè)最寬部分的中心線有兩個(gè)焦點(diǎn)，分別位于中心的兩側(cè)。(這叫做半長(zhǎng)軸。)太陽(yáng)位于這些焦點(diǎn)之一。
行星運(yùn)動(dòng)第二定律是什么？
行星運(yùn)動(dòng)第二定律與行星在橢圓軌道上離太陽(yáng)越遠(yuǎn)，其運(yùn)行速度越慢有關(guān)。它指出，如果你在一顆行星和太陽(yáng)之間畫(huà)一條線，這條線將在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。
為了理解這個(gè)想法，想象一個(gè)太陽(yáng)在一個(gè)焦點(diǎn)上的橢圓，如第一定律所述，并畫(huà)一條從太陽(yáng)到橢圓上的一顆行星的假想線。現(xiàn)在，想象行星在給定的時(shí)間內(nèi)沿著它的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它和太陽(yáng)在橢圓的對(duì)面時(shí)。因?yàn)樗x太陽(yáng)更遠(yuǎn)，所以移動(dòng)得更慢。行星和太陽(yáng)之間的直線將形成一個(gè)角度，覆蓋橢圓的某個(gè)區(qū)域。現(xiàn)在，想象行星在橢圓的另一邊，離太陽(yáng)最近，移動(dòng)了同樣長(zhǎng)的時(shí)間。在這里，它移動(dòng)得更快，它畫(huà)出的角度也更大。但是因?yàn)樗x太陽(yáng)更近，所以它覆蓋的總面積是一樣的。
行星運(yùn)動(dòng)第三定律是什么？
行星運(yùn)動(dòng)第三定律指出，行星軌道周期的平方與軌道半長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的立方成正比。這是一種復(fù)雜的說(shuō)法，即行星完成繞太陽(yáng)一周的時(shí)間(即其軌道周期)與其橢圓軌道的半長(zhǎng)軸成正比，半長(zhǎng)軸是穿過(guò)橢圓中心并連接兩個(gè)最寬部分的線。半長(zhǎng)軸較大的行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。換句話說(shuō)，金星繞太陽(yáng)一周的時(shí)間比水星長(zhǎng)，地球比金星長(zhǎng)，火星比地球長(zhǎng)，等等。
約翰內(nèi)斯·開(kāi)普勒常見(jiàn)問(wèn)題開(kāi)普勒最著名的是什么？
約翰尼斯·開(kāi)普勒是一位天文學(xué)家，以他的行星運(yùn)動(dòng)三定律而聞名，該定律描述了行星如何繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)。由于美國(guó)國(guó)家航空航天局的系外行星探測(cè)開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡，他的名字也廣為人知。
開(kāi)普勒發(fā)明了什么？
1611年，開(kāi)普勒發(fā)明了一種望遠(yuǎn)鏡，現(xiàn)在被稱(chēng)為開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，它使用凸目鏡提供廣闊的視野，而不是通過(guò)伽利略的凹透鏡望遠(yuǎn)鏡看到的狹窄視野。開(kāi)普勒式設(shè)計(jì)成為所有未來(lái)折射望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)
開(kāi)普勒死時(shí)多大？
1530年，開(kāi)普勒在前往德國(guó)雷根斯堡的途中，因短暫的疾病去世，享年58歲，距他的59歲生日還有6周。

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