开普勒(科学家生平与成就 初中物理)

作者:徐军 推荐 来源: 最后修改于:2008-11-11 16:16:04 点击开始打印

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一、生平简介
(1571~1630)是德国著名的天文学家。1571年12月27日,他诞生于德国符腾堡州维尔城的一个小业主家庭。开普勒家开了一片小客栈,由于经济困难,他不得不帮助父亲在店里打杂。
        后来,在开普勒的再三央求下,父亲才先后送他进入日耳曼语学校和拉丁语学校学习。开普勒智力过人,又勤奋刻苦,所以学习成绩总是名列前茅。1589年,开普勒考入杜宾根大学,攻读神学、哲学和数学,因为受到赞同哥白尼学说的天文学教授歇尔·马斯特林的影响,他的兴趣转向天文学,成为哥白尼学说的坚定拥护者。1594年,开普勒担任格拉茨大学新教神学院的数学和天文学讲师,同时从事天文学研究。1598年,菲迪南大公颁布了反新教法令,在天主教会的胁迫下,新教徒开普勒不得不逃离德国。1600年初,在第谷的热情邀请下,开普勒来到布拉格,当了第谷的助手,开始了他天文学研究的新时期。1601年,第谷不幸去世,开普勒被任命为皇家天文学家,继承了老师未竟的事业,在科学上做出了一系列杰出贡献。
开普勒是一位善于创新的科学勇士,他的一生,除了和第谷相处的近两年时间外,几乎都是在逆镜中度过的。1630年秋天,为了维持生活,开普勒不得不拖着病体,步履蹒跚地去布拉格借款。11月14日,当他走到巴伐利西的雷帖斯堡的时候,终于躺倒了,第二天就含冤去世,终年59岁。
 二、科学成就
1.开普勒一生最重要的科学成就是发现了行星运行三定律,为牛顿建立万有引力定律打下坚实基础。因此,人们称颂他是“天空法律创制者”、“天体力学奠基人”。
        (1)早在1596年,开普勒在《神秘的宇宙》一书中,就想象出一个由几何形体构成的宇宙结构模型。1600年,第谷告诫开普勒,天文研究“一定要尊重观测事实”。1601年,第谷去世以后,开普勒对第谷遗留下来的丰富资料进行了仔细的整理、分析和研究,在1609年发表的《新天文学》一书和《论火星的运动》一文中,公布了两条定律,这就是椭圆定律和等面积定律,也就是现在所说的开普勒第一定律和第二定律。
        (2)开普勒以顽强的毅力和惊人的耐心,用了九年的时间,终于从一大堆计算数字中发现了周期定律,就是现在所说的开普勒第三定律。他在1619年出版的《世界的和谐》一书中详细阐述了这条定律。至此,开普勒三定律便完整地提出来了。
2.开普勒对科学的另一项贡献,是他遵照老师第谷的遗愿,在第谷工作的基础上,经过大量计算,在1627年完成了《鲁道夫星表》的编制,以答谢德国国王鲁道夫二世对他们工作的一贯支持。这是当时最完备最准确的一部星表,在以后的一百多年里几乎毫无修改地被天文学家和航海家尊为经典。
3.此外,开普勒曾经在1604年9月30日观察到一颗超新星的爆发,天文学界为了纪念他,特地把这颗新星命名为开普勒超新星。1611年开普勒还发表了《折光学》一书,阐述了光是怎样成像的,研究了大气折射的计算,并且提出了折射望远镜的原理。开普勒望远镜光路图
 三、趣闻轶事
        1.用占星术糊口
        大学毕业后,大多数学生都去当了牧师,而开普勒则到了奥地利,靠麦斯特林的推荐当上了格拉茨大学的数学和天文学讲师。当时的讲师薪水很低,开普勒不得不靠编制占星历书而养家糊口,他自我解嘲地说:“作为女儿的占星术若不为天文学母亲挣面包,母亲便要挨饿了。”
         2.病贫交加、矢志不移
         可以说,开普勒的一生,除两年与他的老师、丹麦天文学家第谷·布拉赫在一起外,都是单枪匹马地在逆镜中奋斗的。的确,开普勒终生被病魔纠缠,有时病得死去活来。母亲只怀他7个月便生下他,4岁时出天花,险些死去,后来落了一脸麻子。接着又患猩红热,高烧持续不退,结果眼睛被烧坏,成了高度近视。幸好,开普勒的心智没什么毛病。他顽强地上完了大学,毕业后分配教天文学。但他当时感兴趣的是数学,天文学只是在学校学过一点,由于视力差,从来没有观察过天象,天上的星辰对于他不过是一些闪亮的东西而已。然而,他接受了教天文学的任务以后,靠着丰富的想象,边教边学,很快对这门学科产生了浓厚兴趣,立下了“为天空创制法律”的决心。
在为天空立法的过程中,开普勒以坚强的毅力与疾病进行斗争。1598年,为了去布拉格拜布拉赫为师,他带着妻子儿女,忍着饥寒劳累,长途跋涉,不幸中途病倒,在一个小客栈里躺了几个星期。一个拖家带口的远行人,病在异乡,身无分文,怎能不痛断愁肠!开普勒曾想,自己可能这次要病死,妻儿也可能会饿死。但壮志未酬,即使死了也不瞑目。他挣扎着一定要活下去。实在走投无路了,他只好提笔向布拉赫写信求援。慷慨的布拉赫很快给他捎来了钱,使他慢慢摆脱了狼狈处境,来到布拉赫身边,投入了对行星运行规律的研究。
在贫病交加中奋战了20多年,他终于探索到了一个个宇宙和星辰的秘密,建立了天体运动的三大定律,实现了年轻时立下的宏愿。不过,开普勒并没有因此时来运转,他还是生着病,一贫如洗。年近花甲了。1630年11月14日,一个阴寒的秋日,他辞别爱妻,去布拉格索要拖欠了二十余年的欠薪,但走到拉迪斯本镇,第二天他就起不来床了。他在病中暗暗自语:“我是惯于这种病痛,不久就会好的。我的星表还没有做完……”。这位骨瘦如柴、病魔缠身的科学老人,在举目无亲的地方,走完了他生命的旅程。