約翰尼斯·開普勒(1571年-1630年),杰出的德國天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家,他發(fā)現(xiàn)了行星運動的三大定律,為哥白尼的日心說提供了最可靠的證據(jù),是繼哥白尼之后第一個站出來捍衛(wèi)太陽中心說的人,被后世的科學(xué)史家稱為“天空的立法者”。同時他對光學(xué)、數(shù)學(xué)也做出了重要的貢獻,是現(xiàn)代實驗光學(xué)的奠基人。
開普勒出生于德國符騰堡州維爾城的一個貧苦家庭,小時候很不幸,得了猩紅熱,造成視力衰弱,一只手半殘。不過,這沒能打擊他對知識的渴望,他十分喜歡天文,利用給圖書館看門的機會,苦學(xué)知識,特別是對各種星座了如指掌。經(jīng)過多年的努力,他終于進入了大學(xué),并且獲得了恩師第谷的賞識和培養(yǎng)。
畢業(yè)后,開普勒繼承了老師第谷的事業(yè),專注于對火星軌道的研究。這項研究需要對1000多顆星星的觀測數(shù)據(jù)進行縝密的計算,在那個完全依靠手工計算的時代,這無疑是一項極艱巨的工程。開普勒沒有畏懼,他從正圓形的假設(shè)出發(fā),借助觀測數(shù)據(jù)開始編制火星軌道的運行表,發(fā)現(xiàn)火星老是“出軌”,跟觀測結(jié)果總是不吻合。于是他將正圓改為偏心圓,又進行了無數(shù)次的計算滿樣和試驗后,找到了與觀測事實非常接近的偏心圓軌道模型。美中不足的是,依照這個方法來預(yù)測行星的位置,卻跟第谷的數(shù)據(jù)有點點不符,產(chǎn)生了8分角度的誤差。這8分的誤差僅相當于秒針0.02秒瞬間轉(zhuǎn)過的角度。天文學(xué)界的許多同行們聽說了開普勒的最新研究成果后,紛紛來祝賀,都認為這個重大發(fā)現(xiàn)足以顛覆傳統(tǒng)天文學(xué)理論。開普勒失望地說:“還有8分的誤差呢!”他想推翻花費了數(shù)年心血才計算出的模型,把偏心圓改為橢圓重新計算研究。有朋友勸他:“那個夠你計算一年的橢圓軌道,也許根本就不存在,誰知道是不是觀測產(chǎn)生的誤差呢?!比欢_普勒始終放不下微不足道的8分誤差,重新假設(shè)模型,縝密計算研究
又經(jīng)過了近兩年時間,他終于找到了完全符合觀測數(shù)據(jù)的橢圓模型,并劃時代地發(fā)現(xiàn)了行星運動三大定律,開創(chuàng)了天文學(xué)的新篇章。
陳老師說:
決定成敗的往往是不起眼的小處,許多偉大的發(fā)現(xiàn),都源于對細節(jié)的精益求精。開普勒在他早期所著的《神秘的宇宙》一書里設(shè)計了一個由許多有規(guī)則的幾何形體構(gòu)成的、數(shù)學(xué)關(guān)系美妙的宇宙模型,而且和當時初步的天文觀測很吻合。他在日記中喜悅地寫道:“我從這個發(fā)現(xiàn)所得到的極度喜悅是無法用語言來表達的。我不怕任何麻煩,我不辭辛勞、夜以繼日地進行計算,直到我能夠看到我的假設(shè)是否符合哥白尼的軌道,或者我的喜悅是否要落空?!比舾赡旰螅_普勒重新研究老師第谷的觀測數(shù)據(jù),制定行星運行表時,面對微不足道的8分誤差,他還是放棄了自己花費多年心血設(shè)計的模型,最終成就了科學(xué)史上的這一重大發(fā)現(xiàn)。
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