开普勒与宇宙

对于我们大多数人来说，“开普勒”这个名字会让人想起开普勒太空望远镜，即美国宇航局观察深空的眼睛。到目前为止，它已经发现了 4,696 颗候选系外行星，其中 1,031 颗已经得到确认，自从失去第二个反作用轮后，它被重新用于 K2 任务。开普勒望远镜令人惊叹，但它的同名者约翰尼斯·开普勒也同样令人惊叹。皇家天文学会会员大卫·K·洛夫在他的新书《开普勒和宇宙：一个人如何彻底改变天文学》中精彩地记录了开普勒的一生和主要发现。

16 世纪是天文学的一个有趣世纪。几个世纪以来，亚里士多德的地心说宇宙观一直盛行。所有天体都以完美的圆形围绕地球运行，由原动力推动，这一观点坚定地将人类置于宇宙的中心。但观测结果并不支持这一观点，这种矛盾促使尼古拉·哥白尼在 1543 年的《天体运行论》中提出了以太阳为中心的日心说模型。

哥白尼的观点很难让人接受，也很难让人相信；地球偏心化表明人类不是宇宙的中心，因此也不是上帝创造的物种。罗马天主教会谴责日心说为异端邪说，宣扬这种思想同样被视为犯罪。约翰尼斯·开普勒于 1571 年 12 月 27 日出生在德国符腾堡州韦尔德尔施塔特，当时日心说才提出 28 年。

他很早就对天文学产生了兴趣；他六岁时就观测到了 1577 年的大彗星，并在 1580 年观看了月食。这些事件无疑激发了他对科学的好奇心，但他却选择了宗教之路。他成长于路德教，在图宾根大学学习神学。正是在这里，他接触到了哥白尼的思想，尽管这些思想具有争议性，但他并没有因此而却步，最终他离开神学，在奥地利格拉茨教授数学和天文学。

1600 年，他移居布拉格，在第谷·布拉赫手下工作。第谷·布拉赫是一位天文学家，因提出地日心说模型而闻名，在该模型中，太阳绕着地球运行，但其他所有行星都绕太阳运行。1601 年布拉赫去世前，他委托开普勒分析他尚未探索的观测结果。在研究已故同事的数据时，开普勒发现火星的轨道是椭圆形的，而不是圆形的。这一发现发表在他 1609 年的作品《新天文学》中，并支持了现在被称为他的行星运动第一定律：行星绕太阳运行的轨道是椭圆形，太阳是两个焦点之一。作品中还出现了第二定律，指出从太阳中心到行星中心画一条假想线，将在相等的时间内扫过相等的面积。

1612年，开普勒移居林茨，七年后出版了《宇宙和谐论》 。这部后期著作提出了开普勒行星运动第三定律：行星轨道周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。

行星运动三定律是开普勒最著名的理论，但远非他对天文学的唯一贡献。他于 1604 年出版的《天文学光学》被誉为现代光学的奠基者，描述了人眼内部的折射过程以及两只眼睛如何让我们获得深度感知。他于 1615 年出版的《立体测量眼球》是积分学的基础。他也是第一个提出太阳绕其自身轴线运行的人。

洛夫详细地记录了开普勒的一生以及他每次重大发现的条件，他专注于科学，但又不淡化宗教和影响开普勒生活的个人因素。 《开普勒和宇宙》是一本通俗易懂的作品，可能最受天文学、历史和太空爱好者的青睐，但也不会让对宇宙有浓厚兴趣的新手感到厌烦。这本书只有 200 多页，相当短，是长途跨国假期飞行时阅读的好书！

在亚马逊上购买大卫·K·洛夫的《开普勒与宇宙：一个人如何彻底改变了天文学》。