第5讲天上人间

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1、第5讲天上人间对外部世界进行研究的主要目的在于发现上帝赋予它的合理次序与和谐，而这些是上帝以数学语言透露给我们的。开普勒1.哥白尼之后——第谷·布拉赫哥白尼之后，第一个重要的天文学家，就是丹麦的第谷·布拉赫（TychoBrahe，1546—1601），他是16世纪最杰出的天文观测者。1546年12月14日，第谷·布拉赫诞生在丹麦斯卡恩（Skane，今属瑞典）的一个贵族家庭，他有5个姐妹、5个弟弟，排行老二，人们都喜欢叫他第谷。第谷的妻子克里斯汀出身低微，他们没有正式结婚，但从1573年开始生活在一起，直到第谷去世，共生育了5个女

2、儿和3个儿子。第谷从小由他的叔叔抚养，7岁开始学习拉丁文和预科学校的课程，1559~1562年，被送到哥本哈根大学学习古典文学和法律。由于第谷出身高贵，并不需要为了将来的生计而谋求一个学位，因此，他很快就直接进入了中世纪大学中四门高级课程（算术、几何、音乐与天文）的学习。在1561~1562年间，他学习了亚里士多德的《物理学》、欧几里得的《几何原本》，以及托勒密的行星理论与星占学。1560年8月20日发生了一次日食，这次日食在哥本哈根看到的不过是一次日偏食，但是这个在预期的时刻发生的日食，导致第谷将他的兴趣转向天文观测，而这并不

3、是当时大学中所规定的课程。为了将第谷与他的喜欢科学的朋友分开，并让他继续专心致志于法律的学习——这是一个贵族所必须接受的教育，他的叔叔于1562年3月将其送往莱比锡大学，并指定了一位比他大4岁的导师，防止他继续痴迷于天文学的研究。到了1564年5月，第谷只得被迫秘密地从事天文观测。白天学习他叔叔指定的课程，晚上，当他的导师睡着的时候，再悄悄地进行天文学研究，并用节省下来的生活费，购买天文书籍和天文仪器。1563年8月，一次土星与木星的会合，成为第谷职业生涯的转折点。当时的天文表虽然也预告了这次会合，但是这些天文表有的与第谷的观测

4、计算相差了近一个月，有的仅相差几天。这件事情给第谷留下了深刻的印象，从此他便全身心地投入到天文学的研究上来。1565年从莱比锡大学毕业后，第谷花了5年的时间在各地旅行，研究和设计天文仪器。1570年，因父亲病危，返回家乡。一年后，父亲去世，第谷利用继承的一笔遗产建立了一座小型天文台，并从事化学试验。1572年11月11日黄昏后，第谷发现，几乎就在头顶的方向，在仙后座出现了一颗比其他行星都明亮的星在闪耀，他立刻意识到这是一颗不曾发现的星星。第谷利用他的天文仪器，对这颗星星进行了精确的测算，确认是一颗恒星。由于当时的天文学家认为，恒

5、星是不改变位置与颜色的，因此，第谷的发现修正了人们对恒星的认识。1573年，他将自己的观测分析整理成一本书出版，取名为《新星》(DeNovaStella)。《新星》的出版，使第谷一举成名。1576年2月，丹麦国王弗雷德里克二世（KingFrederickII）将位于丹麦海峡的和文岛（Hven）赠予第谷，5月23日签署命令，出资在和文岛建设天文台。在此后的20多年间，第谷进行了大量精密的天文观测，记录了丰富的天象资料，修建了规模宏大的天文观测仪器，使和文岛成为当时欧洲天文学的研究中心。随着1588年4月4日弗雷德里克二世的去世，第

6、谷的个性导致他的愉快的时光逐渐消失，他对皇家成员的傲慢态度，导致皇家对他与和文岛的支持急剧减少。最终在1597年5月15日，第谷将他的仪器、资料全部从和文岛转移到哥本哈根的家中。然后，云游四方。1599年6月，第谷到达布拉格，接受鲁道夫二世皇帝的资助，在乌兰尼堡（Uraniborg）建立天文台。1600年2月4日，第谷聘请开普勒作为他的助手，希望后者利用他的火星观测资料，研究行星运动的理论模型。第谷知道开普勒具备这方面的才能，希望得到他的帮助，从观测数据中寻找物理规律；开普勒则需要利用第谷详尽的观测资料，来验证和修改自己的模型。

7、两人都害怕对方抢占了自己的劳动成果，因此，一度关系陷入僵局。1601年10月13日，第谷已经病入膏肓，临终前，他将所有的观测资料托付与开普勒，并指定他为自己的接班人。1601年10月24日病逝于捷克的布拉格。第谷的最重要的观测都是于1576~1597年间在和文岛上的天文台取得的。他1572年关于超新星的发现和几次彗星的观测，迫使人们对于传统的天球概念的修正，特别是他对于火星运动的精确观测，其精度达到了1-2’，导致了开普勒后来发现行星运动的定律，他的天文观测资料与技术被广泛传播。他不赞同日心说，因此，在哥白尼模型的基础上提出了一

8、种修正方案，折中了哥白尼与托勒密的理论，建立了一种新的地心说模型，获得了广泛的支持（图5-3）。2.天上的动力学——开普勒与行星运动2.1开普勒小传开普勒（JohannesKepler），德国天文学家、物理学家，1571年12月27日出生于德国斯图加特的魏尔（W