《宇宙和諧論》在期待
《宇宙和諧論》在期待
開普勒在林茨教學(xué)期間,依然沒有放棄對天文學(xué)的探索。雖然他已經(jīng)取得了偉大的成就,但是,他感到還沒有揭示出各行星運動之間的聯(lián)系。
他常思考這樣一個問題:每顆行星既然已有各自的橢圓軌道和速率,那么,能不能找到一個適合所有行星的總體模式呢?
于是,開普勒著手探求行星公轉(zhuǎn)周期跟它們與太陽之間距離的關(guān)系。對于火星等6顆行星的軌道半徑和運行周期,開普勒是十分熟悉的,但它們之間有沒有內(nèi)在聯(lián)系呢?
誰也沒有理由說應(yīng)該存在這種或那種聯(lián)系。然而,開普勒確信,在研究各種可能性時,或許能找出某種聯(lián)系整個太陽系的簡單法則。
又是一次艱苦而漫長的探索。經(jīng)過無數(shù)次的計算和檢驗之后,開普勒在前兩個定律發(fā)表9年后,總結(jié)出行星運動第三定律,即行星運動的周期定律。
從下面表中列舉的一些數(shù)據(jù)中,就可以看到開普勒的智慧和耐心是何等的令人欽佩!
表中諸行星的數(shù)據(jù)都是以地球為標準的。地球繞日公轉(zhuǎn)一周(i)為一年,與太陽的平均距離(D)算作一個單位,其余諸行星有關(guān)T和D的數(shù)值均以此標準折算。
表中屬于第谷留給開普勒的資料只是前兩行內(nèi)的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)看起來十分凌亂、沒有什么規(guī)律可循??墒?,開普勒經(jīng)過9年的艱苦探索和計算,最后才解開這個謎底:T2=T3。即行星公轉(zhuǎn)周期的平方等于它們軌道長軸的立方。這一定律被稱為開普勒第三定律。
在1619年出版的《宇宙和諧論》中,開普勒發(fā)表了他的第三定律。
開普勒的一生大部分時間是在逆境中度過的。當他耗盡心血,發(fā)現(xiàn)第三定律時,情不自禁地寫道:
“這正是我十六年前就強烈希望探求的東西。我就是為了這個目的而同第谷合作的……現(xiàn)在大勢已定!書已經(jīng)寫成了,是現(xiàn)在被人讀還是后代有人讀,對于我是無所謂了。
也許這本書要等上一百年,要知道,大自然也等了觀察者六千年呢!”
可見開普勒在完成他的力作時,心情是何等的豁達。他和他的書都在充滿希望地等待著。
開普勒第三定律,揭示了行星運轉(zhuǎn)周期與軌道大小的相互關(guān)系。他在解釋其中的原因時說,行星與太陽之間存在著相互作用力。其作用力的大小取決于二者之間的距離長短,其關(guān)系是成反比的。即距離越短作用力越大,距離越長其作用力越小。
這一觀點,使開普勒更加接近萬有引力定律。后來牛頓在開普勒第三定律等研究成果的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出引力平方反比定律和萬有引力定律。這些定律是經(jīng)典天文學(xué)的主要基礎(chǔ)。
18世紀著名哲學(xué)家里格爾稱開普勒為經(jīng)典天文學(xué)的奠基人。開普勒還被后人譽為“天空立法者”。
對于開普勒行星運動三定律的發(fā)現(xiàn),如果僅將其視為天文學(xué)理論發(fā)展的一個里程碑是不夠的,它在哲學(xué)和意識形態(tài)領(lǐng)域里的重要意義并不亞于它的天文學(xué)意義。
千百年來,神學(xué)體系一直統(tǒng)治著歐洲,它貶低人性,扼殺科學(xué)發(fā)現(xiàn),讓科學(xué)充當了神學(xué)的奴仆。
近代科學(xué)革命的先驅(qū)者們公開向神學(xué)宣戰(zhàn),欲戰(zhàn)而勝之,取而代之,但手中卻缺少必要的科學(xué)真理,仍然是無濟于事的。
開普勒的偉大發(fā)現(xiàn),與宗教神學(xué)大相徑庭,是對神學(xué)教條的有力否定,推動了唯物主義世界觀的發(fā)展,同時也為人類的理性最終戰(zhàn)勝宗教神學(xué)提供了必不可少的武器和力量。
開普勒無愧于他的時代,他不僅在天文學(xué)方面總結(jié)出3條重要的定律,而且還在數(shù)學(xué)和光學(xué)方面取得了令人矚目的成就,直到今天,他的發(fā)現(xiàn)還在發(fā)揮著重要的作用。
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