近代光學(xué)的奠基者開普勒：“我曾測天高”

1571年12月27日，在德國威爾，一名陸軍軍官在這一天喜得貴子。但是這個孩子是個早產(chǎn)兒，不僅體質(zhì)很差，還在4歲時患上了天花和猩紅熱，并因此導(dǎo)致視力衰弱，而且一只手半殘。但當(dāng)時這個年輕的軍官無論如何也想象不到他的兒子會成為一個偉大定律的發(fā)現(xiàn)者。這個孩子就是約翰內(nèi)斯·開普勒(johannes kepler)。

　　開普勒是17世紀(jì)科學(xué)革命的關(guān)鍵人物。他最為人知的成就為開普勒定律，這是稍后天文學(xué)家根據(jù)他的著作《新天文學(xué)》、《世界的和諧》、《哥白尼天文學(xué)概要》萃取而成的三條定律。這些杰作對艾薩克·牛頓影響極大，啟發(fā)牛頓后來想出萬有引力定律。

　　開普勒定律也統(tǒng)稱“開普勒三定律”，也叫“行星運動定律”，是指行星在宇宙空間繞太陽公轉(zhuǎn)所遵循的定律。由于是德國天文學(xué)家開普勒根據(jù)丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫等人的觀測資料和星表，通過他本人的觀測和分析后，于1609～1619年先后歸納提出的，故行星運動定律即指開普勒三定律。

　　身體略有殘疾的開普勒在17歲那年進(jìn)入了連蒂賓根大學(xué)學(xué)習(xí)，攻讀神學(xué)，1591年他獲得了神學(xué)碩士學(xué)位。但因父親負(fù)債累累，使他不得不中途退學(xué)。由于他體弱多病，他的父母認(rèn)為他只適合做一名牧師，因為這個職業(yè)輕松一些?？墒情_普勒的數(shù)學(xué)才華非常出眾，當(dāng)他了解到一些有關(guān)自然科學(xué)的理論之后，就把當(dāng)牧師的想法拋得一干二凈，終于在奧地利的一所大學(xué)里教自然科學(xué)課。

　　受到蒂賓根大學(xué)天文學(xué)教授邁克爾·馬斯特林(michael maestlin)的影響，開普勒信奉哥白尼的學(xué)說。大學(xué)畢業(yè)后，他獲得了天文學(xué)碩士學(xué)位，獲聘到格拉茨的新教神學(xué)院擔(dān)任教師。其后，開普勒離開神學(xué)院前往布拉格，與第谷·布拉赫一起從事天文觀測。

　　1596年，開普勒在宇宙論方面的著作《宇宙的奧秘》出版。

　　1600年，30歲的開普勒貿(mào)然給素不相識的丹麥天文學(xué)家第谷寫信。他把自己研究天文學(xué)的成果和想法告訴了第谷。第谷看后，對開普勒的才華驚嘆不已，立即寫信邀請他來當(dāng)自己的助手。

　　1601年第谷逝世，死前把自己所有的天文觀測資料贈給開普勒。開普勒留在布拉格編制星表，研究行星的軌道。1627年他的《魯?shù)婪蛐切斜怼?以神圣羅馬帝國皇帝魯?shù)婪蚨赖拿置?問世，比當(dāng)時通行的星行表都要準(zhǔn)確。

　　開普勒在1609年發(fā)表了關(guān)于行星運動的兩條定律，1618年發(fā)現(xiàn)了第三條定律，就是后來被稱為“開普勒定律”的行星三大定律，定律說明了行星圍繞太陽轉(zhuǎn)的理論。

　　開普勒接受并發(fā)展了哥白尼的天體貴賤觀，認(rèn)為太陽是宇宙的統(tǒng)治者，行星各依其軌道環(huán)繞太陽而行。行星運動三定律的發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典天文學(xué)奠定了基石，促成了數(shù)十年后萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)。

　　此外，開普勒也是近代光學(xué)的奠基者，他研究了針孔成像，并從幾何光學(xué)的角度加以解釋，并指出光的強(qiáng)度和光源的距離的平方成反比。開普勒也研究過光的折射問題，1611年發(fā)表了《折光學(xué)》一書，最早提出了光線和光束的表示法，并闡述了近代望遠(yuǎn)鏡理論，他把伽利略望遠(yuǎn)鏡的凹透鏡目鏡改成小凸透鏡，這種望遠(yuǎn)鏡被稱為開普勒望遠(yuǎn)鏡。

　　1630年11月，開普勒在雷根斯堡發(fā)高熱，幾天后的11月15日在貧病中去世，葬于當(dāng)?shù)氐囊患倚〗烫谩Ｋ麨樽约鹤珜懙哪怪俱懯牵骸拔以鴾y天高，今欲量地深。我的靈魂來自上帝，凡俗肉體歸于此地?！?/p>