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因为现实与理想是有差距的，而只有椭圆形的轨道才可能是稳定的。开普勒三定律描述了太阳系行星运动轨迹的三大特征，其第一定律就表明了行星的椭圆轨迹。但实际上，开普勒也曾对行星轨道是圆形的深信不疑，因为在他之前，毕达哥拉斯、柏拉图、托勒密、哥白尼都认为行星的运动轨迹是正圆形的。 开普勒也曾认为行星的运动轨道是圆形。在早期宗教信仰的浸润下，天空是众神灵的栖息地，是人类向往的美好之地，即便早期的天文学（由占星学发展而来）已经意识到天空只是各种天体的家园而已。但对于远离地球的星空住客，遨游星空的行星被认为具有某种神秘的完美性质，正圆形的轨迹，正是当时人们对于一个由完美的方式构建世界的假想，此外伽利略、第谷和哥白尼还认为行星必定是以匀速圆周运动在各自的轨道上运行，任何对此不同意见的观点必定是对完美宇宙的否定，一种对世界的亵渎。 因此一开始开普勒一直以行星必定以正圆形轨道为基础来进行计算，然后他的计算结果，却与第谷（当时全世界唯一能获得行星视位置最精确数据的人）关于火星的观测数据产生了无法忽略的误差。在大量的反复运算后，开普勒发现只要是以圆形轨道来计算，这些误差就是不可避免的。 于是，开普勒不得不抛弃前人关于行星必定是以圆形的轨道运行的信仰，正如人们抛弃地心说一样。开普勒第一次意识到天上的行星并非想象中的那么完美，谁能确定行星的运行轨迹必须遵循我们心中的完美？ 在测验了众多曲线轨迹后，最后开普勒终于在阿波罗尼奥斯编撰收录的古书籍中，找到关于椭圆的计算公式，以这个公式计算出来的结果与第谷的火星观测数据完美契合。这时，开普勒才发现行星围绕恒星的运行轨迹不是正圆而是椭圆。并提出了描述行星运行轨迹的开普勒三定律。 开普勒三定律是什么？开普勒第一定律（轨道定律）：行星在椭圆轨道上运动，太阳位于其中一个焦点。 也就是说，行星一直在朝着太阳运动，却永远无法到达太阳。当一颗行星位于太阳最近处时，运动速度会达到最大，而当它距离太阳最远时，运动速度将达到最低。 这与原来认为的匀速圆周运动完全不一样，就因为这样一个认知的改变，开普勒描绘行星运行的图景变得越发清晰。 开普勒第二定律（面积定律）：行星在相同的时间内扫过与太阳之间的面积相同。 当行星靠近太阳时，由于速度快，在一定的时间内，行星走过的轨道弧线必定更大；而当行星远离太阳时，由于速度慢，在同样的时间内，行星走过的轨道弧线反而更小，但各自弧线与太阳构成的区间面积总是相等的。 开普勒第三定律（周期定律）：行星的运动周期的平方与其距离太阳的平均距离的立方成正比。 简单地用数学公式表达的话，即T^2=R^3，其中T为行星绕太阳运动的公转周期，以地球年为单位；R为行星与太阳的距离，以天文单位（地日距离）为单位。 比如，木星大概与太阳有5个天文单位的距离，所以R^3=5^3=125。125的平方根大概是11多点，所以木星的公转周期就是11年多。 开普勒三定律完全是经验性的总结，是基于第谷·布拉赫几十年的观察数据得出来的总结。在开普勒作为第谷助手时，也幸好第谷催促开普勒研究的是火星，而不是其他行星，不然开普勒可能永远也发现不了行星轨道是椭圆的真实情况，因为当时已知的其他5大行星轨道偏离正圆的程度都没有火星大。 在开普勒开创性的行星运动规律总结后，牛顿才提出了理论性的万有引力定律，用抽象的简单数学描述，第一次向人类展现了“世界的基本框架”。 “圆形是理想，椭圆才是现实”而理想与现实的差距，在于外界的干涉有多大。开普勒虽然精准地描述了行星的运动轨迹，但开普勒当时却认为造成这一结果的基本因素是磁场，但显然磁力和引力是不同的。当牛顿万有引力提出后，我们才可以说真正了解了行星运行轨迹的实质，全都是引力造成的结果。 凡是有质量的物体，都会产生引力。当我们对引力的产生有这样一个基本认知，就不难发现，虽然太阳的质量占到了太阳系的99.8%，对所有行星的运动起到了决定性的作用。 但要让行星采用正圆形的轨道，就需要速度和距离在数学上具有非常固定的配合，而宇宙空间中存在太多的干扰因素，无法让行星永远保持这种固定配合。即便行星的轨道是圆形的，只要一点外来的扰动就会将其轨道变成椭圆形，所以行星处于椭圆的轨道才是常态，圆形轨道只是一种美好的憧憬而已。 而太阳系里的八大行星，基本上都能清理各自轨道上周边的引力干扰障碍物，所以它们基本都还是以近似圆形的轨道在运行，但它们彼此之间也会有一些影响，所以绝对无法是一个正圆形。而火星又离木星（太阳系最大的行星）最近，受木星引力的影响，火星的轨道当然也就是最偏离圆形的。 总结宇宙美丽浩瀚，一样充满着纷纷扰扰。圆是一种具有诗意的绝对完美，而椭圆才是面对现实的绝对真实。 就像人无完人，面临社会上的纷纷扰扰，没有人能以完美的理想状态活着，要么潇洒的主动改变，要么苦逼的被动改变。但不管怎么变，还是要围绕心中的太阳，不然你就出轨了。 |
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