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科学革命之 从天文学到占星术 约翰内斯·开普勒 天空的立法者

 isHistoria 2022-06-18 发布于广东
约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler1571年12月27日-1630年11月15日)是德国天文学家、发明家、占星家和数学家,他最著名的行星运动三定律以他的名字命名。这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美名。此外,他在光学领域的实验有助于眼镜和其他与透镜相关的技术革新。开普勒结合他原始和准确的方法来记录和分析他自己的数据以及他同时代的数据,得到了创新发现,被认为是17世纪科学革命中最重要的贡献之一。
 

约翰内斯·开普勒(1571-1630)
 
早期生活、教育和影响
约翰内斯·开普勒于1571年12月27日出生在神圣罗马帝国武腾堡的韦尔德斯塔特。他的家庭曾经很显赫,但在他出生时却相对较穷。开普勒的祖父泽博尔德·开普勒是一位受人尊敬的工匠,曾担任该市市长。他的外祖父,旅店老板梅尔基奥·古尔登曼,是附近埃尔廷根村的市长。开普勒的母亲凯瑟琳娜是一名草药医生,她帮助经营了这个家庭。他的父亲海因里希是一名雇佣兵,在约翰内斯5岁的时候就离开了家庭,据说后来死于荷兰的八十年战争。
 
开普勒对数学的天赋和对恒星的兴趣在很小的时候就变得明显起来。他是个体弱多病的孩子,虽然他在一场天花病中幸存了下来,但他的视力却很虚弱,手也受伤了。然而,他的视力很差,但这并没有妨碍他的学习。1576年,开普勒开始在莱昂伯格的拉丁语学校上学1577年,开普勒6岁的时候,他被妈妈带到一处高地看彗星”;1580年,在他9 岁时,他记得他被“叫到门外”看月食,月亮“看起来非常红”,这在他后来的研究中被认为是鼓舞人心的。
 
1584年,他进入阿德尔伯格的新教神学院学习,目标是成为一名牧师1589年,在获得奖学金后,他被图宾根新教大学录取。除了他的神学研究之外,开普勒还广泛阅读了这些书籍。在大学期间,他了解了天文学家哥白尼,并成为了他的系统的信徒。
 
职业、宗教和婚姻
毕业后,开普勒在奥地利格拉茨的新教神学院获得了一个教数学的职位。他还被任命为地区数学家和日历制造者。正是在1597年,他在格拉茨为哥白尼体系的辩护中写下了宇宙的奥秘》(Mysterium Cosmographicum)。同年,开普勒了一位23岁的富有的寡妇芭芭拉·穆勒。开普勒和他的妻子开始了他们的家庭生活,但他们的前两个孩子在婴儿时期就去世了。
 
《宇宙的奥秘》出版之后,在格拉茨新教学校督导的支持下,开普勒开始了雄心勃勃的计划,进一步发展和完善他的作品。他计划编写另外4部书籍:
一部关于宇宙的静止天体(太阳和固定的恒星);
一部关于行星及其运动;
一部关于行星的物理属性与地理特征的形成(侧重于地球);
一部是关于天空对地球的影响,涵盖大气光学、气象学和占星术。

他将《宇宙的神秘》赠送给天文学家,并收集他们的意见,其中包括鲁道夫二世的皇家数学家瑞玛奴斯·乌尔苏斯(Reimarus Ursus),又名尼古拉斯·赖默斯·柏尔(Nicolaus Reimers Bär),同时也是第谷·布拉赫的激烈竞争对手。乌尔苏斯没有直接回复他,但是重新发表了开普勒的奉迎信,以寻求他与第谷关于第谷体系争论中的优势。尽管存在这个污点,第谷还是开始与开普勒通信,一开始就对开普勒体系进行严厉但合理的批判。在许多反对的理由中,第谷对其使用哥白尼不准确的数据提出了异议。通过书信往来,第谷和开普勒就广大范围内的天文学问题进行了讨论,并重点讨论了月相与哥白尼学说(特别是其神学活力)。但是没有第谷天文台更精确的数据,开普勒无法涉及其中的许多议题。
 
结果,开普勒将精力转向年代学与“和谐”,即音乐、数学及物质世界之间的命理关系,以及它们的占星结果。通过假设地球拥有精神(一种他后期用于解释太阳引起行星运动的属性),他建立了一个将占星内容和天文距离与天气与其它地球现象联系起来的推测系统。然而,到了1599年,他又发现他的工作受到数据不准确性的限制,正如不断增长的宗教紧张气氛正威胁他在格拉茨的工作一样。作为路德教徒,开普勒遵循奥格斯堡的忏悔。然而,他不接受耶稣基督在圣餐圣礼上的存在,也拒绝签署协议的方案。结果,开普勒被流放出路德教会(1618年三十年战争爆发时,他随后拒绝皈依天主教,使他与双方产生了分歧)。就在同年的12月份,第谷邀请开普勒在布拉格会面。1600年1月1日(甚至在他收到邀请函之前),开普勒就启程,希望第谷的资助能够帮解决他的哲学问题以及社会与经济问题。
 
1600年,开普勒应邀搬到了布拉格,在那里他被丹麦天文学家第谷·布拉赫雇佣,布拉赫是皇帝鲁道夫二世的帝国数学家头衔。布拉赫让开普勒负责分析行星观测结果,并撰写论据来驳斥布拉赫的竞争对手。开普勒以客人的身份在这里住了两个月,分析了第谷的一些火星发现;第谷严密地保护着他的数据,但是对开普勒的理论思想印象深刻,所以之后给了他更多接近的空间。开普勒计划借助火星数据测试他在《宇宙的秘》中的理论,但是他预计这项工作将花费2年时间(因为第谷不允许他单纯的将资料拷贝作为己用)。在约翰内斯·杰森纽斯(Johannes Jessenius)的帮助下,开普勒尝试与第谷协商一个更为正式的雇佣安排,但是协商在激烈的争吵中破裂。于是开普勒在4月6日就前往布拉格。之后,开普勒和第谷很快就和解了,并最终就工资和生活安排达成了协议,6月,开普勒回到格拉茨去接他的家人。

格拉茨政治上和宗教上的麻烦打碎了他立刻回到第谷天文台工作的想法,为了继续他的天文学研究,开普勒以数学家的身份向斐迪南大公(Archduke Ferdinand)寻求了一份工作。为此,开普勒专门写了一篇文章给斐迪南。他在文中提出了一个月球运动力学理论:“地球上有一种力量,引起了月球的运动”。(大约同期,吉尔伯特提出“磁力”推动天球运动)
 
虽然这篇文章并未使他在费迪南宫廷获得职位,但是却详细介绍了一种测量月食的新方法,他将这种方法运用到了1600年7月10日格拉茨的月食天象。这些观察成了他进行光学规律探索的基础,而《天文学的光学需知》则是他光学探索的顶峰。
 
1600年8月2日,在拒绝皈依天主教之后,开普勒和他的家人被驱逐出格拉茨。几个月后,开普勒及他的家人来到了布拉格。差不多1601年一整年,他得到了第谷的直接资助,第谷安排他分析行星观测结果与编写反对对手乌尔苏斯的小册子,尽管不久第谷就去世了。布拉赫去世,开普勒接管了布拉赫的头衔和位置,授权开始编制《鲁道夫星表》。接下来作为皇家数学家的11年是开普勒一生中最为多产的时间。
 
在开普勒继续慢慢分析第谷的火星观测数据,他可以使用第谷完整的资料,并开始了《鲁道夫星表》的缓慢编制过程的同时,他还从其1600年关于月球的文章中拾起了对光学规律的研究。不论是月食或是日食现象都展现了无法解释的现象,例如不可预期的阴影大小、月全食的红色、以及传说中环绕日全食的罕见光线。大气折射的相关议题适用于所有天文学观测。1603年的大部分时间,开普勒暂停了他的其它工作,而专注于光学理论研究;并由此撰写的手稿在1604年1月1日呈给了皇帝,并以《天文学的光学需知》(Astronomiae Pars Optica)为题发表。
 
1602年,开普勒的女儿苏珊娜出生,1604年儿子弗里德里希,1607年儿子路德维希。
1604年10月,出现了一颗明亮的新的昏星(开普勒超新星),但是开普勒不信谣言,直至他亲眼看到了这颗昏星。他开始系统的观察这颗新星。从星相学的角度看,1603年的结束标志着火元素三宫组的开始,亦即木星合土星新的800年大周期的开始;占星家们将之前两次这种时期与查理曼大帝的崛起(大约800年前)和耶稣的诞生(大约1600年前)联系起来,所以他们期待有重大预兆的事件出现,特别是关于皇帝。正是在这种情况下,开普勒作为皇家数学家与占星家在其两年后《蛇夫座脚部的新星》(De Stella Nova in Pede Serpentarii)的书中描述了这颗新星。
 
1609年,随着对布拉赫数据的分析进展,开普勒出版了《新天文学》(Astronomia Nova)其中包含了现在以他的名字命名的两个行星运动定律。这本书还详细介绍了他用来得出结论的科学方法和思维过程。”这是第一次发表的文章,其中一个科学家记录了他如何应对大量不完善的数据,以建立一个超越准确性的理论,”他写道。
 

第谷与开普勒

职业生涯中期,再婚和战争
1611年,布拉格政治与宗教之间日益紧张的关系达到了白热化的程度,当鲁道夫皇帝退位给他的兄弟马提亚斯时,由于开普勒的宗教和政治信仰,开普勒的地位变得越来越不稳定。同年,开普勒的妻子芭芭拉得了匈牙利斑点热。芭芭拉和开普勒的儿子弗里德里希(他感染了天花)都在1612年死于疾病。他们死后,开普勒接受了林茨市地区数学家的职位(这个职位他一直担任到1626年),并于1613年苏珊·鲁廷格再婚。据报道,他的第二次婚姻比第一次婚姻更幸福,尽管他们的六个孩子中有三个在童年时期就去世了。
 
在林茨,开普勒的主要职责是在教区学校任教并提供占星术和天文学服务在那里的头些年,相比在布拉格的生活,他的经济条件更宽松,宗教更自由,虽然鉴于他神学上的顾虑,路德会教堂禁止他参加圣餐。公元1613年,他在林茨发表的第一部作品为《德维罗纪元》,该作品对耶稣诞生的年份进行了进一步的阐释。他还参加审议,确定是否将教宗格列高利十三世(Pope Gregory XIII)的改革历法引入德国的新教徒地区。同年,他还写了影响巨大的数学著作《求酒桶体积之新法》Nova stereometria doliorum vinariorum)。该著作发表于1615年,介绍了测量容器容积的方法,如酒桶。
 
1615年,一个与开普勒的弟弟克利斯朵夫(Christoph)产生经济纠纷、名叫厄休拉·莱因戈尔德(Ursula Reingold)的女子,声称开普勒的母亲卡塔琳娜用一种邪恶的饮料致使她生病。之后,争吵升级。1617年,卡塔琳娜被控施行巫术,女巫审判在该时期的中欧非常普遍。1618年三十年战争开始时,开普勒在林茨的任期受到了进一步的威胁。作为一名法院官员,他免除了将新教徒驱逐出该地区的法令,但并没有逃脱迫害。1620年8月开始,她被囚禁了14个月。1621年10月,她被释放,一部分原因是开普勒所进行的广泛的法律辩护。原告没有证据,只有谣言。卡塔琳娜遭受了言语恫吓(形象描述等待她的、施予女巫的折磨),以最终逼迫她认罪。在这次审判期间,开普勒推迟了他的其它工作,转而专注于他的“和谐理论”
 
1619年,开普勒出版了世界的和谐》(Harmonices Mundi),其中阐述了他的“第三定律”。1620年,开普勒的母亲被指控使用巫术并受到审判。开普勒不得不回到沃特滕堡为她辩护。第二年,他在1621年出版了七卷本的《哥白尼天文学概要》(Epitome Astronomiae Copernicanae,这是一项很有影响力的著作,以系统的方式讨论了日心天文学
 
1623年,开普勒最终完成了《鲁道夫星表》(Tabulae Rudolphinae),这在当时被认为是他主要的工作。
 
作为《鲁道夫星表》及其相关星表的副产品,开普勒发表了天文历法,这套历法非常受欢迎,并抵消了他创作其它作品的费用,特别是当皇家国库的资助被中止后。根据他的历法,1617年-1624年间的6年中,开普勒预测了行星位置和天气以及政治事件,后者经常非常准确,得益于他敏锐的掌握了那个时期政治与神学的紧张关系。然而到1624年,紧张关系的升级以及预言的不准确意味着给开普勒自身带来的政治麻烦,他最后的历法在格拉茨被公开烧毁。1625年,天主教反改革派的代理人将开普勒大部分的藏书查封。
 
晚年与死亡
随着三十年战争的持续,开普勒的房子被征用作为士兵的驻军。1626年,他和他的家人离开了林茨。当1627年鲁道夫星表最终在乌尔姆出版时,开普勒失业了,在他担任帝国数学家时被拖欠了大量无偿的薪水。在多次获得法庭任命的努力失败后,开普勒回到布拉格,试图从皇家财政中弥补一些财政损失。
开普勒于1630年死于巴伐利亚州的雷根斯堡。他的墓地在三十年战争中被毁,他的墓地就丢失了。只有开普勒自创的墓志铭还流传下来:
Mensus eram coelos, nunc terrae metior umbras
Mens coelestis erat, corporis umbra iacet.
“我曾测天高,今欲量地深。”
“我的灵魂来自上天,凡俗肉体归于此地。”
 
遗产
约翰内斯·开普勒的遗产不仅是一个天文学家,还跨越了许多领域。开普勒既发现了行星运动的普遍定律,又正确地解释了它们。他是第一个正确解释了月球是如何产生潮汐的人,也是第一个提出太阳绕其轴轴旋转的人。此外,他还计算了现在耶稣基督普遍接受的出生年份,并创造了“卫星”这个词

开普勒的著作《光学天文学》是现代光学的基础。他不仅是第一个将视觉定义为眼睛内的折射过程,以及解释过程深度感知,他还是第一个解释望远镜的原理和描述全内反射的特性。他的革命性的眼镜设计——包括近视和远视——确实改变了视力障碍患者看待世界的方式
 
著作列表
《宇宙的奥秘》(Mysterium cosmographicum,1596年)
《关于占星术更坚实的基础》(De Fundamentis Astrologiae Certioribus,1601年)
《天文学的光学部分》(Astronomiae Pars Optica,1604年)
《蛇夫座脚部的新星》(De Stella Nova in Pede Serpentarii,1606年)
《新天文学》(Astronomia nova,1609年)
《第三方调解》(Tertius Interveniens,1610年)
《与星夜信使的对话》(Dissertatio cum Nuncio Sidereo,1610年)
《折射光学》(Dioptrice,1611年)
《六角的雪花》(De Nive Sexangula,1611年)
《这些年里,圣母玛利亚与永恒的耶稣基督展现了人类出生前的本性》(De vero Anno, quo aeternus Dei Filius humanam naturam in Utero benedictae Virginis Mariae assumpsit,1614)
《编年 纪选集》(Eclogae Chronicae,1615年和《与星夜信使的对话》一起发表)
《求酒桶体积之新法》(Nova stereometria doliorum vinariorum,1615年)
《哥白尼天文学概要》(Epitome astronomiae Copernicanae,1618-1621年分三部分发表)
《世界的和谐》(Harmonices Mundi,1618年)
《宇宙的奥秘》(第二版,Mysterium cosmographicum,1621年)
《鲁道夫星表》(Tabulae Rudolphinae,1627年)
《梦》(Somnium,1634年)
 
《宇宙的奥秘》是第一部捍卫哥白尼学说、公开发表的作品。开普勒声称在格拉茨教学的1595年7月19日顿悟,在黄道十二宫图中展示了木星合土星(大合,Great conjunction)的周期变化。他意识到正多面体按照规定的比率与一个内切圆和外接圆相连,他推测这可能是宇宙的几何基础在寻找符合已知的天文学发现(甚至使用加入该系统的额外行星)、独特排列的多面体的努力失败后,开普勒开始用立体的多面体进行实验。他发现五个柏拉图多面体中的每一个都可通过球体进行独特的内切和外切。先构建这些多面体,每一个多面体装在一个球体里,这个球体又装在另一个多面体内,每个多面体可产生6层,分别对应6个已知的星球(水星、金星、地球、火星、木星和土星)。对这些多面体(八面体、二十面体、十二面体、四面体和六面体)进行正确的排序,开普勒发现假设这些星球环绕着太阳,那么球体可以按照一定的间距进行排列,间距对应于每个星球路径的相对尺寸(在已知的天文学观测结果的精确度范围内)。
 

天体的组装

《天文学的光学需知》
开普勒对光强的平方反比定律、平面镜与曲面镜的反射、针孔成像原理以及光学的天文学含义,如视差与天体的可见大小,进行了描述。他还将光学研究延伸到人的眼睛,并被神经学家广泛认为是意识到图像由眼睛晶状体翻转投射到视网膜上的第一人。这个困境的解决办法对于开普勒来说并不是特别重要,因为他并不将其视为属于光学的范畴,虽然他确实表明,影像由于“精神运动”在“脑穴”中得到修正。《天文学的光学需知》通常被认为是现代光学的基础(虽然它明显地没有包含折射定律)。关于摄影几何学的根源,开普勒在他作品中引入了数学实体连续变化的概念。他主张到,如果一个圆锥截面的焦点可以沿着连接焦点的线运动,那么这个几何形状会把一个焦点改变或退化成另外一个。因此,当一个焦点沿着无穷大运动时,椭圆形就变成了一条抛物线,当一个椭圆的两个焦点互相融合时,就形成了圆圈

《天文学的光学需知》中的一版插图展示了各种动物眼睛的结构

《蛇夫座脚部的新星》
文中,开普勒在对其他许多占星方面的解释与流传持怀疑态度的同时,专注于描述这颗新星的天文学属性。他注意到了其逐渐减弱的亮度,推测它的起源,并根据视差的缺失论证它属于固定的星体,进一步削弱了天体永恒性的教义(自亚里士多德以后人们一直认可天体是完 美与永恒的的观念)。一颗新星的出现意味着天体的可变性。在附录中,开普勒还讨论了波兰历史学家劳伦休斯·苏斯莱格(Laurentius Suslyga)最近的年代学工作。他计算到,如果苏斯莱格是正确的,年表提前四年,那么圣经《新约·马太福音·第二章》记载的伯利恒之星(类似于新星)将已经正好碰到了第一次大合(木星合土星)800年的大循环周期。
 
《新天文学》
《新天文学》(Astronomia nova)是根据第谷的方向进行的火星轨道研究(包括最初两个关于行星运动的定律)发展的顶峰。开普勒运用均分点对火星轨道近似值进行重复计算,并最终创造了一个在2角分之内(平均测量误差)基本上与第谷的发现相一致的模型。但是他对这个复合体以及仍然有点不准确的结果感到不满意。因为在某些点,这个模型与数据的差异达到8弧分。一系列传统的数学天文学方法都使开普勒感到失望,他开始尝试为这些数据设置一个卵形轨道 根据开普勒对宇宙的宗教观点,太阳(父神的象征)是太阳系的动力来源。作为物理基础,开普勒通过类比汲取了威廉·吉尔伯特(William. Gilbert)《论磁石》De Magnete,1600年)中地球磁性灵魂的理论以及自己关于光学研究的工作。他假设太阳发射的动力(或动力个体)随着距离减弱,当行星靠近或远离太阳,运动会加快或减慢。可能这个设想的前提需要一种修复天文学秩序的数学关系根据对地球和火星远日点和近日点的测量,他创立了一个公式。根据这个公式,行星的运动速度与它距太阳的距离成反比。然而,想要在整个轨道周期证实这种关系,需要进行非常广的计算。为简化计算任务,1602年底,开普勒运用几何学重新阐述了这个比例,行星在同样的时间内扫过同样的面积这就是关于行星运动的开普勒第二定律(面积定律)。

之后,他运用几何速率法则,假定轨道是卵形轨道,开始计算火星的整体轨道。在经历大约40次的尝试失败以后,1605年初,他最终偶然想到了椭圆轨道这个概念,他之前认为这个解决方法太简单,以至于早期的天文学家们都忽略了。在发现椭圆形轨道适用于火星的数据之后,他立即推断出所有行星都以太阳为中心按照椭圆轨道运动,这就是关于行星运动的开普勒第一定律(椭圆定律)。然而,他没有将该数学分析扩展到火星之外。当年年底,他完成了《新天文学》的手稿,但是由于第谷天文台(第谷后人的财产)的法律争议,直到1609年才发表。
 

 开普勒的椭圆第一定律和面积第二定律
 
《第三方调解》
在《新天文学》完稿之后的几年,开普勒大部分的研究都集中在《鲁道夫星表》的编撰以及基于该星表的一整套星历(对行星和星位的具体预言,但是这两项工作在多年之后都没完成)。他还尝试与意大利天文学家乔瓦尼·安东尼奥·马吉尼(Giovanni Antonio Magini)的合作,但未成功。他的其它作品涉及年代学(特别是耶稣一生中事件的日期记录)与占星学,特别是对轰动性的大灾难预言的批判,比如哈利萨耶斯·罗斯林(Helisaeus Roeslin)的预言。正当开普勒和罗斯林忙于发表一系列攻击与回击时,菲利普·法赛里尔斯医生(P. Feselius)发表了一部作品,对占星学进行了全面地反驳(特别是罗斯林的作品)。一方面是出于对其所认为是占星学的多余的回应,另一方面是出于对过度的反对声音的回应,开普勒撰写了《第三方调解》(Tertius Interveniens)。表面上,这篇文章——主要是给罗斯林和法赛里尔斯的普通赞助人看的——是对争论的学者之间的一次中立调解,但是文中体现了开普勒对占星学价值的基本观点,文章包含了行星与个体精神之间互动的一些假设机制。开普勒认为多数传统的占星学法则与方法是被一只勤劳的母鸡”扒烂的“臭粪”,但是实际上认真的科学的占星家“偶尔会找到谷粒,甚至是珍珠或金块”。

1609年,《以对火星运动的评论表达的新天文学或天体物理学》,在扉页声明:原来我们都认为《天体运行论》那个“序言”是哥白尼自己写的,但他不是,事实上它违背了哥白尼的本意。
 
《与星夜信使的对话》
1610年的头几个月,伽利略·伽利雷(Galileo di Vincenzo Bonaulti de Galilei)用他强大的新望远镜,发现了四颗绕着木星运动的卫星。在伽利略发表报告《星夜的差使》(Nuncio Sidereo)时,咨询了开普勒的意见,某种程度上是为了增加其观测发现的可信度。开普勒给予了积极的回应,撰写并发表了一篇简短的回复——《与星夜信使的对话》(Dissertatio cum Nuncio Sidereo)。他支持伽利略的观测,并对伽利略的发现以及望远镜观测方法对于天文学和光学以及宇宙学和占星学的含义进行了一系列的推断。同年年底,开普勒在《四颗卫星的观测报告》中发表了其利用望眼镜对月球的发现,进一步支持伽利略的发现。
 
《折射光学》
在听说了伽利略用望远镜得到的发现之后,开普勒从科隆欧内斯特(Ernest)公爵那里借来了一个望远镜,开始对望远镜光学进行理论和实验研究。1610年9月,作为研究成果的手稿完成,并在1611年以《折射光学》Dioptrice)为题发表。文中,开普勒提出了双凸会聚透镜与双凹发散透镜的理论基础,以及它们如何组合制作出一个伽利略望远镜,以及真实与虚像、直立与倒像的概念和焦距对放大与缩小的影响。他还介绍了一个改进型的望远镜(开普勒望远镜),该望远镜有两个凸透镜,可以比伽利略的凸凹组合透镜产生更大的放大率。
 
《哥白尼天文学概要》
自从完成了《新天文学》之后,开普勒就开始计划编制天文学教科书。1615年,他完成了《哥白尼天文学概要》Epitome astronomiae Copernicanae)三卷中的第一卷。第一卷(第1-3册)在1617年印刷,第二卷(第四册)1620年印刷,第三卷(第5-7册)在1621年印刷。尽管这个书名简单涉及了日心说,开普勒的这套教科书成了他自己椭圆定律的巅峰之作,是其最富影响力的作品。它包含了全部三条行星运动定律,并尝试用物理因素解释天体运动。虽然它明确的将行星运动的头两条定律(在《新天文学》中适用于火星)扩展到其它行星、月球及木星的美第奇卫星(伽利略卫星),但是它并没有解释椭圆轨道如何从观测资料中获取。
 
《世界的和谐》
开普勒深信几何事物向造物主提供了装饰整个世界的模型。在《世界的和谐》中,他尝试用音乐解释自然世界的比例,特别是天文学与占星学方面“和谐”的中心是“天体音乐”,而毕达哥拉斯、托勒密以及开普勒之前的许多人都对“天体音乐”进行过研究。实际上,在《世界的和谐》(Harmonices Mundi)刚发表之后,开普勒就卷入了与罗伯特·弗勒德(R. Fludd)的先后顺序纠纷,因为后者最近刚发表了他的和谐理论。开普勒从研究正多边形和多面体开始,包括后来被人们所熟知的开普勒多面体。从那里,他把他的和谐分析扩展到音乐、气象学和占星学,和谐产生于天体灵魂所作的音调。对于占星学来说,和谐源于这些音调与人类灵魂的互动。在这部作品的最后部分(第5册),开普勒介绍了行星运动,特别是轨道速度与距太阳的轨道距离之间的关系。其它天文学家也使用了类似的关系,但是开普勒利用第谷的资料和他自己的天文学理论,更加准确的处理这些关系,并赋予了他们新的物理学意义。在许多其它和谐中,开普勒清楚的说明了人们所知的行星运动开普勒第三定律(调和定律)。之后,他尝试了许多组合,直到发现(近似地)周期的平方与平均距离的平方成正比”。
 
虽然他给出了这次发现的日期(1618年3月8日),但是并未详细描述他是如何得出这个结论的。然而,直到17世纪60年代,人们才意识到该纯力学定律对于行星动力学的更广泛的意义。当该法则与克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)刚发现的离心力定律结合时,使艾萨克·牛顿(Isaac Newton)、爱德蒙·哈雷(Edmund Halley)、甚至克里斯多佛·雷恩(Christopher Wren)和罗伯特·胡克(Robert Hooke)独立的论证太阳与其行星之间假定的万有引力随着它们之间的距离的平方的减少而减少
 

开普勒多面体,由德国天文学家约翰内斯·开普勒(1571-1630)创作的《世界的和谐》改编,于1619年在奥地利林茨出版。在这一节中,开普勒给出了均匀凸多面体的第一个完整的描述。在书中,开普勒宣布了他的行星运动第三定律,指出行星的周期时间的平方与它与太阳的平均距离的立方体成正比。开普勒三定律构成了艾萨克·牛顿发现的基础。威廉·希卡德为这幅作品设计了木刻图和插图。
 
《梦》
1611年左右,开普勒传阅了他的一份手稿,这份手稿最终以《梦》(Somnium)为题(在他过世之后)发表。这篇文章的部分目的是想描述从另外一个星球的视角来看,时下的天文学会是什么样子,以说明非地心学说的可行性,这份手稿在转手几次后丢失了。它描述了一次神奇的月球之旅,一部分是寓言,一部分是自传,一部分是星际之旅的专著。这本书有时候也被后世称为第一部科幻作品。多年之后,该故事的一份被歪曲的版本引发了一场针对自己母亲的审巫案,起因是故事讲述者的母亲向一名恶魔学习太空旅行的方法。随着他母亲最终被判无罪,开普勒为该故事撰写了223个脚注,比实际的文本长7倍,对故事中隐藏的寓言性内容以及很多科学内容(尤其是关于月球地理)进行了解释。
 
进一步阅读
“Johannes Kepler: His Life, His Laws and Times." NASA.
Casper, Max. "Kepler." Collier Books, 1959. Reprint, Dover Publications, 1993.
Voelkel, James R. "Johannes Kepler and the New Astronomy." Oxford University Press, 1999.
Kepler, Johannes, and William Halsted Donahue. "Johannes Kepler: New Astronomy." Cambridge University Press, 1992.
网络资料
1. https://www./kepler/education/johannes
2.https://www.jpl./news/the-history-of-johannes-kepler
3. https://plato./entries/kepler/
4.https://www./biography/Johannes-Kepler/Keplers-social-world
5.https://www2.hao./Education/FamousSolarPhysicists/johannes-kepler
6.https://www./johannes-kepler-astronomy-4072521
7.https:///johannes-kepler-contributions
8.https:///creation-scientists /profiles/johannes-kepler/
9.https://mathshistory./Biographies/Kepler/
10.https://www./profiles/johannes-kepler-515.php
11.https://www./biografia/k/kepler.htm

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