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开普勒发现第三定律的的故事

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发表于 2010-10-13 19:58:48 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
从相关文章资料中剪辑.3 z2 g% Q; x5 R; |8 E4 N% d7 j2 ]5 |: \
   
: H! f3 k1 e: U* A# |: L1 K, f; B   1609年,现代天文学奠基石的开普勒第一、第二定律总算正式问世。
' t) X2 m# P+ P, H3 P' a
1 i& w6 R5 H# ]1 O# C* S' o         之后,开普勒经历了艰难辛酸日程,1611年——那个最使开普勒辛酸的年头。这年2月29日,他最心爱的小女儿夭折;3月24日,政变部队拥进首都,他的靠山鲁道夫皇帝不久身亡;7月8日,他的夫人去世……而新皇帝不喜欢他,他只好离开首都来到多瑙河边的一个叫林茨的小城里,在这个小地方任数学教师。家破人亡,靠山倒台,他的境遇十分艰难。恩人鲁道夫死了,但以他的名字命名的《星表》还未编成。开普勒在研究火星轨道问题时,心中无时不在惦念着第谷托付的《鲁道夫行星表》。他本想隐居此地埋头整理《星表》,但是1618年开始了一场“三十年战争”。整个国家政局不稳,宗教斗争严重,炮火连天,哀鸿遍野。他的薪水总是一再欠拖。他穷得连一个助手也雇不起。虽然第谷的那些资料,倒是都已在他的手中,底谷的女婿也家境败落顾不上来找他捣乱纠缠,可是身无分文,连那个他视为知己的伽利略,近来也拒绝与他通信了……' `* y- ^6 ]$ w
      这天早晨,他凭桌傍窗而坐,望着窗外多瑙河面上粼粼水波,不觉犯了愁思,直瞅着那河,像个木头人似的呆坐了很久。过去是决没有这种情况的,只要一靠近桌子,就像磁石见铁一样埋头写作、计算,而近来他有说不出的烦躁和凄凉。他这个数学家已名存实亡。他这样对着多瑙河想了一番心事,叹了几口气,也无可奈何,又提起笔,对着第谷留下的那一堆数字去动脑子。 ) B5 V* d5 z  E8 l2 A, H
     行星是在作着椭圆运动,但是它们绕太阳一周到底要多少时间,为什么有的快,有的慢呢?这茫茫宇宙是无法丈量的。多病、穷困但又十分聪明的开普勒想出了一个妙法,它将人们最热悉的地球到太阳间的距离R定为1,地球绕太阳的公转周期T是1年,这样以此为标准,再换算其他行星的周期和距离,便得到这么一堆数字:
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  行星  T  R  / D" }; I) ?+ [8 [% A: C4 J
  水星 0.241 0.387/ m( m5 C3 B% h  S3 A
  火星 1.881 1.524
, ^  v! Y: M; R* Y# N  金星 0.615 0.723
2 ]" j; \5 s- }  木星 11.862 5.203
' O) ~" k, O2 `1 T  地球 1.000 1.000" s$ ]  n& e, m+ U
  土星 29.457  9.539 9 E) y) U6 ~* C  P

8 x1 w2 y8 r( M# P" B& r5 V4 `5 p2 I$ [  他们之间到底有甚么联系?开普勒看来看去,这些数字四散在桌子上,它们之间就像多瑙河里的鱼,桌上的蜡与天花板上的尘土一般,看不出一点的联系。但是开普勒坚信宇宙是一个和谐的整体。他和数学家毕达哥拉斯一样,认为世间一切物体都有一定的和谐的数量关系。于是他使将这一堆数字互加、互减、互乘、互除、自乘、自除,翻来倒去,想碰碰能否发现它们之间的规律。这样变了一阵“魔方”,但终究还是乱麻一团。 + U4 P& w  J) ]5 e7 q
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    大约有很多日子,他就这样,一直在乱麻堆里寻求和谐。现在出入书房送茶倒水侍候他的,自然已不是先前那位跟着他吃尽苦头的贵族出身的夫人了,而是一位年龄与他相差甚大的少妇。原来,开普勒的原配夫人死后,由于他的名望,立即有11位姑娘来做他的夫人候选人。这个极讲和谐的科学家选夫人却也有趣。他自知自己瘦削,所以第一个高大强健的女子便被淘汰;第二个矮胖女人也不在入选之列;直到最后,他选了一位不高不矮,身体略瘦的木匠的女儿。他选结婚的日子,也很特殊,得在“天文学的精灵藏匿不见的月蚀那一天”。1613年10月30日他们终于完婚(其实由于计算不准,这日子比月蚀晚两天)。从此,在开普勒绞尽瑙汁追求天体和谐的日日夜夜里,就是这位与他的体形、性格都和谐的年轻夫人服侍着他。 ; B- b+ y, ?8 y6 g3 {$ ]& ?

  U- e, \' g' m! }5 J7 p      一天早晨,红日照进书房,一夜没有离开桌子的开普勒正把头埋在稿纸堆里,夫人轻轻走了进来,先吹灭桌子的蜡,又伸手去推窗户。突然开普勒霍地从椅子上弹了起来,一把拉住夫人,“啊,我亲爱的,我找见了,我发现了。感谢上帝将你赐给我,我们是这样的和谐,宇宙是这样的和谐。啊,发现了!弄清了!”他说着甩开夫人,自己上去一把推开窗户.多瑙河上带有雾气的凉风吹了进来,拂动他蓬乱的头发。妻子以为他累疯了,忙喊:“开普勒,亲爱的,你怎么了?”开普勒甚么也不说,忙将一张纸片递给妻子,这张纸上是这样几行数字:
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. u3 x9 Z  K% A  行星  T   R   T2  R3* H5 O: k9 j! s& P5 j
  水星 0.241 0.387 0.058 0.058$ M# V  \) Q  ~5 {; n
  金星 0.615 0.723 0.378 0.378
( ]/ J6 r  p3 h, K! t+ {9 g2 [& K5 h  地球 1.000 1.000 1.000 1.000, O' t" e3 p: E( c+ ^& z  y* K2 k
  火星 1.881 1.524  3.54  3.54
; Q  E$ A1 z3 v" e  木星 11.862 140.7 140.7 140.7( I' e. g2 u+ m! N# S* S
  土星 29.457 867.7 867.7 867.7
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  木匠的女儿自然不懂这些数字。但是现在我们却可以看出最后两列数字一模一样。开普勒做了那么多加减乘除之后,终于碰着了天体上的一个电钮,漆黑的宇宙在他的眼前忽然大放光彩。原来行星绕太阳运转时,其运转周期的平方等于它与太阳间平均距离的立方:T2=R3。这就是后来所称的
"开普勒第三定律"  。这是一个天文史上极伟大的发现,开普勒的“和谐“思想找到了根据,它说明太阳与其他行星决不是一室乌合之众,而是一个极严密的系统-太阳系。 ! h2 b9 c. A0 W, }/ a# S
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  再说开普勒的妻子将这张纸片拿在手里正不知何意,却见开普勒不言不语,早伏在案头,又奋笔写起他的笔记:
$ O  R  e. I6 Z% O' X; Q( x    “…这正是我十六年以前就强烈希望探求的东西。我就是为这个而同第谷合作……现在我终于揭示出它的真相,认识到这一真理,这已超出我的最美好的期望。大事告成,书已写出,可能当代就有人读它,也可能后世才有人读它,甚至可能要等一个世纪才有读者,就像上帝等了六千年才有信奉者一样,这我就管不着了。”
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    耗尽心血流尽汗,踏破铁鞋翻群山。 十年求得一个数,浸卷稿纸喜若癫。% R3 o2 P8 Y* O! ]5 ^1 w: D0 e
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       普勒写完这段话,把笔一甩,拉着妻子,便推门向外跑去。阳光灿烂,清风徐徐,多瑙河波光粼粼。他惊讶地发现大自然这样美好。多少年来,他一直是在黑洞洞的宇宙里探索,今天才有空儿留心一下自己所生活的地球,所傍依多年的多瑙河。开普勒将他的“第三定律”等成果写成一本书《宇宙谐和论》于1619年出版。开普勒发现的这三条定律可真是非同小可,它使那杂乱的宇宙星空顿然井井有序,开普勒自己也被后人誉为天空立法者。
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/ n; r! F( ^( R+ c; J/ s   为了便于记亿这三条重要规律,单有一首打油诗唱道:   M) _& U) n% Y! d0 Y6 X8 [: d
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  第一定律限面积,第二定律画椭圆, 周期半径归第三,天上从此再不乱。 & U( |# E7 t* _5 g% a7 T
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  发现第三定律后,开普勒一生的最后目标便是赶快完成《星表》了。但是战乱不断,他只好离开林茨,坐船逆多瑙河而上来到雷根斯堡,然后将妻儿留在那里,一人到乌尔姆组织印刷,后来又举家迁到萨冈。1627年,他将这本书的样本送给皇帝。他在致皇帝的呈词中这样倾诉自己的辛酸:“……经过二十六年的艰辛完成了奉献给陛下的这部著作…,我能说些甚么呢?我就像一个坐着一艘外国轮船的人一样,船在那儿靠岸我也只能在那儿上岸。仅此而已,别无他求。”1629年,这部《星表》终于开始印刷,但是开普勒这时已经穷得揭不开锅了。这天晚上,他把家人叫到一起,说:“我这一辈子研究天体,总算找到了他们和谐关系,可地球上总是这样乱哄哄的。我虽然有发现,有著作,可是现在却没有能养活你们的面包。我这一生的研究就到此为止了。明天一早,我就离开这里到林茨去,去给你们寻饭吃。那是我生活了多年的地方,那里的国会还欠我一大笔薪金,他们总不能这样拖到我死才还吧。你们在家里安心等着,我去些日子就会回来。”说完,他特别把他的女婿,也是他最信任的助手巴尔奇叫到跟前:“孩子,这是我过去写的两行诗,假如我死去不能再归,就请用它做我的墓碑碑文吧。”这两行诗是:
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 我欲测天高,现在量地深。 上天赐我灵魂,凡俗的肉体安睡在地下。 ( l  _9 O: i0 t$ H9 D- f9 a" n
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  第二天全家人泣涕而别。 , k/ ^3 y  S% J, a1 r& k( q

. N  @" H7 C  ~  11月初,开普勒到达雷根斯堡。三天后,他突然发烧,在大路旁的一间小旅馆里,这位会使天上的众星都俯首听命的伟人就这样在孤独和饥饿中死去。这天是公元1630年11月15日。
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发表于 2010-10-13 20:00:40 | 只看该作者
3#
 楼主| 发表于 2010-10-13 20:03:52 | 只看该作者
百科词典:
  ^+ Z  ~. E& E  H1 k/ h开普勒第三定律 (Kepler's third law of planetary motion)是指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星,其周期的平方与椭圆轨道半长轴的立方之比是一个常量。 开普勒第三定律也称调和定律。1619年,开普勒(Kepler)出版了《宇宙的和谐》一书,在书中介绍了第三定律。表达形式  若用R代表椭圆轨道的半长轴,T代表公转周期,则    (R^3)/(T^2)=k=GM/(4π^2)(M为中心天体质量)    比值k是一个与行星无关的常量,只与中心体质量有关, M相同则K值相同.    R1:R2=(T1:T2)^2/3    T1:T2=(R1:R2)^3/2    下图  既推导出的公式, a为是行星公转轨道半长轴,T是行星公转周期,K既是比例常数.推导过程把星球作的运动看成圆周运动...
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4#
发表于 2010-10-13 20:27:10 | 只看该作者
历史上但凡伟大的科学家,如果其言论和知识体系不为统治者或当时的主流学者所重视,结局总是悲惨的,但难掩其伟大光芒在未来世界的闪耀。
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发表于 2010-10-13 20:45:51 | 只看该作者
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发表于 2010-10-13 20:46:40 | 只看该作者
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发表于 2010-10-13 20:56:35 | 只看该作者
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发表于 2010-10-13 20:58:27 | 只看该作者
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发表于 2010-10-13 21:04:27 | 只看该作者
喜欢听故事!
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希望能有更多的机会听到前辈讲故事
) C4 k6 }3 T/ Z4 w6 M8 L+ ]( ~9 e3 o6 [& ]
[ 本帖最后由 Vincent_fg 于 2010-10-13 21:06 编辑 ]
10#
发表于 2010-10-13 21:33:06 | 只看该作者
我一直认为股市与星象无关,现在看来是和这些数字有关。
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发表于 2010-10-13 21:41:54 | 只看该作者
真好
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发表于 2010-10-13 23:21:29 | 只看该作者
13#
发表于 2010-10-14 08:12:02 | 只看该作者
谢谢提供
) G2 g* k2 |! O' N. e6 N+ z& }3 V1 M
有阴阳两种属性的中数五,才可“明阳相得”、“杂而成物”。
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发表于 2010-10-14 08:22:59 | 只看该作者

2 I) X6 `  x) c: R* x, F2 Z
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发表于 2010-10-14 08:54:57 | 只看该作者
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发表于 2010-10-14 09:32:43 | 只看该作者
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发表于 2010-10-14 16:02:00 | 只看该作者
原帖由 高飞家族 于 2010-10-13 21:33 发表
9 W& N! A) y5 k. `3 B; I/ Q我一直认为股市与星象无关,现在看来是和这些数字有关。

9 o( K. p% V4 S4 _什么能逃过大自然的规律呢?或者说——道!
18#
发表于 2010-10-14 16:33:18 | 只看该作者
19#
发表于 2010-10-14 17:48:38 | 只看该作者
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发表于 2010-10-14 19:59:25 | 只看该作者
好深奥
21#
发表于 2010-10-16 12:30:05 | 只看该作者
lgT∶lgR=3∶2& t, g3 z  d' p+ R! G3 H/ x9 h2 {" k
& v% n. N, L( V, w1 E
[ 本帖最后由 xyxg 于 2010-10-16 12:36 编辑 ]
22#
发表于 2010-10-16 13:59:09 | 只看该作者
23#
发表于 2010-10-16 15:54:33 | 只看该作者
科学无国界,真理有群体。
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