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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.  G6 j0 T# A+ V- l. v3 I
   * E: t8 o6 r) Q  l5 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。# R$ L  U0 s6 A* D# q: a

7 Q5 j. u6 P2 D2 o  q1 r1 D         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……
  S5 K  x$ f* {$ p% X      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。
& g) [/ h) j  @  p5 V     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: 0 }, N9 j) C0 B; r7 v
: t& r' D6 U3 ~
  行星  T  R  
! P1 s" q' [0 k0 I6 \7 T' V  水星 0.241 0.387* x( m+ s2 i9 n( T$ B3 c1 t
  火星 1.881 1.524
+ S; Y) p* x+ _- C& x( y2 W1 c; N  金星 0.615 0.723* N5 C9 }+ W* x: Y/ ?
  木星 11.862 5.203
" k$ ~: _/ W4 F: _/ u  地球 1.000 1.000
5 ~' E- a; r/ L  土星 29.457  9.539 $ [& Z4 P2 r- P: v" a! n$ b
5 E, M2 R+ w' {7 B/ g- m: P* p  N
  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。 ' Q! d" z" g2 _# S! y
# d5 p/ f# P  _( x8 \, U& l: ?6 w6 w
    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。 7 ~$ L; S2 q2 s. G2 k

' ]' V  w, ~. G      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: / ~/ L! C5 w; Z! G

4 ]% \5 Z* I* ~4 m  行星  T   R   T2  R3
& f! D, c; A7 Z3 J& n' [! E3 @2 Z$ s  水星 0.241 0.387 0.058 0.058' g' @* `5 D. j/ }" }7 c! w
  金星 0.615 0.723 0.378 0.378' }4 W. {" v: N9 h& ]  F
  地球 1.000 1.000 1.000 1.000+ ]# k2 x6 f& L3 Z- U* z- |0 Q
  火星 1.881 1.524  3.54  3.54
4 J, @6 n, L( [2 C  木星 11.862 140.7 140.7 140.7& p4 c, D* N( h
  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。 3 L- k% q2 J" ?2 S' a2 Z2 d
3 g- C0 t$ G; t5 u$ |5 h* l
  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: 0 j! n/ F: c1 g! F- o3 }
    “…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。” " H) x$ V. }. W! K$ L. H6 D: w
     正是:

- e) F$ I& X5 S9 g8 ^    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。; L* F8 s% N2 C; ^* _( G
     
4 J* ~- z$ x' d9 o7 d       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。# L" {: r+ n" n2 V3 q" ]

& e" u  ~) J  s7 s, q   为了便于记亿这三条重要规律,单有一首打油诗唱道: 1 n, a6 @7 h5 Q
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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。 0 @0 l7 T" ~1 Y0 T: G+ M: V
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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:
$ O' T6 S1 a- }; y# i+ E
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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。
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9 y  W8 M' C2 g* P( D7 Y! {  第二天全家人泣涕而别。 , s$ h& n( P0 ~: \# k

7 @2 j& W8 ]6 N* F5 o1 X  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:
4 g8 E& B5 K/ P7 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!
* Y; T- l9 O, j: w4 D  l; R
" T, l, c. k! {
$ B- w; U: O4 T2 W; e# z, B' E9 Q. h' U& g# L. _& l5 o
希望能有更多的机会听到前辈讲故事
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' |- }. n' h/ }& E# i2 _[ 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
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发表于 2010-10-14 08:12:02 | 只看该作者
谢谢提供 : L0 U* d9 Q7 M3 ^" m3 R

7 [2 S4 l0 f5 P( z# J6 t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

$ t, p, U( t2 j  g9 e7 C% {2 u! 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 0 R7 D4 q( m7 }' g6 H
我一直认为股市与星象无关,现在看来是和这些数字有关。

* P) d$ u" ^: n+ ]/ |% a什么能逃过大自然的规律呢?或者说——道!
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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
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发表于 2010-10-16 12:30:05 | 只看该作者
lgT∶lgR=3∶26 m3 r- ]- s8 O4 I# D

9 ]0 l+ p6 L+ N2 b+ w8 m[ 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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