数学家开普勒


  •   开普勒(1571-1630)是德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。他以数学的和谐性探索宇宙,在天文学方面做出了巨大的贡献。开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物,被后世的科学史家称为“天上的立法者”。

      开普勒出生在德国威尔的一个贫民家庭,开普勒是一个早产儿,体质很差。他在童年时代遭遇了很大的不幸,四岁时患上了天花和猩红热,虽侥幸死里逃生,身体却受到了严重的摧残,视力衰弱,一只手半残。但开普勒身上有一种顽强的进取精神,但一直坚持努力学习,成绩一直名列前茅。

      1587年进入蒂宾根大学,在校中遇到秘密宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林。在他的影响下,很快成为哥白尼学说的忠实维护者。大学毕业后,开普勒获得了天文学硕士的学位,被聘请到格拉茨新教神学院担任教师。后来,由于学校被天主教会控制,开普勒离开神学院前往布拉格,与卓越的天文观察家第谷一起专心地从事天文观测工作。正是第谷发现了开普勒的才能。在第谷的帮助和指导下,开普勒的学业有了巨大的进步。第谷死后,开普勒接替了他的职位,被聘为皇帝的数学家。然而皇帝对他十分悭吝,给他的薪俸仅仅是第谷的一半,还时常拖欠不给。他的这一点点收入不足以养活年迈的母亲和妻儿,因此生活非常困苦。但开普勒却从未中断过自己的科学研究,并且在这种艰苦的环境下取得了天文学上的累累成果。

      早期的开普勒深受柏拉图和毕达哥拉斯神秘主义宇宙结构论的影响,以数学的和谐性去探索宇宙。他用古希腊人已经发现的五个正多面体,跟当时巳知的六颗行星的轨道套迭,从而解释了太阳系中包括地球在内恰好有六颗行星以及它们的轨道大小的原因。他把这些结论整理成书发表,定名为《宇宙的秘密》。这个设想虽带有神秘主义色彩,但却也是一个大胆的探索。

      第谷最大的天文学成就就是发现了开普勒。第谷在临终前将自己多年积累的天文观测资料全部交给了开普勒,再三叮嘱开普勒要继续他的工作,并将观察结果出版出来。开普勒接过了第谷尚未完成的研究工作。

      后来,开普勒在伽利略的影响下,通过对行星运动进行深入的研究,抛弃了柏拉图和毕达哥拉斯的学说,逐步走上真理和科学的轨道。

      对火星轨道的研究是开普勒重新研究天体运动的起点。因为在第谷遗留下来的数据资料中,火星的资料是最丰富的,而哥白尼的理论在火星轨道上的偏离最大。开始,开普勒用正圆编制火星的运行表,发现火星老是出轨。他便将正圆改为偏心圆。在进行了无数次的试验后,他找到了与事实较为符合的方案。可是,依照这个方法来预测卫星的位置,却跟第谷的数据不符,产生了8分的误差。这8分的误差相当于秒针0.02秒瞬间转过的角度。开普勒知道第谷的实验数据是可信的,那错误出在什么地方呢?

      正是这个不容忽略的8分使开普勒走上了天文学改革的道路。他敏感的意识到火星的轨道并不是一个圆周。随后,在进行了多次实验后,开普勒将火星轨道确定为椭圆,并用三角定点法测出地球的轨道也是椭圆,断定它运动的线速度跟它与太阳的距离有关。

      这样就得出了关于行星运动的第二条定律:“行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。”这两条定律,刊登于1609年出版的《新天文学》一书。书中他还指出,这两条定律同样适用于其他行星和月球的运动。1612年,开普勒的保护人鲁道夫二世被迫退位,因此他也离开布拉格,去奥地利的林茨。当地专门为他设立了一个数学家的职务。

      经过长期繁复的计算和无数次失败,他终于发现了行星运动的第三条定律:“行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立方。”这一结果发表在1619年出版的《宇宙和谐论》中。行星运动三定律的发现为经典天文学奠定了基石,并导致数十年后万有引力定律的发现。

      1604年9月30日在蛇夫座附近出现一颗新星,最亮时比木星还亮。开普勒对这颗新星进行了17个月的观测并发表了观测结果。历史上称它为开普勒新星(这是一颗银河系内的超新星)。1607年,他观测了一颗大彗星,就是后来的哈雷彗星。

      不仅在天文学上,开普勒在在光学领域的贡献也是非常卓越的。他是近代光学的奠基者。他研究了小孔成像,并从几何光学的角度加以解释说明。他指出光的强度和光源的距离的平方成反比。开普勒研究过光的折射问题,认为折射的大小不能单单从物质密度的大小来考虑。例如油的密度比水的密度小,而它的折射却比水的折射大。1611年,开普勒发表了《折光学》一书,阐述了光的折射原理,为折射望远镜的发明奠定了基础。他最早提出了光线和光束的表示法,还成功地改进了望远镜。开普勒还对人的视觉进行了研究,纠正了以前人们所认为的视觉是由眼睛的发射出光的错误观点。他认为人看见物体是因为物体所发出的光通过眼睛的水晶体投射在视网膜上,并且解释了产生近视眼和远视眼的原因。1604年发表《对威蒂略的补充--天文光学说明》。1611年出版《光学》一书,这是一本阐述近代望远镜理论的著作。他把伽里略望远镜的凹透镜目镜改成小凸透镜,这种望远镜被称为开普勒望远镜。

      开普勒还发现大气折射的近似定律,用很简单的方法计算大气折射,并且说明在天顶大气折射为零。他最先认为大气有重量,并且正确地说明月全食时月亮呈红色是由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上而造成的。

      他出版的《哥白尼天文学概要》叙述他对宇宙结构和大小的观点;在《彗星论》中,他指出彗尾总是背着太阳,是因为太阳光排斥彗头的物质所造成;1627年出版的《鲁道夫星表》是根据他的行星运动定律和第谷的观测资料编制的。根据此表可以知道行星的位置,其精度比以前的任何星表都高,直到十八世纪中叶,它一直被视为天文学上的标准星表。

      他于1629年出版的《稀奇的1631年天象》中预言1631年11月7日水星凌日现象,12月6日金星也将凌日,果然如期观测到了水星凌日,而金星凌日西欧看不到。1630年,他几个月领不到薪水,经济困难,不得不亲自前往雷根斯堡索取。在那里突然高烧,几天后在贫病交困中去世。

      晚年的开普勒坚持不懈地同唯心主义的宇宙论作斗争。1625年,他写了题为《为第谷.布拉赫申辩》的著作,驳诉了乌尔苏斯对第谷的攻击,因而受到了天主教会的迫害。天主教会将开普勒的着作列为禁书。1626年,一群天主教徒保围了开普勒的住所,扬言要处决他。后来,开普勒因为曾担任皇帝的数学家而幸免遇难。

      1630年11月,因数月未得到薪金,生活难以维持,年迈的开普勒不得不亲自到雷根斯堡索取。不幸的是,他刚刚到那里就抱病不起。1630年11月15日,开普勒在一家客栈里悄悄地离开了世界。他死时,除一些书籍和手稿之外,身上仅剩下了7分尼(1马克等于100分尼)。

      开普勒被葬于拉提斯本圣彼得堡教堂,战争过后,他的坟墓已当然无存。但他突破性的天文学理论,以及他不懈探索宇宙的精神却成为了后人铭记他的最好的丰碑。

      开普勒所处的年代正值欧洲从封建主义社会向资本主义社会转变的时期。在科学与神权的斗争中,开普勒坚定地站在了科学的一边,用自己孱弱的身体、艰苦的劳动和伟大的发现来挑战封建传统观念,推动了唯物主义世界观的发展,使人类科学向前跨进了一大步。马克思
  • http://www.gushihui.com/show/144434/ - 2015-10-02
  • 外国数学名人故事_数学家故事_一品故事网
  • 力。据说,1771年圣彼德堡的一场大火,把他的大量藏书和手稿化为灰烬。他就凭着惊人的记忆,口授发表了论文400多篇、论着多部。欧拉这个18世纪的数学巨星,在微积分、微分方程、几何、数论、变分学等领域都作出了巨大贡献,从而确定了他作为变分法奠... - 2015-09-17
  • 几何学之父——欧几里德_数学家故事_一品故事网
  • 出过一些几何学着作,但都是讨论某一方面的问题,内容不够系统。欧几里德汇集了前人的成果,采用前所未有的独特编写方式,先提出定义、公理、公设,然后由简到繁地证明了一系列定理,讨论了平面图形和立体图形,还讨论了整数、分数、比例等等,终于完成了《几... - 2015-09-17
  • 数学大师苏步青的故事_数学家故事_一品故事网
  • 有条不紊地进行。苏步青也是带着困难走上讲台的。当他回身在黑板上画几何图形时,学生们就会议论苏老师衣服上的“三角形、梯形……”的补丁,还有屁股上的“螺旋形曲线”!晚上... - 2015-09-17
  • 数学家毕达哥拉斯的故事_数学家故事_一品故事网
  • 家所在的人文环境和地理环境相差遥远,但他们有关“和”的思想以及对音乐功能的认识却表现出极大的相同点。  有一天,毕达哥拉斯路过一家铁匠铺,听到铁锤打击铁砧的声音,辨听出了四度、五度和八度三种和谐音。他猜想是由于铁锤重... - 2015-09-17
  • 数学家轶事_数学家故事_一品故事网
  • 秩名欧拉是数学史上着名的数学家,他在数论、几何学、天文数学、微积分等好几个数学的分支领域中都取得了出色的成就。不过,这个大数学家在孩提时代却一点也不讨老师的喜欢,他是一个被学校除了名的小学生。 ...... - 2015-09-17
  • 数学天才——莱布尼兹的贡献_数学家故事_一品故事网
  • 。1665年牛顿创始了微积分,莱布尼兹在1673~1676年间也发表了微积分思想的论着。以前,微分和积分作为两种数学运算、两类数学问题,是分别的加以研究的。卡瓦列里、巴罗、沃利斯等人得到了一系列求面积(积分)、求切线斜率(导数)的重要结果,... - 2015-09-17
  • 数学奇才华罗庚的故事_数学家故事_一品故事网
  • 在头脑中做题。碰到难处,再翻身下床,打开书看一会儿。就这样,一本需要十天半个月才能看完的书,他一夜两夜就看完了。华罗庚被人们看成是不寻常的助理员。  第二年,他的论文开始在国外着名的数学杂志陆续发表。清华大学破了先例,决定把只有初中学历的华... - 2015-09-17
  • 算瞎双眼的数学家欧勒
  •     数学家欧勒(1707—1783)是瑞士人,他从小酷爱数学,26 岁就当上了数学教授。他研究出一种计算行星轨道的方法,于是便利用这方法去计算一颗行星的轨道。谁也没想到,悲剧从此开始。 ... - 2015-09-03
  • 关于数学家陈景润的故事
  • 这是一篇有关于关于数学家陈景润的故事的文章,由故事会收集整理陈景润成了国际知名的大数学家,深受人们的敬重。但他并没有产生骄傲自满情绪,而是把功劳都归于祖国和人民。为了维护祖国的利益,他不惜牺牲个人的名利。 1977年的一天,陈景润收到一封国... - 2015-09-10
  • 数学之神——阿基米德_数学家故事_一品故事网
  • 地从浴盆中跃出,全身赤条条地奔向皇宫,大喊着:"我找到了!找到了!"他为此而发明了浮力原理。除此之外,他还发现了着名的杠杆原理。伴随着这一发明,还产生了一句众所周知的名言:"只要给我一个支点,我就能撬动地球。&... - 2015-09-17
  • 报效祖国——华罗庚的故事_数学家故事_一品故事网
  • 在两年之内获得博士学位。”可是华罗庚却说:“我不想获得博士学位,我只要求做一个访问者。”“我来剑桥是求学问的,不是为了学位。”两年中,他集中精力研究堆垒素数论,并就华林问题、他利问... - 2015-09-17
  • 我国清末数学家——华蘅芳
  •   华蘅芳(1833~1902) 中国清末数学家、翻译家和教育家。字若汀,生于道光十三年,卒于光绪二十八年。江苏常州金匮(今无锡市)人。出生于世宦门第。少年时酷爱数学,遍览当时的各种数学书籍。青年时游学上海,与着名数学家李善兰(字秋纫)交往... - 2015-10-06
  • 数学家祖晰趣事
  •   我国历史上有名的数学家祖晰(xī),有一次正专心致志地看书,突然天空狂风大作,雷鸣电闪,骤雨瓢泼。事后,当人们谈起这件事,他却直摇头,点也不知道。    法国作家巴尔扎克,写小说入了迷,每时每刻都在思考着,有一天,一位朋友去看望他,巴尔... - 2015-10-06
  • 中国当代著名数学家陈建功
  •   1929年,一位中国留学生在日本东北帝国大学获得日本理学博士学位。这是第一个获得日本理学博士的中国人,也是在日本取得这一荣誉的第一个外国人。这个消息轰动了当时的日本。日本报刊以及当时世界主要报刊都在头版刊登了这一报道:日本的理科学者们专... - 2015-10-31
  • 著名数学家陈省身
  •   “我们的希望是在21世纪看见中国成为数学大国。”——陈省身  2004年12月3日,国际数学大师、中科院外籍院士陈省身,在天津病逝。享年93岁。陈省身,1911年10月26日生于浙江嘉兴。... - 2015-10-18
  • 中国卓越数学家苏步青
  •   复旦大学名誉校长、中国数学会名誉理事长、中国科学院院士的苏步青(1902.9.23-)是一位德高望重的老数学家。他除了当民盟中央参议委员会主任之外,也是中国第七、八届全国政协副主席。  他出生在浙江省平阳县腾蛟区带溪乡的一个农民家庭,他... - 2015-10-31
  • 数学家曾炯博士
  •   今年4月2日是我国已故数学家、中国第一个研究抽象代数的曾炯博士99岁诞辰纪念日。曾炯,字炯之,江西省新建县人,出生在一个贫苦的渔民家庭。  曾炯早年留学德国,随世界一流名师、抽象代数之母、有史以来最伟大的女数学家(犹太人)艾密&midd... - 2015-10-31
  • 中国著名数学家的小故事 2篇
  • 数学家的故事——祖冲之 祖冲之(公元429-500年)是我国南北朝时期,河北省涞源县人.他从小就阅读了许多天文、数学方面的书籍,勤奋好学,刻苦实践,终于使他成为我国古代杰出的数学家、天文学家. 祖冲之在数学上的杰出成... - 2015-11-09
  • 不会考试的数学家埃尔米特
  •   他是十九世纪最伟大的代数几何学家,但是他大学入学考试重考了五次,每次失败的原因都是数学考不好。他大学几乎没能毕业,每次考不好都是为了数学那一科。他大学毕业后考不上任何研究所,因为考不好的科目还是——数学。数学是他... - 2015-10-18
  • 佩雷尔曼:安贫乐道的杰出数学家
  •  3月18日,美国克雷数学研究所(CMI)郑重宣布:由于格里戈里·佩雷尔曼成功破解困扰人类近百年的著名难题“庞加莱猜想,他将荣获奖金高达100万美元的“千禧年数学大奖”。世界各地的主要媒体都... - 2015-10-16
  • 有史记载的第一位女数学家希帕蒂娅
  •   古希腊是数学的故乡.古希腊人为数学的进步耗费了大量心血甚至生命,做出了卓越的贡献.这个文明古国哺育了许多数学家,象泰勒斯、毕达哥拉斯、欧几里德、阿波罗尼斯、阿基米德、托勒玫、海伦、丢番图等.希帕蒂娅(Hypatia)—&md... - 2015-08-16
  • 数学家的故事--华罗庚
  •   华罗庚,中国现代数学家。1910年11月12日生于江苏省金坛县。1985年6月12日在日本东京逝世。华罗庚1924年初中毕业之后,在上海中华职业学校学习不到一年,因家贫辍学,他刻苦自修数学,1930年在《科学》上发表了关于代数方程式解法... - 2015-10-10
  • 仁道主义的数学家阿涅泽
  •   意大利科学家阿涅泽(Maria Gaetana Agnesi,1718~1799)在自然科学与哲学的著作对整个学术世界开启了一扇窗.而她最著名的数学作品,《分析讲义》,被公认是第一部完整的微积分教科书之一。  阿涅泽生于1718年,从小... - 2015-10-10
  • 有史记载的第一位女数学家--希帕蒂娅
  •   古希腊是数学的故乡。古希腊人为数学的进步耗费了大量心血甚至生命,做出了卓越的贡献。这个文明古国哺育了许多数学家,象泰勒斯、毕达哥拉斯、欧几里德、阿波罗尼斯、阿基米德、托勒玫、海伦、丢番图等。希帕蒂娅(Hypatia)—&md... - 2015-10-10
  • 老数学家苏步青的养生经
  •   蜚声国际数坛的老辈数学家苏步青教授,在百岁时还精神矍铄,思维清晰。    苏老九十岁高龄时,还着书立说,带研究生、每天工作约十小时左右,精力何等充沛!那么,当有人问他健康长寿之道,他总笑呵呵地回答说:“我不懂什么养生之道,只... - 2015-10-06
  • 数学家的故事--祖冲之
  •   祖冲之(公元429~500年)祖籍是现今河北省涞源县,他是南北朝时代的一位杰出科学家。他不仅是一位数学家,同时还通晓天文历法、机械制造、音乐等领域,并且是一位天文学家。     祖冲之在数学方面的主要成就是关于圆周率的计算,他算出的圆周... - 2015-08-16
  • 现代著名数学家——陈景润_小故事-故事大全
  •   陈景润出生在福建省福州市的闽侯镇,他的父亲陈元俊是一个邮电局的小职员。  陈景润到了上学的年龄,父母给他找了一所离家近的小学,送他去读书。在所有的学科中,他特别喜欢数学,只要遨游在代数、几何的题海中,他就能够忘却所有的烦恼。  陈景润平... - 2015-07-31
  • 数学家的故事100字
  • 华罗庚 1910年11月12日,华罗庚生于江苏省金坛县。他家境贫穷,决心努力学习。上中学时,在一次数学课上,老师给同学们出了一道著名的难题:“有一个数,3个3个地数,还余2;5个5个地数,还余3;7个7个地数,还余2,请问这个... - 2015-07-24
  • 数学家苏步青的跨国绝恋_小故事-故事大全
  •   人去瑶池竟渺然,空斋长夜思绵绵。一生难得相依侣,百岁原无永聚筵这是数学家苏步青在步入百岁之际,为他仙逝的妻子苏(松本)米子写的诗。米子是一位伟大的日本女性,也是最先取得中国国籍的外籍人士之一。苏步青与她风风雨雨60载,成就了一段感人至深... - 2015-07-31
  • 女数学家诺德
  •     1933年1月,希特勒一上台,就发布第一号法令,把犹太人比作“恶魔”,叫嚣着要粉碎“恶魔的权利”。不久,哥廷根大学接到命令,要学校辞退所有从事教育工作的纯... - 2015-08-09