17世纪初,正当伽利略和哥白尼的理论听起来正有说服力的时候,欧洲又传来一个重大新闻:德国天文学家开普勒发现了行星运动的三个定律,这使得哥白尼的日心学说,在科学上又向前迈进了一大步。

开普勒出生在德国福特堡的一个小镇威尔。他的家庭很穷,幼年他是靠奖学金上学的。后来,开普勒进入了图宾根神学院,并在老师迈克尔的指导下开始研究哥白尼的天文学。在此期间,开普勒努力研究天文学的三个问题,即“行星轨道的数量、大小和运动”1595年,他终于有了一个伟大的发现:“地球可以用来测量所有其他轨道。”他立即着手澄清这个想法,并写下了“宇宙奥秘”的初稿,他竭尽全力出版这本书。功夫不负有心人!这本书出版于1596年,并被列入法兰克福书目。

开普勒于1600年在布拉格遇到天文学家第谷.布拉。这是开普勒一生中最关键的时刻。正是第谷·布拉让开普勒走出当前的瓶颈,在科学上树立了一座纪念碑。第谷被称为现代天文学的鼻祖。他最大的贡献是1572年12月11日在后弦星座发现了一颗新星,并于1573年发表了一篇题为“新星”的重要科学论文。为了完成庞大的天体观测计划,第谷向他提供了丹麦国王的所有资助,并在费恩岛上建立了著名的沃尔堡天文台。第谷已经在弗恩岛工作了20年。除了测量天体的方位,他还发现了许多新现象,如黄赤角的变化、月球运动的二元差异以及进动的测量。1600年,第谷和开普勒相遇。从那时起,两人开始了新的工作计划。也正是这个会合点使开普勒奠定了天体力学的基础,并发现了行星运动的三个定律。

第谷

他发现火星的轨道是椭圆的,因此他获得了开普勒第一定律,即椭圆轨道定律:“火星沿着椭圆轨道绕太阳运行,太阳位于两个焦点之间。”随着火星椭圆轨道的发现,火星运动的计算也得到充分发展。开普勒的第二定律,等面积定律,是经过计算得出的:“火星移动不均匀。当它靠近太阳时,它移动得更快;相反,它更慢。但是从任何一点开始,扫过子午线的面积(从太阳中心到行星中心的线)在相同的时间内都是相等的。”

后来开普勒提出了他的第三定律,即调和定律或周期定律:“行星围绕太阳旋转的周期的平方与它们椭圆轨道的半长轴的立方成正比。数学公式是T2 : T3 = r : r”开普勒的行星运动三定律将天文学带入了一个新的阶段,并为牛顿发现万有引力定律奠定了基础。