Kepler, Johannes - 數學知識
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Kepler(1571~1630年),日耳曼天文學家,提出行星運動三大定律。
... 神學院,準備當牧師。
1594年,將從神學院畢業時, 經人介紹到奧地利Graz 地方教數學及天文學。
Kepler,Johannes
克卜勒
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Kepler(1571~1630年),日耳曼天文學家,提出行星運動三大定律。
終結傳統的周轉圓理論,
開創天文的新紀元。
Kepler出生於Stuttgart附近的Weilderstadt,三歲時染上天花,雙手受創,視力受損。
1591年,Kepler從Tuebingen大學畢業後轉入神學院,準備當牧師。
1594年,將從神學院畢業時,
經人介紹到奧地利Graz地方教數學及天文學。
前此,他在Tuebingen大學時受天文學家Maestliu的影響,
深信當時還沒被廣為接受的Copernicus學說:地球自轉且繞太陽公轉;這是他任教前所僅有的天文知識。
翌年夏天,在授課中,他突然「悟出」了正多面體及行星距離間的關係,寫了一篇充滿神秘占星色彩的論文《宇宙的神秘》,
送到天文學家TychoBrahe(1546~1601年)手中。
(Kepler終身對各種多面體保持研究的興趣,也多有發現。
)
Brahe雖不贊成Kepler的神秘占星觀點。
但驚訝於其豐富的天文知識,導至日後Kepler到布拉格做Brahe的助手,
而當1601年Brahe去世,接替他的職位(神聖羅馬帝國Rudolph皇帝的天文官),
並繼承了他的遺產─幾十年的星像記錄─這是望遠鏡發現前最精確的記錄。
有此財產,Kepler展開了「火星降服戰」。
太陽中心說並未使天文學家能更準確預測行星的運行軌道。
Kepler對火星及地球試了各種大小不同的圓、
不同的圓心(不一定是太陽)、不同速度,總是與記錄有出入。
他放棄了等速圓周運動模式,而改試變速圓周運動,
還是沒有成功。
最後他放棄了圓,改試各種不同的卵形線,終於發現橢圓軌道最切合記錄。
這樣Kepler降服了火星,
推翻了圓周等速運動及其衍生的複雜模式(同心球理論、周轉圓理論等)。
1609年出版的《新天文》正式宣佈希臘天文學的結束、天文學新紀元的開始。
Kepler由「火星降服戰」所導出的行星運行模式可歸納成兩個定律:第一、行星運行的軌道為橢圓,
太陽居其一焦點;第二、行星與太陽連線在等長的時間內掃過相同的面積。
1619年,
他發表了《宇宙的和諧》,宣佈了第三定律:行星繞行太陽一周所需要的時間T和行星到太陽的距離R
(橢圓軌道的半長軸)之間有如下關係:T2:R3為定數。
這三個定律將太陽系用數學結成一體,
更加肯定Copernicus學說的正確性,而日後Newton的萬有引力學說也因足以說明此三個定律,才通過初步的考驗。
Kepler在天文上的成就雖然偉大,但天文官的薪水卻不足以養家;他替皇帝及皇親貴族占星算命,反而成為收入的主要來源。
這無疑是個反諷,不過卻是古代天文官的常態。
(本文節錄自曹亮吉《數學導論》,科學月刊社。
)
對外搜尋關鍵字:.Kepler.周轉圓.Copernicus.Brahe.行星運行模式.Newton
(撰稿:曹亮吉∕台大數學系)
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編輯:朱安強
最後修改日期:6/7/2002
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