天空立法：开普勒三定律

　　天空立法者“开普勒”

　　1571年12月27日，未足月的开普勒过于迫不及待地来到这个大千世界，因为早产，开普勒自幼体弱多病，一次天花差点夺去他的性命，一次猩红热使他一只眼睛高度近视，一只手几乎残废。这样一个充满苦难的童年，不禁让人感叹上帝太过残忍了。

　　虽然身体羸弱，但是开普勒却聪明过人，从小成绩一直名列前茅，并于1591年在杜宾根拿到神学硕士学位。但是受哥白尼日心说影响，开普勒成了一个不折不扣的日心说拥护者。

　　1594年，开普勒被聘请到奥地利格拉茨新教神学院教自然科学。虽然他的身体一直不好，但是他却不肯放弃任何学习的机会：尽管一只眼睛视力很差，开普勒还是常常读书读到深夜，短短几年，他竟然几乎读完了当时所有的天文著作。在长期的研究中，开普勒发现哥白尼把行星运动看成是以太阳为中心的匀速圆周运动似乎过于简单了，于是24岁的他便开始了对行星运行的深入研究。

　　1596年，开普勒写成了《神秘的宇宙》一书，并于1600年寄给了他最尊敬的丹麦天文学家，当时在德意志民族神圣罗马帝国宫廷服务的第谷，54岁的第谷非常喜欢这个热爱思考的年轻人，真诚相邀开普勒到布拉格一起研究天文学。

　　然而上帝又在这个年轻人身上开了一个残忍的玩笑，开普勒与第谷一见如故，但是他们才刚刚一起工作了几个月，第谷就病逝了。临终前，第谷紧紧握住开普勒瘦弱的手，哀叹着嘱托他一定要完成自己未竟的事业，开普勒眼里蓄满了泪水，用力地点了点头。

　　开普勒虽然接过了第谷的衣钵，似乎是衣食无忧，可是由于三十年战争爆发，国王鲁道夫二世只要求开普勒能占卜天相，根本不管科学研究。不懂忽悠君主的开普勒只能在极端困难的条件下开展科研工作。为了研究地球的运行轨道，开普勒摸索出了一条极有创新性的道路，他先选择火星与太阳作为参考点，然后利用三角定位法，根据二者的观测轨迹确定地球的轨道形状。

　　根据第谷留下的火星轨道数据，开普勒通过70多次探索，终于找到了一个可行的轨道方案，根据这个轨道开普勒再反推火星的轨道，发现与第谷的观测数据相差8弧分，这小小的度数相当于秒针转一格的五十分之一。会不会是第谷观测有误呢？秉承着一丝不苟的科学态度，开普勒无法忽视这微小的误差，他也不愿相信一向严谨的第谷会在观测数据上犯马虎。

　　第谷建立的汶岛天文台（网络图）

　　正是这严谨的科学态度让开普勒走上了革新的道路，通过多次的计算，开普勒终于得出结论：“行星绕太阳的运动不是匀速圆周运动，行星在轨道上的运动速度是变化的。太阳和行星的连线在相等时间内扫过相等的面积。”

　　这就是著名的开普勒第二定律。远在哥白尼创立日心宇宙体系之前，许多学者对于天动地静的观念就提出过不同见解。但对天体遵循完美的均匀圆周运动这一观念，从未有人敢怀疑。开普勒却毅然否定了它。这是个非常大胆的创见。哥白尼知道几个圆合并起来就可以产生椭圆，但他从来没有用椭圆来描述过天体的轨道。