哈喽，科学大咖——轻松幽默、文理皆宜的科技简史

　　第13章 天空立法者

　　1543年哥白尼出版《天体运行论》提出了日心说，他颠覆了人们的传统认知，挑战了神学与哲学的地球中心论，因此受到宗教与学术界的共同抵制；又因为哥白尼体系在天文预测上不准确，所以也不能得到大部分天文学家的认可。不过，只要是一门学说产生并生存了下来，必然有它存在的道理，必然有人接受和宣传它。哥白尼的日心说被一些思想前卫的人接受，布鲁诺是其中最著名的代表之一。
　　布鲁诺不是天文学家，也不是数学家，但是他接受了哥白尼的日心说，还发展扩大了日心说。布鲁诺认为哥白尼被宗教束缚住了手脚，无法放飞思想。哥白尼认为宇宙是有限的，布鲁诺却认为宇宙是无限的，布鲁诺认为像地球这样的世界在宇宙中还存在无数个。即便在今天，布鲁诺所说的这些观点还不能证实，太阳系之外确实有无数个恒星系，但像地球这样的世界有没有就不好说了。布鲁诺的这些理论都是靠脑洞大开而来的，所以学术界一般把他归为哲学家，而不是科学家。布鲁诺所提的无限宇宙论和无数世界论都是在宣扬他的泛神论，否认了耶稣基督的唯一性，严重威胁到了基督教的信仰问题。布鲁诺在1592年被捕获，教廷用尽各种手段逼迫他承认自己的错误，布鲁诺不为所动。1600年，忍无可忍的教廷判处布鲁诺火刑。布鲁诺被押到罗马鲜花广场，捆在广场中央的火刑柱上。临死前，布鲁诺大喊道：“黑暗即将过去，黎明即将到来，真理终将战胜邪恶！”刽子手用铁钳夹住他的舌头不让他说话，然后点燃了柴火，布鲁诺很快被火焰吞噬。可谓壮烈矣！
　　布鲁诺的壮烈行为无法改变人们的认知，在哥白尼去世后的半个世纪中，托勒密体系仍然占据着天文学的中心位置。前文说过，将托勒密拉下神坛的，除了哥白尼这位主将，还有三位神助攻，伽利略是其中一个，接下来我们说一说另外两位——第谷·布拉赫与开普勒。而第谷·布拉赫是反对哥白尼学说的。

　　第谷·布拉赫于1546年出生于丹麦一个显赫贵族，从小过继给了无嗣的叔叔，由叔叔婶子养大。由于叔叔婶子过度溺爱这个过继的儿子，第谷生性傲慢、狂躁，脾气很大。第谷13岁入哥本哈根大学学习法律，却因为一次日食喜欢上了天文学，半夜里常常溜出宿舍看星星。1562年，第谷转入莱比锡大学深造，他叔为了让他专心学法律，别没事去看星星，专门派人到大学盯着他。上学还被黑衣人盯梢，这感觉也挺酷的。
　　1565年，第谷的叔父去世了，失去管束的第谷进入罗斯托克大学堂而皇之学习他喜爱的天文学。20岁时，第谷与人争论谁是更优秀的数学家，争来争去谁也说不服谁，第谷怒不可遏，竟要与其决斗。可惜第谷技不如人，被对方削下去了半个鼻子。从此，一个合金打造的假鼻子伴随了第谷一生。

　　
　　第谷·布拉赫

　　1572年，仙后座出现了一颗新星，第谷对其进行了18个月的跟踪观测，1573年出版《论新星》一书，论证这是一颗恒星。第谷因此名声鹊起。1576年，丹麦国王腓特烈二世在汶岛为第谷建造了一座天文台，专门让第谷在这里观察天文。第谷虽然性格暴躁，但对于他喜欢的天文学非常勤勉，他设计制造了当时世界第一流的观测仪器，二十年如一日无间断地对各个天体进行了观察和记录，取得了大量的、详实的、精确性极高的观测数据。
　　第谷从未观测到恒星视差，所以他认为地球是不动的，他不接受哥白尼体系，但他觉得托勒密体系也不完美，最后第谷提出了属于他自己的“第谷体系”。第谷仍然把地球置于宇宙的中心，而且是不动的，太阳、月亮绕着地球旋转，五大行星则绕着太阳旋转。在第谷体系里，地球仍是老大，太阳则是老二，太阳带着五个小弟围着老大转。我们可以想象一下，换个角度相对来看，如果真的把地球设定为静止的，第谷这个模型就成立了。所以说，第谷体系与哥白尼体系在空间中是等价的。但第谷体系巧妙地避免了与宗教的冲突，一经提出，便大受欢迎。
　　1588年，腓特烈国王去世，第谷那臭脾气与继任者克里斯蒂安一世不合。克里斯蒂安可不惯着第谷，一怒之下把第谷的薪俸给停了。1598年，第谷受神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世的邀请，离开丹麦，来到了布拉格（今捷克首都，鲁道夫二世时将其设为神圣罗马帝国的首都）。
　　我们话分两头，先把来到布拉格的假鼻子第谷先生放一放，再来说出身贫寒的开普勒。

　　@忆苦1 2021-05-24 13:06:41
　　顶贴
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　　谢谢！

　　@忆苦1 2021-05-24 13:06:47
　　给力
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　　感谢兄台！

　　@驿渡山人 2021-05-24 13:23:22
　　第谷是最后一位用肉眼观测星象的天文学家，
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　　是的

　　@wangzhewudi8 2021-05-24 13:51:53
　　楼主继续更新啊，昨天晚上看了还想看
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　　哈哈，感谢兄台大力支持！

　　@wangzhewudi8 2021-05-24 16:35:52
　　顶，好看够味道
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　　感谢兄台！

　　@mogule2017 2021-05-24 20:49:16
　　看到楼主说相对论用了黎曼几何这个神器，楼主学习过黎曼几何?还是更进一步，学习过相对论?
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　　没有，哈哈，只是看书看到相对论用到了黎曼几何。

　　@mogule2017 2021-05-24 20:49:16
　　看到楼主说相对论用了黎曼几何这个神器，楼主学习过黎曼几何?还是更进一步，学习过相对论?
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　　确切说应该是广义相对论用到了黎曼几何，因为质量引起了时空弯曲，时空弯曲用到了黎曼几何。

　　@autud 2021-05-24 22:59:47
　　顶
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　　谢谢！

　　@wangzhewudi8 2021-05-25 09:41:13
　　太好看了，多更点呦！
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　　好的，尽力而为！感谢兄台支持！

　　
　　开普勒

　　怎么又被删了？

　　开普勒，1571年出生在德国南部小城魏尔的一个贫寒之家，是家中的长子。开普勒是个早产儿，生下来就孱弱多病，儿时又因为得天花，命是保住了，眼睛和一只手却落下了残疾，而且留下了一脸的麻子，在小朋友中经常受到嘲笑与侮辱，所以开普勒从小性格孤僻内向。开普勒下面还曾有六个弟弟妹妹，但因家庭贫困，生活条件差，其中有三个夭折了。这种厄运又延续到了开普勒身上，丧子痛苦伴随了开普勒的一生。
　　开普勒在一个初等学校断断续续完成了小学学业，父母经常因生计原因让开普勒断学。由于开普勒体格残弱，不适于繁重的农活，他的父母把他送入一个初级神学校学习神学，为将来进入蒂宾根神学院做准备，日后大学毕业可以从事神甫之类的工作。
　　开普勒身体有欠缺，但却聪明异常，上帝给他关闭了一扇门，却打开了一扇窗，开普勒不但学习成绩优异，而且经常思考与众不同的问题，他的老师都赞叹道：“这样瘦小的身躯里竟然蕴藏着渊博的学问。”1589年，18岁的开普勒顺利考入了蒂宾根神学院，主修神学的同时也学习了天文学、数学以及哲学。开普勒尤其崇拜古希腊的毕达哥拉斯主义，他深信毕达哥拉斯所说的即自然中存在着数的和谐，“万物皆数”！开普勒终其一生就是在追求宇宙中的和谐，总想在天文学中寻找出数学的规律，这一狂热贯穿了开普勒的一生。开普勒后来写道：“数学定律就是上帝意志最明显的表示！”正是因为这份狂热，才使开普勒开创出了天文学的伟业。
　　蒂宾根大学的天文学教授马斯特林是相信哥白尼日心说的一个学者，但他深藏不露，和伽利略一样，上课教授的是托勒密体系，私下里去研究哥白尼体系。马斯特林和他最亲密的学生们在一起时，也会和大家探讨哥白尼体系。开普勒便是在此时接受了哥白尼学说，因为哥白尼体系要比托勒密体系简洁一些，更符合宇宙的和谐。开普勒日后写道：“我从灵魂最深处认为它是真实的，我以难以相信的欢乐去欣赏它的美。”
　　自从接触到哥白尼体系后，开普勒对其如痴如醉，在与同学们之间讨论时，也力挺哥白尼，但是开普勒并没有想成为一位天文学家，他仍想着大学毕业能去当个神甫，和哥白尼一样混个神职。命运却开了个玩笑，因为开普勒观念偏激，学校领导们认为他是个危险分子，为了避免出现第二个哥白尼，学校不准开普勒去当神甫。恰好此时奥地利的格拉茨高等中学来蒂宾根大学应聘老师，马斯特林帮助开普勒应聘为格拉茨高等中学的数学兼天文老师。开普勒虽然不太情愿，但一向逆来顺受的他还是接受了命运的安排，放弃了当神甫的梦想，于1594年前往奥地利格拉茨，当了一名高中老师。

　　今天的被删了，重发一次

　　@忆苦1 2021-05-25 11:42:10
　　顶
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　　谢谢兄台！

　　@wangzhewudi8 2021-05-25 12:04:59
　　写的精彩，引人入胜
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　　过奖过奖！

　　@kpcnet 2021-05-25 15:49:02
　　顶。楼主辛苦！
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　　感谢兄台支持！

　　@milayanyan 2021-05-25 17:03:46
　　此帖必火乙
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　　借兄台吉言，哈哈

　　@milayanyan 2021-05-25 19:33:09
　　太牛了，不得不顶
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　　谢谢兄台！

　　@milayanyan 2021-05-26 09:07:36
　　跟进。
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　　兄台一直支持，感谢的话不再多说，直接更新，哈哈

　　格拉茨高中的薪水太低，开普勒不得不编一些占星书和历书挣外快，没想到不少预言还真应验了。开普勒名声大噪，成了当地有名的半仙神算子。至于开普勒到底信不信占星术，我们不得而知，在之后罗马帝国宫廷中，开普勒能被国王信任，主要是因为他的占星术比较高明。也是因为开普勒神叨叨的，伽利略有点看不上他。
　　开普勒才思敏捷，但作为老师是非常失败的，他上课经常跑题，想到什么说什么，讲着讲着就跳到另一个话题上去了。再加上他口齿不清，语速过快，让人感觉这是个神经错乱的精神病在讲课。第一年有十几个学生选他的课，第二年他的学生全跑光光了，学校只好安排他去教算术。开普勒上课像神经病，不上课更像神经病，他常常陷于自己的沉思之中，完全忘记了周围的事物，可能偶尔还会因一些思想火花而莞尔一笑，再加上开普勒孱弱的身体，半残疾的眼和手，让别人不得不离他远远地绕着走，后世有人称他是个“梦游者”。
　　开普勒在思考什么呢？
　　开普勒所生活的年代，天文学界已经有了托勒密和哥白尼体系，第谷又设计出个第谷体系，年轻气盛的开普勒也要设计属于自己的宇宙模型。在格拉茨的第二年，改教算术的开普勒开始考虑围绕太阳旋转的六颗行星的运行规律。开普勒认为，六大行星轨道的大小、运动的方向都是上帝有计划的构造，它们一定会遵循特定的规律。
　　开普勒试图在数学上找到这种规律，他尝试了很多几何图形，变换了多种方式，最后他定格在柏拉图证明的五种正多面体上。正多面体只存在五种，即正四面体、正立方体、正八面体、正十二面体和正二十面体，太阳系有六颗行星，开普勒想，两者有什么关联呢？开普勒对两者进行了多次排列组合，终于发现，如果用土星天球外切正立方体外，那么木星天球内切在这个正立方体内，同时外切正四面体之外，依次进行嵌套，开普勒竟然鼓捣出一个与哥白尼所记录的行星轨道半径比例相当吻合的模型。
　　这一发现让开普勒欣喜若狂，他觉得自己获得了神喻，洞悉了上帝的心思，进而发现了宇宙的奥秘。开普勒投入不停地计算之中，不知疲倦地完成了他的第一本书——《宇宙的奥秘》，1596年在老师马斯特林帮助下出版。不过出版商开出的条件是，开普勒必须自己买下200本，和今天大部分的出版社比起来，这出版商开出的也算良心价。开普勒这本书中的宇宙模型其实没有什么意义，只是一种计算上的巧合，但在这本书中，开普勒注意到了一个非常非常重要的问题——为什么行星会绕着太阳旋转？开普勒认为，这些行星一定受太阳的某个力控制。
　　开普勒手里的这200多本书有没有向他的学生们推销不得而知，但其中有两本肯定是送了人，一本寄给了意大利声望日隆的伽利略，另一本寄给了尚在丹麦的第谷·布拉赫。前文说了，伽利略对开普勒这一发现非常冷淡，伽利略才不会认为上帝在宇宙中整出这么多条条框框，所以只是很友好地给开普勒回信痛骂了一顿保守派；第谷本就看不上哥白尼体系，开普勒的宇宙模型以哥白尼体系为基础凑出来的，也就显得太小儿科，但第谷从这本书中看出开普勒的数学天才和创新头脑，开普勒这个名字印在了第谷的脑海中。

　　
　　开普勒的宇宙模型

　　@忆苦1 2021-05-26 09:54:42
　　楼主出书吧！
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　　借兄台吉言，要真出了书给顶帖的朋友们送一本，哈哈…

　　@milayanyan 2021-05-26 11:21:54
　　没没没了？
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　　嗯……每天更一段吧，多了承受不了。感谢兄台一直以来的支持！

　　@yiqibayici1987 2021-05-26 20:04:35
　　收了
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　　谢谢兄台支持！

　　@家里有金矿 2021-05-27 02:01:54
　　?
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　　？

　　@yiqibayici1987 2021-05-27 08:50:35
　　太牛了，不得不顶
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　　感谢兄台的鼓励！

　　又被删帖了啊啊啊

　　为啥天天删我帖子？

　　@zhjzhxlxx 2021-05-27 11:21:25
　　mark
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　　谢谢兄台支持！

　　@忆苦1 2021-05-27 11:38:35
　　顶贴
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　　谢谢兄台！

　　开普勒在格拉茨生活的这几年并不顺心，他娶了一个死了两任丈夫的寡妇，这位寡妇带来了一个继女。开普勒一生对这个继女很疼爱，因为孩子对他来说实在是太重要了。开普勒的妻子给开普勒生了一儿一女，但这一儿一女先后夭折，开普勒很长一段时间陷入痛苦之中不能自拔，而他的妻子几乎疯了。开普勒曾写道，那段时间里，他甚至要狠狠地咬手指来忍受上天给他的痛苦。雪上加霜的是，格拉茨的宗教运动席卷而来，新教教徒遭受了天主教徒的驱逐与迫害，格拉茨高等中学被迫关闭。开普勒已经在格拉茨无法安身，遂决定返回故乡去，他致信马斯特林，希望在蒂宾根大学谋一职位，马斯特林回信表示无能为力。就在开普勒进退维谷之际，离开丹麦来到布拉格的第谷正在物色助手，他想起了开普勒，并了解了开普勒的处境，便发邀请函请开普勒来布拉格吧。
　　接到邀请函的开普勒二话不说，立即启程前往布拉格。
　　1600年的2月，开普勒在鲁道夫二世赐给第谷的城堡中见到了第谷·布拉赫，这是天文学史上的伟大时刻，一个观测天才与一个理论天才聚在了一起，两人的合作将开创出天文学的新时代。
　　第谷让开普勒接替了老助手朗高蒙泰努斯的工作去观察火星，朗高蒙泰努斯转而去观察月球了。开普勒在布拉格开始了新的工作与生活，但随着时间的推移，开普勒与第谷的迥异性格使得二人相处逐渐不愉快起来。开普勒喜欢清静与沉思，总是独自一人观察和研究；而第谷喜欢热闹和虚荣，身边聚拢了一大批会拍马屁的随从和助手。开普勒自尊心很强，不愿被人指手画脚；第谷却傲慢惯了，常常不注意自己的行为，把开普勒当成仆人一样使唤。开普勒急于想看到第谷的观测资料，第谷却疑神疑鬼，不肯为他人做嫁衣裳把毕生的观察资料交给开普勒。开普勒对于第谷体系不感兴趣，第谷对于开普勒坚信的哥白尼体系也很不屑……如此种种，造成二人常常发生争吵。争吵之后，两人不得不重归于好。为何不得不呢？
　　第谷有着几十年的观测，手中有着一大堆珍贵的天文数据，但他无法建立一个行之有效的行星理论，他年纪已大，也知道自己是几斤几两，第谷深知他到死也不可能再建立出一个符合观测的宇宙模型。遍观他的助手，第谷以犀利的眼光发现，只有开普勒能继承他的伟业。后世常说，第谷最大的天文发现是发现了开普勒。而开普勒呢，年轻有为，理论功底深厚，天赋极高，但他家境贫寒，命途多舛，第谷可以给他提供稳定的工作环境。开普勒曾经非常羡慕地说，第谷的任何一架仪器都要比他的全部家当更值钱。更重要的是，第谷手中有开普勒非常需要的观测数据，开普勒要想创造符合观测的宇宙模型，观测数据是必不可少的。开普勒视力差，凭自己永远无法达到第谷的观测精度。
　　两人都知道，离开了对方，他们都将一事无成。二人争吵，但又很快和好，如此反反复复。二人的关系与出身很让我们联想到后来同样伟大的科学家戴维与法拉第。法拉第一直默默忍受着，开普勒却不同，开普勒不能忍受。

　　@首席防忽悠顾问 2021-05-27 12:52:59
　　up
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　　谢谢支持！

　　@yiqibayici1987 2021-05-27 14:02:20
　　继续慢慢来
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　　好的！感谢支持！

　　@yiqibayici1987 2021-05-27 16:42:14
　　留记号关注
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　　谢谢！

　　@zhjzhxlxx 2021-05-27 19:23:03
　　写的好。
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　　谢谢支持！

　　@iceberggzk 2021-05-28 11:53:56
　　为什么代价大？
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　　？

　　@忆苦1 2021-05-28 14:36:30
　　顶
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　　谢谢！

　　@iceberggzk 2021-05-28 14:25:37
　　马克一下！
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　　谢谢！

　　五个月后，忍无可忍的开普勒一怒之下离开布拉格，返回了格拉茨，他的妻子和继女还在那里。在格拉茨，天主教徒们劝他改信天主，这样就可以留下来了，但开普勒拒绝改变自己的信仰，因而再次被驱逐。开普勒带着妻子和继女离开格拉茨，仍然想返回故乡去，没想到半路却病倒了。开普勒无钱医治，只好写信向第谷求救。第谷立即派人送来了钱，并催促开普勒赶快回到布拉格吧。两人虽然矛盾重重，但危难之时的援助令开普勒感动不已。当开普勒再次出现在第谷面前时，第谷高兴异常，之后他不遗余力地为开普勒争取一个职位，神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世还亲自接见了开普勒。第谷与开普勒再一次重归于好。

　　1601年，第谷参加一次宴会，因为喝酒太多，又为了面子一直憋着尿不肯离席，死要面子活受罪，回家便病倒了，而且一病不起。在弥留之际，他终于承诺把他的观测资料赠给开普勒，希望开普勒能以此开创出正确的宇宙模型，但前提是要以第谷体系为基准。临死前，他对开普勒反复念叨着：“不要让我徒劳无功，不要让我徒劳无功……”
　　可以说，第谷精准的观测数据成就了开普勒，开普勒也不负第谷之托，没有让第谷徒劳无功，反而让第谷名留青史。
　　第谷死后，开普勒继承了第谷的皇家数学家职位，薪水却被减半。第谷家人把控着第谷的观测资料不肯交给开普勒，直到命苦的开普勒答应一些苛刻的条件，才取得了第谷的数据。
　　开普勒捧着第谷一生的心血，深知自己所肩负的责任，他要用这些近乎完美的数据建造起一个和谐的宇宙，他要用这些数据向统治天文学界一千五百年的托勒密体系发起最后的冲锋！
　　开普勒决定先从火星入手弄清火星的轨道，因为他给第谷当助手期间一直都是进行火星的观测和记录。火星是地外三颗行星中偏心最大的一颗，幸而开普勒最先从火星入手，不然他将付出更艰辛的努力。今天我们以上帝的视角来看太阳系，觉得算出火星的轨道并不是难事，但是在开普勒所处的年代，连太阳地球谁是中心都扯不清，算出一个行星轨道更是难上加难。一个人，以一个极微小的视角，站在旋转的地球上观察一颗在视觉平面上移动的星星，他永远无法看到行星在空间中的真实运动。如果知道地球的运动轨迹还好说，那时连地球是怎么运动的也不知道，开普勒要通过海量的数据计算出行星真实轨道，其难度是很难想象的。像我这样的普通人恐怕连水金火木土五颗星星都找不到。

　　@mogule2017 2021-05-28 16:22:31
　　顶，到现在为止，都是在欧洲大陆转，下面快到英国了，到英国才能有质的突破
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　　对，很快到英国

　　@iceberggzk 2021-05-28 19:30:59
　　不更了？
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　　马上更新……

　　开普勒面对的问题是，第谷的观测数据与托勒密、哥白尼、第谷三种体系都不相符。那么，以谁为基准呢？
　　对比第谷的数据，开普勒终于知道自己之前设计的宇宙模型完全是错误的，甚至是可笑的，只能予以摒弃。哥白尼体系中火星轨道偏差是最大的，所以哥白尼的理论存在着严重的问题，不过开普勒仍然坚信哥白尼体系是正确的，因为宇宙一定是简洁的、和谐的！开普勒选择以哥白尼体系为基础，却用托勒密偏心等距法来进行推导，用第谷的数据进行日复一日年复一年的繁复计算，用了四年时间终于推导出火星的一个轨道，但是与第谷观测值的误差是8弧分。
　　8弧分是多大呢？一个钟表的秒针走一圈是360°，那么8弧分就是秒针在0.02秒时间中走过的角度。我们看到的天空从东到西是180°，每一度是60弧分，8弧分大约只占视场中月亮的十五分之一。这个微小的误差哥白尼肯定会不在乎，伽利略也许会忽略，但是开普勒没有，他相信第谷的观测误差不会超过2弧分。开普勒重新投入到枯燥繁琐的计算之中。我们在第一章曾介绍过，火星在西方被称为战神“玛尔斯”，开普勒形容自己的工作就是要征服战神，但开普勒写道：“我不断把他俘虏到我的表格中来，并配好了枷锁，但他每次都出乎意料地扯断我的方程锁链，从表格的监狱中冲了出来。”因为微积分还没有发明出来，开普勒采用的是阿基米德发明的计算方法“穷竭法”，阿基米德是不断分割，开普勒反其道而行之，采用不断累加，因此计算工作极其繁重。如果说阿基米德是微分法的鼻祖，那么开普勒则是积分法的鼻祖。
　　开普勒在大量的计算中逐渐形成这样一个认识：行星轨道很有可能不是一个正圆！
　　从柏拉图、亚里士多德、阿利斯塔克，到托勒密、哥白尼、第谷、伽利略，数千年间每个天文学家都深信天体在一个完美的圆周上运动，开普勒突破了这个传统的认知，迈出了极其重要的一步。开普勒认为行星轨道有可能是一个卵形！他以一头大一头小的鸡蛋样子来进行计算，仍然不对。之后三年，开普勒实验了多种卵形，不知道开普勒有没有对照鸟蛋、鹅蛋、鸭蛋……可以说开普勒经历几乎可以说是无穷尽的痛苦的计算，却仍不能得出与观察结果一致的轨道。正是这种一次又一次的实验，一次又一次的计算，让开普勒渐渐明白：火星与太阳的距离上每个点的连线是一个椭圆，而太阳位于其中一个焦点上！
　　椭圆，整整两千年，从未有人想到竟然是椭圆！

　　@忆苦1 2021-05-29 07:22:52
　　我顶
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　　谢谢！

　　@忆苦1 2021-05-29 07:23:12
　　楼主加油！
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　　好的！

　　@iceberggzk 2021-05-29 09:22:47
　　楼主多发点啊
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　　好，今天休息，再多发一段。

　　开普勒终于看到了胜利的曙光，当他用椭圆来进行计算时，完全符合了观测结果！把椭圆轨道套用在水星、金星、地球、木星、土星上时也完全适用了！
　　这是激动人心的时刻，此时的开普勒真正洞悉了上帝的心思，发现了宇宙的奥秘。
　　开普勒打破了托勒密、哥白尼、第谷三大体系中的各种本轮均轮，他以太阳为中心，水、金、地、火、木、土六颗行星以六个椭圆轨道围绕太阳旋转，月球以一个椭圆轨道绕地球旋转，七个椭圆解决了所有问题，宇宙一下子变得简洁起来，一切都那么完美，那么和谐！
　　困扰人类数千年的行星难题终于让开普勒解决了！
　　开普勒得出的第一个结论：行星沿椭圆路径运动，太阳位于这些椭圆的一个焦点上。这便是开普勒第一定律，又称椭圆定律。
　　开普勒没有沉浸在这个成功上，他一路披荆斩棘终于望到了山顶，怎能不登上顶峰去欣赏美景，他再接再厉，又进行了无数次的计算，终于推导出了被后世称为开普勒第二定律的面积定律，即行星与太阳的连线在相等时间间隔内扫过的面积是相等的。
　　开普勒将他得出的两大成果写进了《新天文学》，于1609年出版。开普勒的椭圆理论受到当年第谷助手、同样曾研究火星的朗高蒙泰努斯的嘲讽，他认为开普勒是来搞笑的。开普勒把书寄给恩师马斯特林，一向欣赏开普勒的马斯特林对此表示了沉默。开普勒又把书寄给了伽利略，伽利略没有任何反应。伽利略终其一生都没有提到过开普勒的椭圆理论，伽利略坚持天体运行轨道是正圆。
　　在《新天文学》中，开普勒继续试图解释行星的运动。当时英国的医生吉尔伯特（又一个学医的）已经发表了一本影响不大的科学书籍《论磁》，书中详细介绍了磁石的吸引与推斥、磁针的指向与偏差、摩擦生电以及电的相互作用等等。吉尔伯特首先发明了“电”这个词。通过球形磁铁的实验，吉尔伯特判断地球就是一个大磁铁，地球产生的磁力吸引着宇宙。伽利略和比利时研究静力学的斯台文都反对吉尔伯特的这些奇谈怪论，而开普勒却接受了吉尔伯特的磁力说。
　　行星以椭圆轨道绕太阳旋转，远日点时速度变慢，近日点时速度变快，似乎有一股力在拉着行星运动。开普勒认为这是来自太阳的磁力，太阳、行星都是磁体，太阳通过磁力控制着行星的运行。开普勒已经离万有引力非常近了，但开普勒没有理解伽利略的惯性定律，也无法得出质量、力以及运动之间的关系，所以他没能取得解释行星运动最后的成功。