约翰内斯·开普勒的天文学工作

我认为开普勒在他的第一部作品中就已经出现了，神秘物质cosmographicum(1596);“宇宙学的谜”)。开普勒成为了数学在新教神学院的格拉茨，奥地利同时，他还担任地区数学家和日历制作者。1595年，开普勒在上课时突然灵光一现。他突然想到，哥白尼式的六颗行星之间的距离，可以用五个规则轨道中的一个来限定和标记多面体．因为开普勒知道欧几里德几何学的证明了可以且只有五个这样的数学对象是由相等的面对这一切，他认为这样的自给自足一定是一个完美的想法。如果现在平均轨道距离的比率与多面体的边界和标记所得到的比率一致，那么，开普勒自信地认为，他已经发现了宇宙的结构宇宙．值得注意的是，开普勒确实发现了5%以内的一致性，除了木星他说，“考虑到如此遥远的距离，没有人会感到奇怪。”他立刻写信给梅斯特林:“我想成为一名神学家;很长一段时间我都坐立不安。但现在你们看，神是怎样因我的努力而得荣耀天文学．”

如果开普勒的研究以这个建筑原理的建立而结束，他可能会继续寻找其他种类的和谐;但他的工作不会打破古希腊匀称圆周运动的概念。然而，开普勒的上帝不仅是有序的，而且是活跃的。取代了传统的，个体的非物质灵魂推动行星，而不是哥白尼被动的，休息的太阳，开普勒假设假设这是一个单独的力太阳这解释了随着行星距离的增加，运动周期越来越长。开普勒当时还没有对这种关系进行精确的数学描述，但他凭直觉找到了一种联系。几年后，他获得了威廉·吉尔伯特开创性的著作《磁学》，《磁学文集》，《马诺磁学》(1600);《论磁铁，磁体，大磁铁，地球》)，他立即采纳了吉尔伯特的理论地球是一个磁铁．由此，开普勒归纳出这样的观点:宇宙是一个磁体系统，在这个系统中，相对应的同极相互排斥，异极相互吸引，旋转的太阳扫过周围的行星。太阳力，衰减与平面上的距离成反比轨道是指导开普勒努力构建更好的轨道理论的主要物理原理火星．

但还有更多的东西:标准经验开普勒为自己所保持的精确度在当时是前所未有的。伟大的丹麦天文学家第谷·布拉赫(1546-1601)给自己设定的任务是收集一整套全新的行星观测数据——这是对实用天文学基础的改革。1600年第谷邀请开普勒到Benátky附近的城堡加入他的宫廷布拉格．第谷于1601年突然去世，开普勒迅速接替他成为神圣罗马帝国的皇家数学家鲁道夫二世．开普勒作为帝国数学家发表的第一篇作品，打破了托勒密的理论原则占星术．被称为《星象基础》(1601);关于占星学的基本原理)，这项工作提出，通过建立在新的物理和调和原理的基础上，占星术“更确定”。它显示了宫廷和开普勒的占星实践的重要性知识独立地拒绝了许多所谓已知的恒星影响。在鲁道夫的宫廷中，相对巨大的思想自由现在因开普勒意外继承了一项关键资源而得到增强:第谷的观测。第谷在他的一生中一直吝啬分享他的观察。在他死后，尽管与第谷的继承人发生了政治斗争，但开普勒最终能够精确到2′弧内的数据。如果没有如此精确的数据来支持他的太阳假说，开普勒将无法发现他的“第一定律”(1605年)火星在椭圆轨道上运动。例如，在某一时刻，当他试图用圆形轨道来平衡他的物理模型所预测的正确日心距离的需求时，在八分程中出现了6 '或8 '的误差(假设一个圆被分成八个相等的部分)。开普勒惊呼道:“因为这8英尺是不能被忽视的，它们本身就导致了天文学的彻底改革。”开普勒对天文学的改革与他对占星术原理的改革以及第谷对天体观测的彻底改进是一致的。正如行星的间距与多面体形态密切相关一样，开普勒认为只有那些以正确的调和角撞击地球的光线才是有效的。

在有创意的布拉格早期(1601-05)的爆发，当时开普勒赢得了他的“火星战争”(他直到1609年才在《火星科学》上发表他的发现新天文学［新的天文学，其中包含了行星运动的前两条定律)，他也写了重要的论文论光的性质，论光的突然出现新星(1606);De Stella Nova，《在新星上》)。开普勒首先发现了这颗恒星，现在已知它是一颗超新星在1604年10月，木星和土星在1603年。占星学的重要性早已预料到了结合(这样的结构每20年发生一次)由于这颗超新星的意外出现而更加突出。通常情况下，开普勒利用这一场合进行了实际的预测(例如，宇宙的坍缩伊斯兰教和回归基督)以及从理论上推测宇宙——例如，宇宙明星难道不是偶然组合的结果吗原子星星不是太阳。

开普勒对光与他的天文学研究直接相关:来自遥远天体的光线如何在进入密集区域时发生偏转大气地球周围;然后，反过来，光进入相对密度更大的介质时会发生什么人类的眼睛．这些问题有一些中世纪的但是，像往常一样，开普勒以他自己的方式对待它们。尽管是宫廷天文学家，开普勒还是选择了一种传统的学术形式来阐述他关于光的观点。他称之为《西游记》，《天文与光学》(1604);《维特洛论天文学光学部分的补遗》)。Witelo(拉丁语:Vitellio)写了中世纪最重要的论文在光学．但是开普勒的分析愿景改变了理解光的行为的框架。开普勒写道，视场中发光体上的每一点都向各个方向发射光线，但唯一能进入眼睛的光线是那些撞击物体的光线学生它的功能是隔膜。他还颠覆了传统的视觉锥。开普勒给出了点状分析，指出射线发出从一个发光点形成一个圆锥体，圆锥体的圆底在瞳孔内。所有的射线都是折射在正常的眼内再相遇在一个点上视网膜．视网膜，或者说眼睛的敏感感受器，第一次被认为是“光笔”组成倒置图像的地方。如果眼睛不正常，第二个短的内视锥就会在视网膜的前面或后面，而不是在视网膜上，从而导致视力模糊。有三个多世纪了眼镜帮助人们看得更清楚。但在开普勒之前，没有人能够提出一个好的理论来解释为什么这些小块的弯曲玻璃能够工作。

后伽利略建立了一个望远镜1609年，他宣布了迄今为止未知的天体(例如，卫星围绕着木星)和月球表面的缺陷，他把他的记录发给了开普勒Siderius中(1610);恒星信使)．开普勒给出了三个重要的答案论文．第一个是他的论文和Sidereo大使(1610);《与恒星信使的对话》)，其中，他推测，新发现的木星卫星的距离可能与菱形十二面体、三角面体和多维数据集．第二部是关于光学的理论著作望远镜，Dioptrice(1611);“Dioptrics”)，包括对一种新型望远镜采用双凸镜头．第三篇是基于他自己对木星的观察，于1610年8月30日至9月9日之间完成，并发表于《天文学》约维斯卫星的旁白(1611);《关于木星卫星的叙述》)。这些著作为伽利略的发现提供了强有力的支持，伽利略对开普勒从来没有特别慷慨过，他写信给他说:“我感谢你，因为你是第一个，实际上也是唯一一个，完全相信我的断言的人。”

1611年，开普勒的生活急转直下。他的妻子芭芭拉病倒了，他的三个孩子也感染了天花；他的一个儿子死了。皇帝鲁道夫很快退位他的王位。尽管开普勒希望回到哈佛的学术岗位图宾根，遭到了来自神学教师;开普勒的神学观点以及他与开尔文主义者而且天主教徒是他在所有事情上的独立性的特点，在这件事上，这对他的事业没有帮助。与此同时，开普勒被任命为(为他设立的)地区数学家林茨．在新皇帝的统治下，他继续担任皇家数学家的职位，马蒂亚斯年，他被从法庭上带走布拉格．开普勒在林茨一直呆到1626年，在这段时间里，他的创造性创作在个人麻烦中继续进行——他的妻子去世了，他被排除在国家统计局之外路德圣餐。尽管他在1613年再次结婚(与Susanna Reuttinger)，但他的七个孩子中有五个死于童年。后反对改革1625年，天主教当局暂时拆除了他的图书馆，并命令他的孩子们参加弥撒。

1615年，开普勒利用一个实际问题的机会，写了一篇关于卷的理论论文酒桶。他的立体计量(“酒桶的立体测量”)是在林茨出版的第一本书。开普勒反对酒商用经验法则来估计一桶液体的含量。他也拒绝受到严格的约束阿基米德方法;最后，他扩展了由a生成曲面的情况的范围圆锥曲线由一个平面和一个围绕其主体旋转的圆锥体相交而形成的曲线轴-通过添加由围绕主轴以外的圆锥截面平面上的线旋转而产生的固体。

林茨当局预计，开普勒将用他的大部分时间来研究和完成天文表，开始于第谷．但这项工作很乏味，开普勒继续他的探索，寻找从青年时代就激励着他的世界和谐。1619年Harmonice描摹（世界的和谐其中包含开普勒第三定律)汇集了20多年来对世界原型原理的研究:几何，音乐的，形而上学的占星学，天文学，以及那些与灵魂有关的原则。所有和声几何上的，包括音乐上的多边形为了创造“恰好”的比率(1/2,2/3,3/ 4,4 / 5,5 / 6,3 / 5,5 /8)而不是非理性的的比率毕达哥拉斯规模。当行星他们把自己描绘成由正多边形划分的角度，在灵魂上留下了和谐的影响。行星本身也陷入了一种排列，它们极端的速度比符合公正的调谐系统的和声，一种没有声音的天体音乐。

最后，开普勒出版了第一本哥白尼天文学教科书，哥白尼天文学总论(1618 - 21;哥白尼天文学的缩影)．书名模仿了梅斯特林的传统风格的教科书，但内容却截然不同。的缩影从天文学的要素开始，然后把所有的论证集中在一起哥白尼并加入了开普勒的谐波理论和行星运动的新规则。这项工作后来被证明是最重要的理论17世纪哥白尼学派的资源伽利略而且笛卡尔可能受到了影响。最后出现了Tabulae Rudolphinae(1627);”Rudolphine表”)。的缩影和鲁道夫·表斯的演员阵容以太阳为中心的天文学和占星术变成了一种形式，在这种形式中，详细而广泛的反驳会迫使对手接受它的主张，或者默默地忽视它们，这对他们不利。最终牛顿会简单地接管开普勒定律而忽略了他们原始的神学和哲学框架。

开普勒生命的最后十年充满了个人的痛苦。他母亲被指控为巫术这导致了她与指控者的长期斗争，从1615年一直持续到1621年她被免罪;几个月后她去世了。开普勒动用了一切可以动用的手段来挽救他母亲的生命和荣誉，但这种支持所需要的旅行、法律简报和机动严重扰乱了他的工作。1627年，开普勒发现了一个新的赞助人帝国将军阿尔布雷希特·冯·瓦伦斯坦．瓦伦斯坦派开普勒去萨根西里西亚并支持建设了一座印刷机对他来说。作为回报，瓦伦斯坦期待开普勒的星座运势——他准确地预测了1634年3月的“可怕的疾病”，接近1634年2月25日瓦伦斯坦被谋杀的实际日期。开普勒在持续不断的讨债斗争中就没那么成功了。1630年8月，瓦伦斯坦失去了总司令的职位;10月开普勒动身前往雷根斯堡希望从一些奥地利债券上获得利息。但在抵达后不久，他就得了重病，发烧，并于11月15日去世。他的坟墓在暴风雨中被冲走了三十年战争但他为自己写的墓志铭保存了下来:

我曾经测量过天空，
现在我要测量地球的阴影。
虽然我的灵魂来自天堂，
我身体的影子躺在这里。