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【新豪天地娱乐3559】卡文迪许,康生生平简历

亨利·卡文迪许(Henry Cavendish,又译成:亨利·卡文迪什,1731年10月10日

1810年2月24日),英国物理学家、化学家。在卡文迪许漫长的一生中,他取得了一系列重大发现——其中,他是分离氢的第一人,把氢和氧化合成水的第一人。由于卡文迪许在化学领域的杰出贡献,后人称他为“化学中的牛顿”。他证明了水并非单质,发现了库仑定律和欧姆定律,完成了测量万有引力常量的扭秤实验,被认为牛顿后英最伟大科学家之一。代表作品有《论人工空气》、《卡文迪什的电学研究》等。 人物生平 在18世纪期间,英国的一些化学家,如布拉克以及普利斯特里等人,都是出身于中产阶级的学者。 亨利.卡文迪许生于1731年10月10日,那时他的母亲正在法国休养,所以他生在法国南部。卡文迪许的祖父和外祖父分别是德文郡公爵和肯特公爵。他是在牛顿病故四年后出生的,他读过牛顿的全部著作,一生最佩服牛顿的学识和为人。 卡文迪许的父亲是当时有名的学者,所以,卡文迪许从小就得到父亲的鼓励,希望他在学术上能有所成就。11岁的时候,他被送到当时著名的贵族中学学习了8年之久。到1749年,他18岁,进了剑桥大学,一直到1753年,他22岁,因为不赞成剑桥大学的宗教考试,所以没取得任何学位,他离开了大学。 卡文迪许离开剑桥大学后,就跟父亲旁听英国皇家学会的会议,每个星期四中午,参加学会的聚餐。到了1760年他被选为皇家学会会员。这一头衔的荣耀持续。在英国,凡是有FSR头衔的人,依然受到人们的尊敬。 在18世纪时,还没有公家办的实验室。所以卡文迪许在自己家里装备了一座规模相当大的实验室,他终身在自己家里做实验工作。 他一生没有结婚,过着独身生活。曾经有人说:“没有一个活到80岁的人,一生讲的话像卡文迪许那样少的了。” 卡文迪许实验室新豪天地娱乐3559, 卡文迪许实验室是英国剑桥大学的物理实验室。卡文迪许实验室旧址入口实际上就是它的物理系。剑桥大学建于1209年,历史悠久,与牛津大学同为英国的最高学府。剑桥大学的卡文迪许实验室建于187l~1874年间,是当时剑桥大学的一位校长威廉·卡文迪许私人捐款兴建的。他是十八~十九世纪对物理学和化学做出过巨大贡献的科学家亨利·卡文迪许的近亲。这个实验室就取名卡文迪许实验室,当时用了捐款8450英镑,除去盖成一栋实验楼馆,还买了一些仪器设备。 卡文迪许扭秤实验 卡文迪许在物理学上最为人推崇的重大贡献之一,是他在年近70岁时完成了测量万有引力常量的扭秤实验,从而使牛顿的万有引力定律不再是一个比例性的陈述,而成为一项精确的定量规律,引力常量的测定也为牛顿的万有引力定律的可靠性提供了最重要的实验佐证。 17世纪时虽然牛顿发现了万有引力定律,给出了计算两物体之间的万有引力的数学公式:F=G/r^2(其中F为万有引力,G为引力常量,m1,m2分别为两物体的质量,r为两物体的距离) 但牛顿却没有给出引力常量的具体值。虽然科学家一直努力想测出该值,但都没有取得令人满意结果,因为一般的物体之间万有引力十分的小,所以万有引力常数也很小(测量值约为6.673E-11m^3/ 。 而在卡文迪许完成他的实验以前,天体的绝对质量是不能精确地测定的,只能由行星的卫星轨道来决定行星质量的相对值。 版本一 1797年卡文迪许完成了对地球密度的精确测量。他使用的装置是约翰·米切尔设计,但米切尔本人不久去世,将装置遗留给了沃拉斯顿,后被转送给卡文迪什。装置是由两个重达350磅的铅球和扭秤系统组成。为了消除气流干扰,卡文迪许将装置安装在一个不透风的房间,自己则在室外用望远镜观测扭矩的变化。之后他向皇家学会提交报告,给出了目前看来仍然比较精确的地球密度值。这一测量被称为开创了“弱力测量的新时代”。很多文章称卡文迪许求出了万有引力常量,实际上卡文迪许当时只关心地球的密度,并没有涉及其他。而采用卡文迪许的测量结果通过计算可以求出万有引力常量和地球的质量。 版本二 1798年,卡文迪许改进了约翰·米歇尔所设计的扭秤,在其悬挂扭秤的金属丝上附加一块小平面镜M,如图2所示,实现了对金展丝扭转角度的放大,利用望远镜在室外远距离操纵和测量,防止了空气的扰动(当时还没有真空设备)。他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺长的木杆,杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球m,另用两个直径12英寸的固定着的大铅球m’吸引它们,测出铅球间引力引起的摆动周期,由此计算出两个铅球的引力,从而推算出万有引力常量G的数值为6.754X1O-11N·m2/kg2。他的测定方法非常精巧,在八、九十年间竟无人能赶超他的测量精度,就是现在看来,卡文迪许的测量仍有相当的精确度(1979年G的测量值为6.6720XlO-11N·m2/kg2)。卡文迪许把自己的这个实验称做“测量地球的重量”,他通过测定的G值算出地球的平均密度为水密度的5.481倍(地球密度的现代数值为5.517g/cm3),成为“称量地球第一人”。 相关实验 在卡文迪许的实验中利用了一个扭秤,典型的设计可由一根石英纤维悬挂一根载有质量为m1及m2的两个小球的杆而组成,如图3.6a所示。每个小球距石英纤维的距离L相等。当一个小的可测量的扭矩加在这个系统上时,在石英丝上可以引起扭转,记下这个扭转值可以标定扭秤。我们可以利用这个扭矩,它是由具有恒定的、作用力已知的弹簧在m2的位置上施加一个水平的力而组成。 如果质量为M1及M2的两个物体分别位于与质量为m1及m2的两个小球的水平距离很小的位置上,我们可以观测到石英丝的旋转,如图3.6b所示。我们可以分别决定m1与M1以及m2与M2的距离r1及r2,然后求施加在杆的端点的水平方向上的力,由此确立加石英纤。 从质量M的测量所得的偏离,再根据上面所说到的,由石英丝旋转大小而取得的扭秤的标定,我们可以决定N之值。由于我们可以测量N,L,r1,r2以及所有不同物体的质量,在方程中除了G以外,所有量都是已知的,于是可从方程直接决定G,其值为G=6.7×10^达因·厘米2·克-2。(A^B表示A的B次方) 一旦G的值已知,利用开普勒第三定律,方程可以立即决定太阳的质量。开普勒第三定律实际上是包含太阳及行星的总质量M的,但是对不同行星进行计算后,我们可以证实,太阳的质量很接近于M,而行星的质量仅约为~0.0013M⊙,在近似计算中可以忽略。利用已知的月球轨道及相似的方法,可以导得地球的近似的质量。 人物评价 卡文迪许公开发表的论文并不多,他没有写过一本书,在长长的50年中,发表的论文也只有18篇。除了一篇在1771年发表的论文是理论性的以外,其余的论文内容都是实验性和观察性的,大部分是关于水槽化学方面的,先后发表在1766年到1788年的英国皇家学会的期刊上。 卡文迪什在1766年发表了他的第一篇论文《论人工空气》,“人工空气”一词为波义耳首创,用来指存在在某种物质中,通过化学反应可以释放出来的气体。如普利斯特里通过碳酸盐与酸反应生成的二氧化碳。在文章中卡文迪什在严格保持温度和压强条件的前提下,对当时已知的各种气体的物理性质,特别是密度进行了严谨而细致的研究,并首先研究出二氧化碳、氢气等气体的收集方法,较系统地研究了二氧化碳和氢气的性质。这篇文章使他获得英国皇家学会的科普利奖章。 1767年,卡文迪许发表的论文介绍了他,关于水和固定空气的实验。 1773年,卡文迪许用两个同心金属球壳做实验,发现了电荷间的作用规律,从而验证了自己的之前的结论——卡文迪许之前曾圆满解释了电荷在导体表面分布并严格遵守距离平方反比律的原因。 1781年,卡文迪什采用铁与稀硫酸反应而首先制得“可燃空气”,随后测定了它的密度,研究了它的性质。他测出氢气和氧气化合成水时的体积之比为2.02:1,从而证明了水不是元素而是化合物。 在1783年他研究了空气的组成成分,做了很多试验,发表的论文的题目是“空气试验”。也就是这个时候,他发现水是由氢和氧两种元素组成的。他还发现了硝酸。 还有一部分是关于液态物质凝固点的研究,发表于1783年到1788年。 1797年,卡文迪许最后的一项研究十分著名的,是关于地球平均密度的问题。他在改良约翰·米切尔设计之后,通过实验测量了地球平均密度。卡文迪许提出的数字是5.448克/厘米,公认的是5.48克/厘米。这说明当时试验已经相当准确。这项实验同时实验验证了牛顿的万有引力定律,确定了引力常数,被后人称为“卡文迪许实验”。 卡文迪许在热学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究。1798年他完成最后的实验时,已年近七十。 在他逝世以后,人们发现他有大量文稿,一直藏着未经公开发表。这部分未发表的论文相当多,电学部分由19世纪的大物理学家麦克斯韦教授整理后在1879年出版,化学和力学部分是由爱德华.普索于1921年主编出版的。

康生原名张宗可,是诸城名门之后,也是文革主要成员、林彪江青发革命集团的主犯之一。革命岁月中,康生长期从事秘密战线工作,文革中扶摇直上,担任过政治局常委、人大常委会副委员长、全国政协主席等重要职位。康生于1975年逝世,文革结束后中央决定开除其党籍,骨灰也被迁出八宝山革命公墓。康生出生书香世家,书法堪称优秀,有人说康生其人虽废,其字流传。人物生平 1898年生于今山东诸城大台庄(1946年之后划归新立县胶南,后者于2012年12月1日与黄岛区合并为新黄岛区)一个富裕的地主家庭。其家族为名门望族,祖父张鸿仪曾为贡生。13岁时因与群党在村里殴斗,因而遭父亲禁闭。后来在友人协助下到青岛礼贤中学学习。 1914年去青岛礼贤学校学习。 1917年,因家中受土匪抢劫,其兄因而遇害,后举家迁往诸城县城。 1918年结业后,在诸城高小任教。五四运动后接受新思想。 1920年,到诸城教师讲习所学习,后赴诸城县立高等小学讲授。 1924年,康生赴上海大学学习,并改名张溶,康生自称于1925年加入中国共产党,但却找不到确切的入党介绍人,此间结识了后来的妻子曹轶欧;五卅运动时,参加罢工委员会的工作,不久任上海总工会干事。 1925年加入中国共产党,长期从事党的工作与领导工人运动。参加了“五卅”运动罢工委员会的工作,是1926年至1927年上海三次武装起义的领导人之一;在上海工作期间,任上海总工会干事,上海大学特支委员会书记,上海沪中、闸北、沪西、沪东等区委书记,江苏省委委员、省委组织部长。 1926年任上海大学特支书记。同年冬至1928年,先后任中共上海沪中、闸北、沪西、沪东区区委书记、江苏省委委员,参加了上海工人三次武装起义。 1927年初,调任中共沪东区委书记。 1927年春夏之际,蒋介石、汪精卫相继叛变革命。康生转入中共地下工作。 1928年下半年调任中共江苏省委组织部长,参与上海中央特科领导工作,1930年9月,在中共六届三中全会上当选为中央审查委员会委员,1931年1月中共六届四中全会后,先后任中央组织部部长、中央职工部部长。九一八事变后被指定参加临时中央的工作,主管工会、交通等,这一时期他拥护王明“左”倾冒险主义。 1930年六届三中全会被选为中央审查委员,后任中央组织部长。1933年起担任中共驻共产国际代表团的领导工作。1934年在党的六届五中全会上,被选为中央委员、政治局委员。 1933年,临时中央从上海迁往中央革命根据地,他于7月去苏联,参加中共驻共产国际代表团的工作,并在列宁学院学习。 1934年1月中共六届五中全会上当选为中央委员、中央政治局委员。 1935年11月,被选为共产国际中央执行委员会主席团候补委员。 1936年,他在中国留苏学生中开展“镇反肃托”运动,打击迫害了一些好的共产党员。 1937年回国后,历任中共中央书记处书记、中央党校校长、中央职工运动委员会主任、中央社会部长、中央情报部长、中央组织委员会副书记。在延安整风运动期间,任中央总学习委员会副主任。七大中央委员,七届一中全会政治局委员。解放战争时期,历任中央华东局第二副书记,山东分局书记。 1938年1月1日,他发表《铲除日寇侦探民族公敌的托洛茨基匪徒》一文,无中生有地说陈独秀和日本帝国主义勾结, 拿日本津贴,造成很坏的后果。同年8月,任中共中央社会部和情报部部长。 1942年春,中国共产党开展全党整风运动。中共中央政治局设立中央总学习委员会,毛泽东任主任,康生任副主任。康生提出“整风——审干——肃反”的公式,搞所谓“抢救失足者”运动 ,制造了一大批的冤假错案。 延安整风运动中,任中央总学习委员会副主任等职,参加领导整风学习,1943年7月,和毛泽东作《抢救失足者》报告,把大批同志打成“特务”、“叛徒”和“敌探”,由于中共中央及时发现,使这一错误得以纠正。 1945年6月,在中共七届一中全会上当选为中央政治局委员。 1946年冬至1948年春,到陇东、晋绥、山东渤海等地参加土地改革工作,采取了许多“左”的做法,给土改工作造成了损失。 1948年至1949年任中共山东大鲁南区党委书记、中共中央山东分局书记、中共中央华东局副书记。 1950年后长期养病,1956年9月,在中共八届一中全会上当选为中央政治局候补委员,1958年任中央文教小组副组长,曾主持编辑《毛泽东选集》第四卷,做一些文化教育方面的工作;1962年9月,在中共八届十中全会上被增选为中央书记处书记。 1966年“文化大革命”开始后,曾任中央文革小组顾问及中共中央政治局委员、常委,中共中央副主席等职,他捏造罪名,打击、诬陷、迫害了大批党政军领导干部。 1969年,被选为中共九届中央委员、中央政治局委员和中央政治局常委。 1970年9月,任中共中央组织宣传组组长。 1973年8月,被选为中共十届中央委员、中央政治局委员和常委、中共中央副主席。 1975年12月16日,康生在北京病逝,中共中央在当时发布的讣告称他为“中国共产党的优秀党员,是中国人民的伟大的革命战士和马克思主义理论家,是党和国家卓越的领导人之一、中国人民的伟大的无产阶级革命家,光荣的反修战士”。 1980年10月16日,中共中央根据中央纪律检查委员会的《中共中央转发中央纪律检查委员会关于康生、谢富治问题的两个审查报告的批语》,把他开除党籍,并撤销悼词;后中央组织部决定,将其骨灰迁出八宝山革命公墓;后来被划为林彪、江青反革命集团主要成员之一。康生书法 著名文物鉴赏家、前清翰林院编修陈叔通认为,当代中国有四大书家,分别为:康生、郭沫若、齐燕铭、沈尹默。据说陈叔通家中曾藏有康生手书的真草隶篆四条屏。另外明朝著名文人冯梦龙编纂的《醒世恒言》,据考明天启丁卯年刻本世间只有四部,两部在日本,一部在大连图书馆,康生不知用何种办法搞到一部,并亲自校订。该书共缺佚70余处3670字,全由康生仿宋体木刻字补之,并用“康体”写了详细的说明并附于书中。几千个小楷字从头至尾无一懈怠,确实功力不凡。 据说康生还送给刘少奇一面十四折扇面,两指间宽,竟用蝇头小楷誊抄了整整一篇刘少奇的《论共产党员的修养》。 更为称奇的是,康生还能双手写梅花篆字,他经常左右开弓,或竟用左手,故常以“康生左手” 落款。对于自己的书法水准,康生也是相当自负的,据说他曾经放言:“郭沫若那字,也叫书法?我夹根木棍也比他写得强!”此言虽属狂语,但平心而论,与康生的字相比,郭沫若的书法确实显得俗媚了些。 不仅如此,康生还精鉴赏,通篆刻,擅绘画,他常用“鲁赤水”的名款作画,这三个字与齐白石的名字字字相对,似有与其争锋之意。 康生,其人虽废,其字流传。也许,中国书法史上要留下他的名字。康生的子女现状 康生与胶南市的地主陈玉桢之女陈宜结婚,并诞下女儿张玉瑛,儿子张子石。其儿子张子石在山东隐居直至去世。康生是一个惯于观察形势、搞政治投机的人。康生把他过去和王明在上海临时中央时一起干的坏事,统统推到了王明身上。 1915年,在康生17岁时,在父亲安排下,康生与胶南市的地主陈玉桢之女陈宜结婚,并诞下女儿张玉瑛,儿子张子石;后续娶曹轶欧(曾任康生办公室主任、第四、五届全国人大常委会委员、中共九、十、十一届中央委员),文化大革命结束后起被撤销职务,但未被开除党籍,1989年康生逝世。其儿子张子石曾任浙江省杭州市市委书记,但文化大革命结束后被隔离审查并被开除党籍,后来在山东隐居直至去世。人物评价 康生是中共早期党员,曾经担任党和国家的重要领导职务,在文化大革命期间,任中央文革小组顾问、中央组织宣传组组长、中央委员会副主席等重要职务时,直接参与林彪、江青等人篡党夺权的阴谋活动,他们有预谋地诬陷、迫害大批党和国家领导人;同时在全国范围内煽动“烧、杀、抢、夺”等,煽动武斗,迫害各级领导干部和群众以及广大知识分子,制造大量冤假错案,成为千古罪人。 1980年,中共中央鉴于他犯下的严重罪行,决定开除其党籍,撤销其悼词,并公布其罪行。 师哲著有《师哲回忆录》全面记述了延安整风运动时期康生的所作所为。 康生是把江青从演艺界领到革命道路的“领路人”。 曾经是康生秘书的匡亚明有过一个说法,他说:“康生就是这样一个人,思想‘左’,但要说他存心反党,是不可能的。不能把人说得那么坏。”他还回忆:“我到延安不久,康生送给我一首诗:‘故人不相见,相见依如故。威武不能屈,挥之不能去。’那时康生刚从苏联回来。师哲在文章中说,康生赠诗戏弄我,事实不是这样的。这首诗是不错的。康生左手右手都能写字。康生的这首诗,‘文革’中不知弄到哪里去了。”(王春南:《听匡亚明校长忆往》) 康生是怎样的人?以发生在匡亚明身上的事实来说明,那就是:“康生在历史上曾对匡校长(匡亚明后为南京大学校长)施以援手———上世纪30年代,匡校长因反对极‘左’的做法,在上海遭遇执行左倾路线的人的暗枪,差点献身,康生为他说了话,使他得以免除左倾分子的继续追杀”,然而在“文革”中,康生却对匡亚明落井下石,使其受到迫害,吃尽苦头。那么,“纣之不善,莫如是之甚也”这句话,对于康生不是也可以适用的么?有一美国记者给康生的评价中有一句话:他是人间阎王。 康生极善收藏与文物鉴赏,特别喜欢收集古代砚台等文房四宝和善本书,其本人尤其擅长书法、绘画和戏曲,与艺术界人士也多有往来;他与郭沫若就互称“郭老”、“康老”;文化大革命抄家盛行期间,收获甚丰,掠夺的图书达34000多册,文物5500多件——从而变相地“保护”了一些珍贵的文物艺术品。 “文革”结束后,康生收藏的文物曾在景山公园公开展览,令人叹为观止——但中央文革成员王力回忆录则否认“康生窃取文物”。

约翰尼斯·开普勒(Johanns Ke-pler,1571—1630),杰出的德国天文学家,他发现了行星运动的三大定律,分别是轨道定律、面积定律和周期定律,这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美名。开普勒在物理学特别是光学领域作出了杰出贡献。开普勒对天文学的贡献几乎可以和哥白尼相媲美。事实上从某些方面来看,开普勒的成就甚至给人留下了更深刻的印象。他更富于创新精神。他所面临的数学困难相当巨大。数学在当时远不如今天这样发达,没有计算机来减轻开普勒的计算负担。 人物生平 在图宾根大学毕业后,开普勒在格拉茨研究院当了几年教授。在此期间完成了他的第一部天文学著作。虽然开普勒在该书中提出的学说完全错误,但却从中非常清楚地显露出他的数学才能和富有创见性的思想,于是伟大的天文学家第谷·布拉赫邀请他去布拉格附近的天文台给自己当助手。开普勒接受了这一邀请,1600年1月加入了泰修的行列。第谷翌年去世。开普勒在这几个月来给人留下了非常美好的印象,不久圣罗马皇帝鲁道夫就委任他为接替第谷的皇家数学家。开普勒在余生一直就任此职。 作为第谷·布拉赫的接班人,开普勒认真地研究了第谷多年对行星进行仔细观察所做的大量记录。第谷是望远镜发明以前的最后一位伟大的天文学家. 开普勒认为通过对第谷的记录做仔细的数学分析可以确定哪个行星运动学说正确的:哥白尼日心说,古老的托勒密地心说,或许是第谷本人提出的第三种学说。但是经过多年煞费苦心的数学计算,开普勒发现第谷的观察与这三种学说都不符合,他的希望破灭了。 最终开普勒认识到了所存在的问题:他与第谷、拉格茨·哥白尼以及所有的经典天文学家一样,都假定行星轨道是由圆或复合圆组成的。但是实际上行星轨道不是圆形而是椭圆形。 1600年,开普勒出版了《梦游》一书,这是一部纯幻想作品,说的是人类与月亮人的交往。书中谈到了许多不可思议的东西,像喷气推进、零重力状态、轨道惯性、宇宙服等等,人们至今不明白,近400年前的开普勒,他是根据什么想象出这些高科技成果的。尽管开普勒的书是纯幻想作品,但它一定有一些背景来源,比如像毕达哥拉斯的话或古希腊神话。 就在找到基本的解决办法后,开普勒仍不得不花费数月的时间来进行复杂而冗长的计算,以证实他的学说与第谷的观察相符合。 开普勒对此运动性质的研究,我们可以看到万有引力定律已见雏形。开普勒在万有引力的证明中已经证到:如果行星的轨迹是圆形,则符合万有引力定律。而如果轨道是椭圆形,开普勒并未证明出来。牛顿后来用很复杂的微积分和几何方法证出。 开普勒除了发明行星运动定律外,还对天文学做出了许多小的贡献。他也对光学做出了重要的贡献。不幸的是他在晚年为私事而感到忧伤。当时德国开始陷入“三十年战争”的大混乱之中,很少有人能躲进世外桃源。 他遇到的一个问题是领取薪水。神圣罗马皇帝即使在较兴隆的时期都是怏怏不乐地支付薪水。在战乱时期,开普勒的薪水被一拖再拖,得不到及时的支付。开普勒结过两次婚,有十二个孩子,这样的经济困难的确很严重。另一个问题是他的母亲在1620年由于行巫术而被捕。开普勒花费了大量的时间设法使母亲在不受拷打的情况下获得释放,他终于达到了目的。 开普勒于1630年在巴伐利亚州雷根斯堡市去世。在“三十年战争”的动乱中,他的坟墓很快遭毁,但行星运行定律永存! 天才少年 开普勒学业成绩优异。1588年9月25日,他获得文学学士学位。1591年8月11日,他又通过了文学硕士学位考试。这时他想当一名路德教的牧师,所以又留校学习神学。 在大学里,开普勒深受秘密传播哥白尼学说的天文教授麦斯特林的影响。后来他回忆说:“当我在杰出的麦斯特林的指导下开始研究天文学时,看到了旧的宇宙理论的许多错误。我非常喜欢教授经常提到的哥白尼,在与同学们辩论时我总是坚持他的观点。”开普勒对天文学和数学有着浓厚的兴趣。 1594年,奥地利的格拉茨新教高级中学的数学教师死了,要求图宾根大学给选派一名后继者。此时开普勒的神学课程仅有一年就读完了,但校方认为他作教士不够虔诚,就极力推荐他去格拉茨。他的朋友也劝他放弃神学。同年开普勒到了格拉茨中学教数学、天文,后来又教古典文学、修辞学和道德学。 1596年开普勒在宇宙论方面发表了第一本重要的著作:《宇宙的神秘》。在其中他明确主张哥白尼体系,同时也因袭了毕达哥拉斯和柏拉图用数来解释宇宙构造的神秘主义理论。他在序言中指出:“我企图去证明上帝在创造宇宙并且调节宇宙的次序时,看到了从毕达哥拉斯和柏拉图时代起就为人们所熟知的五种正多面体,上帝按照这形体安排了天体的数目、它们的比例和它们运动间的关系。”他认为土星、木星、火星、地球、金星和水星的轨道分别在大小不等的六个球的球面上,六球依次套切成正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体,太阳居中心。这种假设尽管荒唐,但却促使开普勒去进一步寻找正确的宇宙构造理论。他把这本书分寄给了一些科学名人。丹麦天文学家第谷·布拉赫虽不同意书中的日心说,却十分佩服开普勒的数学知识和创造天才。伽利略也把他引为探索真理的同仁。 由于反宗教改革运动,使格拉茨中学重新回到天主教的怀抱,新教徒的师生全被赶出了校门。开普勒这位新教徒却因名声显赫而被破例复聘。他看到自己的学生尽数散去,不愿再回格拉茨,就接受了第谷的邀请,于1600年来到布拉格郊外的天文台,作第谷的助手。第谷是望远镜发明以前的最后一位伟大的天文学家,也是世界上前所未有的最仔细、最准确的观察家。他当时充任神圣罗马帝国的皇室数学家,随皇帝鲁道夫二世住在布拉格。他的宇宙理论是托勒密体系和哥白尼体系的混合,他认为行星绕太阳旋转,太阳又率群星围地球运行。但是第谷对天体方位进行了几十年的观测,积累了大量的精确材料,开普勒在天文学上的伟大发现,就是通过归纳分析这些材料得出的。 占星家 1601年第谷去世,开普勒继任为皇帝鲁道夫二世的御用数学家。给他的俸禄只有第谷的一半,且常常拖欠。他对第谷的遗著作了整理,1602年出版了第谷的《新天文学》六卷,1603年印行了第谷的《释彗星》。 1601年开普勒出版了《天文学更可靠的基础》一书,不同意星体决定人的命运的观点,对占星术持怀疑态度:“如果星相家有时讲对了,那应归功于运气。”但他仍没摆脱宇宙的神秘和谐理论。除教数学外,他的一个主要任务就是替皇帝占星算命,这也是他终身从事的职业。在他的遗稿中保存了800多张占星图。他虽不相信这一伪科学,但为了谋生只得如此。 立法者 1604年9月30日,开普勒在巨蛇星座附近发现了一颗新星(现知是银河系内的一颗超新星)。他虽视力不佳,仍持续观测了十几个月。他把观测结果发表在1607年出版的《巨蛇座底部的新星》一书中,打破了星座无变化的传统说法。这一年他看到了一颗大彗星,即后来定名的哈雷彗星。 当时不论是地心说还是日心说,都认为行星作匀速圆周运动。但开普勒发现,对火星的轨道来说,按照哥白尼、托勒密和第谷提供的三种不同方法,都不能推算出同第谷的观测相吻合的结果,于是他放弃了火星作匀速圆周运动的观念,并试图用别的几何图形来解释,经过四年的苦思冥想,也就是到了1609年他发现椭圆形完全适合这里的要求,能做出同样准确的解释,于是得出了“开普勒第一定律”:火星沿椭圆轨道绕太阳运行,太阳处于两焦点之一的位置。发现第一定律,就是说行星沿椭圆轨道运动,需有摆脱传统观念的智慧和毅力,在此之前所有天文学家,包括哥白尼和伽利略在内都坚持古希腊亚里士多德和毕达哥拉斯的天体是完美的物体,圆是完美的形状,一切天体运动都是圆周运动的成见。哥白尼知道几个圆并起来可以产生椭圆,但他从来没有用椭圆形来描述天体的轨道。当时由于第谷观测的精确和开普勒的努力,终使日心说向前推进了一大步。接着开普勒又发现火星运行速度是不匀的,当它离太阳较近时运动得较快,离太阳远时运动得较慢,但从任何一点开始,向径(太阳中心到行星中心的连线)在相等的时间所扫过的面积相等。这就是开普勒第二定律。这两条定律刊布在1609年出版的《新天文学》(又名《论火星的运动》)中,该书还指出两定律同样适用于其他行星和月球的运动。 1611年,开普勒的保护人鲁道夫被其弟逼迫退位,他仍被新皇帝留任。他不忍与故主分别,继续随侍左右。1612年鲁道夫卒,开普勒接受了奥地利的林茨当局的聘请,去作数学教师和地图编制工作。在这里他继续探索各行星轨道之间的几何关系,经过长期繁杂的计算和无数次失败,最后创立了行星运动的第三定律:行星绕太阳公转运动的周期的平方与它们椭圆轨道的半长轴的立方成正比。这一结果表述在1619年出版的《宇宙谐和论》中。 多难人生 开普勒的身世是不幸的。他17岁时父亲去世。1620年,他母亲,一个酒馆老板的女儿,平时爱吵吵闹闹,因被指控犯有巫术罪而入狱,他经一年多的奔波才使其得到无罪释放。开普勒26岁时与一个出身名门的寡妇结婚,举止傲慢的妻子使他很少感到家庭温暖。1613年在前妻死后他又选择了一个贫家女为伴,感情虽很融洽,无奈经济上常处于绝望境地。他两个妻子共生有12个小孩,大多在贫困中夭折。他作为新教徒常受到天主教会的迫害,他的一些著作被教皇列为禁书。 经济困苦和操劳跋涉严重损害了开普勒的健康。皇帝即使在较兴隆的时期都是怏怏不乐地支付薪水。在战乱时期,开普勒的薪水被一拖再拖,得不到及时的支付。1630年他有几个月未得薪俸,不得不亲自前往正在举行帝国会议的雷根斯堡索取。到达那里后他突然发热,几天以后即11月15日,在贫病交困中寂然死去,终年59岁。他被葬于拉提斯本的圣彼得教堂,三十年战争的狂潮荡平了他的坟墓,但是业已证明他的行星运动定律是一座比任何石碑都更为久伫长存的纪念碑。 开普勒-22b 开普勒-22b是美国宇航局于2011年12月确认的首颗位于宜居带的系外行星。它围绕一颗和太阳非常相似的恒星公转。 开普勒-22b直径约为地球的2.4倍,距离我们约有600光年,人类若使用现有的宇宙飞船飞往开普勒-22b需要2200万年的时间。尽管其直径比地球大上不少,但是它的轨道公转周期约为290天,和地球相差不大。它围绕运行的中央恒星和太阳非常相似,也是一颗光谱型为G的黄矮星,只是质量稍小,这颗行星的表面温度约为70华氏度,非常适宜生物的居住,也有可能是温暖的海洋行星。 不过科学家们尚不能确定其地表究竟是岩石质地的还是液态或是气态形式,然而不管如何,这项发现是朝向找到另一颗地球这一最终目标所迈出的坚实一步。人类的探索太空又近了一步。至今开普勒-22b的确切质量和表面成分仍不清楚。如果其密度和地球相当 (5.515 g/cm),则质量可能是地球的 13.8 倍[calc 1],表面重力是地球的 2.4 倍[calc 2]。如果其密度和液态水相当 ,其质量是地球的 2.5 倍[calc 3],表面重力是地球的 0.43 倍[calc 4]。该行星可能会被归类为超级地球,但要视其实际质量而定。 一开始据估计该行星质量可能达到地球 35 倍,类似海王星的气体巨行星,但最可能的状况是地球 10 倍质量的海洋行星。该行星视其实际质量可能是超级地球或“暖海王星”。 开普勒三大定律 开普勒定律是德国天文学家开普勒提出的关于行星运动的三大定律。第一和第二定律发表于1609年,是开普勒从天文学家第谷观测火星位置所得资料中总结出来的;第三定律发表于1619年。这三大定律又分别称为椭圆定律、面积定律和调和定律。 开普勒定律是关于行星环绕太阳的运动,而牛顿定律更广义的是关于几个粒子因万有引力相互吸引而产生的运动。在只有两个粒子,其中一个粒子超轻于另外一个粒子,这些特别状况下,轻的粒子会环绕重的粒子移动,就好似行星根据开普勒定律环绕太阳的移动。然而牛顿定律还容许其它解答,行星轨道可以呈抛物线运动或双曲线运动。这是开普勒定律无法预测到的。在一个粒子并不超轻于另外一个粒子的状况下,依照广义二体问题的解答,每一个粒子环绕它们的共同质心移动。这也是开普勒定律无法预测到的。 开普勒定律,或者是用几何语言,或者是用方程,将行星的坐标及时间跟轨道参数相连结。牛顿第二定律是一个微分方程。开普勒定律的导引涉及解微分方程的艺术。我们会先导引开普勒第二定律,因为开普勒第一定律的导引必须建立于开普勒第二定律。 开普勒望远镜 开普勒太空望远镜(Kepler Mission)是美国国家航空航天局设计来发现环绕着其他恒星之类地行星的太空望远镜。使用NASA发展的太空光度计,预计将花3.5年的时间,在绕行太阳的轨道上,观测10万颗恒星的光度,检测是否有行星凌星的现象(以凌日的方法检测行星)。为了尊崇德国天文学家约翰内斯·开普勒,这个任务被称为开普勒太空望远镜。开普勒是NASA低成本的发现计划聚焦在科学上的任务。NASA的艾美斯研究中心是这个任务的主管机关,提供主要的研究人员并负责地面系统的开发、任务的执行和科学资料的分析。 在经过数个月的努力后,美国航天局2013年8月15日宣布放弃修复“开普勒”太空望远镜。“开普勒”由此结束搜寻太阳系外类地行星的主要任务,但它仍可能被用于其他科研工作。 人物影响 美航天局发射“开普勒”太空望远镜 美国东部时间2009年3月6日22时50分(北京时间7日11时50分),世界首个用于探测太阳系外类地行星的飞行器——“开普勒”太空望远镜在美国卡纳维拉尔角空军基地发射升空。 “开普勒”将升空 三年内或将发现外星“地球” 美国航空航天局(NA《科学美国人》)的开普勒卫星,预计于北京时间3月7日中午11:48分发射升空,将为地外生命的搜寻翻开新的一页。这项以十六、十七世纪德国天文学家约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)的名字来命名的探测计划,将用三年多的时间来研究一批恒星,寻找恒星亮度上微弱的周期性变暗——这是恒星周围有行星围绕的迹象。

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