约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler，1571—1630）

开普勒于1571年12月27日出生在德国南部符腾堡州的魏尔镇（Weil der Stadt），父亲是一位职业军人。开普勒是早产儿，体质很差，4岁时患上了天花和猩红热，身体受到了严重摧残，视力衰弱，一只手半残。图为魏尔镇广场上的开普勒塑像。

少年时期的开普勒，不仅没有被生理上的缺陷和生活上的苦难击倒，反而更增加了他刻苦读书的意志。1587年，开普勒17岁时进入图宾根大学（University of Tuebigen）；1591年，他以全班第二名的优秀成绩毕业。图为图宾根大学最古老的建筑。

在图宾根大学，开普勒受到天文学教授迈克尔·马斯特林（Michael Maestlin，1550—1631）的影响而信奉哥白尼的学说。他甚至写了一篇论述哥白尼理论的短文。图为马斯特林肖像。

青年时期的开普勒喜欢神学，希望能当一个牧师。但由于相信哥白尼学说，他失去了担任教会职务的资格。1594年，在马斯特林的帮助下，开普勒在奥地利格拉茨大学（University of Graz）获得教职。从此，他一心一意研究行星问题。图为现在的格拉茨大学一角。

开普勒在格拉茨大学最初讲授数学，但学生对此兴趣不大。第二年他教文学、伦理学和历史学。因为他知识渊博且具有多方面的天才，顿时远近闻名。校方给了他高度好评：“开普勒在演说、讲授和论辩方面都使学生十分满意，他是一个年轻博学、虚怀若谷的人。一个偏僻的地方能拥有像他那样出色的教师真是难得。”图为该时期的开普勒画像。

1597年4月27日，开普勒与他第一任妻子巴尔巴拉（Barbara）在格拉茨大教堂举行婚礼，巴尔巴拉的父亲是一位富裕的磨坊主。图为他们结婚时的画像。

婚后的开普勒以为从此便可以在格拉茨扎下根来，但生活并不像他希望的那样顺利，儿子和女儿都在出生后不久因病夭亡，国家又正在经历宗教风波，母亲被指控……这一切都让开普勒感觉到无穷的痛苦。图为开普勒母亲被指控为女巫，受到刑讯逼供。

正当开普勒处在痛苦之中时，丹麦大天文学家第谷（Tycho Brahe，1546—1601）给他带来了一线希望。第谷邀请开普勒到布拉格鲁道夫二世的皇宫里，一起从事天文观测。1600年2月4日，开普勒抵达布拉格。图为开普勒在布拉格的故居。

林茨时期的开普勒画像。

开普勒在林茨的塑像。

在去布拉格之前，开普勒一家先来到了林茨。开普勒本打算把家属安顿在此，只身去布拉格，但经过艰辛的旅程到达林茨后，他改变了主意，不想再与家人分开。于是他将妻子和女儿都带到了布拉格。

来到布拉格后，开普勒与第谷朝夕相处，两个性格完全相反的人共同生活，免不了要发生争执。其实他们有着相似的命运。第谷的施主——丹麦国王腓特烈二世去世后没几年，他就被驱逐到布拉格。所以说，布拉格不但是开普勒的避难地，也是第谷的避难地。图为开普勒和第谷在讨论天文学问题。

1611年的这幅画，描绘了发生于布拉格开普勒住所附近的一场暴乱。

开普勒在布拉格的生活一度非常贫困，他名义上是德国皇帝的宫廷天文学家，却长达20年拿不到薪水。1630年，无法养家糊口的开普勒只好亲自去雷根斯堡向国会讨薪。不幸的是，由于饥寒交迫，刚到雷根斯堡他就病倒了。图为现在的雷根斯堡大教堂和多瑙河上的石桥。

托勒密（Claudius Ptolemy，90—168）在亚历山大城的观象台上观察行星体系。他是世界上第一个系统研究日月星辰的构成和运动方式并卓有成效的科学家，创立了“地心说”。该学说相对完满地解释了当时观测到的行星运动情况，并在航海上具有实用价值，同时，得到宗教统治者极力维护，从而被人们广为信奉，统治天文学界长达13个世纪。

哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473—1543）的“日心说”推翻了托勒密的“地心说”，沉重地打击了教会的宇宙观。哥白尼相信天体只能按照所谓完美的圆形轨道运动。

伽利略（Galileo Galilei，1564—1642）用自制的望远镜观测到许多宇宙秘密，并著有《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的交谈》，有力地批判了亚里士多德和托勒密的“地心说”，科学地论证了哥白尼的“日心说”。但迫于宗教势力的压力，伽利略被迫宣布放弃哥白尼的“日心说”。图为伽利略在佛罗伦萨附近的别墅内景。

第谷的理论示意图，他认为行星运行的轨道是圆的。第谷并不相信哥白尼的“日心说”，当开普勒用第谷的资料来研究火星的运动时，发现有误差，他敏锐地认定，“日心说”必须坚持，但“圆周运动”值得怀疑。

开普勒第二定律（即面积定律）示意图。开普勒证实，行星在椭圆轨道上运动，有时离太阳远，有时离太阳近。如图所示，行星在相等的时间里通过 和 ，但 长一些，因此在 过去得比较快，在 则运动得比较慢。但在相等的时间里矢径扫过的面积（即图中彩色部分）相等。

1604年10月17日，开普勒发现了超新星SN1604，并写出了《蛇夫座脚部的新星》（De Stella Nova in Pede Serpentarii ）一书，这颗超新星后来被命名为开普勒超新星。图为超新星SN1604残骸。

1596年，开普勒在著作《宇宙的奥秘》中描述了哥白尼学说给他的最初印象：“六年前，我在图宾根曾热心地和著名的马斯特林老师交往，那时我就觉得，新近关于宇宙构造的一般见解在速度方面来说都太粗陋了。因此，我的老师在讲演中常常提到的哥白尼真使我神往，以致我不但常常在和同学的讨论中维护他的观点，而且还写了一篇详细的论文，讨论‘第一次运动’是由地球自转引起的问题。”图为哥白尼在他的天文观测台（油画）。

《世界的和谐》是开普勒最辉煌的一部著作，全书共5卷。读者眼前读到的这本，只是其中的第五卷。开普勒在书中公布了他的“行星运动三大定律”，他的发现，为后来牛顿的伟大发现铺平了道路。图为开普勒《世界的和谐》一书中的插图，他认为：“天体的运动只不过是某种永恒的复调音乐而已，要用才智而不是耳朵来倾听。”

开普勒也是近代光学的奠基者，他研究了针孔成像，并从几何光学的角度加以解释，指出光的强度和光源的距离的平方成反比。开普勒在1611年出版的《折光学》一书中，最早提出了光线和光束的表示法，并阐述了近代望远镜理论。他把伽利略望远镜的凹透镜目镜改成小凸透镜，这种望远镜被称为开普勒望远镜，现在仍被广泛地运用于天文学研究。图为几种开普勒望远镜。

开普勒的书桌。

开普勒也研究过人的视觉，认为人看见物体是因为物体所发出的光通过眼睛的水晶体投射在视网膜上，并阐明了产生近视和远视的成因。图为开普勒著作《天文光学》（Astronorniae Pars Optica ，1604）中关于眼睛结构与视觉原理的插图。