約翰尼斯·開普勒家喻戶曉，這位偉大的天文學家、物理學家在我們很小的時候就出現在了我們的教科書裡。

我們知道他用非常簡潔的軌道模型規定了太陽系行星運動規律，首次為人類完整的刻畫了一個完美、合理，與觀測數據相符的太陽系行星運動方式。

這一切都寫在了他提出的三大定律中。軌道定律、面積定律、周期定律，尤其是最後一個，牛頓從中推導出了兩個質量物體之間的引力和距離的平方成反比，這個萬有引力公式中最關鍵的一點。

他的偉大之處在于，開普勒是第一個敢于打破2000年來人類對天球理論模型的那種毫無置疑的崇拜，以及對勻速圓周運動的那種毫無道理的喜愛與偏見。

你可能會認為，天球宇宙模型不就是地心說麼，大球套小球，小球套地球，造物主在這個嵌套的模型之外掌控一切；

這個模型不是被哥白尼的日心說最早否定的嗎？哥白尼不是那個第一人嗎？其實還真不是，聽我慢慢道來。

地心說最早提出的人根據考證是公元前6世紀的阿那克西曼德，他最早有地球不動為中心的思想，這個時間非常早，他是古希臘最早一批哲學家，是哲學之父、天文學之父泰勒斯的學生。

公元前4世紀哲學家歐多克斯也提出過同樣的想法，亞裡士多德繼承發展了地心說，并提出了一套完整的與之世界觀相符的物理學理論。

他認為整個宇宙就是一個完美的球體，地球在這個球體的中心，在地球之外有月亮所占的天球、接下來是水星天球、金星天球...直到土星天球和恒星天球，以及原動力天球，之外什麼都沒有了，應該是具有自由意志的造物主。

為何要将這些行星将恒星分開呢？其實古人觀天過程還是比較細緻的，因為恒星在黑暗的背景上相對于我們看起來永遠都不動，有固定的位置，形成了一個永恒不變的恒星背景一樣。

而這幾顆行星看起來很亮，而且位置變換的很快，尤其是水星和金星，最慢的當然是土星，它們有時還會遮住某些星星，因此古人認為這幾顆行星離地球都很近，各自占據一個可以轉動的天球。

因此就有了大球套小球的宇宙模型。

這些天球的上的行星以正圓形的軌道在繞着地球做勻速圓周運動。為什麼是勻速圓周呢？因為這種運動在哲學家的眼裡代表了簡潔、完美與和諧。

它們旋轉動力在亞裡士多德看來來自于原動力天中的造物主。

勻速圓周運動的宇宙從提出來以後幾千年就從來沒人質疑過。也沒有人會相信一個不是正圓，且行星速度還會在軌道上變化的宇宙。

到了公元2世紀，托勒密成為了地心說的集大成者，為了應對行星逆行現象給地心說帶來的挑戰，他為地心說中繞地球運行的行星加入了一個假象的本輪，并且将地球中心的位置偏移了一點，也就是會行星繞地球運行的軌道是一個偏心圓。

托勒密還利用嚴密的數學計算為地心說模型帶來了非常優秀的行星運動的預測能力，可以準确的預測日食和月食，預測出來的行星運動位置在天空中的誤差不超過2°。

經過了托勒密的發展，地心說模型達到前所未有的高度。但是整個系統變得異常的繁瑣、複雜，繞地球運行的輪子多達三十幾個，想要計算行星的運動工作量非常大。

但這樣的模型很符合人們的直覺以及心理需求，也就是順勢統治了人類世界觀長達一千多年。

時間來到了16世紀的哥白尼時代，他是第一個有文獻考證的質疑地心說模型的人，認為隻要将地球和太陽調換個位置，就能省去很多看似不必要的本輪，同樣也可以解釋行星逆行現象。

這就是哥白尼在1543年出版的《天球運行論》中提出的日心說，但是他的日心說，并沒有否定亞裡士多德提出的天球模型，更沒有質疑行星在軌道上的勻速圓轉運動。

因此這樣的日心說帶來的結果就是，雖然太陽系模型看起來簡潔了，但是行星軌道、位置的預測能力遠沒有托勒密模型來的準确。

因此哥白尼的日心說有非常大的缺陷，并不好用，他隻是給人類帶來了一種新的思想浪潮，一種具有革命性的思維方式。

指導人們換一種更簡潔的方式去解釋宇宙，而不是不停地給行星添加本輪，以符合觀測數據。

而開普勒則不同，他不僅接受了哥白尼的思想，還大膽的、以超強的預見性擊碎了幾千年來人們的世界觀。随着而來的就是新物理學的誕生。

開普勒小時候也是命運多舛得過天花和猩紅熱，這兩種疾病一個使他破了相，另一個使他的視力變得遠不及常人。

很難有人能預料到他以後會成為一個優秀的天文學家，因為在那個時代天文學家必須具備裸眼觀天的能力。

1600年的時候在大學教書的開普勒給素不相識的第谷·布拉赫寫了一封信，在信上他展示了自己對天文學的研究和思考，并且展示出了超強的數學能力。

這正是第谷·布拉赫所急需、且不具備的能力，因此開普勒就成為第谷的助手，但不幸的是10個月後也就是1601年第谷·布拉赫離世。

有幸的是，開普勒獲得了第谷·布拉赫的“遺産”，這個遺産正是第谷20年來對太陽系各大行星運動非常精确的觀測數據。

在這些數據的基礎上，開普勒就開始着手改進和完善哥白尼日心說，起初開普勒通過哥白尼的日心說模型，也就是偏心圓軌道以及行星的勻速圓周運動，經過大量的計算發現得出來的數據與第谷觀測得不符。

托勒密的模型也和觀測數據不符。

但開普勒十分堅信第谷的實際觀測數據是準确的，因此他大膽的抛棄了人們堅信幾千年的行星勻速圓周運動的方式，以及偏心圓軌道。

決定以新的幾何曲線去描述行星運動的軌道。經過長達四年的大量計算和常識，最後發現橢圓軌道以及行星的運動速度在軌道上是可變的。

并且将這種新的軌道和運動方式應用在所有已知的行星中發現得出來的結果正是第谷觀測到的數據。

因此在1609年在著作《新天天文學》中發表了他的成果。1619年，又經過10年的計算，在《宇宙和諧》著作中發表了行星運動的周期定律。

同往常一樣，一個具有跨時代理論的出現首先會受到人們的冷落和質疑，畢竟人類2000年來的完美、勻速運動的天球被打破了，取而代之的是一個橢圓的、且行星速度會發生改變的宇宙。

這很難與人們的常識的相結合，首先沒有了天球、沒有了亞裡士多德的理論基礎，你怎麼解釋行星為何會繞太陽旋轉，為何它的軌道會是橢圓的？

而且它的速度為何會發生變化？地球在動，而且速度在變化為什麼我們一點也感覺不到？在當時這些問題無人能答。

因此在開普勒的有生之年他的理論并沒有被人認可。直到越來越多的觀測證據的出現開普勒的太陽系模型才展現出了他的魔力。

例如利用開普勒的三大定律我們第一次預測到了一個以前從來沒有觀察到的現象，就是水星和金星淩日。

1631年人類第一次觀察到了水星淩日，并且與開普勒三大定律預測的時間完全相符。至此到了17世紀後半葉，他的理論已經風靡天文學界，被很多天文學家用來計算天體的運行軌道。

其中就包括埃德蒙·哈雷對彗星的研究，但他不知道為何彗星會擁有如此奇怪的軌道，同樣也搞不懂為何行星的軌道會是橢圓。

畢竟數學能力有限，于是他就尋找了牛頓...！至此科學界天翻地覆，人類曆史上最偉大的一本書《原理》橫空出世。

這一切能夠順理成章，離不開開普勒的貢獻。所以說三大定律并不僅僅是規定了天體運行的軌道，他同愛因斯坦的理論一樣，颠覆的是人類幾千年來固有的天球、勻速圓周運動的世界觀。

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