Page 129 - 这样学高中物理更有益——力学部分

第五章 万有引力定律

但开普勒的兴趣和注意力却更多的放在改进和完善哥白尼的日心说上，在探
讨行星轨道性质的研究上。他发现第谷的观测数据，与哥白尼体系、托勒密
体系都不符合。他决心寻找这种不一致的原因和行星运行的真实轨道。

最初的研究从观测与理论差异突出的火星着手。他运用传统的匀速圆周
运动加偏心圆来计算，均遭到失败。经过长达 4 年近 70 次各种行星轨道形状
设计方案的计算，开普勒认识到哥白尼体系的匀速圆周运动和偏心圆的轨道

模式与火星的实际运动轨道不符。于是他大胆的抛弃了统治人类思想达 2000
年之久的“匀速圆周运动”偏见，尝试用别的几何曲线来表示火星轨道的形

状。他认为行星运动轨道的焦点应该在产生引力中心的太阳上，并进而断定
火星运动的线速度不是匀速的，近太阳时快些，远太阳时慢些并得出结论：
太阳至火星的直径在一天内扫过的面积是相等的。开普勒把这结论推广到其

他行星上，结果也是与观测数据相符。就这样，他首先得到了行星运行的等
面积定律。随后他发现火星运行的轨道不是正圆，而是焦点位于太阳上的椭

圆，他把这结论应用于其他行星也是适用的。于是他又得到了行星运行的椭
圆轨道定律。这两条定律发表在他 1609 年出版的《新天文学》一书上。但他
对自已取得的成就还不满足。他渴望找到一种能适合所有行星的总体模式，

把各行星联系在一起。他坚信存在着一个把全体行星完整地联系在一起的简
单法则。
开普勒的三定律是天文学的又一次革命，它彻底摧毁了托勒密繁杂的本

轮宇宙体系，完善和简化了哥白尼的日心宇宙体系。开普勒对天文学最大的
贡献在于他试图建立天体动力学，从物理基础上解释太阳系结构的动力学原
因。虽然他提出有关太阳发出的磁力驱使行星作轨道运动的观点是错误的。

但它对后人寻找出太阳系结构的奥秘具有重大的启发意义，为经典力学的建
立、牛顿的万有引力定律的发现，都作出重要的提示。

·123·