1、第谷开普勒牛顿第谷（Tycho Brahe,1546-1601） ，丹麦天文学家。1546 年 12 月 14 日生于丹麦的克努兹斯图浦的一个贵族家庭。自幼喜欢观察星辰。1559 年进入哥本哈根大学学习法律。1562 年入莱比熄大学。1563 年 8 月他作了第一个天文记录-木星合土星。1565 年以后，到欧洲许多地方游学。 1572 年 11 月 11 日他发现在仙后座里出现了一颗新星。经过长期观测，他认为这是一颗十分遥远的星（现已测知是银河系的一颗超新星） 。1576 年在丹麦王腓特烈二世的资助下，他在汶岛上建立了一所宏大的天文台。1600 年，他邀请开普勒来当助手。1601 年 10 月
2、 24 日第谷逝世。在最后的日子里，他将自己生平积累的观测资料赠给了开普勒。第谷曾提出一种介乎托勒密的地心体系和哥白尼的日心体系之间的宇宙体系。他认为地球在宇宙中心，静止不动，行星绕太阳转，而太阳则率领行星绕地球转。第谷是卓越的天文仪器制造家，曾制造过许多大型、精密的天文仪器。赤道式装置在欧洲的流行是与他的工作分不开的。他多年精心观测得到的资料，为开普勒发现行星运动三定律准备了基础。开普勒(JohannesKepler,1571-1630),德国天文学家，幼年体弱多病，12 岁时入修道院学 习。1587 年进入蒂宾根大学，在校中遇到秘密宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林。在他的影响下，很快成为
3、哥白尼学说的忠实维护者。开普勒 1591 年获得文学硕士学位，后来想当路德教派牧师而学神学。因得到大学的有力推荐，中止了神学课程，去奥地利格拉茨的路德派高中任数学教师，开始研究天文学。1596 年出版宇宙的神秘一书受到第谷的赏识，应邀到布拉格附近的天文台做研究工作。1600 年，到布拉格成为第谷的助手。次年第谷去世，开普勒成为第谷事业的继承人。 开普勒视力不佳，但还是作了不少观测工作，1604 年 9 月 30 日在蛇夫座附近出现一颗新星，最亮时比木星还亮。开普勒对这颗新星进行了 17 个月的观测并发表了观测结果。历史上称它为开普勒新星(这是一颗银河系内的超新星)。1607 年，他观测了一颗大
4、彗星，就是后来的哈雷彗星。 开普勒对光学很有研究。1604 年发表对威蒂略的补充-天文光学说明 。 1611 年出版光学一书，这是一本阐述近代望远镜理论的著作。他把伽里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。 开普勒还发现大气折射的近似定律，用很简单的方法计算大气折射，并且说明在天顶大气折射为零。他最先认为大气有重量，并且正确地说明月全食时月亮呈红色是由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上而造成的。 开普勒用很长时间对第谷遗留下来的观测资料进行分析，他在分析火星的公转时发现，无论按哥白尼的方法还是按托勒密或第谷的方法，算出的轨道都不能同第谷的观测资料相吻合，他坚信
5、观测的结果，于是他想到火星可能不是作当时人们认为的匀速圆周运动，他改用各种不同的几何曲线来表示火星的运动轨迹，终于发现了“火星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳处于焦点之一的位置“ 这一定律，接着他又发现虽然火星运行的速度是不均匀的，在近日点时快，远日点时慢，但是，从任何一点开始，在单位时间内，向径扫过的面积却是不变的。 这样就得出了关于行星运动的第二条定律：“行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。“这两条定律，刊布于 1609 年出版的新天文学一书。书中他还指出，这两条定律同样适用于其他行星和月球的运动。1612 年，开普勒的保护人鲁道夫二世被迫退位，因此他也离开布拉格，去奥地利的林茨。当地专门为
6、他设立了一个数学家的职务。 经过长期繁复的计算和无数次失败，他终于发现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立方?quot;这一结果发表在 1619 年出版的宇宙和谐论中。行星运动三定律的发现为经典天文学奠定了基石，并导致数十年后万有引力定律的发现。 他出版的哥白尼天文学概要叙述他对宇宙结构和大小的观点；在彗星论中，他指出彗尾总是背着太阳，是因为太阳光排斥彗头的物质所造成；1627 年出版的鲁道夫星表是根据他的行星运动定律和第谷的观测资料编制的。根据此表可以知道行星的位置，其精度比以前的任何星表都高，直到十八世纪中叶，它一直被视为天文学上的标准星表。 他于 1629 年出
7、版的稀奇的 1631 年天象中预言 1631 年 11 月 7 日水星凌日现象，12 月 6 日金星也将凌日，果然如期观测到了水星凌日，而金星凌日西欧看不到。1630 年，他几个月领不到薪水，经济困难，不 得不亲自前往雷根斯堡索取。在那里突然高烧，几天后在贫病交困中去世。牛顿(Issac Newton,1642-1727) 伟大的英国物理学家、天文学字、数学家。1642 年 12 月 25 日（新历 1643 年 1 月 4 日）生于林肯郡，幼年时代就喜欢制作机械玩具。1661 年进剑桥大学三一学校学数学，1665 年获学士学位。1667 年他进三一学院当研究生，次年获硕士学位。1669年牛顿
8、受到数学教授巴罗博士的推荐，继承他的教授职位。1689 年和 1701 年，牛顿两次以剑桥大学代表的身份被选入议会。1696 年他被聘为造币厂的监督。1703 年起担任英国皇家学会会长。1727 年 3 月 20日（新历 3 月 31 日）逝世于伦敦。牛顿在科学上的贡献是非常巨大的。从天文学说，他的主要成就有两方面，即天文光学的研究和万有引力定律的发现。 （1） 、 天文光学 1666 年，牛顿重复了用三棱镜分解日光为七色光带的实验。他正确地解释说，这是各色光线通过玻璃时折射率不同造成的。但是，他认为各种玻璃的折射本领都是一样的，因此折射望远镜不易制造。为了解决这个难题，牛顿便以铜锡合金磨成一
9、面凹面镜来反射聚光成像，1672年牛顿制成了一种新的反射望远镜，一般称为牛顿望远镜。他亲手制造的望远镜现仍保存英国皇家学会作为珍贵的展品。 （2） 、 万有引力定律的发现 1666 年，牛顿在家乡躲避瘟疫的时侯，曾思考过引力问题。据牛顿晚年的密友斯多克雷的回忆录记载，牛顿在 1726 年 4 月 15 日亲口告诉他，牛顿曾因见到树上苹果落地而引起深思，引力的概念进入他的脑海。他的结论是，物体都互相吸引，地球上所有物质对苹果的吸引力的合力是向着地心的，因此苹果才向着地心落下。进一步，牛顿又把物体相互吸引的问题推广到宇宙间。他又想到月球离地球虽然远到地球半径的 60 倍，但地球的引力也一定会达月球
10、。那么，月球何以不坠落呢？这一定和月球绕地球的运动有关。若月球暂时停止运动，无疑它会落向地球引起灾难性的碰撞，应该是月球的绕地运动使这灾难得以避免。天体互相吸引的概念，在牛顿以前就有人想到过，例如，英国物理学家 R.胡克等人。他们甚至猜测过，引力是和距离平方成反比的。牛顿的贡献是，令人无可怀疑地证明了地球和其它天体的引力确实是按照这个规律变化的。不过，完成这个证明却需要很长的时间。一个原因是当时所掌握的地球半径数据误差较大，从而使牛顿最初算出的月球绕地球运动的向心加速度和地面上重力加速度之比不符合与距离平方成反比的规律。 既已理解月球绕地球运行的问题，牛顿不难推想到地球绕太阳的运动也是受控于太
11、阳引力的。其他行星与太阳的距离虽不同于地球，它们绕太阳的运动也必定是受它的引力支配。开普勒在牛顿之前曾经从观测的结果得出行星运动的三定律，但行星为什么要按这些规律运动，却未能作出解答。牛顿从数学上解答了这个问题。 牛顿首先证明了若要行星与太阳的联线在相等时间内扫过相等的面积，只需引力的方向是沿着行星与太阳的联线即可，不问引力大小与距离有什么关系。假如行星的轨道为一椭圆，而太阳处于椭圆的一焦点上，那么牛顿的数学推理能够证明引力的强弱必须同太阳和行星的距离的平方成反比。在绕日运行各行星的物质同样受到太阳引力影响的假设下，数学方法也足以证明开普勒的第三定律，即任何两颗行星周期的平方同它们轨道长轴的立
12、方成正比。通过进一步的研究，牛顿发现了天体力学中的许多奥秘。他认识到不但大天体象太阳、地球、月球按平方反比律互相吸引，而且宇宙间的每个质点和其他质点间也是以平方反比律互相吸引的。从这假设出发，牛顿证明了任何层层均匀的球体，它对外的引力可以用同质量的质点放在它中心的位置来替代。 牛顿还用万有引力原理说明了潮汐的各种现象，指出潮汐的大小不但同朔望有关系，而且同太阳的引力也有关系。牛顿还从理论上推测，地球的两极较扁，而岁差就是由于太阳对赤道突出部分的摄动而造成的。 牛顿的天体理论的局限性在于，他把天体运动归之于起始推动力，归之于上帝。牛顿的许多发现都收在他的不朽杰作自然哲学的数学原理一书中。该书于 1687 年问世。一个崭新的天文学分支:天体力学便由此而诞生了。人类历史上，有两个“奇迹年” ，第一个是在 1666 年，在这一年，牛顿在光学、万有引力、等经典物理学有卓越的成就；另一个奇迹年则是 1905 年，在这一年爱因斯坦同时发表三篇划时代的理论，他完成了相对论并且提出了光量子理论。距今为止，能跟牛顿媲美的，也只有爱因斯坦了！物理学还有许多的问题等待着我们解决，我们等待着下一个奇迹年，下一次物理学的革命！
