开普勒用了25年的时间研究第谷的观测结果
16世纪的后半期，出现一个叫第谷“布拉赫的人，他是丹麦贵族出身。他在国王的帮助下，建造了一座天文台。他在那里一直观察了20年。由于当时没有望远镜，他想方设法安装一个特殊装置，提高了观测的精确度，准确地记录了火星等行星的运行和恒星的位置。他是一位杰出的天文观测家。但是，令人非常遗憾，他一直到死还对地心说坚信不疑。第谷死了之后，他的助手开普勒继承了他的事业。他用了25年的时间，整理和研究了第谷的观测结果，发现了著名的开普勒三大定律。这是关于行星运行的方式的定律。这三大定律是：第一定律：所有行星的运行轨道，都是椭圆形的，而太阳则是它们的焦点。第二定律：同一个行星的运行速度，离太阳近时速度则快；离太阳远时速度则慢。第三定律：行星围绕太阳公转一周，离太阳越远的行星，所需要的时间就越长。它的公转周期，取决于太阳至该行星之间的距离。此外，开普勒还制作了一张能正确标示出行星在几年后出现的位置表，这对天文学者和航海家是很有使用价值的。
开普勒一生所干事业当中，流传后世的，就是行星是按着一定的规律运行的这一真理。当时，别说普通人，就连一些学者，也都认为宇宙间一切事物，都是由上帝来安排的。在这样的时代里，有人能指出行星是按其自身的规律运行着，换句话说，自然界不以神或人的意志为转移，而受其自身规律所支配。这一真理是使人震惊的重大发现。那么，这一重大发现，怎么才能得到的呢？这关系到科学研究的本质，是极其重要的。科学研究的第一步，就是要从事实出发。既不要盲目地信奉圣经里写的那一套，也不要生搬硬套过去杰出的学者的那一套。无论何时何地，都要以实验和观测为依据，然后把得出的事实作为研究的出发点。为此，必须尽量提高实验和观测的精确度。开普勒的成功，多亏有第谷这位观测界的名师。开普勒由于身体不好，自己没做多少实际观测工作，可是，第谷留给他20年的观测记录，成为他研究的立足点。
科学研究的第二阶段，就是从实验和实际观测的结果，总结出理论，否则，就是有多少实验和实际观测记录，也不能揭示出隐藏在自然界里的真理的秘密。必须把零乱的观测记录整理归纳成一条规律，这就是理论。开普勒首先提出来各种设想，然后对这些设想进行计算，如果计算的结果和观测的记录不一致，就再重新提出另外的设想，再进行计算。就这样，他经过多年的努力，终于在年发现了前面所说的三大定律。开普勒的同一时代，在意大利有个叫伽利略的继续进行研究。17世纪初，伽利略听说在荷兰发明了望远镜，他也想方设法制成了一架望远镜。用这架望远镜观测天体，发现了月亮的山脉、太阳的黑子、土星的星环、木星的四个小月亮等。尤其是他发现的木星的四个小月亮围绕着木星运行这一现象，和哥白尼等人所提倡的日心说完全相似。这就使人更加相信日心说是正确的。伽利略还对物体降落的各种方式进行了研究。距今年以前，希腊有一位大学者叫亚里斯多德，曾经提出“物体越重，向下降落越快”的学说。
那以后，大约年的漫长时间里，没有一个人怀疑过。可是伽利略对这一观点却有疑问。他从世界闻名的比萨斜塔上把一个重球和一个轻球同时扔下去，这两个球同时落到地面上，从而证明了亚里斯多德学说是错误的。伽利略进一步用数学公式清楚地证明了随着时间的增加，物体降落的距离和速度如何增加的规律。彻利略还对摆锤的振动进行了研究。他发现摆锤的一次往复所需的时间是由它的长度决定。同它的振幅没有关系。后来，它把这个原理应用到挂钟上，这是大家都了解的。此外，伽利略还发明了温度计，他也发现了非常重要的“惯性定律”。由于有了开普勒、伽利略那样以实验和观测为依据，总结出理论的正确的科学研究态度，所以，一个科学大发展的时代，终于到来了。在欧洲大陆上，从意大利开始，以德意志、法兰西为中心的新的科学研究，在顺利地进行着。牛顿进的剑桥大学怎么样呢？剑桥大学虽然是英国最高学府，可是，科学研究却非常落后。
新时代的风气还没有吹到这个有着古老传统的大学。牛顿成为三年级学生的时候，科学的曙光也照进了剑桥大学。那就是，一位叫做巴罗的学者担任了鲁卡斯数学讲座的教授。这个职位，是用一位与剑桥大学有关系的叫做鲁卡斯的人的遗产设置的。后来，牛顿继他之后，也担任了这个职位。“牛顿，你把这个研究研究。”巴罗教授拿给牛顿看的是开普勒写的一本《光学》书。巴罗教授由于遭到政治上的迫害，在意大利和德意志长期过着流亡的生活。这一时期，他在各地仍然坚持科学研究工作，从而丰富了知识，并且培养了实事求是的科学态度。这一个第一任鲁卡斯数学讲座的教授，对像牛顿这样勤奋好学的学生来说，是一位再好不过的老师了。“您所说的开普勒，就是发现天体运行三大定律的那位科学家吧？”对牛顿的提问，巴罗教授微笑着说：“是啊！你可真用功啊！这本书写的是光的性质和望远镜的原理。你就先从这儿着手研究吧！书中的道理很难，你可得认真钻研呀！”
从此以后，牛顿就丢不开开普勒的光学了。研究一开始，他那不屈不挠的性格又表现出来了。他对由透镜引起的光的折射现象、透镜的装配、以及望远镜的原理等都很感兴趣，并且专心致志地钻研着。这期间，牛顿偶然在剑桥大学附近的街上，看见了一本用星星占卜的书，他就买回来研究。用星星的运行来占卜人的命运或世上发生的事情的书，现在我们无论如何也是不会相信的。可是，在天文学的发展过程中，它却起过很大的作用。牛顿并不相信星卜术。他是为了研究天文学，才看这本书的。牛顿打开书一看，只见书中画了许多复杂难懂的图。“嗯，这些图都是什么意思呢？”牛顿对这些图一点也看不懂。“这怎么行？看来，我还得研究一下几何学才行。”几何学，是专门研究图形的一门数学。牛顿这回开始学习一本欧几里得的著名的几何书。
可是，这书看起来似乎非常容易，例如：“通过两点之间的直线，只有一条”，“两个重叠起来完全一致的图形，其大小相同”等，都是些十分易懂的话。牛顿觉枏实在没意思，看了一半就放下了。几何学就是从上例所说的那些极平凡的道理出发，通过严密的推理，形成定理的一门科学。所以，单纯记忆那些现成的结论，还不如弄清这个理论成立的理由更为重要。刚刚从事科学研究的牛顿，对这一重要性，还不十分明白。以后他理解了这一点，所以，在大学学习期间，他又把这本书找出来，从头进行了研究。同学们，你们在学校学习时，也有的人会时常想-这些微不足道的东西，算什么学问。这就和牛顿对《欧几里得几何学》书中写的真正意思并不明白，而以为自己懂了一样。
往往人们认为理所当然极其普通的事情，但当对它们进行研究时，却往往越研究就越发现其中有很深奥的道理。牛顿读完了欧几里得的几何学，接着又开始钻研笛卡儿的几何学。这是一本通过计算来研究图形的性质的几何学。一看就不像欧几里得的几何学那样容易。牛顿把这本书看了一遍又一遍，反复思考，终于把这本非常难的几何学全部掌握了。巴罗教授从这时起发现牛顿是个天才。牛顿在剑桥大学，夜以继日地勤奋学习，一晃三年的时光已经过去了。年，牛顿被选为三一学院的优待生。所谓优待生，就是在学习成绩优秀的学生当中，由学校发给学费的学生。在这以前，牛顿是从家里拿钱，也有一部分钱是给学校勤工俭学得来的。自从被选为优待生以后，牛顿就可以尽量地把时间用在学习上了。在这期间，他钻研了一本更深奥的数学书和开普勒的天文书。第二年，年，牛顿22岁，从剑桥大学毕业了。可是，他为了继续搞研究，仍留在大学的研究室。年轻的牛顿，开始了自己新的研究阶段。
转载请注明：http://www.abuoumao.com/hyfw/5641.html
