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分析《谱写天空的乐章——纪念“开普勒第三定律”发表400周年》》

分析《谱写天空的乐章——纪念“开普勒第三定律”发表400周年》》

作者: 樱_子 | 来源:发表于2022-11-04 22:49 被阅读0次

    本篇文章是《中学教学》2020.4月期刊“物理学史与物理学家”栏目里的一篇文章。作者是四川重庆第八中学的两位物理老师。

    摘要简单讲述了“开普勒一生的辛酸,但坚持宇宙和谐的追求;同时作者也简要告诉我们这篇文章的来源与目的——来自于30多部文献,旨在勾勒开普勒光辉的一生,为课堂教学提供史料支撑”。所以摘要应该写“文章的简要内容、文章的来源与作用”,让读者一目了然。

    然后作者在第一段,相当于前言,作者用精炼、优美甚至是浪漫的文字讲述了两位伟大科学家在彗星掠过星际时的际遇,一个是只有五岁的开普勒,一个是30岁的青年第谷。这些引发我们无限期待,期待他们的命运是怎样的,是如何交汇并一起发现宇宙奥秘的。

    文章第一部分为“符腾堡的负笈少年”,这里讲述了开普勒所在历史环境、出生以及求学经历。这里特别要强调,他的父母都不是从事科学研究的人,不像科学家麦克斯韦一出生就在科学世家的环境里而受到科学的熏陶,可是开普勒学习成绩优异,大学更是阅读了很多伟大的科学著作,所以说是“负笈少年”。可见,一个人在学问上能做多大成绩,真的从孩童时就看得出来,正如开普勒大学的校长所说“年轻的开普勒才智过人,将来必有惊世骇俗的成就”。

    文章第二部分讲述开普勒在作为大学数学老师时在天文学上的发现、成书以及遭到宗教迫害的 事情,他接受第谷的邀请,踏上了前往布拉格的路途,开始与第谷的合作。

    文章的第三部分讲述第谷生平、他从事天文精确的观测——毕生的目标就是提高观测的精确性,他精确记录了777颗星体的数据,得出开头所说的彗星的椭圆轨道,他编制了一套天文年历——成为世界的第三个星表。开普勒作为第谷的助手,两人的合作,开启了近代自然科学的两大基础——经验观察与数学理论的结合。当然,据说两人的相处,也有不愉快的时候,这也是符合人性的吧——人站在的角度不同,对问题的理解也会不一样。

    文章的第四部分别讲述了开普勒通过数学的计算得出火星的位置与第谷观测的位置存在8分的差异。为什么理论的计算结果与实际的观测不相符,是谁错了呢?第谷上千个观测数据都可以精确到2分,开普勒通过四年反复否定、反复计算,终于计算出符合第谷观测的椭圆轨道。据说当年第谷给开普勒的资料是火星的数据,这才发现理论值与观测值的差异,如果给了其他行星,开普勒还不能找到它们的差异——这是上帝冥冥中的安排。开普勒发现火星与太阳的距离与速度在不断变化,受到阿基米德计算圆面积的启发,他从面积的角度去解释。当然这部分也介绍了开普勒家人的陆续去世与所受的打击。

    文章第五部分讲述开普勒为了逃离痛苦而研究音乐,希望在音乐中得到慰藉。他从音乐获得了重要灵感:将谐音对应的弦长比例与行星周期对应的轨道比例进行类比,从而揭示行星运行的乐谱——行星运行的周期的平方与半长轴的立方成正比——这就是伟大的开普勒第三定律。

    第六部分也就是尾声——与前言呼应,这部分介绍了开普勒的著作以及人们对他的纪念,如发行邮票,太空望远镜命名为开普勒太空望远镜。1628年,开普勒由于高烧不退而去世,享年58岁。正如约翰内斯\cdot 开普勒本人所说,“我曾测量天空,现在测量幽灵。灵魂飞向天国,肉体安息土中”。

    是为学习,同时作为纪念!

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