行星的運(yùn)動(dòng)+教案- 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

群英薈萃今天講一段物理學(xué)史,物理老師講歷史也是很有意思的。談到行星的運(yùn)動(dòng)，給大家一個(gè)建議：在夏季晴朗的夜空，找個(gè)安靜的地方看會(huì)兒星星。據(jù)《佛經(jīng)》記載：釋迦摩尼就是看到了啟明星后大徹大悟，創(chuàng)立佛教成為了佛祖；德國(guó)哲學(xué)家康德發(fā)明虛數(shù)單位i的墓碑上刻著：“我這一輩子只關(guān)注兩件事——一個(gè)是頭頂上的星空；另外一個(gè)是內(nèi)心的道德法則。”發(fā)明虛數(shù)單位i古人是如何認(rèn)識(shí)頭頂上的星空呢？前人在看星星的時(shí)候其實(shí)也看不出什么道道來(lái)，但是人有一個(gè)本能——喜歡把沒(méi)有意義的事連到一塊兒：描點(diǎn)連線，然后想出一些故事往上附會(huì)。中國(guó)有牛郎織女的傳說(shuō)，還有北斗七星，七個(gè)星一連是一把勺子；西方也是這樣，把各個(gè)星體連接起來(lái)叫星座，這是關(guān)于星星很樸素的研究。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察，人們提出一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題：天上的星星在怎樣運(yùn)動(dòng)呢？運(yùn)動(dòng)規(guī)律是什么？有人猜是直線運(yùn)動(dòng)，也有人猜是圓周運(yùn)動(dòng)。猜圓周運(yùn)動(dòng)比較早的是“老畢”——畢達(dá)哥拉斯，他是數(shù)學(xué)上勾股定理（百牛定理）的發(fā)現(xiàn)者，出生于富商家庭，一生充滿了傳奇色彩。畢達(dá)哥拉斯小的時(shí)候捆柴火，有個(gè)老者看到后說(shuō)：“小伙子你捆柴火的手法很獨(dú)特，你有數(shù)學(xué)才能，應(yīng)該成為一個(gè)學(xué)者?！碑呥_(dá)哥拉斯一聽(tīng)這話很高興！直接把柴火扔了，然后遍訪名師。他找到了一個(gè)老師，是古希臘一位哲學(xué)家泰勒斯不是泰勒斯威夫特（選修3-1第一章《靜電場(chǎng)》泰勒斯發(fā)現(xiàn)摩擦起電），這個(gè)人生活的離我們很遠(yuǎn)了，大約公元前580年。他可不簡(jiǎn)單，不僅是一位哲學(xué)家而且是一位天文學(xué)家，據(jù)說(shuō)他曾經(jīng)用自己的天文學(xué)知識(shí)制止過(guò)一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。他怎么說(shuō)？他說(shuō)：“你們別打了就好像我說(shuō)你們別說(shuō)了，沒(méi)人聽(tīng)！加一句班主任在門(mén)外頭了，你們要再打天神會(huì)發(fā)怒，天神一發(fā)怒會(huì)把太陽(yáng)沒(méi)收懲罰你們?！彪p方不相信，繼續(xù)在這兒打。結(jié)果日食出現(xiàn)了，那會(huì)兒人沒(méi)見(jiàn)過(guò)這景象：大白天太陽(yáng)就沒(méi)了，看到繁星點(diǎn)點(diǎn)，這樣的景象引起了雙方極大的震撼，就聽(tīng)從了他的建議，發(fā)誓永遠(yuǎn)和好，再也不打仗了。不是泰勒斯威夫特就好像我說(shuō)你們別說(shuō)了，沒(méi)人聽(tīng)！加一句班主任在門(mén)外頭了畢達(dá)哥拉斯跟泰勒斯學(xué)完之后就廣泛的游歷，到了一定的年紀(jì)就像孔子一樣開(kāi)始辦學(xué)，廣收門(mén)徒。孔子的教學(xué)原則是“有教無(wú)類”；而他辦的輔導(dǎo)班比較挑剔，學(xué)生大部分是貴族子弟，并且他還有一個(gè)很怪異的習(xí)慣：教室正中央的地方拉起一個(gè)簾子，前半截的同學(xué)邊看邊聽(tīng)，后半截的同學(xué)聽(tīng)聽(tīng)就算了——帶寬有限光聽(tīng)動(dòng)靜就行。畢達(dá)哥拉斯在天文學(xué)上堅(jiān)持：所有的星體做的都是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。伽利略堅(jiān)持“圓慣性”，笛卡爾破除（牛一定律）所有星體都在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，你看圓周多好??？離中心是不是每一個(gè)地方都一樣遠(yuǎn)近？所以這種運(yùn)動(dòng)是圓滿的、完美的、神圣的、和諧的！經(jīng)過(guò)畢達(dá)哥拉斯本人和門(mén)徒的宣揚(yáng)，這種觀點(diǎn)漸漸深入人心，成為必須遵守的規(guī)則。有人問(wèn)天上的星星干嘛了？你說(shuō)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。行！這人有學(xué)問(wèn)。你要說(shuō)別的，那你沒(méi)聽(tīng)過(guò)老畢的課，沒(méi)上過(guò)星光大道。伽利略堅(jiān)持“圓慣性”，笛卡爾破除（牛一定律）然后就有一個(gè)問(wèn)題：星星做圓周運(yùn)動(dòng)可以啊，那圓周運(yùn)動(dòng)是不是都有一個(gè)中心？誰(shuí)在最中心上？有很多猜測(cè)：有猜地球在最中心的，也有猜太陽(yáng)在最中心的。其中有一個(gè)猜測(cè)比較著名。公元前2世紀(jì)意大利有一個(gè)叫托勒密跟菠蘿蜜不是一回事的。托勒密是古代天文學(xué)家，他有一外號(hào)：“天文學(xué)百科全書(shū)式的學(xué)者”。托勒密應(yīng)該被追授為意大利優(yōu)秀共產(chǎn)黨員，為什么呢？因?yàn)樗挠^點(diǎn)非常符合“科學(xué)發(fā)展觀”——以人為本。他認(rèn)為人是萬(wàn)物之靈，是宇宙的主宰。所以人類居住的地球理應(yīng)是當(dāng)時(shí)已知宇宙——太陽(yáng)系的中心，這就是著名的“地心說(shuō)”（“日動(dòng)說(shuō)”）。跟菠蘿蜜不是一回事為什么地心說(shuō)能夠站住腳呢？因?yàn)樗幸粋€(gè)好處：可以預(yù)報(bào)天體的位置；它還有一個(gè)好處：地球在宇宙中心是不動(dòng)的，你是不是覺(jué)得吃飯、睡覺(jué)都很安全？人民特別有獲得感。如果是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的地球，你說(shuō)我也沒(méi)頭暈??！那這日子還能過(guò)嗎？所以很容易被老百姓所接受；最關(guān)鍵的一點(diǎn)——這個(gè)說(shuō)法有官方背景，教會(huì)一開(kāi)始反對(duì)他，你托勒密算什么？但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)說(shuō)法太好了！地球在宇宙中心，上帝就應(yīng)該是宇宙的主宰。這就給上帝做廣告帶來(lái)很大的方便。你看他都說(shuō)了，不是我們教會(huì)的人說(shuō)的吧？所以教會(huì)宣布這一學(xué)說(shuō)神圣而不可侵犯。誰(shuí)膽敢侵犯，我們就玩真的。這個(gè)說(shuō)法在歷史上延續(xù)了1500多年之久。接下來(lái)出場(chǎng)的是波蘭的哥白尼，就像那個(gè)時(shí)期藝術(shù)家們的眼光超越了宗教藝術(shù)（肖像畫(huà)《蒙娜麗莎》），哥倫布的眼光超越了歐洲（環(huán)球航行）一樣，哥白尼的眼光超越了地球。他把地球看成空間一個(gè)與其他天體相似的物體。這個(gè)觀念是如此開(kāi)放，以至于在他面前，地球中心宇宙觀顯得是那么狹隘和偏執(zhí)。關(guān)于物理學(xué)，我們?nèi)藶榈亟o它劃分了3個(gè)階段。一是古典/經(jīng)典物理時(shí)期（17世紀(jì)以前）：在17世紀(jì)前，物理主要是從觀測(cè)生活的體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律，古希臘的時(shí)候人們把所有觀測(cè)自然和哲學(xué)統(tǒng)稱為自然哲學(xué)。哲學(xué)家們猜測(cè)：“重的比輕的物體落的快，物體運(yùn)動(dòng)需要有力來(lái)維持，地心說(shuō)等”。牛頓時(shí)代，科學(xué)和哲學(xué)還是一家。牛頓有本非常著名的著作叫《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，講的就是牛頓力學(xué)，但是這本書(shū)名里沒(méi)有一個(gè)物理的詞。自然哲學(xué)時(shí)代的物理研究，其實(shí)更多注重哲學(xué)的思辨，還不是現(xiàn)代意義上的科學(xué)，而且在那個(gè)時(shí)代，同時(shí)還受到了宗教巨大的束縛，任何一個(gè)觀點(diǎn)，與宗教的信念不符，就很難被接受；二是經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期（17世紀(jì)-19世紀(jì)）：使物理學(xué)從哲學(xué)的襁褓中分離出來(lái)成為真正的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，應(yīng)該講是近幾百年的事。那么打破這種束縛呢，是從16世紀(jì)開(kāi)始的物理學(xué)思想和科學(xué)方法的突破，這種突破也帶動(dòng)了科學(xué)的啟蒙。思想的突破是從哥白尼提出描述太陽(yáng)系系統(tǒng)的“日心說(shuō)”開(kāi)始的，他的學(xué)說(shuō)推翻了托勒密的地心說(shuō)，打響了科學(xué)思想革命的第一槍。而科學(xué)方法的突破起源于實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法的建立。這個(gè)方法的建立釋放了物理及整個(gè)科學(xué)的研究潛力?？茖W(xué)方法的突破要?dú)w功于兩個(gè)人：一個(gè)是英國(guó)的哲學(xué)家培根，他是歸納法的創(chuàng)始人，也被譽(yù)為科學(xué)方法之父。他從哲學(xué)上論證了科學(xué)方法的重要性，認(rèn)為科學(xué)研究應(yīng)該使用觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的歸納法；實(shí)驗(yàn)科學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者是伽利略，他也被譽(yù)為現(xiàn)代科學(xué)之父，伽利略因?yàn)楹葱l(wèi)日心說(shuō)而受到教會(huì)的迫害，直到上個(gè)世紀(jì)90年代才得以平反，也就1992年才得以平反伽利略通過(guò)實(shí)例展示了科學(xué)方法對(duì)科學(xué)研究的重要性，他強(qiáng)調(diào)了要使用實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)所得到的證據(jù)來(lái)證實(shí)任何假說(shuō)的正確性，開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理先河。伽利略對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)有兩方面的貢獻(xiàn)：一方面，他創(chuàng)立了實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)有機(jī)結(jié)合的科學(xué)研究方法（單斜面實(shí)驗(yàn)）、另外伽利略確定了理想實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究中的作用（雙斜面實(shí)驗(yàn)）；三是現(xiàn)代物理時(shí)期（20世紀(jì)）：愛(ài)因斯坦等科學(xué)家的努力下，相對(duì)論和量子力學(xué)的發(fā)明使物理進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域。哥白尼經(jīng)過(guò)40年的研究和關(guān)于物理學(xué)，我們?nèi)藶榈亟o它劃分了3個(gè)階段。一是古典/經(jīng)典物理時(shí)期（17世紀(jì)以前）：在17世紀(jì)前，物理主要是從觀測(cè)生活的體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律，古希臘的時(shí)候人們把所有觀測(cè)自然和哲學(xué)統(tǒng)稱為自然哲學(xué)。哲學(xué)家們猜測(cè)：“重的比輕的物體落的快，物體運(yùn)動(dòng)需要有力來(lái)維持，地心說(shuō)等”。牛頓時(shí)代，科學(xué)和哲學(xué)還是一家。牛頓有本非常著名的著作叫《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，講的就是牛頓力學(xué)，但是這本書(shū)名里沒(méi)有一個(gè)物理的詞。自然哲學(xué)時(shí)代的物理研究，其實(shí)更多注重哲學(xué)的思辨，還不是現(xiàn)代意義上的科學(xué)，而且在那個(gè)時(shí)代，同時(shí)還受到了宗教巨大的束縛，任何一個(gè)觀點(diǎn)，與宗教的信念不符，就很難被接受；二是經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期（17世紀(jì)-19世紀(jì)）：使物理學(xué)從哲學(xué)的襁褓中分離出來(lái)成為真正的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，應(yīng)該講是近幾百年的事。那么打破這種束縛呢，是從16世紀(jì)開(kāi)始的物理學(xué)思想和科學(xué)方法的突破，這種突破也帶動(dòng)了科學(xué)的啟蒙。思想的突破是從哥白尼提出描述太陽(yáng)系系統(tǒng)的“日心說(shuō)”開(kāi)始的，他的學(xué)說(shuō)推翻了托勒密的地心說(shuō)，打響了科學(xué)思想革命的第一槍。而科學(xué)方法的突破起源于實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法的建立。這個(gè)方法的建立釋放了物理及整個(gè)科學(xué)的研究潛力。科學(xué)方法的突破要?dú)w功于兩個(gè)人：一個(gè)是英國(guó)的哲學(xué)家培根，他是歸納法的創(chuàng)始人，也被譽(yù)為科學(xué)方法之父。他從哲學(xué)上論證了科學(xué)方法的重要性，認(rèn)為科學(xué)研究應(yīng)該使用觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的歸納法；實(shí)驗(yàn)科學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者是伽利略，他也被譽(yù)為現(xiàn)代科學(xué)之父，伽利略因?yàn)楹葱l(wèi)日心說(shuō)而受到教會(huì)的迫害，直到上個(gè)世紀(jì)90年代才得以平反，也就1992年才得以平反伽利略通過(guò)實(shí)例展示了科學(xué)方法對(duì)科學(xué)研究的重要性，他強(qiáng)調(diào)了要使用實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)所得到的證據(jù)來(lái)證實(shí)任何假說(shuō)的正確性，開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理先河。伽利略對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)有兩方面的貢獻(xiàn)：一方面，他創(chuàng)立了實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)有機(jī)結(jié)合的科學(xué)研究方法（單斜面實(shí)驗(yàn)）、另外伽利略確定了理想實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究中的作用（雙斜面實(shí)驗(yàn)）；三是現(xiàn)代物理時(shí)期（20世紀(jì)）：愛(ài)因斯坦等科學(xué)家的努力下，相對(duì)論和量子力學(xué)的發(fā)明使物理進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域?！叭招恼f(shuō)”（“地動(dòng)說(shuō)”）一出不要緊，搞得教會(huì)是極大的驚慌失措。為什么呢？這個(gè)宣揚(yáng)上帝的廣告不好使了。馬上就被列為禁書(shū)，誰(shuí)也不能看不能宣傳。但是有些書(shū)你不能禁，越禁越有些人想看。就像新冠病毒，它的傳播需要時(shí)間和媒介，于是來(lái)了這么一個(gè)人叫布魯諾。布魯諾相信：哥白尼說(shuō)的是對(duì)的，他不僅相信還到處說(shuō)，到處瞎嚷嚷，到街上發(fā)小冊(cè)子，就像健身房推銷員一樣——《日心說(shuō)》了解一下嗎？終有一日，布魯諾的小冊(cè)子發(fā)到了教會(huì)手里，這就觸犯了“不信謠，不傳謠”的禁令。教會(huì)想辦法給他誘捕了，在羅馬的鮮花廣場(chǎng)上用一種“不流血”的方式處置——火刑。布魯諾最終為哥白尼的日心說(shuō)獻(xiàn)除了寶貴的生命，這也是有歷史記載的第一次為真理而獻(xiàn)身的案例。野史記載。布魯諾其實(shí)屬于《倚天屠龍記》中的明教中人。明教起源于波斯，叫“拜火教”。布魯諾是拜火教徒，崇尚火焰，他相信光！認(rèn)為火焰構(gòu)成的太陽(yáng)是圣物，所以當(dāng)然就認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙中心。這與基督教“以人為本”相沖突，故而布魯諾也是宗教沖突的犧牲品。接下來(lái)出場(chǎng)的是伽利略先生，這家伙你見(jiàn)面實(shí)在是太多了是吧？哪兒都要插一腳。伽利略在這里面的主要貢獻(xiàn)是什么呢？他僅僅通過(guò)道聽(tīng)途說(shuō)，有眼鏡店做出過(guò)一種鏡片，看的很遠(yuǎn)，他就DIY了一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，是歷史上第一個(gè)天文望遠(yuǎn)鏡。一般人頭一次用望遠(yuǎn)鏡的時(shí)候喜歡亂看：我們學(xué)校前些年有一個(gè)班主任，他晚上看晚自習(xí)不是到教室來(lái)看，而是到隔壁樓上拿望遠(yuǎn)鏡望。他們班同學(xué)叫他看的很不好意思，最后湊錢(qián)買(mǎi)了個(gè)窗簾。伽利略造了望遠(yuǎn)鏡以后也是到處亂看，他不僅往下看，看人看東西，他還往上看思想純潔點(diǎn)；你們白天看，他夜里看，結(jié)果叫他看出一些道道來(lái)。他看到什么現(xiàn)象？他發(fā)現(xiàn)木星周圍有4顆星星繞著木星轉(zhuǎn)。這兒解釋一下，木星真正的衛(wèi)星有十幾顆，但當(dāng)時(shí)他做的那個(gè)屬于地?cái)傌洠|(zhì)量一般，大概是8倍鏡，只能看到4個(gè)，現(xiàn)在那4顆衛(wèi)星叫“伽利略衛(wèi)星”。稍微想一想，就知道這件事非同尋常，為什么？在那4顆衛(wèi)星眼里，老大是誰(shuí)？是木星，不是地球。你把地球放在宇宙中心肯定對(duì)那4顆衛(wèi)星是不合適的，這就給哥白尼的說(shuō)法帶來(lái)了直接的證據(jù)。哥白尼這兒發(fā)說(shuō)說(shuō)——“日心說(shuō)”，布魯諾出去搞宣傳，伽利略拿望遠(yuǎn)鏡找證據(jù)，（哥白尼發(fā)了條說(shuō)說(shuō)，布魯諾到處轉(zhuǎn)發(fā)，伽利略點(diǎn)贊和評(píng)論）這在教會(huì)眼里形成了完整的犯罪鏈條，給“地心說(shuō)”的棺木釘上了最后一顆釘子。思想純潔點(diǎn)伽利略還干了另外一件事：看太陽(yáng)，看到了太陽(yáng)黑子。伽利略的墓志銘里有這么一句話：“他失明了，因?yàn)樽匀唤缋镆呀?jīng)沒(méi)剩下什么他沒(méi)看過(guò)的了。”有學(xué)者經(jīng)過(guò)研究：他之所以失明，是因?yàn)榭刺?yáng)導(dǎo)致的白內(nèi)障。這是伽利略，他給哥白尼的學(xué)說(shuō)找到了很多證據(jù)、再加上一貫對(duì)大眾偶像亞里士多德的惡毒攻擊（亞里士多德的“重快輕慢”——伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)、“運(yùn)動(dòng)需要力維持——伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)”），所以教會(huì)對(duì)他很生氣。但是處理他不簡(jiǎn)單。伽利略在當(dāng)時(shí)也算是科學(xué)界上的大哥大，是相當(dāng)有分量的人。事實(shí)證明教會(huì)一出手，他這個(gè)大哥大大的還有點(diǎn)不夠大。伽利略只好放棄自己的學(xué)說(shuō)，承認(rèn)自己是錯(cuò)的伽利略：我錯(cuò)了，真的錯(cuò)了！，他的書(shū)被列為禁書(shū)。2009年是國(guó)際天文年，就是專門(mén)為了紀(jì)念伽利略把他的DIY指向太空的那一年，讓人們記住400年前伽利略第一次把人類的目光投向浩瀚的太空。伽利略：我錯(cuò)了，真的錯(cuò)了！黃金搭檔這一段說(shuō)完，來(lái)看科學(xué)史上的一對(duì)兒“黃金搭檔”。丹麥的第谷·布拉赫，出身貴族，他爹是國(guó)王顧問(wèn)。他本人在14歲的時(shí)候經(jīng)歷過(guò)一次震撼。當(dāng)時(shí)天文家預(yù)言，哪天有一次日食，結(jié)果那天，星星在大白天出現(xiàn)的一剎那，一顆幼小的心靈被震撼了，從那一刻起他發(fā)誓：這輩子啥都不干就研究天文學(xué)。但并不順利。他爸還是想讓他走上仕途！想辦法考公務(wù)員。發(fā)現(xiàn)這孩子的志向以后，防止他學(xué)壞，專門(mén)找一家庭教師看住他，不允許晚上數(shù)星星。實(shí)在沒(méi)辦法怎么著，等家庭教師睡著了——你肯定有熬不住的時(shí)候，然后再爬起來(lái)上網(wǎng)。你上網(wǎng)是玩電腦，人家是看星星、數(shù)星星。這樣堅(jiān)持里一段時(shí)間，真讓他發(fā)現(xiàn)了一顆超新星爆發(fā)——恒星臨終前的一炸，在天空中顯得格外明亮。從此第谷就小有名氣了，丹麥國(guó)王認(rèn)為：這是人才呀！我得留住。留住的辦法很好說(shuō)，你不喜歡看星星嗎？我再給你一個(gè)小島，叫你做島主去。這個(gè)島就是天文臺(tái)址，上面的房產(chǎn)、農(nóng)田都?xì)w你管。第谷這人在科學(xué)思想上，對(duì)地心說(shuō)不感冒，對(duì)日心說(shuō)也不感冒，他都不喜歡。他認(rèn)為在這個(gè)問(wèn)題上最重要的是什么？是精確觀測(cè)各個(gè)星體的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡。他認(rèn)為你這扯來(lái)扯去都屬于扯皮，不如把星體真正的運(yùn)動(dòng)軌跡記錄下來(lái)，用一個(gè)星表把它表達(dá)出來(lái)。因此他的人生理想是繪制1000個(gè)星體的運(yùn)行圖（對(duì)星星進(jìn)行一次“人口普查”）。在沒(méi)有望遠(yuǎn)鏡的幫助下，他基本達(dá)到了肉眼的極限，把前人在觀測(cè)星體時(shí)10′的誤差降低到了2′，已經(jīng)非常精確了后人送他外號(hào)“星學(xué)之王”。但是第谷脾氣不好，很高傲，并不是很好處。年輕的時(shí)候曾經(jīng)為一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題跟人決斗，決斗失敗叫人把鼻子給削了。但是以后出門(mén)不能沒(méi)鼻子是吧？整個(gè)金銀合金的鼻子安上了，所以他的有些畫(huà)像會(huì)覺(jué)得鼻子很怪、很立體。金鼻子，銀鼻子都不如你自己的原裝鼻子。第谷還得罪了一個(gè)不該得罪的人——丹麥國(guó)王的皇太子?；侍訉?duì)天文學(xué)有點(diǎn)興趣，帶一幫人到這個(gè)島上視察，說(shuō)你給我介紹介紹。第谷很傲，憑什么給你介紹？你算老幾呀？小毛孩子。把這王子得罪了，等到王子上臺(tái)以后，說(shuō)這第谷啊，叫他滾。什么也不歸他用了，錢(qián)也沒(méi)了，地方也沒(méi)了。因?yàn)榈诠纫呀?jīng)比較有名了，這時(shí)候德國(guó)國(guó)王魯?shù)婪蚨溃宦?tīng)說(shuō)這個(gè)消息認(rèn)為自己搶人才的時(shí)候到了。就找人捎信：“他不帶你玩了吧？我?guī)阃妗！钡诠热野岬搅似蒸斒?，重新開(kāi)始數(shù)星星。但這時(shí)候呢，你看到1000個(gè)，感覺(jué)不是很多，但其實(shí)要求是非常高的。第谷感覺(jué)自己年事已高，人類的壽命是有限的，數(shù)星星這件事是無(wú)限的，于是就想收一徒弟來(lái)繼承他的事業(yè)?？墒且话闳苏l(shuí)有這個(gè)耐心？我是體驗(yàn)過(guò)的，晝伏夜出——白天得趴著睡，晚上你得出去看，不看你怎么能干這個(gè)活？所以也很難找，就想忽悠個(gè)誰(shuí)來(lái)當(dāng)徒弟。就在這時(shí)，有人送來(lái)一封信，信里對(duì)于太陽(yáng)系行星的數(shù)據(jù)進(jìn)行了一些基本上算是胡謅八扯式的聯(lián)想，這個(gè)送信人引起了第谷的注意，就回信你來(lái)吧，我這兒包吃包住，來(lái)了以后就被收為了徒弟。這個(gè)人就是開(kāi)普勒。開(kāi)普勒就這樣和第谷搭上線了。開(kāi)普勒和前面這些人都不大一樣，前面這些人要不官二代要不富二代，到了他這兒就是很窮的一個(gè)家庭。他爹是雇傭兵，誰(shuí)給的錢(qián)多就幫誰(shuí)打群架。不過(guò)掙錢(qián)不多，家里很窮。按說(shuō)呢他得不到教育，但幸運(yùn)的是地區(qū)長(zhǎng)官有一個(gè)基本觀念：再窮不能窮教育。所以開(kāi)普勒算是基本完整的接受了教育。他上大學(xué)以后，有個(gè)大學(xué)老師對(duì)開(kāi)普勒非常感興趣，說(shuō)我非常欣賞你，一高興就把官方禁止的學(xué)說(shuō)——“日心說(shuō)”傳給了開(kāi)普勒。但開(kāi)普勒志不在此，他的理想是當(dāng)一個(gè)牧師，牧師多有前途??！可是有一件事把他的人生規(guī)劃給打亂了——一個(gè)中學(xué)的數(shù)學(xué)老師突然去世，然后他所在大學(xué)就推薦，說(shuō)是有一個(gè)叫開(kāi)普勒的數(shù)學(xué)也不錯(cuò)，能勝任這個(gè)工作。開(kāi)普勒開(kāi)始不愿意去，牧師多有前途，當(dāng)什么老師？領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)始忽悠他：這個(gè)位置只有你才能勝任，onlyyou！沒(méi)辦法，就當(dāng)數(shù)學(xué)老師去了。工作之余，他把數(shù)學(xué)和天文上的一些事瞎琢磨：當(dāng)時(shí)呢認(rèn)為太陽(yáng)系里只有6顆行星，他就證明為什么太陽(yáng)系里只有6顆行星。現(xiàn)在看叫胡扯，當(dāng)時(shí)呢基本上也算胡扯。扯完以后，他就想和別人交流。做了個(gè)小冊(cè)子，一份送給伽利略，（他跟伽利略同時(shí)代他很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)視伽利略為知己，伽利略受到審判的時(shí)候，他支持過(guò)伽利略，當(dāng)然伽利略也送過(guò)他望遠(yuǎn)鏡，這么一段故事）。但他一開(kāi)始把小冊(cè)子給伽利略的時(shí)候，伽利略一看怎么這么多錯(cuò)誤？這人太能胡思亂想了，當(dāng)垃圾給扔了；另外一個(gè)小冊(cè)子他寄給了第谷，第谷拿過(guò)來(lái)一看：“啊呀，這人太能胡思亂想了！比我強(qiáng)多了這方面！正愁找不著徒弟呢，試試吧?！庇谑情_(kāi)普勒就跑到第谷身邊。第谷一開(kāi)始是失望的，因?yàn)楦伤@個(gè)活至少需要兩條：第一，你身體得好——能熬夜；第二，你視力得好。開(kāi)普勒高度近視，身體還虛弱，兩條都不行。武俠小說(shuō)里的前輩，有畢生功力找傳人，找一英雄結(jié)果來(lái)了一小熊，很失望。但是第谷經(jīng)過(guò)短暫的接觸，發(fā)現(xiàn)了開(kāi)普勒身上的一些優(yōu)點(diǎn)，就轉(zhuǎn)變看法了。他發(fā)現(xiàn)這個(gè)人不僅善于想象（小冊(cè)子就很能說(shuō)明問(wèn)題）；他還能夠做到學(xué)習(xí)和工作的時(shí)候全神貫注，渾然忘我，第谷對(duì)此充滿敬畏。收他為徒之后沒(méi)多長(zhǎng)時(shí)間，第谷就哦了，他走了之后就輪到開(kāi)普勒了。開(kāi)普勒對(duì)第谷的工作方式也確實(shí)不感冒：晝伏夜出的工作規(guī)律，自己又近視。但是第谷臨終前有770個(gè)星體的詳盡數(shù)據(jù)武功秘籍。，他對(duì)數(shù)據(jù)很感興趣。他不是數(shù)學(xué)好嗎，就在這數(shù)據(jù)里分析來(lái)分析去，折騰出幾個(gè)驚天動(dòng)地的秘密。接著下面就要說(shuō)一說(shuō)開(kāi)普勒三大行星定律（三大“開(kāi)氏定律”）武功秘籍。天空立法者這三個(gè)定律發(fā)現(xiàn)之后，人類對(duì)宇宙極大的開(kāi)拓了視野。在他之前，沒(méi)有人認(rèn)識(shí)到天上有規(guī)則，在他之后我們就知道天上也有“天規(guī)”。所以開(kāi)普勒人送外號(hào)“天空立法者”。他老師是“星學(xué)之王”，渾然一對(duì)兒黃金搭檔。他老師有數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)），他善于分析數(shù)據(jù)（云計(jì)算），這個(gè)太好了！第一定律：所有行星繞太陽(yáng)軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。也叫“軌道定律”（“橢圓定律”）。星體的運(yùn)行不走標(biāo)準(zhǔn)圓，而是橢圓。橢圓的特點(diǎn)是有兩個(gè)對(duì)稱的焦點(diǎn)，橢圓上任意一個(gè)點(diǎn)到這兩個(gè)焦點(diǎn)的距離和是定值。我們覺(jué)得這有什么了不起??？其實(shí)意義重大！開(kāi)普勒上來(lái)一開(kāi)始根據(jù)第谷的星圖想編制火星的運(yùn)行表。但是他發(fā)現(xiàn)火星老是“出軌”：因?yàn)樗幹频臅r(shí)候按照兩千多年以來(lái)流傳的一個(gè)說(shuō)法——?jiǎng)蛩賵A周的規(guī)律去編制，老是覺(jué)得不對(duì)勁，和第谷的觀測(cè)資料之間總有那么一點(diǎn)偏差，差多少呢？8′。擱絕大多數(shù)人眼里，這8′的誤差絕對(duì)可以忽略不計(jì)，就是觀察誤差，完全可以看成一個(gè)整圓運(yùn)動(dòng)嘛！但是開(kāi)普勒深知第谷觀測(cè)的嚴(yán)謹(jǐn)，他認(rèn)為老師的觀測(cè)資料誤差不會(huì)超過(guò)2′.所以他進(jìn)入了思想斗爭(zhēng)：到底是相信大家伙兒相信的真理？還是相信老師？他選擇的是相信老師。我愛(ài)真理，但愛(ài)的不是你們相信的真理。于是他就去找這8′的誤差的根源是什么？以此為線索，順藤摸瓜，連摸了三年。三年之后他發(fā)現(xiàn)火星的軌跡是一個(gè)橢圓而不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓。（費(fèi)老勁了！你想想讓你用三年的時(shí)間去干一個(gè)枯燥的事，早干不下去了。）得到這個(gè)橢圓，開(kāi)普勒非常高興！他說(shuō)：“感謝第谷，感謝第谷的精確觀測(cè)，留下了這8′的誤差。憑借著這8′誤差，我就足以改寫(xiě)全部天文學(xué)?！保ㄕ胬沓銎谕﹥汕暌詠?lái)流傳的勻速圓周的說(shuō)法在第谷和開(kāi)普勒的聯(lián)手之下破產(chǎn)了。圓周→橢圓有學(xué)者經(jīng)過(guò)研究之后就說(shuō)開(kāi)普勒其實(shí)幸運(yùn)，幸運(yùn)在什么地方？第谷關(guān)于火星的資料太細(xì)了，在太陽(yáng)系的這些行星里頭，就火星的偏心率偏的狠點(diǎn)，其他的星體都非常的接近標(biāo)準(zhǔn)圓，所以開(kāi)普勒能發(fā)現(xiàn)這樣的“天機(jī)”也有幸運(yùn)的成分。圓周→橢圓第二定律“面積定律”：對(duì)任意的行星，在相等的時(shí)間內(nèi)與太陽(yáng)的連線掃過(guò)相等的面積。這是在說(shuō)什么咒語(yǔ)？離得近的時(shí)候劃過(guò)的弧長(zhǎng)，離得遠(yuǎn)的時(shí)候劃過(guò)的弧短，是不是才能確保面積是相等的？其中隱含著另一個(gè)信息——距離太陽(yáng)近的位置可以跑得快點(diǎn)；距離太陽(yáng)遠(yuǎn)的位置可以跑得慢點(diǎn)。這是定性分析，如果要是定量的問(wèn)你：近日點(diǎn)比遠(yuǎn)日點(diǎn)快多少？怎么辦呢？扇形面積相等：S1=S2,所以,因?yàn)榻?jīng)歷的時(shí)間相同，所以，即：,得：，結(jié)論是：近日點(diǎn)與遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度之比等于半徑的反比。（近大遠(yuǎn)小勻速→變速類似傳送帶模型，線速度與半徑成反比。）這也就是為什么春分（3月20日）到秋分（9月23日）比秋分到春分短整整7天的原因從宿舍到學(xué)校邁著沉重的步伐；從學(xué)校到宿舍邁著輕盈的腳步：時(shí)間不同，所以沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)晚退，只聽(tīng)說(shuō)過(guò)遲到。。勻速→變速類似傳送帶模型，線速度與半徑成反比。從宿舍到學(xué)校邁著沉重的步伐；從學(xué)校到宿舍邁著輕盈的腳步：時(shí)間不同，所以沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)晚退，只聽(tīng)說(shuō)過(guò)遲到。因?yàn)槊娣e相等，所以第二定律也稱之為“面積定律”：在相等的時(shí)間內(nèi)與太陽(yáng)圍成的面積相等。這是開(kāi)普勒花了大約5年的時(shí)間找出來(lái)的規(guī)律。為了好理解可以這樣想：誰(shuí)能管住你，你在他跟前的時(shí)候就要表現(xiàn)的積極點(diǎn)；你離他遠(yuǎn)的時(shí)候就可以稍微懈怠一些。說(shuō)是有一個(gè)廠長(zhǎng)，去視察車間?？纯创蠹以趺锤苫睿拷Y(jié)果到那兒一看，門(mén)口有個(gè)年輕人抱著膀子看別人干活。這廠長(zhǎng)就生氣了，你憑什么？從兜里掏出一張，這是100塊。拿著，馬上給我消失！我永遠(yuǎn)不希望見(jiàn)到你。年輕人一看，那就拿著吧，拿著走了。然后廠長(zhǎng)進(jìn)去，把車間主任喊出來(lái)，剛才在門(mén)口那是誰(shuí)？我已經(jīng)把他解雇了。哪有這么干活的？車間主任說(shuō)我們也不認(rèn)識(shí)，外邊到處閑逛，逛的到這兒來(lái)玩的。但是這個(gè)事告訴你什么？在主任呀廠長(zhǎng)跟前是不是得積極表現(xiàn)一點(diǎn)，得積極一點(diǎn)動(dòng)作快一點(diǎn)。老班進(jìn)來(lái)了，你哪怕把書(shū)拿倒了也得裝作看書(shū)的樣子，不能不懂事。所以可以這樣理解：太陽(yáng)是太陽(yáng)系里絕對(duì)權(quán)威，這些行星離它近的時(shí)候就要跑得快點(diǎn)，離它遠(yuǎn)的時(shí)候可以跑得慢點(diǎn)，這樣就確保在相等的時(shí)間內(nèi)包圍相同的面積。（近地點(diǎn)：夏天熱類似說(shuō)是有一個(gè)廠長(zhǎng)，去視察車間?？纯创蠹以趺锤苫睿拷Y(jié)果到那兒一看，門(mén)口有個(gè)年輕人抱著膀子看別人干活。這廠長(zhǎng)就生氣了，你憑什么？從兜里掏出一張，這是100塊。拿著，馬上給我消失！我永遠(yuǎn)不希望見(jiàn)到你。年輕人一看，那就拿著吧，拿著走了。然后廠長(zhǎng)進(jìn)去，把車間主任喊出來(lái)，剛才在門(mén)口那是誰(shuí)？我已經(jīng)把他解雇了。哪有這么干活的？車間主任說(shuō)我們也不認(rèn)識(shí)，外邊到處閑逛，逛的到這兒來(lái)玩的。但是這個(gè)事告訴你什么？在主任呀廠長(zhǎng)跟前是不是得積極表現(xiàn)一點(diǎn)，得積極一點(diǎn)動(dòng)作快一點(diǎn)。老班進(jìn)來(lái)了，你哪怕把書(shū)拿倒了也得裝作看書(shū)的樣子，不能不懂事。得到這兩個(gè)定律之后，開(kāi)普勒可以說(shuō)是欣喜若狂，千百年來(lái)誰(shuí)也沒(méi)發(fā)現(xiàn)天上有這樣的秘密，叫他發(fā)現(xiàn)了。他想和別人分享，就開(kāi)始給一些大學(xué)老師寫(xiě)信，給一些專家學(xué)者寫(xiě)信，給伽利略寫(xiě)信。但這一次，他收獲很慘。大學(xué)老師沒(méi)理他，很多專家學(xué)者是冷嘲熱諷。伽利略的反應(yīng)很耐人尋味，他的反應(yīng)是沒(méi)反應(yīng)——沉默。有學(xué)者專門(mén)研究這一段，估計(jì)伽利略當(dāng)時(shí)心里也不好受，很可能是處于一種羨慕、嫉妒、恨！這么好的事，怎么叫他給發(fā)現(xiàn)啦？很耐人尋味，都是血肉之軀啊。開(kāi)普勒只好把這兩個(gè)規(guī)律寫(xiě)到一本書(shū)《新天文學(xué)》里。輪到“第三定律注意：開(kāi)三是開(kāi)普勒根據(jù)第谷的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)得出的，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。”（周期定律/調(diào)和定律）了，第三定律很多同學(xué)看著一頭霧水。這可是開(kāi)普勒的一生絕學(xué)，前后花的時(shí)間大約10年。這個(gè)定律來(lái)的不容易啊，首先德國(guó)爆發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)，國(guó)家亂了，他就跑到一個(gè)偏僻的小地方靠著教書(shū)維持生活，有時(shí)候?qū)W校還拖欠工資不給；因?yàn)樗煳模愿愀愀睒I(yè)，還客串算卦開(kāi)普勒就干這種事。但在當(dāng)時(shí)老百姓的眼里，很有才的人才能干這種事。所以他前妻去世之后，有11個(gè)少女等著跟他結(jié)婚。開(kāi)普勒根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)：前妻很富有但是經(jīng)常跟他吵，所以他挑了一個(gè)木匠的女兒跟他結(jié)婚?！焐显趺凑f(shuō)？你要怎么干？生活一安定，他的腦子又不安定了。他開(kāi)始琢磨，前兩個(gè)定律，一個(gè)描述軌道，一描述面積，整個(gè)太陽(yáng)系里有沒(méi)有一個(gè)協(xié)調(diào)一致、比較和諧的規(guī)律呢？他就把那些數(shù)據(jù)今天平方，明天開(kāi)方，后天三次方，這樣前前后后整整十年的時(shí)間，整出來(lái)這個(gè)：.這是什么意思？就是橢圓軌道半長(zhǎng)軸的立方比上周期的平方在太陽(yáng)系里是一個(gè)固定的數(shù)，也被稱為周期定律。其中a指的是行星繞中心天體公轉(zhuǎn)的半長(zhǎng)軸，而非自轉(zhuǎn)半徑；T指的是行星公轉(zhuǎn)的周期，而非自轉(zhuǎn)周期地球就像正在拐彎的水泥罐車，既在自轉(zhuǎn)也在公轉(zhuǎn)。此周期是公轉(zhuǎn)周期而非自轉(zhuǎn)周期。T：恒星時(shí)間。；k只與中心天體有關(guān)，與行星自身無(wú)關(guān)。（家族都有血緣作為紐帶，太陽(yáng)系家譜的姓就是k）注意：開(kāi)三是開(kāi)普勒根據(jù)第谷的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)得出的，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。開(kāi)普勒就干這種事。但在當(dāng)時(shí)老百姓的眼里，很有才的人才能干這種事。所以他前妻去世之后，有11個(gè)少女等著跟他結(jié)婚。開(kāi)普勒根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)：前妻很富有但是經(jīng)常跟他吵，所以他挑了一個(gè)木匠的女兒跟他結(jié)婚。地球就像正在拐彎的水泥罐車，既在自轉(zhuǎn)也在公轉(zhuǎn)。此周期是公轉(zhuǎn)周期而非自轉(zhuǎn)周期。T：恒星時(shí)間。別人一統(tǒng)江湖，他一統(tǒng)太陽(yáng)系，如果有行星的運(yùn)動(dòng)不遵守開(kāi)普勒定律就只能被勒令“退群”。很多學(xué)者對(duì)這一定律就感到非常的困惑——這怎么能是人想出來(lái)的呢？太有才了是吧？其實(shí)是艱苦卓絕呀，你想想十來(lái)年的時(shí)間辦這么一件事。開(kāi)普勒得到這個(gè)規(guī)律的時(shí)候直接被震住了，太陽(yáng)系里居然有這個(gè)規(guī)律！第二次陷入欣喜若狂！他對(duì)他的太太說(shuō)“宇宙是和諧的，你我也是和諧的。”我們現(xiàn)