一閃一閃亮晶晶，克卜勒唱小星星？

寫這篇文章，還得感謝孫燕姿的新歌~~

孫燕姿：克卜勒

http://www.youtube.com/watch?v=V2xtIa3tnCo

在高中時代時，「克卜勒」這三個字可能不那麼討喜，因為他的研究，提出了克卜勒行星運動定律，我們念書時也因而多了幾條公試要背、多了幾個不同的題型，又或許有不少人如我一般，高中畢業至今，三大定律的細節已忘的差不多了，僅記得橢圓軌道、半長軸的平方和週期有關係之類的…如今聽見孫燕姿唱「克卜勒」，或許會多了些朋友去拜見狐狗大神或維基大神，認識或重溫一下克卜勒。

克卜勒

克卜勒生長的年代，正好就在文藝復興時期的尾聲、科學啟蒙的開始，在哥白尼之後，克卜勒、伽利略分別從數學與觀測的貢獻，開啟了一連串科學的革命。在幾個世紀以來，西方世界一直保有古希臘時期哲學家的思想(這兒說的「保有」指的是沒有把過去的典藉抺殺，教會甚至還幫忙保留了一部分，另外還有十字軍東征時再度把這些過去知識再進口回來)，從文藝復興開始，人們開始崇尚古典的文化，也開始探討古希臘的哲學與科學，最早的突破即是哥白尼提出了日心說，認為宇宙中心為太陽，而非古希臘天文學家托勒密所認為的地球為中心。

克卜勒也同樣的對此問題感到好奇，並且在求學過程中認識了哥白尼的學說，接著又從另一位天文學家第谷·布拉赫手中接下了珍貴的天文觀測資料。克卜勒雖然是天文學家，但他同時數學能力十分強大，結合了觀測資料與數學運算製作星表與研究天體運行，雖然繼承了哥白尼的理論，但也作了一些修正：

軌道不是圓形，而是橢圓的

其實，這也得從古希臘的哲學家談起，無論是哲學家，或是當代的科學家，多半都認為宇宙萬物之理是簡單的、和諧的。而用圓形來解釋行星的公轉軌道，無疑是符合簡單、合諧之理，然而在克卜勒計算火星軌道之時，也發現了以圓形來計算，與觀測總是有那麼一些誤差，也嘗試了把太陽稍微偏離圓心來計算，亦無法完美的解決誤差問題，這也花了他六年的時間研究。在1609年----正好是伽利略發表望遠鏡那年，他在先著作《新天文學》中提出了行星運動定律的前兩項，第一是行星的軌道是橢圓形，而太陽位於橢圓的其中一個焦點上；第二則是行星運行的速率，要用行星與太陽連線所掃過的橢圓面積來計算，在一定時間內所掃過的面積是相等的。話說這可是一大創舉啊！要知道，從觀測資料，我們僅僅知道行星運行的速率不是百分之百恆定的，且誤差十分微小(8分，角度上度分秒的分)，如果當時克卜勒沒有進一步的闡述這件事，說不定也會影響後來古典力學的發展。

影響甚大的第三定律

第三個定律是在克卜勒出版《和諧的世界》時，撰寫於書中的，定律內容就是「行星公轉的周期的平方與離太陽的平均距離的三次方成正比」簡單來說就是T^2/R^3=K。這項定律只將行星運動的現象化為一個簡單的數學式，只有兩個參數、一個常數，不過牛頓的萬有引力定律就由此開始，當然牛頓究竟是不是被iphone打到而激發靈感就不得而知了！(作者按：經網友黃鈺程提醒後在此註明，此T單位必須為年、R單位為A.U.時比值才會為1，克卜勒當時提出此定律是發現其比值為一常數K，當萬有引力常數G出現後才有公式的推導印證。)

當然，在那個年代還沒有萬有引力解釋行星運動：這裡不得不提到之前孫維新館長曾說過的：「科學工作者研究自然的歷史，就是一連串『認錯』的過程」，當時克卜勒致力於觀察和計算，而大家問他是什麼樣的力量造成了這樣規律的行星運行？他聯想到了當時科學界最火的「磁力」，這個錯誤後來也隨著萬有引力的發展而被修正了。然而這亦無損於他的發現，畢竟如孫館長所說，科學是一連串的認錯，再修正的過程，世上許多道理亦是如此。

其它的影響與貢獻

其實克卜勒的貢獻還挺多的，包括發現超新星SN 1604，當然在這之前他的師父第谷也發現了另一顆超新星SN 1572，數字代表發現年份，話說伽利略還用1604年的那顆超新星來和當時不接受日心說的人PK。至於為何叫「新」星，則是當時第谷給SN 1572描述時用的名稱，後來20世紀後人們才將它列入超新星中。

剛好一直提到第谷，也不得不提一下，他其實是支持托勒密的地心說，而且想藉由進行天文觀測，累積了大量資料，想證明地心說才是正確的，而克卜勒一直想說服第谷，但是，直到第谷死去時第谷還是堅信他自己的想法，還希望克卜勤能幫他發揚光大，但是克卜勒卻…好啦，起碼克卜勒堅持下來才有後來天文學的發展。

另外，NASA還有一顆太空望遠鏡，其命名為克卜勒，其主要任務就是觀測太陽系外其它恆星的行星系統，也有不少人在期待它能否發現另一個地球！