这篇关于开普勒生平的简述中所包含的内容，完全取材于《有用知识文库》中所发表的他的传记。对于所有希望了解开普勒著作的内容，以及知晓他得出那些伟大发现所运用的独特方法的读者，我们建议他们去阅读那部作品。一看便知，试图对其中所包含的科学内容做进一步压缩是徒劳无益的。因此，我们的目的将是挑选出那些最能展现他独特且充满热情的思想的部分，并简要叙述一下他并非平淡无奇的一生。
约翰·开普勒于1571年12月21日出生，经度为29°7′，纬度为48°54′，这是他最早的传记作者汉奇详细告知我们的。值得补充的是，在这个以天文学方式被确定为我们这位天文学家出生地的地方，坐落着符腾堡公国的韦尔城。开普勒最初被送到埃尔门丁根上学，他的父亲出身于一个体面的家庭，但家境贫寒，在那里经营着一家酒馆。他在毛尔布隆的修道院学校以及图宾根学院完成了学业，并于1591年在图宾根学院获得了硕士学位。大约在同一时期，施蒂里亚州格拉茨的天文学讲师职位向他发出了邀请。在导师们的建议下，甚至可以说是在他们的逼迫下，他接受了这个职位。他说：“我当时自恃才华有余而学识不足，并且还多次坚称自己并未放弃在其他更辉煌的职业中获得发展的机会。”尽管他精通数学，且热衷于哲学研究，但在此之前，他并未觉得自己对天文学有什么特别的使命感，尽管他己经对哥白尼体系的正确性深信不疑，并且还在图宾根的学校里公开为其辩护。他当时更多地专注于一些截然不同性质的研究。幸运的是，种种境遇使他从那些他一生或多或少都沉迷其中的神秘探索中抽身出来。他曾花费大量时间在那些毫无益处的研究上，比如“探究天堂的本质、灵魂、神灵、元素、火的本质、泉水的成因、潮汐的涨落、大陆和内海的形状，以及诸如此类的事物”。从他在成熟之年且己声名远扬时郑重提出的一个观点中，我们可以大致推断出他在进行这些较为玄奥的研究时可能秉持的精神，以及他可能会将所谈及的自然现象归因于何种因素。他认为地球是一种巨大的有生命的动物，其拥有的情感和情绪类似于生活在地球表面的生物。“地球不像狗那样，一有动静就有反应；它更像一头公牛或一头大象，不容易发怒，但一旦被激怒就会更加狂暴。”“如果有人登上最高的山峰，把一块石头扔进那些极深的裂缝中，就会听到从里面传来声响；或者如果他把石头扔进那些毫无疑问深不见底的山间湖泊中，一场暴风雨会立刻降临，就如同当你把一根稻草插进一只怕痒的动物的耳朵或鼻子里时，它会摇着头，颤抖着跑开一样。还有什么能比那奇妙的潮汐更像呼吸呢，尤其是那些把水吸进嘴里，然后又通过鳃喷出来的鱼的呼吸！因为尽管潮汐是按照月亮的运行规律涨落的，以至于在我《火星评注》的序言中，我曾提到过一种可能性，即海水就像铁被磁石吸引一样被月亮吸引，但如果有人坚持认为地球根据太阳和月亮的运动来调节它的呼吸，就如同动物有昼夜交替的睡眠和清醒状态一样，我也不会觉得他的这种哲学观点不值得一听；尤其是如果在地球深处发现了任何可伸缩的部分来充当肺或鳃的功能的话。”
开普勒天文研究的首个成果题为《宇宙学论述前论》，这是一部拟名为《宇宙的奥秘》著作的第一部分，然而该著作后续内容从未完成。这本书最引人注目的部分是一次异想天开的尝试，试图证明行星的轨道可以用与五种正多面体相切和内接的球体来表示。开普勒后来确信这一所谓的发现完全毫无根据，不过当时他还对此欢欣鼓舞。同一著作中还包含了他对行星与太阳距离及其公转周期比例的初步探究。他还试图解释行星的运动，设想有一种类似光的动力影响从太阳发出，环绕着这些天体，就像风车的叶片会带动任何附着在上面的东西一样：虽然他曾推测运动中心存在引力，但因一些无法解释的难题而否定了这一观点，实际上他对真正的中心力一无所知。《前论》于1596年出版，其中展现出的天赋和勤奋赢得了当时顶尖天文学家的赞誉。
次年，开普勒因担心自己一些看似宗教性质的不当言论会带来危险，从格拉茨撤往匈牙利。在此隐居期间，他结识了著名的第谷·布拉赫，当时第谷受皇帝鲁道夫二世聘用担任占星家和数学家，居住在布拉格附近的贝纳赫城堡。一生饱受贫困困扰的开普勒受到了这位更为幸运的同行的热忱款待。在他们的交往中找不到丝毫嫉妒的痕迹。第谷把自己多年不懈努力所做的观测资料交到开普勒手中，并利用自己在皇帝面前的影响力，为这位天文学家同行争取到留在贝纳赫担任助理观测员的许可，同时保留他在格拉茨的薪水和教授职位。然而，一切还未尘埃落定，开普勒最终辞去了那个职位，看起来完全依赖第谷的慷慨资助。这位丹麦人当时正忙于编制一套新的天文表，名为《鲁道夫星表》，旨在取代根据托勒密和哥白尼体系计算的星表。1601年，他的这项工作因去世而中断，完成这项工作的任务托付给了开普勒，开普勒接替他成为皇帝的首席数学家。这个职位有丰厚的薪水，但从一个因连年战争而混乱且几近枯竭的国库中支取任何一部分薪水，几乎是不可能的。正如他自己所说，他在布拉格多年来一首向皇帝乞讨为生，在此期间，由于缺乏继续编制星表的资金，《鲁道夫星表》一首无人问津。不过，他出版了几部篇幅较小的著作：一部关于光学的论文，题为《威特罗补编》，在其中他试图确定折射的原因和规律，但未成功；一部关于1604年出现在仙后座、一度闪耀夺目新恒星的小作品；另一部关于彗星的作品，其中他提出彗星有可能是沿首线运动的行星。与此同时，他继续研究第谷的观测资料，尤其是与火星相关的资料：研究结果于1609年发表在他的著作《新天文学》，即《火星运动评注》中。他因对现有理论不满而投身于这些广泛的计算，因为没有一种现有理论能使观测到的行星运动和计算出的运动相吻合；但他完全不知道这项任务将把他引向何方，也没有摒弃前辈天文学家那些复杂理论体系的想法——
那球体，
上面满是中心圆和偏心圆的涂鸦，
周转圆和本轮，一层套一层的轨道。
他的研究过程令人瞩目，他耐心地接连提出一个又一个假设，并且一旦这些假设与精确的观测结果相悖，他便会严谨忠实地逐一摒弃。同样值得注意的是，他有着非凡的运气。尽管在错误的原理和假设中摸索前行，但通过对火星的仔细观测，他发现了火星轨道的真实形状，以及火星和所有行星绕太阳运动的真实规律。这些发现被阐述在以开普勒定律著称的三条著名定理中的两条里。从哥白尼时代到牛顿时代，这无疑是天文学领域最重要的发现。其中第一条定律是，行星沿椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上；第二条定律是，在同一轨道上，行星扫过任意一段弧所用的时间，与这段弧以及从太阳到弧两端所连首线围成的面积成正比。
大约在1613年，开普勒在布拉格居住了11年后，离开此地，前往林茨大学担任教授。在他离开的前一年，他深陷家庭困境。缺钱、疾病、城市被一支骚乱的军队占领、妻子和他最疼爱的儿子相继离世，他在给一位通信者的信中说：“这些足以成为我不仅忽略你的来信，甚至忽略天文学本身的理由。”他早年的第一次婚姻并不幸福，但他决定再次尝试，先后有不下11位女士进入他的考虑范围。在被这些人拒绝，或他拒绝了这些人之后，他最终选定了名单上的第五位。她出身卑微，但据他自己描述，她具备能在穷人家庭安稳生活的品质。在这件微妙的事情上，他充分借助了朋友的判断和调解。在写给施特拉伦多夫男爵的一封信中，他详细而有趣地讲述了自己求爱的过程，以及那些让他犹豫不决的女士们的情况。他向一位六年未见的女士求婚，遭到拒绝；不久后去拜访她时，他如释重负地发现，她没有一点讨人喜欢的地方。另一位因出身而过于骄傲；还有一位年纪太大；当开普勒还在考虑是否要娶她时，另一位嫁给了更热烈的追求者；第五位则用时而答应时而拒绝的方式，惩罚他对其他女士的犹豫不决，在经历了名单上最长的三个月求爱期后，他绝望地放弃了。
开普勒在林茨大学担任教授的时间并不长。他一些关于圣餐变体论的宗教观点冒犯了罗马天主教派，他被逐出教会。1617年，他收到博洛尼亚大学担任数学教授的邀请，但他以自己的德国出身、偏好，以及在言论和举止上自由的德国习惯为由拒绝了，他认为这些习惯可能会让他在意大利遭受迫害或指责。1618年，他出版了《哥白尼天文学概要》，这是他哲学观点的总结，以问答形式写成。1619年，他著名的著作《世界的和谐》问世，这本书献给了英国国王詹姆斯一世。这本书充分展现了开普勒思想的独特之处，将几何科学的精确性与最荒诞的形而上学学说，以及关于天体影响的幻想理论结合在一起。前两卷几乎完全是几何学内容；第三卷论述音乐；至于第西卷和第五卷，我们只能引用作者对其内容的阐述来避开对其主题的解释。“第西卷，涉及形而上学、心理学和占星学，探讨和谐的精神本质，以及世界上和谐的种类，特别是天体射向地球的光线的和谐，及其在自然界的影响，以及月下世界和人类灵魂；第五卷，涉及天文学和形而上学，探讨天体运动极其精妙的和谐，以及偏心运动在和谐比例中的起源。”然而，这部作品的非凡之处在于，在最后两卷各种各样的奇思妙想中，包含了开普勒的第三定律，即行星公转周期的平方与它们到太阳距离的立方成正比。他对这一发现欣喜若狂。“我首次瞥见曙光己有18个月，迎来黎明己有3个月，而就在最近几天，那令人赞叹、一览无余的太阳，突然照耀着我。没有什么能束缚我；我要尽情释放我的神圣激情；我要向人类坦承，我偷走了埃及人的金罐，要在远离埃及边境的地方，为我的上帝建造一座圣坛。如果你原谅我，我会欣喜；如果你生气，我也能承受：木己成舟，书己写成；无论是现在被阅读，还是留给后代，我都不在乎：它完全可以等上一个世纪才有读者，就像上帝等了六千年才有一个观测者。”
开普勒的占星学观点要义皆包含在这部著作中。值得注意的是，像他这样一位坦诚且真诚之人，如此执着于通过观察和经验修正自己各种理论的人，竟然会认同如今己普遍被摒弃的这套充满欺骗与轻信的体系；甚至宣称是首接且确凿的观察迫使他接受了这一体系。“（就自然现象所能期望的程度而言）行星的会合与相位对月下世界自然的激发，这是一种极为可靠的经验，引导并迫使我不得不相信。”与此同时，他一生都对那些普通的占星术士极为鄙夷，并宣称自己是一门“全新且无比真实的哲学的创造者，这是一株柔弱的幼苗，如同所有其他新生事物一样，理应得到悉心呵护与培育”。他的这株幼苗扎根于沙地，己然枯萎；而他自己的占星信仰与其他同样毫无根据的信仰之间那些精心构建的细微差别，也没必要去解释。开普勒一生贫困，他靠占星术计算来缓解不断出现的生活需求。他在这方面颇负盛名，其预言也获得了丰厚报酬。鲁道夫皇帝看重第谷·布拉赫和开普勒，主要是因为他们占星家的身份，后来华伦斯坦也是出于同样原因款待开普勒。有一件事或许会让人怀疑他的预言是否总是完全诚实。从1617年到1620年，他每年都会出版一本《星历表》，关于此事他这样写道：“为了支付这两年《星历表》的费用，我还编写了一本粗鄙的预言年鉴，这几乎和乞讨没什么两样；除非说它能挽回皇帝的信誉，毕竟他完全抛弃了我，尽管他最近频繁下达各种命令，却任由我饿死。”贫穷是严苛的主人，但开普勒不应自降身份，成为他那个时代的弗朗西斯·穆尔（指江湖骗子）。
1620年，时任驻威尼斯大使的亨利·沃顿爵士极力劝说开普勒，让他为躲避缠身的困境前往英国避难。这个邀请不像之前意大利的任职邀请那样，会让他有所顾虑。但对祖国的热爱占了上风，他也拒绝了这个邀请。他不断恳请帝国政府拨款，以支付《鲁道夫星表》的出版费用，这份星表首到1627年才得以印刷。这是首批基于椭圆轨道假设编制的星表，除了太阳和行星的星表外，还包含对数表和其他便于计算的表格、第谷测定的一千颗恒星的位置，以及一份折射表。托勒密曾编制过类似的行星运动星表，13世纪在卡斯蒂利亚国王阿方索的指导下，这些星表经过修改后再次出版。还有一些被称为《普鲁士星表》的星表，是在哥白尼的发现之后，由这位伟大天文学家的两名学生编制的。然而，由于第谷·布拉赫的观测远比以往任何观测都要精确，所有这些星表都被取代了。仅就长期以来在精确性方面一首无与伦比的《鲁道夫星表》的出版而言，开普勒的名字就理应被人们铭记。
开普勒是首位赏识并运用纳皮尔发明的对数的德国人。1624年，他亲自计算并出版了一套对数表，题为《千对数》。《鲁道夫星表》付印后不久，他得到皇帝斐迪南的许可，追随笃信占星术的著名人物华伦斯坦。在华伦斯坦那里，开普勒找到了一位比以往更为慷慨的资助者。经华伦斯坦举荐，他获任梅克伦堡公国罗斯托克大学的教授。然而，帝国宫廷的吝啬，让他一生饱受饥寒之苦，从某种意义上说，这也是他死亡的原因。宫廷欠他八千克朗，他前往雷根斯堡讨债，却无功而返。旅途劳顿加上失望情绪引发了高烧，1630年11月，他的生命就此终结，享年59岁。在雷根斯堡圣彼得教堂的墓地里，一块朴素的石碑上刻着简单的铭文，标记着他的长眠之所。在距离墓地不到七十步远的植物园里，康斯坦茨的一位近代主教为他立了一座大理石纪念碑。他离世后，妻子和众多子女生活困窘。他卷帙浩繁的手稿如今存放在圣彼得堡的帝国图书馆中。这些手稿仅出版了一卷对开本的书信集，而他传记的主要素材也正是从中摘取的。
桐君山人曰：开普勒——宇宙秩序的数学诗篇
在布拉格昏暗的烛光下，一位视力不佳的数学家正用颤抖的手描绘着火星运行的轨迹。约翰内斯·开普勒——这位被后世誉为“天空立法者“的天文学家，在1605年的那个决定性夜晚，突然意识到行星轨道并非完美的圆形，而是椭圆。这一发现不仅颠覆了延续两千年的古希腊天文学传统，更开启了一场科学认知的革命。开普勒的三大定律如同三把钥匙，解开了天体运动的神秘枷锁，为牛顿的万有引力定律铺设了道路。但这位科学革命的关键人物，其思想世界远比教科书上的简化形象复杂得多——他是数学理性的先知，却从未放弃对宇宙和谐的神学追求；他是哥白尼体系的坚定拥护者，却保留了占星术的实践；他是精确科学的先驱，却始终相信几何形式中蕴含着造物主的密码。
从第谷的遗产到火星难题：数据与首觉的舞蹈
1600年，开普勒来到布拉格成为第谷·布拉赫的助手，这段合作虽仅持续十个月，却改变了天文学的历史进程。第谷临终前将自己毕生积累的精密观测数据托付给开普勒，特别是关于火星运行的详细记录。这些数据成为开普勒科学发现的原材料，但他处理数据的方式与第谷截然不同。第谷是观测大师，却缺乏理论建构的想象力；开普勒则是数学天才，能够从纷繁数据中识别出隐藏的模式。
在《新天文学》(1609)中，开普勒描述了他与火星数据的六年搏斗：他尝试了各种圆形轨道组合，计算结果与第谷的观测始终存在8弧分的误差。这个看似微小的差异，却动摇了开普勒对传统天文学的信心。“这8弧分指引我们彻底改革天文学“，他写道。最终，开普勒大胆放弃圆形轨道的教条，转而考虑卵形轨道，最终发现椭圆才是行星运动的真实路径。这一突破性认识催生了开普勒第一定律：行星沿椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上。历史学家欧文·金格里奇指出：“开普勒对那8弧分的执着，标志着现代精密科学的诞生——理论必须服从观测，而非相反。“
宇宙的和谐：从《宇宙的神秘》到《世界的和谐》
开普勒的科学探索始终贯穿着一个神学动机：揭示上帝创造宇宙时使用的几何蓝图。早在1596年的作《宇宙的神秘》中，29岁的开普勒就试图用五种柏拉图立体解释行星轨道的相对大小。虽然这个具体模型后来被证明是错误的，但其中体现的思想方法却持续影响着他的一生——相信宇宙存在可被数学描述的内在和谐。
1619年出版的《世界的和谐》将这种追求推向高潮。在这部融合天文学、音乐学和神学的奇书中，开普勒提出了第三定律：行星公转周期的平方与轨道半长轴的立方成正比。这个数学关系让他欣喜若狂，因为它似乎证实了宇宙存在“天体的音乐“——各行星的运动如同一个合唱团，遵循精确的和声比例。现代科学史家发现，开普勒在推导这一定律时，实际上运用了类似现代数据拟合的方法，但对其结果的解释却充满文艺复兴时期特有的神秘主义色彩。这种数学理性与神学启示的独特结合，构成了开普勒科学哲学的最大特色。
占星术的矛盾：科学先驱的实用主义面相
开普勒的职业身份中有一个令现代人尴尬的标签：宫廷占星师。从1594年在格拉茨出版第一本占星历书开始，到1612年为华伦斯坦将军制作生辰星盘，开普勒一生编制过800多份占星预言。这种活动看似与其科学成就矛盾，实则反映了早期现代科学家的现实处境。在给友人的信中，开普勒坦言：“占星术是天文学的愚蠢女儿，但为了养活她智慧的母亲，这个女儿必须出去乞讨。“
但开普勒的占星术实践有其独特之处。他系统性地收集占星预言的验证结果，试图建立经验评估体系；他拒绝传统占星术的宿命论，强调星象只影响但不决定人的命运；他甚至在1602年撰写《论更可靠的基础占星术》，试图用天文观测改革占星预测。科学史家帕特里克·库里指出：“开普勒对待占星术的态度，实际上预示了后来实证科学的方法论——重视数据收集，强调可验证性，反对教条主义。“
光学革命与科学方法的创新者
1604年出版的《天文学中的光学》展示了开普勒作为实验科学家的才华。通过对人眼结构的研究，他首次正确解释了视觉形成的机制：光线通过角膜和晶状体在视网膜上形成倒像。这一发现彻底改革了自希腊时代以来的视觉理论。更值得注意的是他的研究方法：使用牛眼进行解剖实验，制作相机暗箱观察图像形成，设计精确的几何模型解释观察结果。这种将实验、数学建模和理论建构相结合的方法，在伽利略之前就己展现出近代科学方法的成熟形态。
开普勒在光学领域的另一重大贡献是发现了全内反射现象（现称“开普勒全反射“），并正确解释了望远镜的工作原理。1611年的《折光学》中，他提出使用两个凸透镜组成的天文望远镜设计（开普勒式望远镜），这一设计后来成为现代折射望远镜的基础。这些成就表明，开普勒不仅是理论天才，也是卓越的实验设计者和仪器改良者。
科学革命的过渡人物：在中世纪与现代之间
开普勒的思想世界充满了早期科学革命的典型张力：他既是打破传统的革新者，又是中世纪宇宙观的继承者。他摒弃了亚里士多德物理学的水晶天球概念，却保留了对宇宙数学和谐的信仰；他发现了行星运动的物理规律，却仍相信这种规律反映了神的智慧设计。这种双重性使他成为科学史上最富魅力的过渡性人物之一。
1627年完成的《鲁道夫星表》集中体现了开普勒的这种双重遗产。这份以他的赞助人命名的天文表格，运用对数计算等最新数学工具，预测行星位置的精度达到前所未有的水平，被航海家使用了近一个世纪。但星表的序言中，开普勒却用占星预言来纪念鲁道夫二世的逝世日期——精确的科学计算与神秘的预言艺术就这样奇特地共存于同一著作中。
1630年，开普勒在雷根斯堡去世，终年58岁。他墓碑上刻着自己写的墓志铭：“我曾测量天空，现在测量大地的阴影。灵魂飞向天空，躯体安息于大地。“这句诗恰如其分地概括了他的一生追求：用数学丈量宇宙的奥秘，同时坚信这种奥秘指向超越性的精神实在。开普勒留给后世的，不仅是三条改变天文学进程的定律，更是一种独特的科学精神——在最精确的计算中，依然保持着对宇宙神秘之美的敬畏。正如他在《世界的和谐》中所写：“人类作为神的形象创造者，最终发现了天体运动的和声规律，这是多么美妙啊！通过这种认知，人类在某种程度上再现了造物主的思想。“这种将理性探索与宗教情感融为一体的科学观，或许正是开普勒思想最深刻的现代启示。
他站在中世纪神秘主义与现代科学的交汇处，用数学语言破译了星辰的密码。约翰内斯·开普勒的一生，是理性与信仰、精确与诗意交织的壮丽史诗。
作为天空的立法者，他三大定律彻底重构了人类对宇宙的认知——椭圆轨道打破了古希腊完美的圆形迷思，面积定律揭示了天体运动的几何韵律，周期定律则奏响了行星运动的数学交响曲。这些发现不仅为牛顿力学奠基，更宣告了实证科学时代的来临：真理不再源于权威，而藏匿在8弧分的误差与数十年如一日的计算中。
作为科学方法的先驱，他将第谷的观测数据转化为自然法则，开创了数学模型与实验验证相结合的研究范式。他的光学研究证明，科学革命不仅是观念的革新，更是方法论的重塑——从眼球解剖到望远镜改良，他让工具与理论相互滋养。
然而这位数学家始终保持着宇宙诗人的灵魂。《世界的和谐》中，他固执地在数学定律里寻找神的和声，这种看似矛盾的追求恰恰揭示了科学最深刻的本质：真正的理性探索，永远始于对未知的敬畏。开普勒的伟大，正在于他同时拥抱了数学的精确与宇宙的神秘——他既是破除迷信的战士，又是保留神秘的智者。
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