开普勒占星基础论,牛顿星盘分析
有关开普勒定律的知识
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开普勒有哪些成就?
宇宙是否无限，我们至今不得而知，但天体运动其实也遵循某种规律，它们的发现可说石破天惊，从此激起人类探索宇宙的热情。最早发现天体运行规律的就是德国天文学家开普勒，他也因此博得“天空立法者”的美誉。
1571年，开普勒出生在德国的威尔德斯达特镇。12岁时，对神学没有任何兴趣的开普勒被送到修道院学习。17岁时进入杜宾根大学。在杜宾根大学学习期间，受天文学教授麦斯特林的影响，接受了哥白尼的日心说，并像伽利略一样，成为这一学说的热烈拥护者。
开普勒的一生充满了不幸，他幼年体弱多病，有一只半残的手，视力也很衰弱；中年时，他的妻子死了，儿子也染上重病，这一切遭遇使他终身贫困交加，不得不靠教书及占星算命维持生活，但是顽强的开普勒并没有被惨痛的命运压倒，他以惊人的毅力为人类做出了巨大的贡献。开普勒很早就注意到距离太阳近的行星走得快，而距离较远的行星走得慢些，由此，他想到行星的运行与太阳的距离有某种关系。凭着丰富的想象力和过人的数学才能，开普勒尝试着解释这些现象，并写了一本书——《神秘的宇宙》。当开普勒把这本书寄给丹麦天文学家第谷·布拉赫后，尽管第谷对开普勒的解释不赞同，但他还是一眼就看出开普勒是一个很有前途的天文学家，于是邀他前来自己所在的布拉格天文台工作。
开普勒与第谷一见如故，大有相见恨晚之感。但遗憾的是第二年第谷就去世了。不久圣罗马皇帝鲁道夫就委任开普勒为皇家数学家，成为第谷事业的继承人。
视力不是很好的开普勒，在观测的时候遇到了很多的困难，但还是在1604年9月30日发现了在蛇夫座附近出现一颗新星。这颗新星后来被称为“开普勒新星”。3年后，他还发现了闻名世界的哈雷彗星。
开普勒是一个善于分析材料的人，他一生的工作，大部分时间都是在分析第谷遗留下来的观测资料。他在研究火星公转的时候发现，各种计算方法算出来的结果都与第谷的观测资料不相吻合。经过仔细分析，他提出一个大胆的设想：火星可能不是人们认为的匀速圆周运动，而是椭圆形的，太阳处于椭圆形中的一个焦点位置。这就是后来的行星运动第一定律。
发现了火星的运行轨道是椭圆后，他又把目光转移到了火星的运行速度上。起初，开普勒认为火星运行以相同的速率运行，可不久发现了一个问题：计算结果得出的火星位置与老师第谷观察的数据有8分弧度的差距。8分的弧度相当于火星0.02秒瞬间转过的角度。开普勒没有放过这一微小的出入，经过反复核算，8分弧度的差距依然存在。开普勒深信，老师第谷是一位对工作一丝不苟的人，他的观察数据应该经得起考验，如果与实际有出入，在反复的比较中，老师不可能没发现。由此，他想到在不同点的速率可能不同，最终得出开普勒第二定律：行星与太阳的边线在相等时间里扫过的面积相等。
1612年，罗马皇帝鲁道夫二世被迫退位，开普勒也失去了保护人，因此他不得不离开布拉格，前往奥地利林茨。但这并没有影响他对行星运动的研究，他乘胜追击，此后不久便发现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平方正比于轨道半长轴的立方。”并于1619年发表在《宇宙和谐论》中。
行星运动三大定律的发现是人类第一次为天体运动立法，标志着人类对天文的研究迈出了历史性突破，它的发现不仅为经典天文学奠定了基石，也为数十年后牛顿万有引力定律的发现打下了基础。
除天文学外，开普勒对光学也作了长期的研究，并取得了丰硕的成果，1604年发表《对威蒂略的补充——天文光学说明》以及1611年出版《光学》等都是此领域的经典之作。在光学的研究中，开普勒发现阳光穿过大气的时候也会发生折射，总结出了近似折射定律的折射规律，并且正确地解释月全食时月亮出现红色现象的原因——由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上形成的。此外，开普勒还把伽利略望远镜中的凹透镜目镜改换成小凸透镜，从而大大改进了望远镜的观测效果。
1630年，开普勒在巴伐利亚州雷根斯堡市去去世。在数十年的战争中，他的坟墓早已被毁弃。但是他“行星运动定律”是一座比任何石碑都更为久伫长存的纪念碑。
开普勒和他的三大定律是什么,他有多伟大呢?
约翰尼斯·开普勒家喻户晓，这位伟大的天文学家、物理学家在我们很小的时候就出现在了我们的教科书里。我们知道他用非常简洁的轨道模型规定了太阳系行星运动规律，首次为人类完整的刻画了一个完美、合理，与观测数据相符的太阳系行星运动方式。
这一切都写在了他提出的三大定律中。轨道定律、面积定律、周期定律，尤其是最后一个，牛顿从中推导出了两个质量物体之间的引力和距离的平方成反比，这个万有引力公式中最关键的一点。他的伟大之处在于，开普勒是第一个敢于打破2000年来人类对天球理论模型的那种毫无置疑的崇拜，以及对匀速圆周运动的那种毫无道理的喜爱与偏见。你可能会认为，天球宇宙模型不就是地心说么，大球套小球，小球套地球，造物主在这个嵌套的模型之外掌控一切；
这个模型不是被哥白尼的日心说最早否定的吗？哥白尼不是那个第一人吗？其实还真不是，听我慢慢道来。地心说最早提出的人根据考证是公元前6世纪的阿那克西曼德，他最早有地球不动为中心的思想，这个时间非常早，他是古希腊最早一批哲学家，是哲学之父、天文学之父泰勒斯的学生。公元前4世纪哲学家欧多克斯也提出过同样的想法，亚里士多德继承发展了地心说，并提出了一套完整的与之世界观相符的物理学理论。他认为整个宇宙就是一个完美的球体，地球在这个球体的中心，在地球之外有月亮所占的天球、接下来是水星天球、金星天球...直到土星天球和恒星天球，以及原动力天球，之外什么都没有了，应该是具有自由意志的造物主。
为何要将这些行星将恒星分开呢？其实古人观天过程还是比较细致的，因为恒星在黑暗的背景上相对于我们看起来永远都不动，有固定的位置，形成了一个永恒不变的恒星背景一样。而这几颗行星看起来很亮，而且位置变换的很快，尤其是水星和金星，最慢的当然是土星，它们有时还会遮住某些星星，因此古人认为这几颗行星离地球都很近，各自占据一个可以转动的天球。因此就有了大球套小球的宇宙模型。这些天球的上的行星以正圆形的轨道在绕着地球做匀速圆周运动。为什么是匀速圆周呢？因为这种运动在哲学家的眼里代表了简洁、完美与和谐。
它们旋转动力在亚里士多德看来来自于原动力天中的造物主。匀速圆周运动的宇宙从提出来以后几千年就从来没人质疑过。也没有人会相信一个不是正圆，且行星速度还会在轨道上变化的宇宙。到了公元2世纪，托勒密成为了地心说的集大成者，为了应对行星逆行现象给地心说带来的挑战，他为地心说中绕地球运行的行星加入了一个假象的本轮，并且将地球中心的位置偏移了一点，也就是会行星绕地球运行的轨道是一个偏心圆。托勒密还利用严密的数学计算为地心说模型带来了非常优秀的行星运动的预测能力，可以准确的预测日食和月食，预测出来的行星运动位置在天空中的误差不超过2°。
经过了托勒密的发展，地心说模型达到前所未有的高度。但是整个系统变得异常的繁琐、复杂，绕地球运行的轮子多达三十几个，想要计算行星的运动工作量非常大。但这样的模型很符合人们的直觉以及心理需求，也就是顺势统治了人类世界观长达一千多年。时间来到了16世纪的哥白尼时代，他是第一个有文献考证的质疑地心说模型的人，认为只要将地球和太阳调换个位置，就能省去很多看似不必要的本轮，同样也可以解释行星逆行现象。
这就是哥白尼在1543年出版的《天球运行论》中提出的日心说，但是他的日心说，并没有否定亚里士多德提出的天球模型，更没有质疑行星在轨道上的匀速圆转运动。因此这样的日心说带来的结果就是，虽然太阳系模型看起来简洁了，但是行星轨道、位置的预测能力远没有托勒密模型来的准确。因此哥白尼的日心说有非常大的缺陷，并不好用，他只是给人类带来了一种新的思想浪潮，一种具有革命性的思维方式。指导人们换一种更简洁的方式去解释宇宙，而不是不停地给行星添加本轮，以符合观测数据。而开普勒则不同，他不仅接受了哥白尼的思想，还大胆的、以超强的预见性击碎了几千年来人们的世界观。随着而来的就是新物理学的诞生。
开普勒小时候也是命运多舛得过天花和猩红热，这两种疾病一个使他破了相，另一个使他的视力变得远不及常人。很难有人能预料到他以后会成为一个优秀的天文学家，因为在那个时代天文学家必须具备裸眼观天的能力。1600年的时候在大学教书的开普勒给素不相识的第谷·布拉赫写了一封信，在信上他展示了自己对天文学的研究和思考，并且展示出了超强的数学能力。这正是第谷·布拉赫所急需、且不具备的能力，因此开普勒就成为第谷的助手，但不幸的是10个月后也就是1601年第谷·布拉赫离世。有幸的是，开普勒获得了第谷·布拉赫的“遗产”，这个遗产正是第谷20年来对太阳系各大行星运动非常精确的观测数据。
在这些数据的基础上，开普勒就开始着手改进和完善哥白尼日心说，起初开普勒通过哥白尼的日心说模型，也就是偏心圆轨道以及行星的匀速圆周运动，经过大量的计算发现得出来的数据与观测得不符。托勒密的模型也和观测数据不符。但开普勒十分坚信第谷的实际观测数据是准确的，因此他大胆的抛弃了人们坚信几千年的行星匀速圆周运动的方式，以及偏心圆轨道。决定以新的几何曲线去描述行星运动的轨道。经过长达四年的大量计算和常识，最后发现椭圆轨道以及行星的运动速度在轨道上是可变的。并且将这种新的轨道和运动方式应用在所有已知的行星中发现得出来的结果正是第谷观测到的数据。
因此在1609年在著作《新天天文学》中发表了他的成果。1619年，又经过10年的计算，在《宇宙和谐》著作中发表了行星运动的周期定律。同往常一样，一个具有跨时代理论的出现首先会受到人们的冷落和质疑，毕竟人类2000年来的完美、匀速运动的天球被打破了，取而代之的是一个椭圆的、且行星速度会发生改变的宇宙。这很难与人们的常识的相结合，首先没有了天球、没有了亚里士多德的理论基础，你怎么解释行星为何会绕太阳旋转，为何它的轨道会是椭圆的？而且它的速度为何会发生变化？地球在动，而且速度在变化为什么我们一点也感觉不到？在当时这些问题无人能答。
因此在开普勒的有生之年他的理论并没有被人认可。直到越来越多的观测证据的出现开普勒的太阳系模型才展现出了他的魔力。例如利用开普勒的三大定律我们第一次预测到了一个以前从来没有观察到的现象，就是水星和金星凌日。1631年人类第一次观察到了水星凌日，并且与开普勒三大定律预测的时间完全相符。至此到了17世纪后半叶，他的理论已经风靡天文学界，被很多天文学家用来计算天体的运行轨道。
其中就包括埃德蒙·哈雷对彗星的研究，但他不知道为何彗星会拥有如此奇怪的轨道，同样也搞不懂为何行星的轨道会是椭圆。毕竟数学能力有限，于是他就寻找了牛顿...！至此科学界天翻地覆，人类历史上最伟大的一本书《原理》横空出世。这一切能够顺理成章，离不开开普勒的贡献。所以说三大定律并不仅仅是规定了天体运行的轨道，他同爱因斯坦的理论一样，颠覆的是人类几千年来固有的天球、匀速圆周运动的世界观。
开普勒及其揭示的哪三定律?
在哥白尼之后，丹麦有位著名的观测家，名叫第谷。他通晓哥白尼的学说，然而他却不赞成“日心说”。他对天体运行的规律提出了一种既不同于“地心说”又有别于“日心说”的方案，认为月亮、太阳绕着地球转，而行星围绕着太阳转。当然，这种方案是不正确的。但非常重要的是，第谷从事过长期的天文观测。他在丹麦的一座天文台进行过20多年的天文观测，这座天文台拥有当时最好的天文观测仪器，而这些仪器中有许多是第谷亲自设计的。第谷对诸行星的观测都是十分精确的，而每次观测都作了详详细细的观测记录。在20多年积累下来的大批观测记录。
第谷的几位助手中，有一位德国人，他的名字叫开普勒。在学生时代，开普勒便对数学和天文学有着浓厚的兴趣。由于发表过有利于哥白尼学说的见解，为此受到天主教徒的迫害，几经迁移，最后不得不迁住布拉格。也正因为这样，他才有机会当上第谷的助手。开普勒当第谷的助手时间不长，第谷便去世了。在以后的岁月里，开普勒更加勤奋地工作，他醉心于将行星的运行规律用某种数学形式表示出来。为此，他致力于研究他的老师第谷生前留下来的大量观测资料。
哥白尼的行星轨道是正圆形的。这是因为当时的人们认为，圆周是最完善、最美的图形，同时从当时的观测结果来看，行星的轨道也几乎与正圆形没有什么差别。
根据第谷的资料，开普勒发现，哥白尼的圆形轨道只是近似的，而行星的实际轨道并不是以太阳为中心的正圆周。对此，开普勒进行了大量的分析与计算。他曾精细地采用各种各样的圆组合曲线，企图用此来说明行星的轨道。但无论如何组合，也不能与第谷的观测资料相符。而对于老师的观测记录，开普勒是深信不疑的。于是，他摒弃了完美的圆形轨道以及圆组合轨道的设想，最后终于找到椭圆轨道这种形式作为行星运行的轨道。开普勒采用这种形式的轨道以后，计算的结果与观测的实际位置完全吻合。至此，他确定，行星轨道是椭圆形的而不是圆形的。他终于找到了哥白尼学说与实际情况偏差的根源。在这个基础上，开普勒总结出了行星运动的三个重要定律——著名的开普勒三定律：
第一，各行星都沿着各自的椭圆轨道运行，而太阳位于椭圆的一个焦点上。这些椭圆与圆周比较接近，当要求不十分精确时，可以把它们当成圆周；
第二，在行星运动中，行星与太阳之间的连线在任意相等的时间内扫过同样的面积。不难看出，行星靠近太阳时，速度快，远离太阳时，速度慢；
第三，各行星绕太阳公转一周的时间T(称为周期)的平方跟轨道的平均半径r(即太阳到行星的平均距离)的立方成正比。
用这些定律计算出来的行星位置，是十分准确的。至此，人们对各个行星是如何运动的这个问题就已得到比较满意的解决。这时摆在人们面前的问题已经变成：行星为什么按这三个定律运行？
牛顿和爱因斯坦到了晚年,怎么开始相信神学了?
一直以来就有一个“科学的尽头是神学”的传说，大意是“当科学家们历尽千辛登上科学的顶峰时，却发现神学家们早已在那里恭候多时了”，所以无一例外，牛顿和爱因斯坦都在晚年时都投入了神学研究，而且这个传闻由来已久，那么真的是这样吗？
牛顿和爱因斯坦的观
牛顿当时在科学上的成就无人能及，但如果按时间占比计算，科学只是他生活中的一小部分，他主要的时间和精力都投入了炼金术和神学，甚至为此都写下了100万字的手稿！牛顿的专家罗布·艾利夫说，牛顿对炼金术的投入，不仅仅是兴趣那么简单，甚至可以说牛顿是主业是炼金术，科学研究只是业余爱好，甚至他将科学研究也用到了炼金术里面。
美国化学遗产基金会收藏的牛顿炼金术手稿
牛顿不仅是炼金术士，也是神秘团体玫瑰十字会的成员，并且研究灵数学、占星学等神秘学科！不少研究牛顿的专家都猜测，牛顿研究行星运动的最初动力，是为了占星——因为他要绘制较古代更为精确的星盘。
所以牛顿是一个探索者，一个天才，难能可贵的是他同时具有理性的光辉，在他身上炼金术士、秘术知识得到了完美和谐的统一！顺便提一下，现当代工业中不可或缺的化学发展和炼金术有着千丝万缕的关系！
爱因斯坦相信上帝吗？
与牛顿相信炼金术和神秘论不一样，爱因斯坦是一个绝对的无神论者！爱因斯坦是犹太人，因此从出生开始就得无条件信奉犹太教，但你不要就此认为爱因斯坦是一个犹太教徒，他在自传中称自己在12岁时就失去了信仰，并且认为对人类而言只是一个不负责任的谎言！
爱因斯坦不相信人格化的上帝，他曾多次说过，在他看来人格化的上帝的想法是幼稚的！在回答美国犹太领袖拉比赫伯特·高德斯坦的问题时，他回答道：“我相信斯宾诺莎的神，一个通过存在事物的和谐有序体现自己的神，而不是一个关心人类命运和行为的神。“ 他称自己是一个不可知论，因为爱因斯坦认为人类对自然以及本身知之甚少，他个人更喜欢保持持谦逊的态度！
巴鲁赫·斯宾诺莎是西方哲学史上重要的理性主义者，他与笛卡尔和莱布尼茨齐名！斯宾诺莎是一位一元论者或泛神论者。他认为宇宙中只有一种最高实体，而上帝和宇宙是同一回事！并且这是他通过逻辑推理得到的！他同时认为人类的智慧是最高实体智慧的组成部分，而每个事件都有内在因！其实到了斯宾诺莎这种绝对理性主义的层次，上帝就是浮云！
爱因斯坦不止一次提到媒体断章取义他的讲话而定义他是一个虔诚的教徒，而且他还专门为此发表声明！
你们所读到的所有关于我的观的信息就是个彻头彻尾的谎言。我不相信人格化的上帝，而且都表达得很清楚。如果在我的内心有什么能被称之为的，那就是对于我们的科学所能揭示的世界，对于这世界结构的我保持无垠的敬仰。
但很好玩的是，爱因斯坦曾经不止一次的提到“上帝不掷骰子”，而且还称“上帝是一个慈祥的老头子”，或者有时候就直接以“老头子”来称呼上帝，从这一点你也不难可以看出，他对上帝的态度是揶揄，而不是作为一个教徒的敬畏！
科学家真的不信神学吗？
牛顿是局限于时代，而爱因斯坦则是一个坚定的无神论者，那么到了现代，科学与科技已经触及到了社会方方面面，还有人相信科学家相信神学吗？答案可能会超出你的预料，有不少科学家是相信神学的，而且比例还不小！
1998年7月号《自然》期刊上有一篇有趣的文章，标题是《顶尖的科学家们依然不信有上帝》，看起来这是一篇在科学家中调查后没有人相信上帝的调查报告，但先不要急，因为凡是调查报告，总有让你意想不到的结果！
调查范围是美国科学院517名生物和物理专业的院士，调查问卷的回收率超过50%，其中有72.2%的比例表示自己完全不相信任何超自然现象以及人格化的上帝！可以认为这些科学家是鉴定的无神论者！而20.8%的科学家则选择了不可知论，有点类似于爱因斯坦持有的“不可知论立场”，但爱因斯坦的“不可知论”立场是“对宇宙谦逊的态度”！
最后令人大跌眼镜却又不出意外的是有7%的科学家选择相信人格化的上帝，也就是这些科学家有确定的信仰，毕竟上帝是部分里的灵魂人物！
因此科学家都相信神学，那绝对是个谎言，当然也不能说所有的科学家都不相信神学！但有资料表明，有信仰的科学家比例正在下降，未来的趋势正走向科学家都不相信神学！科学并不能解决一切，但除了依托科学这个工具外，我们还能依靠什么？这个300多年前发明的工具，将一直指导人类走向未来！
牛顿提出的六分仪原理是怎样的?
六分仪 用来测量远方两个目标之间夹角的光学仪器。通常用它测量某一时刻太阳或其他天体与海平线或地平线的夹角﹐以便迅速得知海船或飞机所在位置的经纬度。六分仪的原理是牛顿首先提出的。六分仪具有扇状外形﹐其组成部分包括一架小望远镜﹐一个半透明半反射的固定平面镜即地平镜﹐一个与指标相联的活动反射镜即指标镜。六分仪的刻度弧为圆周的1/6。使用时﹐观测者手持六分仪﹐转动指标镜﹐使在视场里同时出现的天体与海平线重合。根据指标镜的转角可以读出天体的高度角﹐其误差约为±02～±1。在航空六分仪的视场里﹐有代替地平线的水准器。这种六分仪一般还有读数平均机构。六分仪的特点是轻便﹐可以在摆动著的物体如船舶上观测。缺点是阴雨天不能使用。二十世纪四十年代以后﹐虽然出现了各种无线电定位法﹐但六分仪仍在广泛应用。 早期航海家在大海中沿航线航行时，需要不断确定航船所处的位置，即船所处的经度和纬度的交叉点。航海家为了弄清楚自己的船所处的纬度，需要有一种仪器，它能通过对地平线和中午的太阳之间的夹角的测量，或通过对地平线和某颗固定星之间的夹角的测量来确定纬度。最初，水手用星盘来测量太阳高度，但由于船的甲板是上下起伏的，这种仪器极难操作，而且不容易测算准确。后来人们用直角仪取代了星盘。航海图上的六分仪及两脚规、量角器、平行尺等早期航海仪器 1731年，哈德明了反射象限仪，并很快发展成了六分仪，即测量圆周的1/6的一种弓形仪器。哈德利曾和哈雷一起研制成功了一种反射望远镜。他接着又制造了一种在海上测量角度的仪器。观测者可以通过一面镜子同时看见地平线和太阳，它们之间的角度用边缘标有刻度的象限仪量出来。1732年，英国海军部把量90度夹角的象限仪放在一只快艇上作试验，结果非常精确。于是象限仪成为海军航行的必备仪器。1757年，坎贝尔船长把象限仪弧度扩大，用来量120度的夹角，这样象限仪便变成了六分仪。它由一个三角形的架子组成，一边是一个弧形板，上面上刻度和可以移动的指针。反射镜将夹角需测量的两物体反射到一起，就可以方便地测到角度并计算出该船处在的纬度，以保证船舶沿正确的航线行驶。 法国的“法兰西”号大型客轮在恶劣天气时使用先进的电子导航仪器控制自动行驶。但在特殊情况下仍需要六分仪来辅助判定方位