作者：朱廣菁
“古代天文學，以天體測量為主，主要研究天體在空間的位置及其運動；至牛頓時代，牛頓創(chuàng)立牛頓力學，使天文學出現(xiàn)了一個新的分支——天體力學，這是天文學發(fā)展歷史上的一個巨大飛躍；以愛因斯坦提出廣義相對論為標志，天體物理學自此誕生并一躍成為天文學研究的主流……”
“2009國際天文年”來臨之際，中國天文學會理事長、中科院國家天文臺副臺長趙剛博士，就現(xiàn)代天文學前沿熱點問題，應邀接受本報記者采訪。
本世紀天文學“兩朵烏云”：暗物質(zhì)與暗能量
上個世紀30年代，諾貝爾獎獲得者密立根，曾致力于將位于美國加利福尼亞州南部城市帕薩迪納的加州理工學院，建成世界一流的研究機構(gòu)。他聘用的第一位從事天體物理研究的學者，是瑞士籍科學家弗里茲?茲威基。1934年，茲威基研究了星系團內(nèi)星系的運動，首次提出暗物質(zhì)存在的可能性。
星系在宇宙中有一種成團傾向，彼此之間有引力聯(lián)系，由其構(gòu)成的體系稱為星系群；若受引力束縛在一起的星系群不止幾十個，而是幾百個、上千個、幾千個，那么就稱為星系團。星系團中成百上千的星系，因被自身引力束縛，運動速度與引力必須達成平衡才不致出軌；而且引力越強，運動速度越快。然而，茲威基發(fā)現(xiàn)，星系團內(nèi)星系遠遠不足以產(chǎn)生如此大的引力，一定還存在人類看不見的其他物質(zhì)，他稱之為暗物質(zhì)。
暗物質(zhì)存在的直觀證據(jù)，是引力透鏡現(xiàn)象：當遙遠星系發(fā)出的光途經(jīng)某個星系團附近時，光線就會因星系團引力偏折，這時的星系團就好似一個透鏡，朝這個方向望去就會看到巨大的光弧甚至同一個星系的幾個不同鏡像。
1990年，美國航天飛機將哈勃太空望遠鏡送上太空。根據(jù)哈勃望遠鏡獲取的觀測資料，人們計算出宇宙年齡大約為120億年～140億年；然而天文學家已知有些古老的球狀星團，它們的年齡約為140億年～160億年左右。這便顯現(xiàn)出一種矛盾，即宇宙年齡居然比某些球狀星團年齡小。
后來，一個意外發(fā)現(xiàn)震動了科學界。天文學家稱為Ia型的超新星，因其爆炸時發(fā)出光的亮度是固定的，故可作為一個標準燭光。知道了標準燭光，再用望遠鏡觀測其亮度，就可確定其距離。十幾年前，由利斯等人和帕爾莫特等人組成的兩個獨立天文研究小組幾乎同時宣布：利用Ia型超新星作標準燭光，他們發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹。此前，幾乎所有人都認為宇宙膨脹一定是減速的，因為萬有引力對膨脹只起減速作用。
宇宙加速膨脹這一發(fā)現(xiàn)表明：宇宙年齡比人們原來想象的要長，而且其中要么存在斥力，要么存在科學家稱之為暗能量的負壓強。
“了解暗物質(zhì)和暗能量，是21世紀科學史的大挑戰(zhàn)?！?008年10月12日，“隆重紀念望遠鏡發(fā)明400周年——科學大師演講會”在北京人民大會堂舉行，1957年諾貝爾物理學獎獲得者、美國哥倫比亞大學教授李政道在演講中提出上述觀點。他指出：“宇宙總能量約5%是已知物質(zhì)的能量；約25%是暗物質(zhì)的能量，約70%是暗能量。但什么是暗物質(zhì)、暗能量，我們不知道?！?br>
本世紀一項方興未艾探索：地外智慧生命
火星被認為是太陽系中最有可能存在地外生命的行星。
早在19世紀末，“火星運河”的“發(fā)現(xiàn)”曾熱遍全球。人們推測，火星上既然有人工運河，就一定會有火星人。此后于20世紀初掀起的認識火星人的熱潮，便不曾中斷。
火星具有與地球非常相近的特征：公轉(zhuǎn)周期只有1．9回歸年，同地球相差不大；自轉(zhuǎn)周期即一天的變化同地球幾乎相同：只比地球長140分鐘，近2．5小時；火星劃分5個帶：中間的熱帶，溫度在20攝氏度～80攝氏度左右，南北的溫帶以及兩端的極冠。
火星上是否真曾存在生命？
1975年8月20日和同年9月9日，美國航空航天局先后發(fā)射兩艘無人飛船海盜一號、海盜二號，在火星表面開展3項尋找生命實驗即放射性同位素示蹤、光合作用和呼吸作用生物學實驗。3個實驗均未找到生命存在證據(jù)。然而，人類仍然懷有兩種希望：如果火星現(xiàn)在沒有生命，是否在很久以前曾有生命存在；現(xiàn)在火星上或許存在一些低級生命，只是對人類精心設(shè)計的實驗沒有反應。
太陽系中大行星即木星、土星及天王星、海王星又呈現(xiàn)何種狀態(tài)？
從現(xiàn)今探索結(jié)果看，這些大行星的大氣主要由液態(tài)的甲烷、氫和氨構(gòu)成，其存在生命的可能性非常小。
太陽系外，銀河系其他類似太陽系的恒星-行星系統(tǒng)，又有多大可能有理性生命存在？
惟有類似太陽大小的恒星－行星系統(tǒng)，才有可能存在生命。大質(zhì)量恒星演化非?？欤瑥纳剿纼H約幾百萬年時間，而生命很難在如此短的時間內(nèi)產(chǎn)生；小質(zhì)量恒星的光度太暗，其行星必須距它們很近，才能獲取足夠能量使生命過程發(fā)生。然而，繞恒星運動太近的天體將被引力場俘獲，在自轉(zhuǎn)制動下，它們總是以一側(cè)相對恒星，這樣便使其一側(cè)太熱而另一側(cè)太冷。即使行星盡力保存大氣，其強烈的星風亦難使兩側(cè)溫度達到平衡。
到目前為止，人類僅尋找到300余顆系外行星候選體，顯然尚需在太陽系其他區(qū)域、銀河系其他區(qū)域以及不同星族的恒星周圍，繼續(xù)尋找系外行星。只有擁有更大樣本的候選體，才能從統(tǒng)計學視角研究行星形成機制及其在銀河系演化中所起作用。
人類即使探測到類地行星，與尋找到地外生命的目標仍相距甚遠。為此，天文學家研究的下一個目標將是某些系外行星候選體大氣成分，以尋找系外生命存在的跡象。
本世紀重大天體物理問題：星系形成與演化
宇宙從何而來？由大量恒星組成又作為宇宙基本單元的星系是如何形成和演化的？趙剛向記者推薦畢洪、鄒振隆 、陳學雷撰寫的《宇宙大爆炸》一文，回答這一問題。
300多年前，牛頓認為：宇宙永恒存在，且空間無邊無際。20世紀，一些科學家包括愛因斯坦、勒梅特、伽莫夫等，徹底顛覆了這種見解。經(jīng)研究和觀測證實，宇宙起源于一次“大爆炸”。
“大爆炸”理論認為，大約137億年前，宇宙從極端高溫高密狀態(tài)起源，此后隨其體積膨脹和溫度下降，以質(zhì)子、中子等基本粒子形態(tài)存在的物質(zhì)，最先結(jié)合形成氘、氚、氦、鋰等較輕元素；隨后進一步冷卻形成恒星，在恒星內(nèi)部合成碳、氧、硅、鐵等重元素；再拋射到周圍形成行星；最終，像地球這樣條件適合的行星演化出生命，成為目前的宇宙。
1905年，愛因斯坦提出狹義相對論；10年之后，他又提出廣義相對論。相對論同量子論一起推動了20世紀物理學革命，亦為從整體上研究哈勃發(fā)現(xiàn)的星系宇宙，奠定了理論基礎(chǔ)。
20世紀20年代，天文界圍繞星系是否為銀河系一部分的問題，曾展開一場大討論。就在這時，天文界新秀埃德溫?哈勃來到美國威爾遜天文臺。1922年～1924年期間，他分析一批造父變星亮度之后斷定，這些造父變星和它們所在的星云距地球遠達幾十萬光年，因而一定位于銀河系外。1925年，他根據(jù)河外星系形狀對其分類，又得出第二個重要結(jié)論：星系看起來都在遠離地球而去，且距離越遠，遠離速度越高。哈勃于1929年發(fā)表的這個初步結(jié)論后來被更多觀測所證實，成為人們公認的“哈勃定律”。
“哈勃定律”的重要意義在于，它表明宇宙并非如天文界以前認為的那樣是靜止的；它顯示出宇宙中的星系就像一個膨脹氣球上的斑點，隨膨脹而退行已達100億年～200億年，從而為此前弗里德曼和勒梅特的膨脹宇宙模型提供了觀測依據(jù)。
1946年，一位移居美國的蘇聯(lián)科學家探索宇宙中基本元素如何形成問題。他堅信，高熱爆炸產(chǎn)生的輻射，即使是在100多億年后的今天，亦不會完全消失。
這一預言被后來的觀測研究證實：微波背景輻射即是大爆炸的“余燼”；隨著宇宙不斷膨脹，其背景輻射溫度亦逐漸降低，迄今相當于絕對溫度２．７度即零下２７０．４６攝氏度黑體發(fā)出的微波輻射。所謂黑體，是指能全部吸收外來電磁輻射而毫無反射和透射的理想物體。黑體發(fā)出的輻射在不同波長上的分布，僅與黑體溫度有關(guān)。
1989年的一個早晨，美國航空航天局將COBE衛(wèi)星送上太空。COBE最初9分鐘的觀測結(jié)果就表明，宇宙微波背景輻射具有完美的黑體輻射譜。宇宙大爆炸理論進一步得到證實。
兩名美國學者約翰?馬瑟和喬治?斯穆特，根據(jù)ＣＯＢＥ衛(wèi)星測量結(jié)果進行分析計算后發(fā)現(xiàn)，宇宙微波背景輻射與絕對溫度２．７度黑體輻射非常吻合，此外微波背景輻射在不同方向上溫度有著極其微小的差異，亦即是說存在所謂的各向異性。
2006年12月3日，瑞典皇家科學院宣布，將該年度諾貝爾物理學獎授予美國科學家約翰?馬瑟和喬治?斯穆特，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性。
諾貝爾獎評審委員會發(fā)布的公報說，馬瑟和斯穆特的成果有助于研究早期宇宙，并能幫助人們更多地了解星系和恒星的起源。 （大眾科技報）
始自伽利略的天文豐碑
記者 朱廣菁
400年前，伽利略第一次將望遠鏡指向天空。這一開創(chuàng)性的偉大壯舉，將天文學研究從視覺觀測發(fā)展到利用工具觀測，不僅擴展了觀測范圍，亦使天文觀測的精度大為提高，從而開啟了天文學觀測的新時代。400年來，從光學望遠鏡到射電望遠鏡、空間望遠鏡，這些科學儀器的發(fā)展使人類的視野從光行走一小時距離的太陽系，擴展到幾十萬光年的銀河系，直至百億光年尺度的宇宙深空。
伽利略第一次將望遠鏡指向天空意味著什么？此后隨望遠鏡技術(shù)的發(fā)展，人類具有里程碑意義的天文發(fā)現(xiàn)又有哪些？“2009國際天文年”即將來臨之際，中科院院士、中科院紫金山天文臺研究員陸埮，應邀接受本報記者電話采訪和書面采訪。
1609年秋，意大利科學家伽利略，將荷蘭人利帕什發(fā)明的放大率僅兩三倍的放大鏡筒改造成放大率為30倍的望遠鏡，第一次將其對準天空，人類不曾見過的天象奇觀即刻呈現(xiàn)眼前：銀河系由無數(shù)星體組成，月球表面并不平整，木星周圍環(huán)繞4顆衛(wèi)星，太陽有黑子，金星有盈虧……
人類“走”出太陽系，將視野投向銀河系的恒星世界。
恒星世界是天文學研究最為系統(tǒng)的一個領(lǐng)域，這當然包括太陽--它是距人類最近的一顆恒星。恒星能源研究獲得的成就，是第一個獲得諾貝爾物理學獎的天文項目。
1938年，美國物理學家貝特提出核反應理論，其中包括恒星能量來源問題。他認為太陽中心溫度極高，太陽核心的氫核聚變生成氦核，其釋放的大量能量成為太陽光和熱的源泉；“質(zhì)子－質(zhì)子鏈”和“碳氮循環(huán)”中的一系列核反應，足以提供恒星的輻射能量。
通過望遠鏡，再配以光譜儀，就可以測量天體上的元素，了解恒星的一些成分。這個研究把恒星演化與元素起源聯(lián)系了起來。20世紀50年代，博比奇夫婦、W.A.福勒和霍伊爾提出了恒星元素起源的學說，使恒星演化得到了很大的發(fā)展。現(xiàn)在已經(jīng)知道，恒星演化最終有三個歸宿，即：白矮星、中子星和黑洞。蘇布拉馬尼揚?錢德拉塞卡還給出了白矮星的質(zhì)量上限。由此，福勒和錢德拉塞卡榮獲1983年諾貝爾物理學獎。
20世紀20年代，天文學界發(fā)生的一場大爭論使人類“走”出銀河系，將視野投向廣袤的星系世界：一些旋渦星云，究竟是銀河系內(nèi)由氣體組成的星云還是銀河系外與銀河系同級由恒星組成的星系？美國科學家愛德溫?哈勃于1924年使用美國威爾遜山天文臺2.54米望遠鏡觀測的結(jié)果證明：這些旋渦星云，實際上是銀河系外另一些“銀河系”，稱河外星系或簡稱星系，當然亦有一些其他形狀的星系，如橢圓星系等。從此，人類觀測的星系達千億個以上。
1929年，哈勃用同一架望遠鏡觀測更遠一些的星系，發(fā)現(xiàn)它們的譜線波長長于該譜線的標準波長，這種譜線波長的相對增長量被稱為紅移，與距離成正比。這個現(xiàn)象說明：觀測到的波長長于發(fā)出時的波長，正是宇宙膨脹的表現(xiàn)，是宇宙學最重要的特征。這一發(fā)現(xiàn)在天文學上具有頭等重要的意義。
1946年～1948年，美籍俄裔科學家喬治?伽莫夫，從宇宙膨脹得到啟發(fā)提出大爆炸宇宙學。根據(jù)這個學說，人們可明確地算出，宇宙在誕生后僅3分鐘時即經(jīng)歷了一個氦合成時代，產(chǎn)生了4種產(chǎn)物：氘、氦－3、氦－4、鋰，它們成為今天用以證明宇宙最初3分鐘的“考古文物”；而在宇宙誕生38萬年時，又經(jīng)歷了另一個重要過程即質(zhì)子與電子復合成氫原子的過程，亦留下一件“考古文物”，那就是微波背景輻射。這些“考古文物”均被今天的觀測所精確證實。
傳統(tǒng)的天文學是看天并解釋星光帶來的信息，然而太空天體并非只發(fā)出可見光，除此還有其他波長的輻射，其中天體的無線電波即射電波，可到達地表，成為除可見光以外的第二個地面觀測窗口。20世紀40年代第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后，射電天文學迅速發(fā)展起來并取得一系列重要發(fā)現(xiàn)：星際分子、類星體、脈沖星、微波背景輻射等，都是研究可見光之外的輻射而獲得的天文學成就，號稱射電天文的四大發(fā)現(xiàn)。第一個發(fā)現(xiàn)射電波的是美國一位青年工程師央斯基?，F(xiàn)在，射電強度的單位就是以央斯基的名字命名的。
值得注意的是，這射電四大發(fā)現(xiàn)之一的脈沖星就是上面說到的中子星的一種表現(xiàn)形式。脈沖星的觀測不僅大大加深了對中子星的了解，而且它還提供了一個極為精確的定時信號，可用來研究引力波等重大基礎(chǔ)物理問題，還有導航等高新技術(shù)應用價值?？茖W家研究脈沖星已經(jīng)兩度獲得諾貝爾物理學獎（A. Hewish，1974；R.A. Hulse, J.H. Taylor, 1993）。而射電四大發(fā)現(xiàn)的另一個，即微波背景輻射，是確認大爆炸宇宙學的最強的證據(jù)，研究者因它也曾兩度獲得諾貝爾物理學獎（A.A. Penzias, R.W. Wilson, 1978; J. Mather, G. Smoot, 2006）。
脈沖星首先是由安東尼?休伊什的女學生喬瑟琳?貝爾發(fā)現(xiàn)的，她發(fā)現(xiàn)了一個非常穩(wěn)定而又奇怪的脈沖信號，經(jīng)與導師休伊什多次討論，認為它是由一個新的天體發(fā)出的。在排除了一切其他可能性之后，劍橋的天文學家們最終確定這是一種奇特的天體，并稱之為“脈沖星”，公之于世。后來，胡爾斯和泰勒發(fā)現(xiàn)了一個雙中子星狀態(tài)的脈沖星，并對其堅持了近20年的精確觀測，給出了暗示引力波存在的證據(jù)。
微波背景輻射首先是由阿農(nóng)?彭齊亞斯和羅伯特?威爾遜在1964年~1965年偶然發(fā)現(xiàn)的。他們原是為了降低天線的噪聲，改善其性能，卻無意中發(fā)現(xiàn)了微波背景輻射。由于天線靈敏度不高，他們測出微波背景輻射各個方向上的溫度是一樣的。但是，要完全解釋今天觀測到的宇宙恒星、星系的分布結(jié)構(gòu)，各個方向上的溫度應該有約十萬分之一的差異。后來，約翰?馬瑟和喬治?斯穆特用COBE衛(wèi)星上的儀器，確實觀測到了這十萬分之一的溫度差異，并由此而獲得了諾貝爾物理學獎。遺憾的是，提出大爆炸宇宙學并預言微波背景輻射的伽莫夫，因為早逝而未能獲獎。
現(xiàn)代天文學的視野已經(jīng)遠遠超出了可見光和射電等地面觀測設(shè)備所及的范圍。由于空間技術(shù)的發(fā)展，人們不僅把地面上的光學望遠鏡等送入太空，如哈勃望遠鏡，大大改進了觀測能力，而且，還把X射線、伽馬射線等的觀測設(shè)備送入太空，發(fā)展成了全波段天文學。正因如此，今天的天文學有了突飛猛進的發(fā)展。
10年前，由利斯等人組成的和帕爾莫特等人組成的兩個小組，利用Ia型超新星作標準燭光，發(fā)現(xiàn)了宇宙正在加速膨脹。此前，幾乎所有人都認為宇宙膨脹一定是減速的，因為萬有引力對膨脹只起減速作用。宇宙加速膨脹這一發(fā)現(xiàn)表明，要么存在斥力，要么存在暗能量即負壓強的物質(zhì)。這無論對天文學或者物理學，都將引發(fā)重大變革。
這些里程碑式的重大成就，造就了今天的精確宇宙學時代，不僅協(xié)調(diào)給出了宇宙學主要參數(shù)的精確值，而且明確給出了宇宙中3種物質(zhì)成分的定量組成：可見物質(zhì)（通常物質(zhì)）占4％、暗物質(zhì)占22％、暗能量占74％。
人們突然發(fā)現(xiàn)，人類已經(jīng)認識的所有物質(zhì)，竟然只占4％，宇宙中還有96％的物質(zhì)人類還一無所知！未知的海洋還在我們面前！
背景新聞
“2009國際天文年”，由國際天文學聯(lián)合會和聯(lián)合國教科文組織共同發(fā)起， 主題是“探索我們的宇宙”。
2003年7月，在澳大利亞悉尼舉行的國際天文學聯(lián)合會會員大會上，與會代表以投票方式一致通過向聯(lián)合國申請將2009年定為國際天文年的決議；2005年10月，聯(lián)合國教科文組織同意并支持這份提案；2007年12月20日，聯(lián)合國宣布：2009年為國際天文年。
來源：《大眾科技報》
開普勒定律：近代天文學基石
約翰尼斯?開普勒是最偉大的科學家之一， 或許只有同時期的伽利略可與之媲美，而后只有牛頓超越了他。 他發(fā)現(xiàn)的行星運動三定律，使得哥白尼的日心說不再是“數(shù)學天文學”意義上的假設(shè)，而成為與實體對應的“物理天文學”假說，從而真正確立了日心說。
開普勒行星運動三定律是怎樣誕生的，對后世的影響與啟示又是什么？中國科學院自然科學史研究所研究員、中國古天文聯(lián)合研究中心主任孫小淳博士，近日應本報記者之邀發(fā)表見解。本月中旬，孫小淳博士將赴法國巴黎參加2009國際天文年專題論壇并發(fā)表演講。
1600年，年輕的德國天文學家開普勒來到捷克西部山城布拉格，成為第谷?布拉赫的助手。
第谷將畢生觀測數(shù)據(jù)交予開普勒，希望他繼續(xù)編制世界上最精確的行星運行表。第二年第谷與世長辭。具有深厚數(shù)學功底的開普勒經(jīng)多年研究后發(fā)現(xiàn)，依據(jù)哥白尼理論，這些浩繁的數(shù)據(jù)可歸納為描述行星運動的3條簡單明晰的定律：
1．行星沿橢圓軌道繞太陽運動，太陽位于橢圓的一個焦點上（每個橢圓都有兩個焦點）；2．連接太陽和行星的線段，在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積；3．行星繞太陽運動，橢圓軌道平均半徑的立方與周期的平方成正比。
這3條定律對太陽系中所有的行星都適用，當然包括地球；根據(jù)這3條定律，可通過數(shù)學計算，預報行星在天空中的位置，而且預報與觀測結(jié)果十分相符。開普勒的發(fā)現(xiàn)，確立了哥白尼學說在科學史上的地位。
最初，哥白尼的日心說認為：行星是在做完美的圓周運動，行星軌道中心并非太陽本身而是太陽附近一個抽象的點。開普勒徹底拋棄了傳統(tǒng)的圓形軌道假定，認為行星是繞太陽作橢圓運動，并且太陽本身就位于一個焦點。
早在大學學習時，開普勒即對托勒密與哥白尼體系進行過深入對比研究。1596年，他發(fā)表《宇宙的神秘》一書，試圖用5個正多面體模型解釋：為何只有包括地球在內(nèi)的6顆行星，為何其軌道恰恰是這樣的比例和尺度。后來，他在布拉格傾心于火星運動特征與規(guī)律探索，并稱此為“火星之戰(zhàn)”。他認為火星距地球較近，軌道偏心率較大，其運動最捉摸不定，而這是研究行星運動問題的難點。
起初，開普勒仍按傳統(tǒng)觀念，以圓形求證火星軌道。然而，最大誤差為8角分的計算無法與第谷觀測數(shù)據(jù)相合；后來他改用橢圓計算火星軌道，于此進行了大量冗長的計算——每改變一個假定，就要計算40多組數(shù)據(jù)。在計算機尚未誕生的時代，其困難可想而知。當開普勒發(fā)現(xiàn)第一定律即橢圓軌道定律時，他興奮無比，在圖解上配以勝利女神圖案。橢圓軌道雖然不如圓形完美，可在這之前他已發(fā)現(xiàn)了第二定律即等面積定律，這符合簡單完美的原理，令開普勒非常滿意。
1609年，開普勒出版《新天文學》一書，發(fā)表了上述兩個定律。不同于一般學術(shù)著作，此書詳盡地記錄了他在“火星之戰(zhàn)”中提出的假設(shè)，及其經(jīng)歷錯誤、失敗、挫折直至最后勝利的過程。
此后經(jīng)過長期繁復的計算以及無數(shù)次失敗，開普勒最終發(fā)現(xiàn)了第三定律即周期定律，他于1619年出版《宇宙諧和論》一書發(fā)表了該定律。
自此，開普勒證明了他在青年時代就認定的大自然是按簡單完美的數(shù)學之美創(chuàng)造世界的信念，而且這些定律是建立在第谷精密的觀測數(shù)據(jù)之上；后來牛頓用萬有引力定律加以推導，使開普勒定律不再是數(shù)學上的猜想而是偉大的科學發(fā)現(xiàn)。可以這樣說，是伽利略將行星運動三定律從天上“拉”到地上構(gòu)筑地上的力學，而牛頓又將伽利略地上的力學運用到天上，用一個普適的力學描述天體運動，并最終證明了開普勒定律。伽利略的新物理學、開普勒的天體數(shù)學諧和論和物理天文學，加之牛頓的物理學數(shù)學原理，構(gòu)成了近代科學最美麗的樂章，奠定了經(jīng)典力學基礎(chǔ)。
后來，開普勒式科學研究方法成為近代科學主要探索方法之一。18世紀70年代，德國的提丟斯和波得提出提丟斯-波得定則，即行星到太陽的距離近似滿足一個數(shù)列。1781年赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星差不多恰好處在該定則所預言的位置；按照定則，在火星和木星之間應有一顆行星，1801年，意大利天文學家皮亞齊果然在這個距離上發(fā)現(xiàn)了小行星谷神星。
如今已不稱作“行星”的原第九顆行星冥王星，當初發(fā)現(xiàn)時曾證明牛頓天體力學的神奇。1846年海王星被發(fā)現(xiàn)后，人們發(fā)現(xiàn)其軌道受到較明顯攝動，應當是由另一顆行星引力影響所至。用牛頓力學可推算其所處位置。1930年，美國的湯博終于在預測的天區(qū)觀測到冥王星。應當說，這是天體力學的重大勝利。
開普勒的科學思維方法，不同于當時逐步居主導地位的機械論和歸納法。他的靈感來自哲學的信仰，他的方法是憑直覺假定模型，爾后再用觀測數(shù)據(jù)不斷加以驗證。對于這種方法，人們今天可能會斥之為數(shù)字神秘主義，然而科學發(fā)現(xiàn)本無定則，方法和途徑原本就很多。真正偉大的發(fā)現(xiàn)必然來自跳躍式想象。開普勒就具有無與倫比的精巧推理和數(shù)學洞察力；此外還由于他堅定的信念、永不言敗的精神和嚴密謹慎的工作。當開普勒立志要發(fā)現(xiàn)一個普遍法則后，他從來沒有迷失方向，他的想象力無約束地沉浸在各種假說的創(chuàng)造之中，然后他用最嚴密的數(shù)據(jù)加以檢驗，亦從不放過一點差錯，直至發(fā)現(xiàn)這些優(yōu)美而深奧的定律。
回顧這段科學史，對啟發(fā)今人科學思維與科學方法仍具重要意義?？茖W發(fā)現(xiàn)往往系由煽動兩翼導致，一翼是直觀的思維、跳躍的想象和大膽的假設(shè)，而另一翼則是經(jīng)驗的歸納、嚴密的推論和嚴謹?shù)尿炞C?；仡檪ゴ罂茖W家走過的道路，有益于人類面向未來尋找達到頂峰的途徑。（大眾科技報）
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