泰寇的重要地位不是按理论家说的,而是按照观测家说的。他先在丹麦国王奖励下,后来在如卢多勒夫二世皇帝奖励下从事天文观测。他制定了一个恒星表,又把许多年间各行星的位置记下来,在他死前不久,当时还是个青年的开普勒,做了他的助手,对于开普勒讲,泰寇的观测结果是无价之宝。
开普勒是说明人假设没有多大天才仅凭毅力能达到什么成就的一个最显著的实力。他是继哥白尼之后采用太阳中心说的头一个重要天文学家,但是泰寇的观测资料表明,太阳中心说按哥白尼所定的形式不会十分正确。开普勒受必达哥拉斯哲学的影响,虽是个虔诚的新教徒,却有点异想天开的倾向太阳崇拜这些动机,当然让他对太阳中心说有了偏爱,他的毕达哥拉斯哲学又引动他追随柏拉图的《蒂迈欧篇》。设想宇宙的意义必定寄托在五种正多面体上,他利用这五种正多面体设想种种假说,最后仗着好运,有一个假说这么管用。
开普勒的伟大成就是发现他的行星运动三定律,其中有两条定律是他在1609年发表的,第3条定律发表于16 19年,他的第一定律说: 行星然沿椭圆轨道运动,太阳占据着椭圆的一个焦点,第二定律说一个行星和太阳之间的连接线在相等时间内照出相等面积,第三定律说一个行星的公转周期平方与这行星和太阳之间的平均距离立方成正比。
这几条定律有着特别重要的意义。
可能除牛顿之外,伽利略要算是近代科学最伟大的奠基者了。他大约就诞生在米凯兰基罗逝世的同一天,而又在牛顿诞生那年逝世。把这两件事实推荐给还信生死轮回的人,假定有这种人哈。伽利略是重要的天文学家,但他作为动力学的始祖或许更重要。
伽利略首先发现加速度在动力学上的重要性,加速度的意思即速度变化,不管速度大小的变化还是速度方向的变化,例如沿圆周作等速运动的物体时,时时有一个倾向圆心的加速度,用伽利略时代以前素来习惯的用语,不妨说,无论是地上或天上,他都把直线上的等速运动看成是唯一自然的运动,早先一直认为天体做圆周运动,地上的物体沿直线运动是自然的,但又认为地上的运动物体若听其自然会渐渐停止运动。伽利略一反这种意见,认为一切物体如果听任自然,都要沿直线按均匀速度运动下去,运动快慢或运动方向的任何变化,必须解释成由于某个力的作用,这条定律经牛顿宣布为第一运动定律也叫惯性定律。
伽利略是确定落体定律的第一人。只要有了加速度概念,这定律单纯之至。定律说,物体在自由下落当中,若把空气阻力可能产生的影响除外,它的加速度是始终如一的,进一步讲,一切物体不问轻重大小,这个加速度全相同,直到发明了抽气机后,才可能给这条定律做完全证明。抽气机的发明是大约1654年的事。从此以后,便能够观察在几乎等于真空的空间里下落的物体,结果发现羽毛和铅落的一般快,伽利略当时所证明的是大块和小块的同种物质之间没有测量得到的区别,直到他那个时代向来以为大铅块总比小铅块落得快得多,但是伽利略用实验证明这不合事实,在伽利略的时代,测量技术并不是像后来那样的经历,尽管如此,他仍然得出了真实的落体定律。假设物体在真空中下落,它的速度按一定比率增大,在第1秒末物体的速度是每秒32英尺,第2秒末是每秒64英尺,第3秒末每秒96英尺,以此类推,物体的加速度,即速度的增加率总是一样,每过一秒钟速度的增加是大约32英尺。
伽利略又研究了子弹飞行问题,这对他的雇主说来是个重要的问题。向来认为水平发射出去的子弹,暂时间沿水平方向运动,然后突然开始垂直下落,伽利略证明撇开空气阻力不计,水平速度要遵从惯性定律保持不变,不过还要加上一个垂直速度,这速度按照落体定律增大。要想求出子弹飞行一段时间以后某个短时间内的运动情况,可采取以下步骤: 首先假令子弹不往下落,它会走一段和飞行的第1秒钟内走过的水平距离相等的水平距离。其次,假令子弹不做水平运动只往下落,那么它就会按照与飞行开始后的时间成正比的速度垂直降落,事实上子弹的位置变化正好像子弹先按起始速度水平运动一秒钟,然后再按照与飞行与经历的时间成正比的速度垂直降落一秒钟那时应有的位置一样。有简单计算知道,结果形成的子弹路径是一条抛物线,把空气阻力的干扰部分除外,这一点可有观察证实。