普勒来到第谷身边以后，师徒俩朝夕相处，形影不离，结成了忘年交，次年第谷逝世，开普勒接替了他的工作，并继承了他的宫廷数学家的职务．

开普勒认真地研究了第谷多年的大量记录．开普勒计算出来的火星位置和第谷的数据之间相差8'，这个角度约相当于手表上的秒针在。

时间内转过的角度．会不会是第谷观测失误了呢？不会！开普勒完全信赖第谷，即使是这样微小的数值，第谷也不会弄错的．经过多年的数学计算，开普勒发现：第谷精确的观察数据与当时所认为的天体沿圆周匀速运动的轨道学说不相符．

最终开普勒认识到了行星轨道不是圆而是椭圆．他在1609年发表的《新天文学》中提出了他的前两个行星运动定律：行星运动第一定律认为每颗行星都在一个椭圆形的轨道上绕太阳运转，而太阳位于这个椭圆轨道的一个焦点上；行星运动第二定律认为行星运行离太阳越近运行越快，行星与太阳之间的连线在相等时间内扫过的面积相等．

10年后，开普勒发表了他的行星运动第三定律：行星距离太阳越远，它的运转周期越长；运转周期的平方与到太阳之间距离的立方成正比．他在1619年出版的《宇宙的和谐论》一书中详细阐述了这条定律．至此．开普勒三定律便完整地提出来了．

开普勒定律对行星绕太阳运动作了一个基本完整、正确的描述，解决了天文学的一个基本问题．从此，天文学成为一门精确的科学，开普勒被人们尊称为“天空的立法者”．他的三大定律，为牛顿的经典力学体系的建立提供了坚实的基础．

运动状态变化的因果追踪

关于物体的运动是否发生变化，亚里士多德曾断言：“物体只有在一个不断作用者的直接接触下，才能保持运动，一旦推动者停止作用，或两者脱离接触，物体就会停止下来．”亚里士多德对抛射体的解释是：“在抛射体的后面形成了虚空区域，由于自然界惧怕虚空，于是就有空气立即填补了这一虚空区域，因而形成了推力．"6世纪希腊有一位学者对亚里士多德的运动学说持批判态度，他叫菲洛彭诺斯．他认为抛体本身具有某种动力，推动物体前进，直到耗尽才趋于停止，这种看法后来发展为“冲力理论”．

巴黎大学校长布里丹也是批判亚里士多德运动学说的先行者．伽利略也不认可亚里士多德把运动分成自然运动和强迫运动的观点．伽利略领悟到，将人们引人歧途的是摩擦力或空气、水等媒质的阻力，这是人们在日常观一察物体运动时难以完全避免的?他通过一个经典的斜面实验引出了物体的“惯性”，运卸并不需要力的维持．

一在《关于两门新科学的谈话和数学证明》一书中他精彩描述了这样的力学实验情景．“在一只做匀速直线运动的密封船舱里，一切力学现象都和船静止时一样：小瓶里的水照样一滴一滴地垂直掉下来；盆里的鱼照样自由地游动；小虫子照样向各个方向自由地飞翔；人在船上用同样的力气往各个方向跳，都会跳得同样远．”可见，我们用任何力学实验都无法判断和确定船的状态是静止的还是匀速的．如果力学定律在某个参考系（指惯性参考系）中是成立的，那么相对于该参考系做匀速直线运动的参考系中，它也同样成立．在描述力学过程方面，各个惯性参考系都是等效的．这就是著名的伽利略相对性原理．

但伽利略认为等速圆周运动也是惯性运动，行星正是由于沿圆周轨道做等速运动才能永恒地运转．他的直线运动实际上只限于沿着水平面的运动，所以并没有正确她.