科学史十五讲第05讲-科学在欧洲的复兴.pptVIP

第谷是一个观测天文学家，数学水平不高，他很希望有人能帮助他从理论上证明他的体系正确性。正在这时，他收到了一位年轻的大学生寄来的一本书，并希望第谷能给他提供一个“就业岗位”。 从这本书中，第谷看到这个年轻人有着很高的数学素养，也正是他寻找的助手，第谷向这位年轻人发出了邀请。 * 4. 开普勒：天空的立法者 开普勒 1571-1630 * 《宇宙的奥秘》 1596年7月19日，开普勒得到了“伟大的发现” 可以用地球来度量所有其他轨道：一个十二面体外切地球；这个十二面体就内接于火星天球。一个四面体外切火星轨道，这个四面体就内接于木星天球。一个立方体外切木星轨道，这个立方体就内接于土星天球。现在把一个二十面体放入地球轨道，外切这个二十面体的天球就是金星。把一个八面体放入金星轨道，外切这个八面体的天球就是水星。 水 金 地 火 木 土 8 20 12 4 6 * 柏拉图的五种正多面体 * 《宇宙的奥秘》（1596） “占星术的女儿不挣两份面包，天文学的妈妈就要挨饿。” * 火星的8弧分：引出了新世界 第谷给开普勒的任务：整理火星的观测数据，以证实第谷理论； 6年，900页的计算手稿； 正圆模型的8弧分的误差，而第谷的数据误差是4弧分； “我仿佛是从昏睡中突然清醒，看到一缕新的曙光把我全身照亮。” * 《宇宙和谐论》1619 数学对观察自然作出了最重大的贡献，它揭示了思想的巧妙结构，一切事物都是按照这种结构构成的，·····，它揭示了在十分和谐而有规律的结构中的简单的原初因素，整个天体就是用这些原初因素建立起来的，它的各个部分都具有适当的形式。 ——开普勒《宇宙和谐论》 * 《新天文学》（1609） （1）各行星的轨道都是椭圆，太阳位于这些椭圆的一个焦点上； （2）每颗行星在相等的时间内其轨道半径所扫过的面积相等； （3）行星沿它的轨道运行一周所花时间的平方与该行星到太阳的平均距离的立方成正比。（蕴含在《宇宙和谐论》1619） * 思考题 1 来自中国的三大技术（火药、指南针和印刷术）对中世纪欧洲文明复兴起到了什么作用？ 2 第谷为什么不相信哥白尼的日心说？他构造出一种什么样的宇宙体系？这种体系是否能解释行星的逆行？ * * 作为科学家与工程师的—达·芬奇 如果你只知道《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》，那你仅知道半个达·芬奇…… * * “以实验探究其原因。” 自然界的不可思议的翻译者是经验。经验绝不会欺骗人，只是人们的解释往往欺骗自己。我们在种种场合和种种情况下谈论经验，由此才能够引出一般的规律。自然界始于经验，终于经验，我们必须反其道而行之。即人必须从试验开始，以实验探究其原因。 —达·芬奇 * 飞翔 * 三、哥白尼革命 近代自然科学诞生的重要标志是由哥白尼掀起的一场革命而引发的。这场革命首先是对宇宙观念的重新整理，但是最终引导人类突破了一个封闭的世界，走向一个无限的宇宙，从而揭开了人类思想领域开始重大转变的序幕。 * 哥白尼革命的意义 哥白尼革命是一场观念上的革命，是人的宇宙概念以及人与宇宙之间关系的概念的一次转型，是西方思想发展史上的划时代的转向。 * 以地球为中心的九层水晶天球，上帝和天使在推动天球的运转 1.中世纪的宇宙结构 * 古希腊宇宙结构的“神圣化”—天界是恒定的、完美的，包含在一个水晶球内，是它的转动带动其他球层的转动，球的转动带着行星转动！ * 但丁《神曲》描绘了从地狱到天堂的“天路历程” * 2.亚里士多德“地心体系”被“神化” 正圆的同心球体系，非常完美，但是却无法解释太阳和行星的实际运行天象！ 地 月 水 气 火 行星、恒星球层 天 区 * 同心圆遇到的问题：日行迟疾 日行在春分后则迟，秋分后则速。 春 分 秋 分 夏 至 冬 至 * 古希腊天文学家为了描述太阳运动不均匀性使用的“偏心圆”模型—注意：地球已经不在正圆的中心了！ * 托勒密为了描述太阳运动的不均匀性使用的“对地点”模型—空间中假想的数学点，天文学家站在那里就可以观测天体的匀速圆周运动。 * 地心说碰到的问题：行星的逆行 火星的运行轨迹 * 托勒密“本轮—均轮”模型对行星逆行的解释 * 阿拉伯人翻译的《至大论》 为了描述行星运动图中使用了两个均轮和一个本轮 疑问：上帝真的这样笨拙吗？ * 2.哥白尼：革新者？保守者？ 哥白尼的目的并不是要推翻旧的希腊天文学体系，而是要恢复那个体系的本来面目：如何将匀速圆