大学科学史刚要第五章近代科学的序幕.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,科 学 史 纲 要,社 科 部,姜 琬,第五章 近代科学的序幕哥白尼革命,第一节 中世纪的宇宙结构,第二节 哥白尼革命,第三节 哥白尼学说的斗争,近代科学是在一场科学革命中诞生的这场革命首先是一场观念革命，是在原有的古典数理科学中基本概念框架的变革，在对自然的探索有了全新的思维方式，对自然的提问和回答方式上有了完全不同于以往的形式整个近代科学进入历史舞台，是由哥白尼革命拉开了序幕第一节 中世纪的宇宙结构,犹太人原始的宇宙模型,托勒密的宇宙模型,犹太民族原始的宇宙帐篷说,基督教兴盛之初直至黑暗年代终结，原来希腊的精致的宇宙理论被当作异端予以抛弃，代之以犹太人原始粗陋的宇宙图景：宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（逢）底；圣城耶路撒冷位于盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上这就是所谓宇宙帐篷说前哥白尼时代的天文学背景,中世纪的宇宙模型是以托勒密的天文学和亚里士多德的宇宙论为基础的，被基督教理论所用托勒密的宇宙模型,托勒密系统总结了希腊天文学的优秀成果，确立了地心体系的基本构造，他的理论认为，地球是球形的，处于宇宙的中心，诸天体围绕地球旋转。

他发展了古希腊希帕克斯有关行星运行的理论，用本轮、均轮的组合圆周运动来描述行星的运行轨迹使得他的理论更为精致，并能被天文观测所证实亚里士多德的物理学,亚里士多德的物理学是那个时代的基本的知识背景在亚里士多德的物理学中，有一条著名的定律：,当物体不受力的时候，保持静止；当物体受到力的作用时，就运动而这与人们的日常生活经验是接近的第二节 哥白尼革命,尼古拉哥白尼,尼古拉哥白尼（1473、2、191543、5、24）生于波兰维斯瓦纳河畔的托伦，一个水陆交通极为便利的城市哥白尼10岁丧父，由舅父抚养长大整个古代世界的天文学基本上是行星天文学它们在做周日旋转的恒星天幕上运动，在众星之间穿行，所以希腊人称行星为“漫游者”，希腊天文学将自己的任务规定为对行星运动作出合理的解释托勒密的本轮-均轮的宇宙体系就是希腊人为“拯救行星运动”所作出的最大成就本轮加均轮的组合圆周运动，可以解释行星的逆行、亮度变化等现象，而所谓偏心点的引入，又进一步解释了行星运动速度的不均匀性但是，随着观测材料的不断增多，为解释现象所需要的轮子数也不断增多到了哥白尼的时代，轮子数已增加到八十多个，使得这个体系变得极为复杂哥白尼倡导了日心地动说，认为太阳位于宇宙的中心，地球以及其它行星绕日旋转。

哥白尼学说的形成,1509年，哥白尼写出了关于日心体系的概要，并将之抄赠朋友们传阅；,1540年在波兰的格但斯克出版了哥白尼的朋友和学生雷提卡斯所写的哥白尼天体运行论提纲；,1543年天体运行论出版哥白尼新宇宙学的要点,首先，哥白尼提出了地球自转和公转的概念全部星空的周日旋转实际上是地球自转造成的；而太阳的周年视运动，实际上是由地球绕太阳的每年公转一周造成的，地球还有第三种运动，即所谓倾角运动，地球自转的轴与公转的黄道面保持固定的交角，从而形成地球上四季的差别哥白尼新宇宙学的要点,其次，哥白尼用太阳取代地球位于宇宙的中心，所有的行星包括地球均以太阳为中心转动这一变动使各大行星的运动获得了统一性哥白尼构造的宇宙图景,哥白尼最终构造的宇宙图景是：最外层是恒星天，它是静止不动的，构成了行星运动的参考背景；最远的行星是土星，其运动周期是30年；以后依次是木星，周期12年；火星，周期2年；地球，周期1年；金星，9个月；最后是火星，88天绕地球一周月亮是地球的卫星，它既随地球绕太阳运动，每月又绕地球旋转一周哥白尼学说受到的责难,如果地球以如此大的速度运动，那必定会分崩离析如果说地球在高速运动，那地球上的物体为何没有被抛在后面？,地球如果相对于恒星运动，那么应该可以观察到恒星的周年视差，但人们却从未观测到过。

第三节 哥白尼学说的斗争,1 乔尔丹诺布鲁诺：为真理而,献身的斗士第谷布拉赫：天才的观测家,约翰开普勒：天空的立法者,乔尔丹诺布鲁诺,布鲁诺1548年1月出生于意大利那不勒斯附近的诺拉镇一个贫苦的家庭，17岁进那不勒斯的圣多米尼克修道院他全凭顽强的自学，成为当时一名知识渊博的学者受当时文艺复兴思想的影响，布鲁诺对基督教中世纪的一切传统均持怀疑态度他极力倡导思想自由，宣扬无神论当他接触到哥白尼的学说，立即燃烧起了火一般的热情哥白尼学说中的革命精神强烈地感染了布鲁诺，宣扬日心学说以至进一步宣扬宇宙无限的思想，成了他终身的事业布鲁诺的激进思想使天主教会暴跳如雷、恼羞成怒都会派人到处捕捉他，但总是扑空我愿做烈士而牺牲,1592年5月23日，布鲁诺终于在意大利的威尼斯因被人出卖而被捕次年2月，他被押解到罗马，囚禁在宗教裁判所的监狱里在长达七年的审讯中，布鲁诺始终没有屈服教会最后判处他火刑1600年2月17日，布鲁诺因坚持真理而献出了自己的生命为真理而献身的斗士,第谷布拉赫：天才的观测家,第谷布拉赫（1546-1601）出身于丹麦一个贵族家庭，13岁进入哥本哈根大学学习法律和哲学14岁那年，因参加了一次日食观察，对天文学产生了浓厚的兴趣，便改学数学和天文学。

在专为他建造的皇家天文台里，第谷工作了近二十年他利用当时最先进的观测技术，广泛、系统、细致、精确地观测并记录天象，达到了那个时代的最高水平1572年11月11日，天空出现了一颗从未出现过的新星，现在它成了全天空最亮的星第谷布拉赫发现它是一颗恒星，并判断它距我们很遥远他将自己的观察结果写成了一本书在书中，他首次发明并使用了“新星”（Nova）一词新星暴发示意图,约翰开普勒：天空的立法者,约翰开普勒1571-1630）生于德国南部瓦尔城对自然的数学和谐性有狂热的信仰开普勒3岁时得过天花，致使手眼留下轻度残疾为了找到一个合适的工作，开普勒年轻时进图宾根大学学习神学，指望将来当一个牧师求学期间，开普勒显示出了出众的数学才华他从天文学教授米切尔麦斯特林那里得知哥白尼学说并立即成为其拥护者如果女儿占星术不挣来两份面包，那么天文学母亲就准会被饿死开普勒毕生都是一个狂热的毕达哥拉斯主义者对数的崇拜、对自然界数的和谐的神秘感受、对数学手段的信仰，始终支配着他对天空奥秘的探索活动在第谷的观测材料的基础上，开普勒继续寻找他的宇宙秩序首先他利用第谷的观测数据，巧妙地算出了包括地球在内的六大行星的运行轨道开普勒的杰出贡献,1618年，开普勒出版哥白尼天文学概论，将他已经发现的火星运动两大规律推广到了太阳系的所有行星，而且同时公布了他所发现的第三定律。

开普勒在工作,开普勒行星运动三大定律,行星绕太阳作轨道运行，椭圆轨道以太阳为其中一个焦点由太阳到行星的矢径在相等的时间里扫过相同的面积行星公转周期的平方与其同太阳距离的立方成正比天空的立法者,开普勒的行星运动三大规律，将所有的行星运动与太阳联系在一起，从此，太阳系的概念被牢牢地确立托勒密和哥白尼所运用的一大堆本轮和均轮并彻底地清除，行星按照开普勒定律有条不紊地遨游太空开普勒成了“天空的立法者”爱因斯坦的评价,开普勒的惊人成就，是证明下面这条真理的一个特别美妙的例子，这条真理是：知识不能单从经验得出，而只能从理智的发明同观测到的事实两者的比较得出。