從哥白尼到開普勒ppt課件-wenkub.com
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【正文】 因為 1的立方根是 1， 再平方仍是 1；而 30的立方根大于 3， 平方之 ， 則大于 9， 因此土星與太陽的平均距離略大于日地平均距離的 9倍 。起先我以為自己處于夢幻之中正在為那個苛求已久的原理設(shè)想一種可行的方案 。 武際可 :科技史選講之四 78 開普勒第一定律 武際可 :科技史選講之四 79 開普勒第二定律 武際可 :科技史選講之四 80 3． 4 開普勒對他的 行星運動三定律的敘述 ? 開普勒在他的 《 宇宙的和諧 》 中對他發(fā)現(xiàn)的行星的運動三大定律是這樣介紹的：“談?wù)労椭C性得以確立的運動，我再次提請讀者銘記我在 《 火星評述 》 中根據(jù)第谷極其精確的觀測已經(jīng)闡明的下述事實：經(jīng)過同一偏心圓上同樣周日弧的速度是不等的，隨著與運動之源太陽的距離不同，經(jīng)過偏心圓上相等弧的時間也彼此不同；另一方面，若假定每一場合的時間都相等，比如說等于一自然日，那么同一偏心圓上與之對應(yīng)的兩段周日弧與各自到太陽的距離成反比。之后，他還發(fā)現(xiàn)了第三定律，即各個行星運動周期的平方與各自離太陽的平均距離的立方成正比。因為地球軌道上的 是已知的， 同 之間的夾角可以由實測得到，簡單的三角計算便可以得到的長度， 12次“沖”可以計算出火星軌道上的12個點。開普勒為追求更高的精度，終于不得不打破火星軌道是偏心圓的框框。 武際可 :科技史選講之四 75 ? 但是，這個軌道雖然與選定的 4次“沖”符合很好，對另外的 8次“沖”卻有誤差。很自然地，他認(rèn)為火星的軌道也是一個偏心圓，但是太陽的偏心在什么方向，偏心距多大，需要推算。這樣就得到一串地球的位置 ，從而將地球的軌道畫出來。 ?180?49?769?49?409武際可 :科技史選講之四 72 開普勒計算地球軌道示意 武際可 :科技史選講之四 73 ? 開普勒從一次“沖”開始，當(dāng)過了 687日時，火星繞太陽回到了原處，而地球走了差 43天不到 2周。第谷在世時，從 1576年到 1599年在赫芬島上一共觀測了 20多年。在地球上，為了觀測火星的“沖”，只要不斷測量太陽、火星的夾角，一旦這個夾角成 ，這就是火星的“沖”。 武際可 :科技史選講之四 70 ? 開普勒與第谷是個性很不同的科學(xué)家 ， 第谷長于觀測而開普勒從小目力不佳 、 不善于觀測卻長于理論思維 ， 開普勒是哥白尼學(xué)說的熱心跟隨者 ， 而第谷卻還是一位地心說的擁護(hù)者 。 武際可 :科技史選講之四 68 武際可 :科技史選講之四 69 ? 開普勒曾將他的書贈送給許多人，如伽利略、第谷等，當(dāng)?shù)诠茸x了他的書后，雖然不同意開普勒的觀點，但是對開普勒的才能是頗為贊賞的。 在業(yè)余他做編制年歷和預(yù)言 ， 并且研究天文學(xué) 。 開普勒在大學(xué)里表現(xiàn)出非凡的才能 ， 當(dāng)時 ， 學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀者才允許進(jìn)一步學(xué)習(xí)神學(xué) ， 開普勒在大學(xué)期間一直迷于神學(xué) ， 并且一心向往作一名神職人員 。 ? 他對天文學(xué)上最重要的貢獻(xiàn)是： ? 他在理論上并不是哥白尼的擁護(hù)者 。 ? 從 1576年開始 ， 他靠丹麥王腓特立二世資助 ， 在赫芬島上建立了一所大的天文臺 ， 稱為觀天堡 。 而這些便落在哥白尼的后來人身上了 。 這樣大的誤差表明哥白尼的理論還不完善 。 3 開普勒的行星運動三大定律 ? 哥白尼的學(xué)說雖然使天文學(xué)起了革命性的變化 ， 為太陽系各行星的運動畫出了一幅正確的圖像 。 ? 1616年天主教宣布哥白尼學(xué)說是一種邪說予以禁止。 1584年布魯諾出版了 《 論無限宇宙和世界 》一書，書中指出“宇宙是無限大的，其中的各個世界是無數(shù)的。不僅如此他還進(jìn)一步發(fā)展了哥白尼的學(xué)說。哥白尼的學(xué)說推翻了那些一千多年來被認(rèn)為是金科玉律的東西，從而也動搖了那個時代的知識觀。 特別是對于月亮運動的復(fù)雜性 ， 他對月亮運動的描述仍不能令人滿意 。 ?????? 769493602????? 409493606874 0 97 8 03 6 0 ?? ?T409360780?T 哥白尼計算外行星運動示意 武際可 :科技史選講之四 58 ? 同理，可以算得木星的實際周期為 12年，土星的實際周期為 。 ? 對于外行星，例如對火星來說，如圖 5觀測它連續(xù)兩次“沖”。如對于水星來說，在圖上 為水星連續(xù)兩次在太陽同一側(cè)最大角度的位置， 為在這兩個時刻地球的位置， S為太陽，則有 求出太陽與水星的距離。 哥白尼的日心說體系 武際可 :科技史選講之四 54 ?對于火星 、 木星 、土星這三個外行星 ，哥白尼順利的解釋了它們的“ 順行 ”和 “ 逆行 ”現(xiàn)象 。 ? 首先 ， 哥白尼的日心說正確解釋了太陽的周年軌道與月亮的月軌道 ， 這些軌道是在地球與月亮運動時 ， 從地球上在恒星背景上看到的太陽與月亮的視運動 。由于書中用了大量的幾何知識，所以書的初版廣告中有一句話：“沒有學(xué)過幾何的人，不準(zhǔn)入內(nèi)。 武際可 :科技史選講之四 45 《 天體運行論 》 1543年版 武際可 :科技史選講之四 46 2． 2 《 天體運行論 》 的要點 ? 在 《 天體運行論 》 中哥白尼以有力的證據(jù)論證了日心說。當(dāng)時哥白尼已經(jīng)身患重病，無力反對這篇前言。這份獻(xiàn)詞的目的是向教皇闡述此書絕無褻瀆之意，以求得教皇的諒解和庇護(hù)。 文中對這本書贊美備至 ， 但未提作者的名字 ， 稱作者為 “ 托倫的神父 ” 。 ? 哥白尼最大的貢獻(xiàn)是他積數(shù)十年如一日撰寫的著作《 天體運行論 》 ， 這本書提出了日心說 ， 從而結(jié)束了一千多年的地心說的統(tǒng)治 。 武際可 :科技史選講之四 41 ? 哥白尼在 30歲時回到波蘭 ， 那時他舅父在一個大教堂里當(dāng)教士 ， 他也就在舅父的教堂里當(dāng)一名博學(xué)教士 。之后，他的舅父本來想培養(yǎng)他成為教職人員，所以送他到意大利游學(xué)，在那里他學(xué)習(xí)了教會法律、希臘文，并且得到了博士學(xué)位。 武際可 :科技史選講之四 37
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