從哥白尼到開普勒ppt課件(參考版)
2025-05-15 13:51本頁面
【正文】 ” 武際可 :科技史選講之四 82 。 因此 ， 舉例來說 ， 地球的周期為 1年 ， 土星的周期為 30年 ，如果取這兩個周期之比的立方根 ， 再平方之 ， 得到的數(shù)值剛好就是土星和地球到太陽的中距離之比 。 思想的風(fēng)暴一舉掃蕩了我心中的陰霾 ， 并且在我以布拉赫的觀測為基礎(chǔ)進行了 17年的工作與我現(xiàn)今的潛心研究之間獲得了圓滿的一致 。 最后 ， 5月 15日來臨 ， 一次新的沖擊開始了 ?！薄拔以?22年前由于尚未洞悉方法而暫時擱置的《 宇宙的神秘 》 的一部分，必須重新完成并在此引述。有了開普勒三定律，再有了伽利略關(guān)于落體運動的研究，萬有引力定律與經(jīng)典力學(xué)系統(tǒng)的確立，便是呼之欲出的事了。這三個定律合稱為開普勒關(guān)于行星運動的三定律，都收在他 1619年出版的專著 《 宇宙的和諧 》 一書中。 開普勒計算火星軌道示意圖 ， 1M231 2 3,M M M1 2 3, , ,E E E( 1, 2,3, )iSE i ?( 1, 2,3, )iSE i ?( 1, 2,3, )iSM i ?武際可 :科技史選講之四 77 ? 開普勒在計算地球與火星的軌道時，還發(fā)現(xiàn)了所謂開普勒第二定律，即從橢圓到行星的矢徑在相等的時間內(nèi)，掃過的面積相等。計算表明火星軌道是一個橢圓。 8?8?武際可 :科技史選講之四 76 他最后推求火星實際軌道的方法可以表為如圖 8，令 … 分別代表火星“沖”的位置 … 是“沖”過后 687天的位置，這時火星仍在原來位置上。他試驗了多種圓和類似卵圓的曲線，最后他才試驗橢圓軌道。不過開普勒心里很清楚，這仍然是一個不小的誤差，因為他相信第谷的觀測誤差絕不會超過。這個誤差大約是角度 ，這是一個不大的誤差。終于定下一個比較滿意的火星偏心圓軌道。為此，他從第谷的 12組火星“沖”的記錄中，選擇了 4組，即火星軌道圓上的 4點來推算太陽的位置。 1?0E 1E 2E),3,2,1( ??iSEi),3,2,1( ??iSEi3E武際可 :科技史選講之四 74 ? 有了地球的軌道，開普勒接著去推算火星的軌道。開普勒發(fā)現(xiàn)地球的軌道是一個圓，而太陽卻不在圓心，據(jù)他計算，太陽距圓心大約為半徑的 1/59倍，即約為半徑的 。 SM同之間的角度是可以及時測得的，設(shè) SM為 1，則可以通過計算得到 。如圖， 43天對應(yīng)于角 ，這個角度可以在當(dāng)時測太陽、火星的夾角得到 。開普勒正好是利用這些記載來計算的。這就是說，第谷大約一共能觀測到 12次火星“沖”。事實上，地球在 780日中繞太陽走過了 2周又 ，即共走了 ，而火星走過了 1周又 ，即總共走了。人們早就注意到，每過 780日火星“沖”一次。 武際可 :科技史選講之四 71 3． 3 開普勒三定律的發(fā)現(xiàn) ? 早在哥白尼之前，人們就注意到太陽、地球和外行星在一條直線上的情況，這就是所謂“沖”。 ? 第谷去世后 ， 開普勒被任命為接替第谷為皇家天文學(xué)家 。 同年 10月他再次來到布拉格 ， 不久第谷逝世 ， 臨終前第谷將關(guān)于火星的觀測資料贈給他 ，囑咐他繼續(xù)完成關(guān)于行星運動的 《 魯?shù)婪蛐潜?》 ， 且囑咐他一定要尊重觀測事實 。開普勒同伽利略通過很多次信，尤其在伽利略為宣傳日心說而受審的困難日子里，開普勒曾給以熱情的支承。 ? 開普勒認為引起行星運動的力是太陽產(chǎn)生的 。 ? 1596年 ， 開普勒 25歲時發(fā)表了 《 宇宙的神秘 》 一書 。 正好在格拉茨地方一所教會學(xué)校的數(shù)學(xué)教員去世了 ， 在他的老師麥斯特林的推薦下 ， 于 1594年 4月 11日 ， 22歲的開普勒去格拉茨任數(shù)學(xué)教員 。 武際可 :科技史選講之四 66 第谷 ? 開普勒 16歲是進入德國蒂賓根大學(xué)求學(xué) ， 受秘密宣傳哥白尼學(xué)說的天文學(xué)教授麥斯特林 （ ） 的影響 ， 成為這一學(xué)說的擁護者 。 武際可 :科技史選講之四 65 3． 2 開普勒的生平 ? 開普勒 （ Johannes Kepler,1571,12,27－ 1630， 11，15） 出生于德國 ， 其祖父曾任魏爾市市長 ， 父親則是一位職業(yè)軍人 ， 經(jīng)常外出 ， 并于 1588年離家出走 。 在丹麥國王死后 ， 他不得不逃往布拉格 ， 受聘為布拉格的奧國御前天文學(xué)家 ， 直到 1601年逝世 。 他擁有當(dāng)時最精密的天文觀測儀器 。 由于 1572年有一顆 “ 新星 ”（ 超新星 ） 促使他編制星表并獻身于天文觀測工作 。 武際可 :科技史選講之四 64 3． 1 第谷的觀測工作 ? 第谷 為了進一步發(fā)展日心說 ， 為了編制更為精確的星圖 ， 還需要更好的觀測 、 更深入的理論思考 。 事實上 ， 在哥白尼的學(xué)說中還保留了行星運動軌道是圓形的古代觀點 。 大約在 1600年前后 ， 根據(jù)哥白尼學(xué)說編制的行星運行表的預(yù)測值的誤差達到了 。 但這還僅僅是定性的 ， 在定量上還存在許多問題 。 武際可 :科技史選講之四 62 布魯諾 1548－ 1600 武際可 :科技史選講之四 63 167。直到 1830年才悄悄地開禁。他的這些觀點和活動為教會所不容， 1591年遭到逮捕，經(jīng)過 8年的監(jiān)禁，布魯諾毫不屈服，最后于1600年 2月 17日被焚死在羅馬的百花廣場?！彼J為恒星都是太陽，太陽是一顆普通的恒星，不是宇宙的中心。 武際可 :科技史選講之四 61 ? 這給布魯諾以很大的啟發(fā)，使布魯諾發(fā)展了宇宙無限的思想。 1576年，英國一位學(xué)者出版了一部名為 《 天體軌道完美的描述 》 的書。意大利的哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家布魯諾（ ,1548－ 1600）由于蔑視教規(guī)，閱讀當(dāng)時的進步書籍，被教會視為異端，他是哥白尼狂熱的信奉者與宣傳者。哥白尼宣布新體系，意味著對宗教維護的托勒密系統(tǒng)的公開蔑視，意味著蔑視宗教的權(quán)威。在哥白尼時代，知識還沒有如現(xiàn)在劃分為許多分支學(xué)科。 武際可 :科技史選講之四 59 2． 3 哥白尼學(xué)說的影響 ? 哥白尼系統(tǒng)是天文學(xué)上的一場革命。 ? 哥白尼的理論雖然可以解釋許多事情 ， 但仍有與觀測不一致的地方 。它們同太陽的距離相應(yīng)地
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