第1讲 地心说和日心说教材

上知天文、下识地理的托勒密作为作为 一位出生于埃及的古希腊地理学家，天 文学家，数学家。他从公元127年至 151年间在埃及的亚历山大城进行天文 观测，托勒密总结了希腊古代天文学的 成就，把自希腊天文学家阿波隆尼以来 用偏心圆或小轮体系解释天体运动的地 球中心说加以系统化和论证。
托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不 动。从地球向外，依次有月球、水星、 金星、太阳、火星、木星和土星，在各 自的圆轨道上绕地球运转。其中，行星 的运动要比太阳、月球复杂些：行星在 本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。 地球的那个圆叫“均轮”，每个小圆叫 “本轮”。在太阳、月球行星之外，是 镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。再 外面，是推动天体运动的原动天。
② 简单性和精准性并没有比托勒密提高多少 ③ 面临非常严峻的挑战：离心力和恒星视差 ④ 没有得到广泛接受
问题：哥白尼的革命性在哪里？
哥白尼日心说的根本内涵
柏拉图主义对亚里士多德主义的反击 数是解释自然的钥匙，自然的秩序是几何的，简洁的、
和谐的、美观的 太阳是至高无上的
未来新范式的草图 哥白尼提出了另外一种选择，一个新的框架，以后开
亚里士多德的宇宙论传统
亚里士多德把天分 成月上区和月下区。
地上的运动：用四 元素说、自然位置 来说明
天上的运动：用完 美的圆周匀速运动 来说明，而这就是 数理天文学家们的 使命——拯救现象
亚里士多德主义与新柏拉图主义
亚里士多德主义＝亚里士多德主义 + 基督教 + 托勒密宇
宙模型 中世纪—>文艺复兴—>科学革命之后的衰落 地球是宇宙的中心，却是宇宙中最易腐朽之物，而宇宙间
最黑暗的地狱就设在地球的中心 水晶球是永恒的、完美的、透明的，他由至高无上的上帝
来推动（不彻底的物理学改造）
新柏拉图主义＝柏拉图主义＋基督教
教父哲学—>中世纪的衰落—>文艺复兴时期的复兴 万物皆数 太阳是至高无上的
托勒密对地心说的发展
克罗狄斯·托勒密（公元 90年——168年）生于 埃及，父母都是希腊人。 公元127年， 年轻的托 勒密被送到亚历山大去 求学。在那里，他阅读 了不少的书籍，并且学 会了天文测量和大地测 量。
哥白尼日心说的同化与接受
技术上，哥白尼的日心说面临很多挑战 1. 离心力问题 2. 恒星视差
宗教上，哥白尼的日心Biblioteka Baidu抵触了基督教 的一些教条，尤其是地心说的教条
比如《约书亚记》
➢ 《天球运行论》的流行，而日心说则广受批 评
小结：哥白尼的日心说的非革命性
① 与托勒密相差无几，只是用置换宇宙中心的 方法来换取托勒密的偏心等距点
在物理基础的问 题上并没有很大 的突破
文本阅读：哥白尼的辩护词
反对理由：如果地球在转动，空气就会落在后面，而形成一股持久的 东风。
哥白尼答复：空气含有土微粒，和土地是同一性质，因此逼得空气要 跟着地球转动。
哥白尼答复：空气转动时没有阻力是因为空气和不断转动的地球是连 接着的。
反对理由：一块石子向上抛去，就会被地球的转动抛在后面，而落在 抛掷点的西面。
多瓦大学学习法律、医学和神学 从波洛尼亚大学天文学家德·诺瓦拉那里学到
了天文观测技术和希腊的天文学理论 1506年回到波兰，1509年写出了《概要》 1539年写出了天文学史上伟大著作《天球运
行论》
《概要》的基本概括
1. 不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心 2. 地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的
哥白尼答复：由于受到本身重量压力的物体主要属于泥土性质，所以 各个部分毫无疑问和它们的整体保持同样的性质。
反对理由：如果地球转动，它就会因离心力的作用变得土崩瓦解。
哥白尼答复：如果地球不转动，那末恒星的那些更庞大的球就必须以 极大的速度转动，这一来恒星就很容易被离心力拉得粉碎。
哥白尼答复：离心力只在非天然的人为运动中找得到，而在天然的运 动中，如地球和天体的运动中，则是找不到的
普勒、伽利略、笛卡尔、牛顿等人正是在这个草图上 不断细描深刻，最终完成了近代科学的建构
哥白尼的立场：日心说是真实的，不仅仅是为 方便而设
人的地位的悄然提高
文本阅读：哥白尼对日心说的宣言
第一讲
地心说 与
日心说
亚里士多德及其地心说
地心说是亚里士多德 的首创，他认为宇宙 的运动是由上帝推动 的。他说，宇宙是一 个有限的球体，分为 天地两层，地球位于 宇宙中心，所以日月 围绕地球运行，物体 总是落向地面。
地球之外有9个等距天层， 由里到外的排列次序是： 月球天、水星天、金星天、 太阳天、火星天、木星天、 土星天、恒星天和原动力 天，此外空无一物。各个 天层自己不会动，上帝推 动了恒星天层，恒星天层 才带动了所有的天层运动。 人居住的地球，静静地屹 立在宇宙的中心。
中心 3. 所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近 4. 地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的 5. 在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的 6. 在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运
动产生的，而是地球运动引起的，地球同时进行着几 种运动 7. 人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引 起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现 象
哥白尼与托勒密的区别
放弃使用偏心等 距点
将宇宙的中心置 换为太阳
地球不是静止而 具有多种运动 （自转、公转）
产生一定的简单性、 和谐性、美观性
哥白尼的保守性
数据来源大部分还 是来源于希腊天文 学
继续使用天球概念 宇宙依然是有限的，
保留了恒星天
更加频繁的使用 本轮和均轮
这使得哥白尼的 学说在另外一些 地方又显得比托 勒密体系复杂
拯救现象的技术性装置
(A)
(B)
(C)
托勒密的基本假定
1、天是球形的并且像球那样 转动
2、地作为一个整体也是球形 的
3、地位于整个天的中央，好 像一个中心
4、由于地球的太小，而到恒 星天球的距离很大，
地球对于恒星天球来说， 小得犹如一个点
5、地球不参与任何转动
哥白尼革命
哥白尼 1473年2月19日生于波兰 18岁进入波兰的克拉科夫大学学习医学 1496年来到意大利，先后在波洛尼亚大学和帕