哥白尼革命

暗
P
亮
亮 地球
阿 波 C 隆 本轮 尼 的 本 轮 均 均轮 阿波隆尼 论 Apollonius of Perga 模 (260 ～220 BC) 型
•
希帕恰斯 Hipparchus
公元前2世纪
A
•
•
S
S’
O
C E D
偏 心 圆 模 型 ： 太 阳
希 帕 恰 斯
B
• Almagest
• Alexandria, 150AD
地球
1910年9月27日
1910年6月10日
1927年10月24日
1919年9月25日
1964年6月19日
金星的5种位相(1610年伽利略）
• 日心说的问题 I
• 系统本身并没有简化 • 精度也没有提高
哥白尼模型与托勒密模型
• 日心说的问题 II
• 亚里士多德的质疑：如果地球不在宇宙的中心，
• 沙 蒂 尔 （ al-Shatir ） 的 行 星 模 型
• 托勒密体系
• 优点
• 第一次为所有天体运动提供了系 统、完整、详尽、定量的解释。
• 缺点
• 行星逆行的原因 • 外行星本轮上的向径
哥白尼生平
日心说的提出受阿利斯塔克的启发
哥白尼
Nicholaus Copernicus (1473-1543)
P
P
C C
E E
P
P
S
日地距离
S
C
E
E
• 地心说的否定
• 旧的现象的解释：行星运动 • 新的现象的预测
• 木卫的发现
• 金星位相的改变
伽利略
Galileo Galilei (1564-1642)
Baidu Nhomakorabea 金星
太阳
金 星 的 位 相
地球
托勒密的宇宙
太阳
• 地 心 说 模 型 中 的 金 星
金星
本轮 圆心
• 角速度均匀，线速度不均匀
•
P
C A C
E’ O E
E’ O’ O E
• 托勒密模型
本轮中心C在均轮上绕对应 点E’ 以相同的角速度运动
• 图斯(al-Tusi) 模型
本轮中心C 在圆A上匀速运 动，点A在圆O上匀速运动
• 图斯(al-Tusi)的发明 图斯双圆 （Tusi Couple）
• 沙 蒂 尔 （ al-Shatir ） 的 水 星 模 型
• 个别异常现象的存在，并不说 明和谐这一理性的原则错了。
拯救现象
同心球模型 concentric spheres
欧多克斯
Eudoxus （409～356 BC)
• 同心球模型：太阳
外层天球，24小时 旋转一周
第2层天球，每年 旋转一周 第3层天球，太阳 附缀其上，每年旋 转一周
• 亚里士多德的宇宙观
• 日心说
• 哥白尼：行星运动的解释 • 伽利略：地心说的否定 • 牛顿：日心说的胜利
极为奇妙的是哥 白尼服从于传统的最 明确的表示就是同它 的决裂。
库恩
Thomas S. Kuhn (1922~1996)
现实世界的构造应该 符合人类的美学理想
简单、和谐
The End
托 勒 密 的 地 心 说 宇 宙 模 型
Epicycle
本轮
P C
行星
• 阿 波 隆 尼 的 本 轮 均 论 模 型 —
E
地球
Deferent
均轮
• 托 勒 密 的 本 轮 均 轮 模 型
P C 本 轮
—
E
地球
O
E’ Equant
对应点
均轮
• 托勒密本轮—均轮模型的问题 C A
P
本 • 亚里士多德的原则 轮 之 • 匀速的圆周运动 上 • Uniform Circular Motion 的 E O E’ 地球 对应点 本 • 本轮的圆心绕对应点(Equant)运动 轮
《 哥 白 尼 革 命 》
的明白 决确尼 裂的服极 。 表从为 示于奇 就传妙 是统的 同的是 它最哥
库恩(美国)
Thomas S. Kuhn 1922~1996
Nicholaus Copernicus, 1473-1543
Charles Darwin, 1809 -1882 Sigmund Freud, 1856-1939
亚里士多德
Aristotle (384-322 BC)
• 同心球-水晶球模型
• 优点
• 日月运行的快慢 • 行星的顺行与逆行
月亮
地球
金星
太阳
火星
• 缺点
• 行星的亮度变化
• 行星到地球的距离不变
月 、 水 日 、 金 水 、 日 金 、 火 、 木 、 土
水晶球模型 crystalline spheres
• The Greatest
• Hunayn ibn Ishaq, 850AD
• 大汇编
• 至大论
托勒密
Ptolemy (ca 100 - ca 170)
• 天文学大成
• 约 公 元 一 百 五 十 年 完 成
• 托 勒 密 的 《 天 文 学 大 成 》
阿拉伯文版《天文学大成》(九世纪初)
拉丁文版《天文学大成》
什么使得事物做圆周运动？
• 地球自转： 自由落体 • 地球公转： 恒星的视差
•贝赛尔
（1784-1846）
• Friedrich
恒星 视差 Wilhelm Bessel
• 1838年
• 天鹅座61 的周年视差 0.31”
B
太阳
A
• 同心球—水晶球体系
• 欧多克斯：拯救现象
• 本轮—均轮体系
• 阿波隆尼：行星亮度 • 希帕恰斯：偏心圆 • 托勒密：天文大成 • 图斯：捍卫亚里士多德教义
• 哥 白 尼 《 天 体 运 行 论 》 手 稿
• 哥 白 尼 的 宇 宙 模 型
• 哥 白 尼 的 宇 宙 模 型
• 哥白尼日心说解决的问题 • 行星逆行的原因
• 外行星本轮上的向径
P
C
本轮
对应点
圆心
地球
均轮
行 星 的 逆 行
火星的视运动
P
C S
E
地 球外 指行 向星 平在 太本 阳轮 的上 方的 向向 平径 行与
• 地球是一个球
• 北极星高度
• 大海上的帆船 • 月食
亚里士多德
Aristotle (384-322 BC)
月偏食 月全食
半影月食
月偏食
月全食
半影月食
月亮的路线
• 地球是宇宙的中心，绝对静止不动
• 恒星的视差
• 自由落体
• 所有天体必须按照匀速的圆周运动
• Uniform Circular Motion
• 《 论 日 月 的 大 小 和 距 离 》
• 阿 利 斯 塔 克 （ 前 三 世 纪 ）
哥白尼的日心说
• 所有天球都围绕太阳旋转
• 地球绕它的轴自转 • 地球旋转的轨道是黄道/黄道带
• 地球与太阳的距离比地球与恒星的距离小得多
• 行星的逆行是相对运动的结果
• 一 五 四 三 年 初 版
• 哥 白 尼 的 《 天 体 运 行 论 》
科学革命
哥 白 尼 达 尔 文
弗 洛 伊 德
第3讲
哥白尼革命
The Copernican Revolution
• Cosmos （宇宙） • 一个和谐而有规律的体系
• 天文学首先是追求宇宙 的和谐，而不是狭义地去 拟合观测。 毕达哥拉斯
Pythagoras (ca 560–ca 480 BC)
•
柏拉图
Plato (428～348 BC)
月 、 日 、 水 、 金 、 火 、 木 、 土
同 心 球 模 型
• 为什么天体进行圆周运动？
• 柏拉图的论证
• 宇宙的本质是和谐的 • 和谐的体系是绝对完美的 • 绝对完美的轨道是圆形
• 天体都按照圆形轨道绕地球运行
柏拉图的《蒂迈欧》Timaeus
• 柏拉图同心球模型的缺点 行星似乎没有按照圆形的轨 道运动