近代科学革命

• 开普勒的重要贡献
• 1618年《哥白尼天文学概要》，1627 年《鲁道夫星 表》，标志着天文学上的哥白尼革命已经完成
• 一辈子穷困，曾编占星历书以养家糊口。“作为女儿 的占星术若不为天文学母亲挣面包，母亲便要挨饿 了。”1630年死于索取薪水的路上。
3.天文学革命留下的问题
– 恒星视差问题 – 地球运动所引起的眩晕问题 – 太阳何以牵制诸行星的运动
– 伽利略(Galileo Galilei, 1564-1642)《星际使者》(1610)、 《关于太阳黑子的书信》(1613)、《试金者》(1623)、 《关于两大世界体系的对话》(1632)、《关于两门新科 学的对话》(1638)
——《哥白尼革命(Copernican
Revolution)》，托马斯·库恩(1957)
– 1616年，伽利略收到贝拉明签署的一份证明，要求他 不能“坚持或支持”哥白尼学说，但没有禁止“讲 授”。
• 伽利略的重要著作
– 1623年《试金者》。
“哲学被写在宇宙这部永远在我们眼前打开着的大书上， 我们只有学会并熟悉它的书写语言和符号以后，才能读 懂这本书。它是用数学语言写成的，字母是三角形、圆 以及其它几何图形，没有这些，人类连一个字也读不 懂。”
– 1624－1630写作《两大世界体系的对话》
• 意大利文书写 • 三个人物的对话
• 为哥白尼学说辩护，对亚里士多德－托勒密学说精 彩的反驳
第六章 近代科学革命
一、什么是科学革命 二、天文学革命：从日心说到行星运动三大 定律 三、力学革命：从伽利略到牛顿
一、什么是科学革命
1.科学革命(Scientific Revolution)指的是16、17世纪 在欧洲发生的一场思想巨变，从此人们的世界观和 获取自然知识的方式发生了根本的变化。
• 自古希腊以来人类思想所完成或经受的一场最为 意义深远的革命。——柯瓦雷(1943)
• 科学革命使基督教兴起以来的一切事物相形见绌， 使文艺复兴和宗教改革降格到纯粹的插曲之 列……它是现代世界和现代精神的真正起 源。 ——巴特菲尔特(1949)
• 对“科学革命”提法的反对意见
– 科学革命是对哲学和科学的研究对象的一次先验性的 再定义。——霍尔(1954)
– 根本就不存在科学革命。……17世纪人口的压倒性多 数并不生活在欧洲，也不知道他们生活在“17世纪”， 更没有意识到一场正在发生的科学革命——夏平(1996)
2.天文学革命的主要事件(前后约100年)
– 哥白尼(Nicolaus Copernicus, 1473－1543)《天球运行 论》(1543)
– 第谷(Tycho Brache, 1546-1601)发现新星(1572)、观测 彗星(1577)、提出第谷体系(1588)
– 开普勒(Johanes Kepler, 1571-1630)《宇宙的神秘》 (1596)、《新天文学》(1609)、《宇宙的和谐》(1619)
• 1588年，提出第谷体系
– 地球处于宇宙中心，月亮和太阳绕地 球转动
– 五大行星绕太阳转动 – 不用考虑恒星视差 – 不用考虑运动问题 – 与哥白尼体系在数学上完全等价
பைடு நூலகம்
• 第谷与开普勒
– 1597年，第谷去德国治下的布拉格任神圣罗马 帝国皇帝鲁道夫二世的宫廷数学家
– 1600年收开普勒为徒 – 1601年10月24日去世
二、天文学革命： 从日心说到行星运动三大定律
1.第谷的天文观测
• 第谷的主要贡献
– 1563年开始进行天文观测
– 1572年11月1日发现新星(Nova) 是恒星而非行星，打破了天上 星体永恒不变的教条
– 1577年观测彗星，证明比月亮 遥远，打破了水晶天球结构
第谷在他的天文台里观测(1587) 1580－1597，在丹麦国王腓特烈二世赐给他 的封地维汶岛有两座大天文台，还有自己的 图书馆、实验室、造纸厂和印刷厂
– 1609年45岁，制造20倍望远镜 – 1610年《星际使者》，月亮上的环形山，4颗木星卫星
• 伽利略与教会的冲突
– 1611年，列入黑名单，1615年被人向宗教裁判所举报
– 1613年《关于太阳黑子的信》宣称证明了哥白尼学说。
– 1616年宗教裁判所把《天球运行论》确定为禁书，红 主主教贝拉明本来对哥白尼学说作为一种数学工具表 示理解
• 开普勒学说的意义
– “天空立法者”：用椭圆代替正圆，彻底消除了本轮和 均轮
– 三定律废除了水晶天球的概念，太阳真正成为轨道中 心，建立太阳系的概念，预示着引力问题。
怀特海有言：“物质未曾来到，精神先已出现” 爱因斯坦：“开普勒的惊人成就，是证实下面这条真理 的一个特别美妙的例子，这条真理是：知识不能单从经 验中得出，而只能从理智的发明同观察到的事实两者的 比较中得出。”
– 1600年开普勒来到布拉格成为第谷 的学生，继承第谷的观测数据特别 是火星
• 行星运动三定律的提出
– 1609年《新天文学》
• 第二定律：面速度均匀(1609，以火星为例) • 第一定律：行星运动的轨道是椭圆
– 1619年《宇宙的和谐》
• 第三定律：周期的平方与距离的立方成正比。此定 律对于方位天文学并无实际的意义
三、力学革命：从伽利略到牛顿
Galilei （1565-1642）
1.伽利略：“新时代的阿基米德”
• 伽利略，1564.2.15生于意大利的比萨，原本学医， 但却爱好数学，被誉为新时代的阿基米德；1589 年25岁，比萨大学数学教授，1592年，帕多瓦大 学数学教授。1642年1月9日去世，次年1月4日牛 顿出生(新历)，乌尔班八世禁止为他树碑立传， 1980年，罗马教会正式为伽利略平反。
开普勒（Kepler，1571－1630)
2.开普勒行星运动三大定律
• 早年的研究
– 狂热的毕达哥拉斯主义－柏拉图主 义者，崇拜太阳，崇拜数学的简单 性，哥白尼学说的同情者
– 《宇宙的神秘》(1596)：土星(正六 面体外接球)、木星(正六面体内切 球)、火星(内接正四面体的内切球)、 地球(内接正12面体的内切球)、金 星(内接正20面体的内切球)、水星 (内接正八面体的内切球)