哥白尼与天体运行论第谷与开普勒运动学的奠基

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1、§1.哥白尼与“天体运行论”、第谷与开普勒§2.运动学的奠基人——伽利略§3.牛顿的伟大综合和理论飞跃§4.牛顿后力学的发展（略）第三章经典力学的建立§1.哥白尼与“天体运行论”、第谷与开普勒一.哥白尼与“天体运行论”二.第谷与开普勒新芽破土：二.哥白尼与“天体运行论”哥白尼像一.哥白尼与“天体运行论”哥白尼日心体系的提出，是自然科学向神学的第一次严正挑战，标志着自然科学从神学中独立出来。哥白尼是波兰伟大的天文学家，18岁入克拉科夫大学学习数学和天文学；1496年到文艺复兴的意大利留学，波伦亚大学天文学教授诺瓦拉(Novara)关于托勒密体系过

2、于复杂，不符合数的谐和原则的评论，对哥白尼产生了影响。在留学期间，他还阅读了大量古希腊学者的著作，受到了其中有关地球运动的思想（阿里斯塔克）的启发，为他创立新的宇宙体系奠定了思想基础。1503年，哥白尼回到波兰后，在担任牧师职务期间坚持进行天文学观测和新的宇宙体系的研究。由于观测技术的进步,在托勒密的地心体系里必须用八十个左右的均轮和本轮才能获得同观测比较相合的结果，而且这类小轮的数目还有继续增加的趋势。哥白尼分析了托勒密体系中的行星运动，发现每个行星都有三种共同的周期运动,即:一天一周、一年一周和相当于岁差的周期运动。他认为，如果把这三种运动

3、都归到被托勒密视为静止不动的地球身上，就可消除他的体系里不必要的复杂性。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静止不动。这样，哥白尼提出了一个以太阳为中心的宇宙体系。在这个体系中，天体从远到近的顺序是：恒星不动；土星，30年转一周；木星，12年一周；火星，2年一周；地球和月亮一年一周；金星，9个月一周；水星，80天一周等。哥白尼把统率整个宇宙的支配力量赋予太阳，而各个天体则都有其自然的运动。由于担心教会谴责，他迟迟没有公开发表自己的见解。1530年，哥白尼才将他的学说写成一个小册子《纲要》，以手稿形式在友人中流传。直到1542年，

4、在他生命垂危之际，才同意将他的主要著作《天体运行论》交付印行。并且在书的序中写明，将他的著作献给教皇保罗三世。他认为，在这位比较开明的教皇的庇护下，《天体运行论》也许可以问世。除了这篇序之外，《天体运行论》还有另外一篇别人写的前言。前言中说，书中的理论不一定代表行星在空间的真正运动，不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。应该说，哥白尼并不是一个想要彻底推翻全部传统观念的革命派，而是一个深受毕达哥拉斯学派思想影响的人，他的出发点是：考虑能否用尽可能少的匀速圆周运动的组合来构造一个宇宙体系，以符合毕达哥拉斯学派的简单、均匀等和谐

5、思想。因此，在很大程度上可以说，哥白尼太阳中心说体系的建立，是深受毕达哥拉斯学派和谐思想影响的结果。《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不能了解，而许多天文工作者则正如奥塞安德尔所说的那样，只把这本书当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后七十年间，虽然遭到马丁•路德的斥责，但未引起罗马教廷的注意。后因布鲁诺和伽利略公开宣传日心地动说，危及教会的思想统治，罗马教廷才开始对这些科学家加以迫害，并于公元1616年把《天体运行论》列为禁书。哥白尼的学说不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识，而且根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。

6、“从此自然科学便开始从神学中解放出来”，“科学的发展从此便大踏步前进”二.第谷与开普勒1.第谷(TychoBrahe,1546-1601)的天文观测丹麦人，生于贵族家庭，1576年在丹麦国王腓特烈二世资助下在哥本哈根海峡的一个小岛上修建了一座完善的天文台，测量精度较前人提高了几十倍至上百倍，在21年的观测中，各行星角位置的误差仅为2’(即0.033°，1°=60’)。他将亚里士多德理论和哥白尼体系进行了折中，认为，除地球和围绕它的月亮外，其他天体都绕太阳运转，太阳率领众行星围绕地球运转，地球是静止不动的。被人誉为“星学之王”。腓特烈二世逝世后，

7、第谷失去了资助。1599年，他在布拉格得到了奥皇卢道夫的一份赠款，于是他把部分仪器搬到了布拉格。在这里，他得到了一个青年助手开普勒。他们共同进行观察，直到1601年第谷去世。第谷使用的天文仪器新芽破土：三.第谷与开普勒第谷的墙壁象限仪开普勒是一个深受毕达哥拉斯和柏拉图影响的数学家，他坚信上帝是按照完美的数学原则来创造世界的。他以数学的和谐来探索宇宙体系。（在1596年发表的《宇宙的秘密》中，他用古希腊人已发现的五个正多边形和当时已知的六颗行星的轨道的套迭，来解释为什么它们又有这么大小的轨道。其安排是：一个半径等于土星轨道的球内，内接一个正六面体

8、，正六面体的内切球即为木星的轨道；在木星轨道的球内，内接一个正四面体，正四面体的内切球就是火星的轨道；火星轨道内切球内，内接一个正十二面体，其内切球正