课件大学科学史刚要 第五章 近代科学的序幕.ppt

科 学 史 纲 要 社 科 部 姜 琬 第五章 近代科学的序幕——哥白尼革命 第一节 中世纪的宇宙结构 第二节 哥白尼革命 第三节 哥白尼学说的斗争 近代科学是在一场科学革命中诞生的。这场革命首先是一场观念革命，是在原有的古典数理科学中基本概念框架的变革，在对自然的探索有了全新的思维方式，对自然的提问和回答方式上有了完全不同于以往的形式。整个近代科学进入历史舞台，是由哥白尼革命拉开了序幕。 第一节 中世纪的宇宙结构 犹太人原始的宇宙模型 托勒密的宇宙模型 犹太民族原始的宇宙帐篷说 基督教兴盛之初直至黑暗年代终结，原来希腊的精致的宇宙理论被当作异端予以抛弃，代之以犹太人原始粗陋的宇宙图景：宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（逢）底；圣城耶路撒冷位于盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上——这就是所谓宇宙帐篷说。 前哥白尼时代的天文学背景 中世纪的宇宙模型是以托勒密的天文学和亚里士多德的宇宙论为基础的，被基督教理论所用。 托勒密的宇宙模型 托勒密系统总结了希腊天文学的优秀成果，确立了地心体系的基本构造，他的理论认为，地球是球形的，处于宇宙的中心，诸天体围绕地球旋转。他发展了古希腊希帕克斯有关行星运行的理论，用本轮、均轮的组合圆周运动来描述行星的运行轨迹。使得他的理论更为精致，并能被天文观测所证实。 亚里士多德的物理学 亚里士多德的物理学是那个时代的基本的知识背景。在亚里士多德的物理学中，有一条著名的定律： 当物体不受力的时候，保持静止；当物体受到力的作用时，就运动。 而这与人们的日常生活经验是接近的。 第二节 哥白尼革命 尼古拉．哥白尼 尼古拉．哥白尼（1473、2、19—1543、5、24）生于波兰维斯瓦纳河畔的托伦，一个水陆交通极为便利的城市。 哥白尼10岁丧父，由舅父抚养长大。 整个古代世界的天文学基本上是行星天文学。它们在做周日旋转的恒星天幕上运动，在众星之间穿行，所以希腊人称行星为“漫游者”，希腊天文学将自己的任务规定为对行星运动作出合理的解释。托勒密的本轮-均轮的宇宙体系就是希腊人为“拯救行星运动”所作出的最大成就。 本轮加均轮的组合圆周运动，可以解释行星的逆行、亮度变化等现象，而所谓偏心点的引入，又进一步解释了行星运动速度的不均匀性。但是，随着观测材料的不断增多，为解释现象所需要的轮子数也不断增多。到了哥白尼的时代，轮子数已增加到八十多个，使得这个体系变得极为复杂。 哥白尼倡导了日心地动说，认为太阳位于宇宙的中心，地球以及其它行星绕日旋转。 哥白尼学说的形成 1509年，哥白尼写出了关于日心体系的概要，并将之抄赠朋友们传阅； 1540年在波兰的格但斯克出版了哥白尼的朋友和学生雷提卡斯所写的《哥白尼〈天体运行论〉提纲》； 1543年《天体运行论出版》。 哥白尼新宇宙学的要点 首先，哥白尼提出了地球自转和公转的概念。全部星空的周日旋转实际上是地球自转造成的；而太阳的周年视运动，实际上是由地球绕太阳的每年公转一周造成的，地球还有第三种运动，即所谓倾角运动，地球自转的轴与公转的黄道面保持固定的交角，从而形成地球上四季的差别。 哥白尼新宇宙学的要点 其次，哥白尼用太阳取代地球位于宇宙的中心，所有的行星包括地球均以太阳为中心转动。这一变动使各大行星的运动获得了统一性。 哥白尼构造的宇宙图景 哥白尼最终构造的宇宙图景是：最外层是恒星天，它是静止不动的，构成了行星运动的参考背景；最远的行星是土星，其运动周期是30年；以后依次是木星，周期12年；火星，周期2年；地球，周期1年；金星，9个月；最后是火星，88天绕地球一周。月亮是地球的卫星，它既随地球绕太阳运动，每月又绕地球旋转一周。 哥白尼学说受到的责难 如果地球以如此大的速度运动，那必定会分崩离析。 如果说地球在高速运动，那地球上的物体为何没有被抛在后面？ 地球如果相对于恒星运动，那么应该可以观察到恒星的周年视差，但人们却从未观测到过。 第三节 哥白尼学说的斗争 　　1． 乔尔丹．诺布鲁诺：为真理而 献身的斗士。 　　２．第谷．布拉赫：天才的观测家 　　３．约翰．开普勒：天空的立法者 乔尔丹诺．布鲁诺 布鲁诺1548年1月出生于意大利那不勒斯附近的诺拉镇一个贫苦的家庭，17岁进那不勒斯的圣多米尼克修道院。他全凭顽强的自学，成为当时一名知识渊博的