科学通史第7讲.ppt

第7讲　科学革命：数理科学 吴国盛 /personal/wugsh 北大科学史与科学哲学 上讲回顾 欧洲中古文明的基本特征 欧洲的技术革命 12世纪的学术复兴 15－16世纪的文艺复兴 本讲目录 什么是科学革命 哥白尼革命 新物理学的诞生 什么是科学革命 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） 什么是科学革命 《科学革命：1500－1800》，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） 哥白尼革命 《哥白尼革命（Copernican Revolution）》，托马斯·库恩（1957） 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） 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 其人（1473－1543） 生活在文明世界的边缘，波兰北部波罗的海边 为人胆怯，保守，教士、教长 动机 最后一位古典天文学家，要恢复希腊古典天文学的传统。不满意偏心均速点（Equant）的设置。“对于哲学家们不能对造物主为我们造成的美好而有秩序的宇宙机构提出正确的理论而感到气愤”——《天球运行论》序言 改历。1512年教皇询问哥白尼改历之事。 哥白尼所不满意的托勒密体系的问题： 地球只保持了静止，实际并不处在宇宙的中心 行星实际上并不做均匀圆周运动（只相对偏心匀速点做匀速运动） 哥白尼所害怕的： 地心地静理论已经与基督教教义相结合，托勒密宇宙论已经成了基督教地理学，挑战地心说也就是在挑战基督教世界体系 哥白尼的革新 太阳中心。太阳崇拜 地球的三重运动：公转、自转、轴转 行星的留、逆行均是由于地球与行星之间的相对运动所引起。逆行只发生在最亮的时候 解释了水星和金星为什么总是不离开太阳（最大距分别为28度和48度） 给出了行星的确定的排列顺序 哥白尼的保守和不足之处 基本上没有利用新的观测数据 保留了天球体系 保留了正圆运动，因此也保留了本轮－均轮体系 保留了偏心圆装置，太阳实际上并不在宇宙的中心 实际上写成了一部技术性很强的数学著作，未取得在第一卷定性描述中所给出的美学优势，实际上并不比托勒密体系更精确、更简单 哥白尼体系面临的问题 恒星视差问题。直到1838年才最终被观察到，相当于看20公里之外的一枚硬币。哥白尼假定恒星离我们很远，比原定的大20倍（托勒密体系2万个地球半径，哥白尼40万个地球半径） 运动问题。飞鸟、浮云为何没有被抛开。 哥白尼面临的挑战 天主教没有表态 新教徒狂热反对（回到圣经）。奥西安德的匿名前言 哥白尼学说的被接受 印刷术有助于哥白尼学说的传播 1551年，莱茵霍尔德根据哥白尼体系编制了《普鲁士星表》，1582年照此星表制订格里高里新历。专业天文学家开始接受这一套数学技术 1610年，哥白尼学说被指为异端，1616年，列为禁书 第谷 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 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 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 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的 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