从哥白尼到开普勒
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开普勒三定律及其意义开普勒(1571-1630年)是德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。
他将数学和天文观测结合起来,在天文学方面做出了巨大的贡献。
开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫日心说、并在天文学方面有突破性成就的人物,被后世的科学史家称为“天上的立法者”。
开普勒定律:也统称“开普勒三定律”,也叫“行星运动定律”,是指行星在宇宙空间绕太阳公转所遵循的定律。
由于是德国天文学家开普勒根据丹麦天文学家第谷·布拉赫等人的观测资料和星表,通过他本人的观测和分析后,于1609~1619年先后早归纳提出的,故行星运动定律即指开普勒三定律。
开普勒定律是开普勒发现的关于行星运动的定律。
他于1609年在他出版的《新天文学》上发表了关于行星运动的两条定律,又于1618年,发现了第三条定律。
开普勒很幸运地能够得到,著名的丹麦天文学家第谷·布拉赫所观察与收集的,非常精确的天文资料。
大约于1605年,根据布拉赫的行星位置资料,开普勒发现行星的移动遵守三条相当简单的定律。
开普勒的定律给予亚里士多德派与托勒密派在天文学与物理学上极大的挑战。
他主张地球是不断地移动的;行星轨道不是周转圆(epicycle的,而是椭圆形的;行星公转的速度不等恒。
这些论点,大大地动摇了当时的天文学与物理学。
经过了几乎一世纪披星戴月,废寝忘食的研究,物理学家终于能够用物理理论解释其中的道理。
牛顿利用他的第二定律和万有引力定律,在数学上严格地证明开普勒定律,也让人们了解其中的物理意义。
开普勒的三条行星运动定律改变了整个天文学,彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系,完善并简化了哥白尼的日心说。
一、开普勒第一定律开普勒第一定律,也称椭圆定律;也称轨道定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
二、开普勒第二定律开普勒第二定律,也称面积定律:在相等时间内,太阳和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。
探索宇宙的历程中涌现出的历史人物在探索宇宙的历程中,涌现出了许多具有重要影响力的历史人物。
以下是其中一些人物的简要介绍:1. 哥白尼(Nicolaus Copernicus):哥白尼是现代天文学的奠基人之一。
他提出了“地心说”的观点,认为太阳是宇宙的中心,而地球是围绕太阳运行的。
这一观点颠覆了旧有的地心说观念,为后来的天文学研究铺平了道路。
2. 开普勒(Johannes Kepler):开普勒是一位重要的德国天文学家和数学家。
他通过对天体观测数据的分析,发表了“开普勒定律”,以解释行星运动规律。
这些定律为后来的宇宙探索提供了重要的指导。
3. 伽利略(Galileo Galilei):伽利略是意大利天文学家、物理学家和数学家,被誉为现代科学之父。
他利用望远镜观测到了许多重要的宇宙现象,例如月球表面的山脉和陨坑,木星的卫星等。
他的观测结果支持了哥白尼的太阳中心观点,但遭到当时教会的强烈反对。
4. 牛顿(Isaac Newton):牛顿是一位英国物理学家、数学家和天文学家,他发表了《自然哲学的数学原理》(Principia Mathematica),提出了经典物理学的三大定律,即牛顿运动定律。
这些定律为宇宙的运动规律提供了基础,并且对后来的宇宙探索产生了重要的影响。
5. 哈勃(Edwin Hubble):哈勃是一位美国天文学家,他通过观测星系的红移现象,提出了“哈勃定律”,揭示了宇宙的膨胀现象,从而支持了宇宙大爆炸理论。
他的发现深刻影响了宇宙学的发展和人类对宇宙的认识。
6. 格里戈里·佩列斯基(Grigori Perelman):佩列斯基是一位俄罗斯数学家,他通过解决庞加莱猜想的问题,为数学家们在宇宙结构和拓扑学等领域做出了重要的贡献。
他的工作对宇宙结构和空间形态的理解具有深远影响。
这些历史人物通过他们的研究和贡献,在探索宇宙的历程中推动了科学的发展,改变了人类对宇宙的认知和理解。
他们的工作为后来的研究和探索提供了重要的基础。
哥白尼式革命的真正完成哥白尼式革命无疑是人类历史上的一项重要事件,这场革命彻底颠覆了古老的天动说和地心说的观念,将我们从封闭和迷信的世界中解放出来,为人类的科技和文明进步打开了崭新的大门。
但是,这场革命究竟是什么样的呢?她又是如何完成的呢?本文将逐一阐述此问题,并结合5个例子来证明这场革命的真正完成。
首先,谈论什么是哥白尼式革命。
哥白尼式革命也被称为科学革命,是指在16世纪末至17世纪初期,数学家、天文学家尼古拉·哥白尼提出了“地球绕日运动”的理论,彻底颠覆了“天动说”的观念。
在这个过程中,人们的思想突破了“天圆地方”的枷锁,探索和发现性质和规律,形成了一种独立于古代传统和宗教、基于经验和实验的新型自然科学体系。
革命必须有革命的方式,哥白尼式革命也不例外。
在哥白尼的思想渐渐被人们所认可的时候,革命也正在隐隐地发生。
这场革命主要通过三种方式进行:哲学方面的追求、科学实验的不断推进以及传统权威的挑战。
一、哲学追求科学的重要基础是哲学,所以在哥白尼式革命中,哲学思想的追求成为了一个重要的课题。
哥白尼的理论认为,地球绕日而转,这一观点背后的思想是天体运动规律和地球的位置,而这一思想的发源地是古希腊哲学。
亚里士多德主张的是宇宙由一个不动的核心——天球以及各个固定不动的天体组成,而地球则是存在于这些天体中的一个天体。
然而,哥白尼式革命主要是从亚里士多德的哲学思想中突破了出来,尝试去探索和发现新的规律和本质。
二、科学实验推进哥白尼式革命的突破来源于对现象的深入观察和实验。
众所周知,哥白尼是参军打战的身世,可是在现实生活中,他会研究气象、测量地球的大小、和时间有关的计算等等。
他甚至在自家的天文台进行了仔细的观察和研究,以确保自己的科学理论的可靠性。
当时,人们需要精确的观察和研究,来验证哥白尼的理论是否正确,于是就开始进行精确的观察和测量,以及实验验证,这是科学实验推进的新里程碑。
三、传统权威挑战在哥白尼式革命中,传统权威是一个非常大的挑战。
开普勒三定律及其意义开普勒(1571-1630年)是德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。
他将数学和天文观测结合起来,在天文学方面做出了巨大的贡献。
开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫日心说、并在天文学方面有突破性成就的人物,被后世的科学史家称为“天上的立法者”。
开普勒定律:也统称“开普勒三定律”,也叫“行星运动定律”,是指行星在宇宙空间绕太阳公转所遵循的定律。
由于是德国天文学家开普勒根据丹麦天文学家第谷·布拉赫等人的观测资料和星表,通过他本人的观测和分析后,于1609~1619年先后早归纳提出的,故行星运动定律即指开普勒三定律。
开普勒定律是开普勒发现的关于行星运动的定律。
他于1609年在他出版的《新天文学》上发表了关于行星运动的两条定律,又于1618年,发现了第三条定律。
开普勒很幸运地能够得到,著名的丹麦天文学家第谷·布拉赫所观察与收集的,非常精确的天文资料。
大约于1605年,根据布拉赫的行星位置资料,开普勒发现行星的移动遵守三条相当简单的定律。
开普勒的定律给予亚里士多德派与托勒密派在天文学与物理学上极大的挑战。
他主张地球是不断地移动的;行星轨道不是周转圆(epicycle的,而是椭圆形的;行星公转的速度不等恒。
这些论点,大大地动摇了当时的天文学与物理学。
经过了几乎一世纪披星戴月,废寝忘食的研究,物理学家终于能够用物理理论解释其中的道理。
牛顿利用他的第二定律和万有引力定律,在数学上严格地证明开普勒定律,也让人们了解其中的物理意义。
开普勒的三条行星运动定律改变了整个天文学,彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系,完善并简化了哥白尼的日心说。
一、开普勒第一定律开普勒第一定律,也称椭圆定律;也称轨道定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
二、开普勒第二定律开普勒第二定律,也称面积定律:在相等时间内,太阳和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。
经典⼒学的建⽴和发展第⼆章经典⼒学的建⽴和发展⽜顿在“原理”⼀书中⼀开始便说:我把这部著作叫做《⾃然哲学的数学原理》,因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种⾃然之⼒,⽽后⽤这些⼒去论证其他的现象。
本章主要四⽅⾯内容:1.近代科学诞⽣是从天⽂学的突破开始 —— 哥⽩尼⽇⼼说。
2.经典⼒学是从伽利略和开普勒时代开始的,到⽜顿时代到达成熟阶段。
3.⽜顿的哲学思想、科学研究⽅法和⼒学机械观。
4.具体知识 —— 着重⼏个守恒定律。
§2.1 坐标系、位置⽮量、速度先介绍在⼒学中的基本物理量:1.⼒学是定量的科学,为了描写物体运动,必须引⼊基本量位置、时间、速度。
2. 在⽜顿⼒学中,坐标和时间是独⽴的,且测量长度的尺在不同参考系中“长度是不变的”和所⽤的钟测得的是“绝对时间”(即不同参考系中钟的快慢⼀样)。
3. 速度是⽮量,速度合成⽤平⾏四边形法则。
4.在数学和物理中,作图法很重要,可帮助我们理解。
希望同学们在学习中重视图形的⽤处,体会⽤图形来分析说明问题的重要性和必要性。
§2.2 从哥⽩尼到开普勒⼀、向地⼼说挑战——哥⽩尼创⽴⽇⼼说1.为什么近代科学诞⽣是从天⽂学的突破开始的?早在公元前4世纪,古希腊哲学家亚⾥⼠多德就已提出了“地⼼说”,即认为地球位于宇宙的中⼼。
公元140年,古希腊天⽂学家托勒密发表了他的13卷巨著《天⽂学⼤成》,在总结前⼈⼯作的基础上系统地确⽴了地⼼说。
根据这⼀学说,地为球形,且居于宇宙中⼼,静⽌不动,其他天体都绕着地球转动。
这⼀学说从表观上解释了⽇⽉星⾠每天东升西落、周⽽复始的现象,⼜符合上帝创造⼈类、地球必然在宇宙中居有⾄⾼⽆上地位的宗教教义,因⽽流传时间长达1300余年。
2. ⽇⼼说提出的科学根源、哲学根源和历史根源是什么?(1) 科学根源:随着天⽂学观察数据越来越多,为了给予解释,托勒密的地⼼说不断修补,越来越复杂,难以使⼈信服。
(2) 哲学根源:他接受毕达哥拉斯学派提出的“宇宙是和谐的,可⽤简单的数学关系来表达宇宙规律”的基本思想。
从托勒密到开普勒从托勒密到开普勒从托勒密到开普勒,人类对天体运动规律的认识经历了质的飞跃。
先是托勒密总结前人的天文研究成果,形成地心说,后是哥白尼提出日心说,再是开普勒对日心说的定量描述。
托勒密,生于公元85年。
是公元127~151年在亚历山大城进行天文研究最重要的人物之一,也是影响人类达1000余年之久的“地心说”理论的集大成者和代表者。
托勒密的地心理论,用了近80个以地球为圆心的同心球壳来解释天体运动。
它的宇宙理论的基础就是,地球是宇宙的中心。
当时的教会依据他的理论,提出了宇宙结构的“多重天理论”把宇宙看成是以地球为中心的多个同心球壳,上帝居于球壳的最高层,统治和主宰着宇宙万物。
运用托勒密的理论,能对一些天文现象作出比较合理的解释,能够反映一定的天体运行状况,最主要的是托勒密的天文理论符合教会麻痹人民,确定上帝至高无上地位的需要,被当时的教会统治者奉为“金科玉律”,得以广泛流传。
托勒密的天文理论,其中有科学的成分,也不乏缺少有力的事实依据的推测与杜撰,特别是将地球作为宇宙的中心,这是根本性的错误。
这对他个人和对人类,都是一个悲剧。
公元165年,托勒密逝世。
托勒密逝世1000多年后的1473年2月19日,哥白尼出放浪潮。
对日心说的继续研究和完善,最主要的是第谷和开普勒,这是一对师生,是天文研究的黄金搭档,第谷擅长观测,开普勒擅长数学推理。
开普勒出生的公元1571年,恰好是哥白尼发表《天体运行论》的第二十八年。
他的老师第谷临终前,把一生对750多颗星的观测记录交给了他。
开普勒运用数学知识与方法,研究老师的记录数据,他利用匀速圆周运动模型分析这些数据,发现利用哥白尼的理论计算出的结果与观测资料记载的数据总是相差0.133度的微小差别。
但细心的开普勒没有把这当成误差,当他把行星的运动轨道设想成椭圆,太阳就处在椭圆的一个焦点时,计算结果与观测结果几乎完全相同。
再经过大量的仔细观测,他终于发现,行星的运动轨道是椭圆而不是圆,并以此为基础,继哥白尼之后,再次对天体的运动科学立法,提出了行星运动三大定律。
第二讲从天上到地上———哥白尼—开普勒—伽利略—牛顿近代科学始于仰望星空,文艺复兴时期的哥白尼和开普勒,思想直承古希腊,眼光还在天空;直到伽利略才把数学从天空中拉回到地面上,最后是牛顿,对天上地上的自然现象做了第一次大综合,他的著作就是《自然哲学的数学原理》。
至此,数学从理型世界回归到了现实世界。
这个过程当中有两点值得注意。
第一点,数学与实验的结合。
毕达哥拉斯—柏拉图的数学传统有一种鄙薄实用、厌弃现实世界的倾向,这虽然也表现了一种对数学的执着,即,不被纷乱的表相所迷惑,坚信数学对事物的本质有一种理解力,不是用现实的不完美的材质去建立数学,去改变数学,反而要用数学的形式去解释现实。
柏拉图的学生亚里士多德的观点与此相反,在亚里士多德那里,数学的地位不高,只是描述事物的形式属性的。
数学的作用肯定是要大于亚里士多德所说的,因此亚里士多德的数学观在数学界一直没有什么市场,当然了,科学界和经济学界那些认为数学永远只有工具性价值的人一定是亚里士多德的门徒。
柏拉图的数学观对科学的阻碍作用是显然的,把数学的领地限制在了理型世界。
上一讲说过,这种观点在亚历山大时期就已经大打折扣了,那里已经出现了数学与经验知识相结合的苗头,并且产生了阿基米德这样完全具有近代科学思想素质的天才。
数学的发展需要一种自由的气氛,既要有对物理世界的问题的惊奇感,又要有从抽象方面思考这些问题的兴趣,而不必去关心是否会带来实际的利益。
亚历山大时期的数学和科学已经有了这种迹象,它似乎能够把雅典时期的超凡脱俗的数学拉回到现实世界中来。
但是强大的罗马文明和随之而来的漫长的欧洲中世纪文明打断了这种自然的进程,数学和科学的发展此后几乎都完全停滞了。
如果说罗马文明产生不出好的数学是因为它太过重视实用效果的话,那么欧洲中世纪文明不能产生数学成果则出于正好相反的原因,它根本就不关心现实的物理世界,现世的俗务都是不重要的,重要的是死后的天国,以及为此而做的心灵上的长期训练。
关于哥白尼的故事 篇一:哥白尼生平主要简介 一. 哥白尼生平主要简介 哥白尼于 1473 年 2 月 19 日出生在波兰西部维斯杜拉河畔托伦城的一个商人家庭。
家里 兄妹四个, 哥白尼是最小的。
在他 10 岁时, 父亲去世了, 舅父卢卡斯承担起了抚育他的重任。
1489 年哥白尼的舅舅当上了主教,他运用影响力帮哥白尼在义大利当上神父,并为他申 请到一笔助学金让他继续深造, 1491 年至 1495 年,哥白尼进入克拉科夫大学学习。
克拉科夫是当时波兰的首都,也是 东欧最大的贸易和文化中心,有许多国家的留学生在这里学习。
由于它地处东西欧交通要冲, 所以比较早地受到意大利文艺复兴的影响。
因此在这座古老的大学里,新兴的资产阶级人文主 义思想和腐朽的封建教会的经院哲学之间展开了激烈的斗争。
哥白尼在先进的人文主义思想的 熏陶下,在心灵里埋下了向经院哲学挑战的种子。
在这里,他遇到了对他的一生产生深远影响 的数学家和天文学家布鲁楚斯基(Brudzewski)教授。
是这位教授的启蒙教育促使哥白尼决定 将自己的一生奉献给天文科学。
1496 年哥白尼前往意大利求学,先后进入博洛尼亚大学、帕多瓦大学和费拉拉大学学习 和研究法律、天文学、数学、神学和医学,他同时还学会了希腊文。
1497 年,哥白尼就任瓦尔半米亚牧师的僧正。
1502 年, 哥白尼修读完硕士学位之後, 又到巴多瓦大学攻读教会法律和研究医学。
1503 年,哥白尼获得了教会法规博士学位。
1506 年返回波兰故乡,担任舅舅瓦克金路德主教的秘书兼教会的医生 1510 年后,他先后从事过管理、外交等工作。
他是一个杰出的经济学家,写过《货币的 一般理论》一书。
他是近代第一个提出劣币淘汰良币理论的经济学家。
哥白尼医术高明,他利 用业余时间行医,免费为穷苦人治病,是一位颇有名望的医生,被人们誉为“神医”。
哥 白尼还是一位出色的数学家, 他的巨著 《天体运行论》 附录里, 发表过他的球面三角论文。