《科学技术史》文档---第五讲
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科学技术史第一篇:科学技术史虽然自己正是学投资的,但在上科学技术史这门课之前,却一直没认真思考过科技与经济的关系。
在网上搜索资料的过程中,我逐渐从数据中和相关论文中领会到了发展高科技对经济发展的重要性。
从初中学习政治开始,就被教导“科技是社会第一生产力”。
确实,科技的进步对于中国这样还处于社会主义初级阶段的发展中国家来说极其重要。
随着世界经济的飞速发展,全球经济一体化与国内经济市场的国际化进程逐渐加快,大量的科技成果转化为生产力和实际经济效益的时间越来越短,科技产品的变更日新月异,所以企业要能够适应现代信息化技术社会的发展需要,就必须依靠科技进步来提升自我的长足竞争力。
由大量数据我们可以发现,科技的飞速进步可以提高企业的效益,使企业可以在当代激烈的竞争中脱颖而出独占鳌头。
站在中国的国情看企业,虽然政府对那些能够自主创新的企业给予一定的补助,但从整体层面来说,市场上,行业间,企业内,科技的发展和运用还远远落后于美国等发展国家。
首先在市场上,我们应该专注研究市场所欠缺的技术创新。
一般来说,市场所欠缺的技术创新也是行业间技术进步的难点。
针对这个,企业可以据此展开技术创新,从而为企业创造最大的利润。
其次是行业间,除了企业内部的技术研究外,企业还必须密切关注国内外相关技术的研究发展方向和水平,与此同时重点对国家及政府关于该行业的技术水平与技术发展动态与产业政策进行研究,选择不同时期的产业重点进行企业技术创新,从而增强企业的竞争力。
最后是企业内部,企业应该有选择性地针对自己所擅长所专注的方向进行技术创新,充分发挥自身的技术优势,这样不仅可以使企业在生产销售中提高效率,而且还能使企业在同行竞争中保持一定的技术优势。
在我们组的PPT中,有提到博弈论的运用对于科技进步有一定积极的作用。
的确,保持决策者在决策主体各方相互作用情况下如何进行决策及有关这种决策的均衡是一个非常值得经济学家进行深刻研究的问题。
经济市场可以看成是由各个不同的博弈组成的,适当的运用组合博弈才能更好地推动经济的长足进步。
21世纪实用教材主编李吉成高等教育出版社目录科学技术史 (2)绪论 (2)第一讲科学技术的起源与古代河流文明的科学技术 (3)一、古代科学技术的起源 (3)(一)古代技术的发端 (3)(二)古代科学的萌芽 (4)二、古巴比伦的科学技术 (4)三、古埃及的科学技术 (4)四、古印度的科学技术 (5)五、古代中国的科学技术 (6)第二讲古希腊罗马的科学技术 (10)一、古希腊的科学技术 (10)(一)古希腊的科学 (10)(二)古希腊的技术 (11)二、古罗马的科学技术 (12)(一)古罗马的科学 (12)(二)古罗马的技术 (12)三、古代中、西科学技术发展的特点 (13)(一)古代西方科学技术发展的特点 (13)(二)古代中国科学技术发展的特点 (13)第三讲近代科学技术的兴起与第一次技术革命 (14)一、近代科学技术产生的历史背景 (14)(一)欧洲封建生产关系的瓦解与资本主义的成长 (14)(二)文艺复兴运动与宗教改革运动 (15)二、近代科学的独立宣言:哥白尼的日心说 (15)(一)日心说的创立 (15)(二)日心说的传播与发展 (16)三、经典力学体系的建立 (17)(一)观察实验方法的确立和实验科学的兴起 (17)(二)牛顿对经典力学体系的构建 (18)(三)16~18世纪物理学的其他成就 (19)四、近代生物学、化学和数学的形成 (20)(一)血液循环的发现与植物分类体系的建立 (20)(二)科学化学的确立与燃烧的氧化理论 (21)(三)数学的发展 (22)五、第一次技术革命 (23)(一)蒸汽机的发明与技术革命的兴起 (23)(二)工业革命及其历史意义 (24)六、18世纪末至19世纪中叶自然科学的主要成绩 (24)科学技术史主讲杨莉教授主要参考书目1、王士舫、董自励主编,《科学技术简史》,北京大学出版社,1997年版2、王鸿生著,《世界科学技术史》,中国人名大学出版社,2001年版3、张密生主编,《科学技术史》,武汉大学出版社,2005年4、杨沛庭著,《科学技术史》,浙江教育出版社,1987年版5、[英]W·C·丹皮尔,《科学是及其与哲学和宗教的关系》,广西师范大学出版社,2004年版绪论●科学技术史的研究对象和内容●科学技术史的发展历程●学习科学技术史的意义一、科学技术史的研究对象和内容1、研究对象:科学技术的历史发展及其客观规律2、研究内容:●研究科学技术的发展,揭示其内在规律;●研究社会因素对科学技术发展的影响,揭示科学技术发展的社会历史条件;●研究科学技术对社会的反作用,预测科学技术未来的发展二、科学技术发展史的发展历程●古代:专门史●近代:兴起●20世纪初:独立的学科●内史外史三、学习科学技术史的意义1、理解科学技术在人类社会发展中的作用;2、掌握科学技术发展的规律;3、掌握科学方法,培养科学精神,强化科学意识;4、优化知识结构第一讲科学技术的起源与古代河流文明的科学技术●古代科学技术的起源●古代巴比伦的科学技术●古代埃及的科学技术●古代印度的科学技术●古代中国的科学技术一、古代科学技术的起源(一)古代技术的发端1、古代技术发端的第一个标志:打造石器旧石器时代:260 万年前开始石器时代新时期时代:1 万年前开始石刀石斧石斧2、古代技术发端的第二个标志:人工取火●利用天然火钻木取火或击石取火3、古代技术发端的第三个标志:创造文字●结绳结记事●刻木为契●图画甲骨文中国汉字西亚腓尼基人的文字古埃及象形文字西方文字古巴比伦的楔形文字4、古代技术发端的意义●植物栽培技术;●动物驯养技术;●制陶技术;●冶金技术;●纺织技术;●建筑技术;●运输技术;❑一切技术都是人类改造自然的武器❑自然界最基本的东西:物质、能量和信息打造石器材料技术人工取火能源技术文字创造信息技术(二)古代科学的萌芽1、科学知识的起源●原始社会科学知识只能以萌芽状态存在于生产技术之中。
《科学技术史》文档---第六讲第六讲工业革命和电力革命第一节流体力学1、托里拆利实验----发现真空,发现大气压亚里斯多德认为,自然界厌恶真空。
伽利略的自由落体实验也只有在真空中才能得到真正验证。
但对于是否存在真空,伽利略也没有把握。
当获知矿井里的水只能被抽到33英尺就不能再高的情况后,伽利略就猜想对真空的排斥并不是无限而是有限的,应该可以测量出来。
伽利略的学生托里拆利(Evangelista Torricelli)和维瓦尼(Vincenzo Viviani)在1644年选用了汞作实验(汞的密度是水的13.5倍)。
他们在一根四英尺即的玻璃管里灌满汞,把开口的一端塞住,侄过来立在盛汞的盘中,然后拿开塞子。
这时汞开始从管子流到盘里,但当管内汞面降低到比盘内汞面只高30英寸即760毫米时,汞就不再从管里流出,而一直保持这个高度了。
第一个“气压计”就是这样做成的。
是什么使汞柱保持一定的高度呢?维瓦尼提出,这是由于大气的重量向下压在盘中的液体上。
这是一个具有革命性的思想,因为按照亚里斯多德的概念,空气是没有重量的,它只不过在土球的外面占有它自己固有的范围。
但是现在人们开始明白,10米高的水柱或760毫米高的汞柱为大气的重量提供了一个量度,也就是说,这水柱或汞柱的重量就等于截面与之相同、高度为从海平面到大气顶部这样一个空气柱的重量。
如果空气具有有限的重量,大气就一定会有有限的高度。
2、帕斯卡----发现大气压的变化,帕斯卡原理1642年到1644年间帮助父亲做税务计算工作时,帕斯卡发明了加法器,这是世界上最早的计算器,现陈列于法国博物馆中。
在加法器研制成功之后,帕斯卡认为:人的某些思维过程与机械过程没有差别,因此可以设想用机械模拟人的思维活动。
计算机领域里1971年面世的PASCAL语言,即是为了纪念这位先驱,使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。
帕斯卡最主要的贡献还是在物理学上,他发现帕斯卡定律。
后人为纪念帕斯卡,用他的名字来命名压强的单位,简称“帕”。
四号字作业带开课班号(71525)、学号、姓名科学技术史第一讲:科学史学科的奠基人乔治·萨顿:1912 创办科学史杂志 ISIS科学技术的定义——科学:对自然规律的认识技术:是人发挥主观能动性、改变自然科学史的功能——科学史可以带来对科学本身及与其相关因素的更全面,更深刻的认识。
可以作为其他相关人文学科的基础(科学哲学、科学社会学)教育功能——对人类自身的认识和对自然科学与人文学术两种文化之分裂的弥合。
内史:研究学科本身发展的过程外史:研究学科发展中与外部环境之间的相互影响和作用,以及该学科在历史上的社会功能和文化性质【科学不等于正确:判断是否科学,是依据它所用的方法,所遵循的程序】第二讲:古希腊的科学与哲学(公元前八世纪到公元五世纪)古希腊文明是近代科学的思想之源柏拉图→亚里士多德希腊科学的背景1.吸取了巴比伦为你们能够和埃及文明的精华2.城邦制造成的统一,但又具有多样性的文化3.奴隶制度下奴隶主有条件从事只是的创造各科学家的理论与成就——泰勒斯:万物本源是水阿那克西莱尼:万物本源是空气齐诺弗尼斯:万物本源是土赫拉克利特:万物本源是火思培多克勒:四元素说亚里士多德:四元素说欧几里德(几何学)《几何原本》(欧式几何学,公理化体系)阿基米德:杠杆定律盖伦(医生):系统地总结了希腊医学的成就创立了自身体系的医学理论托勒密:天文学家第三讲:中国古代的科学技术屈原《天问》,涉及了自然,社会,历史,人生自然观是人们对自然界总的认识中国传统科学的思维模式1.阴阳说(向阳,背阴)《诗经》西周末:阴阳二气解释春秋末:老子“万物负阴而抱阳”2.五行说产生:殷商《尚书·洪范》水火木金土五行相生,五行相克五行无常胜3.八卦说天风水山地雷火泽代表自然界常见物质八卦互搭得六十四卦4.元气说(宋代张载元气学说)否极泰来天人关系1.天人感应夏:对超自然因素的崇拜,从“万物有灵”到“上帝”的产生商:“受命于天”,王与上帝联系方式:占卜周:天人感应学说2.天人相分“天人有常,不为尧存,不为桀亡”——荀子3.天人相交“天之能,人故不能也;人之能,天亦有所不能也。
科学技术史主讲:成良斌导论一、科技史的研究对象科学技术发展的历史(科学、技术和历史)内史和外史二、科技史的学科性质属历史学(社会科学)属科学学(哲学)应为交叉学科(哲学、史学、社会学和自然科学的交叉)与自然科学和技术科学关系密切三、科技史的编史类别自然科学史、技术史和科学社会史哲学家传统和工匠传统1833年,威廉·休厄尔首创科学家(scientist)一词。
(1687年,牛顿《自然哲学的数学原理》1807年,英国物理学家托马斯·杨《自然哲学讲义》1808年,道尔顿《化学哲学的新系统》1809年,拉马克《动物哲学》)1509年,荷兰的杨森发明了显微镜。
1608年,荷兰汉斯·里珀希(生于德国)发明望远镜。
思想史(内史)和社会史(外史)萨顿的实证主义编年史方法:《科学史导论》亚里山大·柯瓦雷的内史或思想史:《伽利略研究》默顿和贝尔纳的社会史编年史(外史)方法:默顿《17世纪英国的科学、技术和社会》(1938)贝尔纳《科学的社会功能》(1939)《历史上的科学》(1954)科学社会学分科史、国别史和综合史四、学习科技史的意义和要求意义:理解科技改变观念和思维方式提高创新能力要求:课内学习与课外阅读相结合理论联系实际,以史为鉴五、参考文献李思孟等《科学技术史》华中理工大学出版社吴国盛《科学的历程》湖南科技出版社1997宋子良等《理论科技史》湖北科技出版社贝尔纳《历史上的科学》、《科学的社会功能》默顿《十七世纪英格兰的科学、技术和社会》[英]科林斯等《人人应知的科学》江苏人民出版社,2000年[英]科林斯等《人人应知的技术》江苏人民出版社,2000年•北京大学科学史与科学哲学(简称科科网):•/hps/•三思科学网站:•科学网:•华中科技大学求真网:•成良斌博客:/u/1252197672联系方式电话:87556008(H)87544455(O)电邮:***********************第一讲从亚里士多德到霍金主讲:成良斌一、时空观1. 亚里士多德地球是宇宙的中心上下的相对性地是一个球的三个证据:月相北极星船帆月上和月下的绝对性月下的物体:有重量,直线运动月上的物体:无重量,圆周运动亚里士多德的宇宙模型托勒密的宇宙模型2. 牛顿的石头和水桶哥白尼:地球不是宇宙的中心开普勒:太阳是宇宙的中心伽利略:地动说与相对性原理牛顿:宇宙没有中心,月上和月下的相对性(抛石头实验)绝对时空观时空与外在情况无关水桶实验:绝对空间的判别法3. 马赫对绝对空间的质疑水桶实验不能证明绝对空间的存在从相对主义到相对论马赫原理:惯性和惯性力起源于宇宙间物质的相互作用。
科学技术史第三章:近代技术的兴起第一节近代第一次技术革命近代科学技术一经兴起,人们就从大宇宙(天文学)和小宇宙(人体生理学)两个领域发起了震撼人类思想的第一次科学革命。
随之又爆发了以近代技术体系形成为标志的第一次技术革命,西方工业文明时代从此拉开了序幕。
从社会文化史的角度讲,正是从这时起,科学文化才作为人类亚文化体系,从人类混合文化的母体中脱胎而出,并逐步成长为由器物层次、制度层次、价值观层次和行为规范层次构成的现代科技文化。
1.1 近代第一次技术革命兴起的原因一、资本主义生产方式逐步形成恩格斯曾经指出:“在中世纪的黑夜之后,科学以意想不到的力量一下子重新兴起,并且以神奇的速度发展起来,那么,我们要再次把这个奇迹归功于生产。
”从科学社会史的角度讲,正是近代资本主义的兴起作为重要的社会动因,促进了近代自然科学的诞生。
在欧洲中世纪末期,特别是从14世纪开始,由市民等级创立的工业生产和商业获得了高度的发展。
一方面,是生产更加完备,规模更加扩大。
尤其是工场手工业已脱离庄园经济而相对独立,如纺织、磨坊、染色、冶金、玻璃制造、眼镜磨制、酿造业,以及印刷和造纸等行业都独立出来,从而代替了家庭手工业的生产方式;另一方面,在技术上也有很大进步。
生产工具的改革引起了对动力和传统机械的变革的需要,如中世纪用于带动水磨的水轮此时已作为发动机而用听:抽水、鼓风、运送矿石和捣碎破布等工作。
风车此时也成了缺水地区的主要动力机械。
在技术上,中国、印度、波斯等国东方发明的输入对欧洲的技术改革具有重要意义,造纸和印刷术尽管最初被用于宗教文献的印刷上,但不久就变成了传播新思想和“科学复兴的手段,变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆”。
火药与铸铁技术结合而产生的火炮与火器在战争中的使用预告了资本主义社会的到来。
而与指南针用于航海相联系的则是这个时期的地理大发现。
尽管资产阶级的冒险家、探险家们一次又一次地成立船队进行远航以致环球旅行带布征服与掠夺的目的。
本章教学目的和要求了解近代自然科学诞生的社会历史背景,掌握近代科学革命的标志性成就及其意义,弄清牛顿力学的历史必然性及其在科学史上的地位和影响,全面把握19世纪科学的重大理论成就及其意义,认识科学共同体的形成及其对科学发展的重要作用。
1. 近代科学革命2. 经典力学体系的建立3. 经典物理学的全面发展4. 化学的确立和长足进步5. 地质学的建立6. 生物学的重大突破7. 数学的全面繁荣8. 科学共同体的形成本章要点第一节:近代科学的诞生一.近代自然科学产生的社会历史背景1. 欧洲资本主义生产方式的兴起是近代科学的原动力2.文艺复兴运动3.宗教改革4、大学的兴起5.希腊科学传统的复兴二.近代科学革命1.天文学革命2.医学革命2.科学方法革命本节教学目的和要求1. 了解近代科学诞生的社会历史背景,重点认识欧洲资本主义生产方式对近代科学产生的决定作用;2. 掌握哥白尼日心说的基本观点,深入理解哥白尼学说在近代科学革命中的划时代意义;3. 了解医学领域中血液循环学说的建立过程及其这一学说在科学革命中的意义;4. 明确科学实验方法的确立在近代科学发展中的深远影响。
1. 欧洲资本主义生产方式的兴起是大学教育兴起近代科学的原动力(1)手工工场的出现和手工业技术进步推动了近代科学的兴起(2)远航探险是近代科学的直接推动力:1487年迪亚士到达非洲南端的好望角、1492年哥伦布发现美洲新大陆、1497年达·伽马开辟通往印度的新航路、1519—1522年麦哲伦船队的环球航行。
(3)预告资产阶级社会到来的中国四大发明传入欧洲:造纸术和印刷术成为新教的工具,推动了文艺复兴运动的蓬勃发展;火药武装了资产阶级,把骑士阶层炸得粉碎;指南针使远航探险和地理大发现成为可能,开辟了资本主义世界市场。
远航探险收复失地运动1143年在半岛西部形成了葡萄牙王国1479年半岛上其他两个王国合并成西班牙王国1492年西班牙收复了阿拉伯人的最后一个据点格拉纳达。
科学技术史科学技术史第二章东方的四大古老文明埃及美索不达米亚印度中国第二章古埃及和两河流域的科学技术第一节古代埃及的科学技术第二节古代两河流域的科学技术第一节古代埃及的科学技术一、文字和书写技术古埃及的文字最早出现于公元前3500年。
最初是象形文字(☉:太阳,≈:水),后来形成了以表形符号、表意符号、标声符号相结合的象形文字。
罗塞达石碑1799年,法国人布萨在尼罗河口小城罗塞达发现一块公元前95年刻的石碑,同样的内容用古希腊文、古埃及文祭祀体和古埃及文世俗体三种文字书写。
通过对这块石碑的研究,人们终于读通了古埃及文字。
如今,“罗塞达石碑”已成为西方一个著名的典故和谚语,意为破译某种秘密的材料。
二、天文学1、太阳历法:“狼星年”古埃及人在公元前2787年创立了人类历史上最早的太阳历。
2、滴漏计时金最近,日本考古学家仓桥秀附发现:胡夫、卡夫拉两大金字塔的大小比例正好与地球和金星的大小一致。
仓桥秀附推断:古王国时代建造的全部七座大型金字塔分别代表包括月球在内的七颗行星的体积、质量和公转周期。
金字塔与天文最近,日本考古学家仓桥秀附发现:胡夫、卡夫拉两大金字塔的大小比例正好与地球和金星的大小一致。
仓桥秀附推断:古王国时代建造的全部七座大型金字塔分别代表包括月球在内的七颗行星的体积、质量和公转周期。
三、数学1、10进制记数法,但没有位值制。
2、几何:能计算矩形、三角形、梯形和圆形的面积,正圆柱体、平截头正方锥体的体积。
圆周率π=3.1605。
3、代数:能解一元一次方程和一些较简单的一元二次方程。
乘法运算:换成连加才行:11×13 = 11×8+11×4+11分数运算:除2/3外,所有分数需换成分子为1的形式再进行计算。
如:7/29=1/6 + 1/24 + 1/58 + 1/87 + 1/2322/7 = 1/4 + 1/28四、解剖和医药学古埃及医生能做外科手术,能治眼疾、牙痛、腹泻、肺病以及妇科的许多疾病。
科学技术史绪论即使一场世界大战把人类的全部物质财富都摧毁了,但只要人类的精神财富——科学技术还存在于人脑之中,那么人类用几十年、几百年的时间,就能把现代化世界重新建设起来。
但是,倘若连人类的全部精神财富也摧毁无遗,那么,人类重建现代化世界,就要再走一遍人类万年乃至几万年所走过的历史。
——K·波普尔[英]•一、世界科学技术发展的基本历程•1、原始科学技术萌芽时期•2、古代四大文明古国时期•科学还没有完全从哲学中脱离•科学与技术相互分离•古希腊创立了古代科学的理论体系•3、近代科学革命和技术革命时期•脱离宗教神学•脱离哲学•技术开始与科学联姻(18世纪)•4、现代科学技术革命时期•第二次科学革命,使科学冲破牛顿力学的束缚,•科学观念又一次发生重大变革。
•发展特点:•(1)发展的不平衡•(2)整体性•(3)国际性•(4)竞争性与互补性二、科学、技术及其相互关系•1、什么是科学•科学(science)一词来源于拉丁文“scientia”。
•科学是知识体系和由知识体系所转化的生产实践活动的统一。
•自然科学是以自然界作为研究对象,在实践基础上形成的关于自然界发展规律的知识体系。
•自然科学的特点:•(1)具有“一般生产力”即“知识形态上的生产力”的性质。
•(2)具有客观性、规律性,而不具有阶级性、民族性。
•2、什么是技术•(1)定义技术(technology)一词来源于希腊语“techne”(艺术、技巧)和“logos”(言词、说话),意为“完美的记忆和演讲”。
•亚里士多德:技术是制作的智慧。
•弗兰西斯•培根:提出把技术作为操作性学问来研究。
(17世纪)•狄德罗【法】:技术是为某一目的共同协作组成的各种工具和规则(工艺、方法、制度)的体系。
(18世纪)•技术是人类在实践经验和科学原理基础上形成的关于改造自然的手段、工艺方法、技能体系的总和。
•(2)技术的特点•物化性:无论是何种技术,都主要是以物•质形态表现出来的。
第五讲近代科学的诞生第一次科学革命(1543~1755)概述一、第一次科学革命大事记1543年,哥白尼《天体运行论》出版,提出了日心说;维萨留斯出版了《人体的构造》。
1583和1590年,伽俐略先后发现摆的等时性和落体定律,晚年在监禁中完成两大“对话”。
1599年,开普勒于1609年到1619年间,发表行星运动三定律。
1628年,哈维出版《心血循环运动论》,阐述了血液循环原理,标志着人体血液循环理论的建立。
1666年和1676年,牛顿和莱布尼茨先后各自独立创立微积分。
1687年,牛顿的主要代表作《自然哲学的数学原理》出版,完成了自然科学理论上的第一次大综合。
1738年,伯努利(1700-1782)出版《流体力学》,给出了流体力学中著名的伯努利方程。
1744年,莫泊图(1698-1759年)的《自然规律的一致性》、欧拉(1707-1782)的《求极大极小的方法》,均提出最小作用原理。
1743年,达朗贝尔(1717-1783)发表《力学原理》。
1748年,欧拉发表《无限解析概论》,从数学上完善了经典力学,发展为分析力学,为力学的广泛应用创造了理论前提。
二、第一次科学革命的特点1、近代科学作为一种革命力量,在血与火的洗礼中走上历史舞台,争得了崇高的社会地位。
科学成为新兴资产阶级反封建的革命力量,科学精神成为支撑资本主义社会的强大力量。
2、近代科学作为一种实验科学,在实验和理性认识的基础上实现科学理论体系的第一次变革。
A、开始形成了新的科学传统B、产生了近代自然科学的方法论C、将尽可能排斥目的论解释方法3、近代科学作为一种社会建制,率先在欧洲国家确立起来,开创了科学社会化的发展道路。
第一节哥白尼革命一、哥白尼革命1、哥白尼生平哥白尼(Nicolas Copernicus 1473—1543),生于波兰托伦市一个富裕家庭。
10岁丧父,由兼任主教的叔父抚养。
18岁时就读于波兰旧都的克拉克大学学医学,其间对天文学产生了兴趣。
1496年哥白尼来到意大利,在博洛尼亚大学和帕多瓦大学攻读法律、医学和神学,博洛尼亚大学的天文学家徳·诺瓦拉(de Novara,1454—1540)对哥白尼影响极大,在他那里学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论。
后来获得宗教法博士学位。
1505年哥白尼返回波兰,在弗隆堡大教堂任职当一名教士,他的巨著是在业余时间完成的。
在意大利期间,哥白尼就熟悉了古希腊哲学家的学说,确信地球和其他行星都围绕太阳运转这个日心说是正确的。
哥白尼经过长年的观察和计算终于完成了他的伟大著作《天球运行论》。
哥白尼把它的日心说写成匿名的小册子,即《要释》,于1514年以后在专业天文学家中间流传,哥白尼将他的书献给教皇保罗三世,一位较年轻的德国天文学家也是哥白尼门徒的雷蒂库斯(Rheticus)看到了哥白尼的手稿,并做了一个摘要于1540年先行出版。
哥白尼是在他的观点事实上公开以后,才同意公开出版的。
《天体运行论》于1543年5月问世,哥白尼就在看到他的书的当天去世。
2、哥白尼提出日心说的主要原因:其一,托勒密体系越来越复杂。
该体系用均轮—本轮说解释行星运动。
在以后的许多世纪里,观测资料越来越多,只用托勒密的“本轮”不足以解释天体的运行,这就需要增添数量越来越多的“本轮”。
到了哥白尼时代,轮子数已达80多个。
大大背离了毕达哥拉斯派的柏拉图主义所追求的数学上的简单性和完美性。
其二,航海事业的发展,对于精确天文历表的需要越来越迫切。
而一直依据地心说制定的儒略历,随着时间的推移,误差越来越大。
到1582年罗马教皇格里高利十三世宣布改革历法时,日期已经比实际上多了10天(儒略历以365 . 25天为一年,比实际回归年要长0 . 0078天,新历与旧历区别有二:一是去掉了10天,将公元1582年10月5日直接变成15日;二是逢百之年只有被400整除才算闰年)。
哥白尼曾经说过,“敢于想到地球运动”就是因为“地球中心说”不能解释或正确测算回归年的固定长度。
哥白尼的老师诺瓦拉就批评托勒密体系太繁琐,不符合数学和谐的原理。
哥白尼致力于从数学的美学角度重建新的宇宙体系。
按照他们的看法,智慧绝伦的上帝创造的宇宙结构和天体间的秩序,一定具有赏心悦目的简单性和和谐的系统性,因此也一定用简单、协调、优美的几何图形表示出来。
可是,托勒密的宇宙结构太复杂,不能正确地说明简单而有秩序的天体结构,埋没了上帝的智慧;当时的哲学家们也“不能对造物主为我们的美好而有秩序的宇宙机构提出正确的理论”,为此他“感到气愤”,决心对天文学进行根本的改革。
哥白尼批评托勒密体系:“他们家像这样一种艺术家:要画一张人像,从不同的模特身上临摹了手、脚、头和其他部位,然后不成比例地凑合在一起,尽管每个部位都画得极好,结果却很不协调,画出来的不是一个人,而是一个怪物。
”3、哥白尼的新柏拉图主义思想哥白尼在思想上倾向于毕达哥拉斯派,认为天体应该有简单完美的运动,也应该有简单完美的数学描述。
在哥白尼看来,托勒密体系在这一点上还不能算“合格”。
所以他想到如果宇宙的中心是太阳而不是地球,那么对天体运行的理解和描述就可能会简单得多。
哥白尼抛弃了托勒密体系中的均衡点概念,因为那其实是在空间任意设置的数学点,是假象天文学家站在那里可以观测天体的匀速圆周运动,依靠均衡点得到的轨道运动的均匀性是一种假设,实际上就意味着行星运动的速度并不一致。
哥白尼认为,存在着更好的方法,可以使匀速圆周运动和古代的传统更好地统一起来。
哥白尼从罗马诗人维吉尔的名句“我们离港向前航行,陆地和城市后退了”中悟出了运动相对性的道理,他明确认为,假定地球在运动,地球上的人就会感到地球外物体向相反方向运动。
再把太阳看作是上帝存在和超越其他宇宙天体的象征,因为太阳的“稳定比运动更高贵、更神圣”。
太阳位于中央,在这个辉煌无比的殿堂里,它放射的光芒能够同时普照万物,难道还能够把它放在什么另外更好的位置上吗?太阳被称为宇宙之灯、宇宙之心、宇宙的主宰……俨然高踞于王位之上,君临着围绕着它的群星。
4、哥白尼日心说的主要内容哥白尼采用欧几里得几何学的方式,用几条不多的公理假设了日心说,然后在所假定的条件下推导关于行星运动的定理。
他认为,太阳是宇宙的中心,地球和其他行星都绕太阳转动,地球不是宇宙的中心,而是一颗普通行星。
地心说中表现出的行星围绕地球运动的一年周期,其实是地球每年绕太阳公转一周的反映。
日心说体系的另一些内容是:※水星、金星、火星、木星、土星和地球一样,都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。
(公转周期:水星,88天;金星,9个月;火星,2年;木星,12年;土星,20年。
)※月球是地球的卫星,它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周,并随地球绕太阳公转(因为没有观察到月球的逆行)。
※地球每天自转一周,天穹实际上不转动,只是由于地球的自转才是我们看到了日月星辰每天东升西落的现象。
※恒星和太阳间的距离十分遥远,比日地间的距离要大得多。
哥白尼认为,所有的行星并不是在虚空或在自由空间环绕太阳运行,它们其实都是嵌埋在传统天文学所说的水晶球里。
《天球运行论》所说的天球,就是指携带着这些行星运动的水晶球。
※哥白尼在这里遇到了大难题。
如果地球是被一个固态的水晶球携带着环绕太阳运行,那么,地球的南北轴线就不可能始终变成不变的23.5 °的倾角而对准北极星,而且,那样一来,就不会有四季的变化。
哥白尼为了坚持地球是被水晶球携带着运动这一观点,不得不在假定地球的轴线在作“圆锥”运动。
这样就可以让地球始终对准天上一点,以此解释四季的变化。
不仅如此,哥白尼还让地球的第三种运动比公转周期稍微长一点,以此解释岁差现象。
5、哥白尼日心说的优越性1)日心体系的简单性首先表现在用它来说明行星的留和逆行,而这个问题用地心说体系来解释一直是矛盾重重。
在哥白尼的体系中,行星的留和逆行只是一种视觉现象,是地球和所观测的行星在恒星背景上作相对运动的结果。
采用日心说,困扰了天文学达2000年之久的行星的留和逆行一下子得以解决。
2)日心体系的优越性还体现在解释了水星和金星为什么绝不会离开太阳太远,即它们偏离太阳的角距离各自不会超过28°和48°。
在托勒密体系中是把这种现象作为例外,解释得非常勉强。
而在哥白尼体系中,解释起来就非常自然,因为它们的运行轨道都在地球轨道的里面,所以它们在我们看来就总是不离太阳左右。
3)哥白尼还为行星排定了次序,根据观测到的各行星的位置,通过简单的几何推理,天文学家就可以推算出各个行星到太阳的相对距离和太阳系的相对大小。
哥白尼声称他的宇宙体系比托勒密体系优越,是因为他的体系更简单和完美。
这点在《天体运行论》的第一册中得到了淋漓尽致的体现。
但从第二册开始到第六册中的论述却在简单和完美性方面打了折扣。
哥白尼坚持有用古希腊的观点,认为天体作圆周运动。
这样为了与观察相温和,哥白尼不得不学托勒密的做法,使用小轮和偏心圆达34个之多(地球3个,月球4个,水星7个,金星、火星、木星和土星各5个)。
6、理论的困境按照当时的物理学和天文学知识还无法理解地球在运动这一事实。
哥白尼学说遭受着各种“合理”的责难。
※按照日心说,如果地球是在旋转的话,则会观察恒星视差问题。
但是当时没有被观测到,哥白尼解释为恒星离我们太遥远。
托勒密体系假定恒星球层确定在20000倍地球半径的距离,按照哥白尼的体系,则至少要把恒星球层确定在400000倍地球半径的距离,这对当时的天文学家来说是不可接受的。
※按照日心说,如果地球是在旋转的话,则竖直抛向空中的物体在降落下来之后不会落在原地,因为地球已经偏离了原来的位置,这个论点是有根据的,我们现在知道地球的自旋会产生所谓科里奥利动力;天文学家第谷则提出如果一颗炮弹顺着地球转动的方向发射的话,因为加上了地球旋转的动力,会落到更远的地方,这一点直到伽利略发现了惯性原理和相对性原理才得以解释清楚。
哥白尼用亚里斯多德的理论解释地球为什么会运动。
圆运动是球的本性,因此,地球按照其本性在作旋转;同时地球和其他行星一样,因为各自的水晶球在按其本性作固有的圆运动,才被携带着环绕太阳运行。
物质粒子会自然集聚为球形,所物体不是向宇宙的中心飞去,而是向下落到地上,那只不过是向着地球中心运动而已。
尽管地球同时作日运动和年运动,地上的物体却不会飞离而去,那是地上的物体都在随它们的大地母亲一起参加这两种圆周运动。
哥白尼去世后,日心说在天文学家中逐渐传播劳开来。
天文学家赖因霍尔德根据哥白尼的原理计算得到一套天文表,即普鲁士表,并于1551年发表。
正是根据这套新的天文表,1582年,权威当局实现了历法改革,制订了沿用至今的格列高利历。
7、成为禁书《天球运行论》附有一个并非由哥白尼所写的前言,说日心说未必是真实的情形,它只是提供了一个比较方便的有助于天文学家进行更精确计算的数学工具。