地心说和日心说教案资料

地心说和日心说 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 地心说和日心说 【摘要】通过对日心说与地心说的比较分析，说明地心说能够存在很长时间的原因及其存在的根据，日心说的发展历程及其曲折性。辩证的说明地心说有其 值得肯定之处，日心说也并非尽善尽美。 一、地心说与日心说 从亚里士多德到托勒密，人们一直认为地球是宇宙的中 心，所有的行星、太阳、月亮以及众恒星都围绕地球运转。托 勒密在公元2世纪建立了托勒密的地心说体系，直到哥白尼重建 日心说体系，这个体系在西方一直占统治地位。 托勒密的地心说不是臆测，也不是先验的武断，更不是巫 者的邪说，而是在当时社会历史背景和科学技术条件下，和当时 实践水平相适应的理论。首先，托勒密的地心说是对前人思想和 学说的总结。在他之前，欧多克索认为地球是万物的中心，提出 了太阳、月亮和行星都在同心透明体中绕地球而运转的观点。随 后，天文学家阿波罗尼提出了本轮、均轮的概念，用来解释天体 和地球距离的变化。稍后的喜帕恰斯又继承了阿波罗尼的本轮、 均轮理论，并进一步用偏心圆来解释太阳的不均匀性运动。他还 发现了岁差，编制了几个世纪内太阳和月亮的运动表以及一份包 括1000多颗恒星位置和亮度的星表。托勒密正是沿着欧多克索、 阿波罗尼和喜帕恰斯的道路，并集古希腊天文学的大成，形成了 他的完整的地心说体系。其次，托勒密的地心说是建立在他长期 观察实践的基础之上的。他不仅继承了前人积累的天象资料，而 且自己作了二十多年的辛勤观测，并在此基础上进行了浩繁的计 算。因此，在当时的条件下采用地心系来描述天体运动则是很自 然的，而且是合乎认识发展逻辑的。 日心说并非哥白尼的独创，早在古希腊时期就有个叫做阿 里斯塔克的学者就提出过日心说，但由于和人们的直观感受相 差甚远而没什么大的影响。而且，日心说还有两个致命的问题 是阿里斯塔克所无力解决的。有趣的是，哥白尼的《天体运行 论》出版之后，也遇到了和当初阿里斯塔克同样的问题，这成 了其他天文学家们反对日心说的理由。 第一个问题来自于人类的日常经验。人们会想，如果地球 是运动的，那么，一个向正上方抛出的物体会由于地球运动在落 地时落到抛出点的后面。今天，每一个读过初中物理的学生都能 解释这个问题，但在当时那个时代，伽利略的运动相对性原理和 牛顿的运动定律还没有被发现，这就限制了人们的认识能力。 第二个问题较麻烦。既然地球是运动的，人们就会自然而 然会想到，在一年之中的不同时间里，天上的星星之间的相对 位置会有些略微的不同，这叫做“恒星周年视差”。但当时的 人们谁都没有观测到这种精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 细微的差异。哥白尼对此的解释是因 为这种差异过于细微，人们还无法观测到。哥白尼之后，擅长 天文观测的著名天文学家第谷，在丹麦的汶岛天文台潜心工作 几十年，积累了大量的数据，但最终也没发现恒星周年视差。 因此，第谷也无法接受哥白尼的理论，而是自己构造了一个新 理论：太阳绕地球运转，而其他行星则围绕太阳运转。第谷的 这一理论在和实际天文观测数据的吻合度上远远高于哥白尼那 个十分粗糙的日心说，因此，得到很多天文学家的支持。 为了探索宇宙的奥秘，哥白尼在克拉科夫大学读书期间， 一方面研究托勒密的地心体系，从理论上搞清它的来龙去脉及 其实质，另一方面又开始了天文观测实践的研究。随着理论研 究的深入，观测实践的增多，哥白尼越来越多的看出托勒密地 心体系的破绽。他首先想到的办法是修改地心说，为了使实际 迁就理论，主观的随意增加了本轮的数目，圆上加圆，弄得地 心体系越来越复杂。由此，哥白尼认为应该从根本上把托勒密 的这个千疮百孔的地心体系加以改造。 我们知道，谈论日心说和地心说哪个更为正确，完全是 站在今天科学技术发展水平的基础之上的。而在几百年前，面 对着哥白尼粗糙的日心说和两个连他自己都解释不了的关键问 题，科学家们当然有理由提出质疑，人们也没有理由轻易接受 一个日后可能被证明是正确的理论。 二、地心说与日心说的比较 哥白尼学说同托勒密学说相比在天文学上处于明显优势。 首先是简化了，今天用相对运动考虑，对地心说，必须将地球 的绕日运动和自转分别加在所有的行星上。这样，在相同的精 度下，其数学描述必然复杂。其次是和谐了，在日心说中，水 星和金星比地球离太阳近，但在地心说中，水星、金星和太阳 哪个离地球近是不可能决定的。另外，在日心说中，行星运行 的周期同行星到太阳的距离有一个单调增加的关系。 哥白尼的学说在神学上处于劣势，这一点是明显的。虽 然哥白尼是一个虔诚的天主教徒，一个有相当地位的神父。但 他也明白他的学说在神学上得不到支持。他将自己的学说压了 四十九年才出版，在临死时只用手摸了一下新出版的《天体运 行论》就离开了人间。哥白尼学说一出版，就立即遭到新教头 头马丁·路德和加尔文的恶毒攻击。路德还引用《圣经》进行 反驳：“这个白痴竟想把我们的全部天文学推翻，但《圣经》 中明明写着，约书亚喝令不动的是地球而不是太阳”。 三、地心说与日心说的历史评价 正因为错误理论包含有正确的认识结论和合理的思想方法， 所以，地心说不仅能指导当时的生产实践，而且成为以后科学探索 的向导，为发现和建立正确理论起接力和传递作精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 用。托勒密的地心 说由于能够对当时观测的天体运动尤其是行星运动作十分精确的说 明，能够很好的预测行星的方位，因此在相当长的时期里，地心说 被人们广泛地用于航海、编出历书等生产、生活实践。 尽管从哥白尼开始，有越来越多的天文学家抛弃了地心 体系，但托勒密用来解决具体天文课题的许多方法，在开普勒 行星运动三定律发明之前，都始终是天文学家们不可或缺的， 连哥白尼本人也不例外。在写完《天体运行论》第一卷后，哥 白尼除了运用托勒密所曾经用过的方法进行专门的技术性研究 外，没有其他办法。另外，《天体运行论》还大量地明确引述 托勒密的观测记录、推导方法和结论，以至于某些历史学家说 哥白尼倒退到堪称为“对古代世界体系作微妙处理”的境地。 对于托勒密及其地心说，著名的西方古代数理天文学史专家诺 伊吉保尔（0.Neugebauer）有过中肯的评价：“全部中世纪的 天文学—拜占庭的、伊斯兰的、最后是西方的—都和托勒密的 工作有关，直到望远镜发明和牛顿力学的概念开创全新的可能 性之前，这一状态一直普遍存在”。 而哥白尼日心说的诞生，是天文学上一次伟大的革命，它 标着着自然科学的独立，宣告了宗教神学世界观的破产，推动了 人们的思想解放，为科学发展开辟了广阔的道路。它不仅描绘了 一幅太阳系结构的科学图景，彻底改变了人们对宇宙的看法，还 是自然科学发展史上的一个重要的里程碑。因为日心说指出地球 及其人类并不居住在宇宙中心，即把“天之骄子”搬出了宇宙的 中心，这就等于宣布上帝在设计宇宙体系时犯了严重的错误，显 然，这是教会所不能容忍的。地心说使自然科学冲破了神学的桎 梏，摆脱了宗教神学婢女的可悲地位。同时，日心说的提出是向 教会权威的挑战，有力的推动了人们的思想解放。 另外，哥白尼的日心说也推动了人类对宇宙天体认识的 新发展，具有重要的哲学意义。纵观哥白尼《天体运行论》及 其学说，我们可以看到哥白尼的哲学思想表现在以下三个方 面。首先，哥白尼严格遵循天文理论与观测事实相一致的唯物 主义原则。他认为，天文理论来源于客观天象，必须使用理论 和实际相符合。在准确观测、获得大量实际材料的基础上，进 一步概括、分析、研究，才能从中发现天体运行的客观规律。 其次，哥白尼正确遵循了现象和本质相联系的辩证思维原则。 哥白尼不仅坚持对天象认真观察获取大量第一手观测资料，而 且他并不局限于表面现象，仅仅把现象看作入门的向导，而是 通过认真分析研究，努力发现天体运动的本质和规律。再次， 哥白尼日心说的提出并为实践所证实，是人类对天体认识的一 次新飞跃。他认为地球不是宇宙的中心，而只是太阳系的行星 之一，是一颗普通的行星，月球是地球的卫星，使人们对日、 月、精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 地在宇宙中所处地位的认识产生了一次新飞跃。然而，他 又认为太阳是宇宙的中心，并“把太阳看成是静止的”这种观 点不仅从科学上是错误的，不符合宇宙天体的客观实际，而且 从哲学上说也是形而上学的。 今天和老师探讨，谈到了一个古老的话题：地心说与日心说之争。他说了一个观点让我很受感触。他说：“‘地心说’与‘日心说’都是对的，他们之间并没有本质的区别。”他的观点是：地心说和日心说的区别只是在于选择的坐标系不同而已，在描述问题上，只是地心处理问题的方法要复杂的多，而用日心说处理问题则相对简单。我们可以看出他的观点还是有一定的道理的。先不管他的观点是否是对的，但给我的启迪还是很大的，面对一个问题，从正面去想可能会是一种结果，但当我们换个角度再去看同一个问题时可能会得到意想不到的结果。“换位思考”对于我们的工作和科研，以及今后的生活都会有很好的帮助，对于我们解决实际问题也很有帮助！以上只是个人的一点体会，有不对的地方还请博友批评指正。 日心说： 通常认为完整的日心说宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出的，实际上在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。 坚实的大地是运动的这一点在古代是令人非常难以接受的，而另一方面托勒密的地心说体系可以很好的和当时的观测数据相吻合，因此即使在《天体运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到的关注，支持者更是非常稀少。 这里必须指出的一点是，近代以来关于罗马梵蒂冈的地心说和哥白尼的日心说的斗争是被严重夸大的。布鲁诺1600年遭受的火刑，并非因为他支持日心说，而是因为他的泛神论等的宗教思想。 事实上，直到1609年伽利略发明了天文望远镜，并以此发现了一些可以支持日心说的新的天文现象后，日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主要是指：木卫体系的发现直接说明了地球不是宇宙的唯一中心，金星满盈的发现也暴露了托勒密体系的错误。 然而，由于哥白尼的日心说所得的数据和托勒密体系的数据都不能与第谷的观测相吻合，因此日心说此时仍不具优势。直至开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后，日心说在于地心说的竞争中才取得了真正的胜利。 哥白尼的日心说：