第1讲-地心说和日心说

第一讲地心说与日心说亚里士多德及其地心说地心说是亚里士多德的首创，他认为宇宙的运动是由上帝推动的。他说，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。地球之外有9个等距天层，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物。各个天层自己不会动，上帝推动了恒星天层，恒星天层才带动了所有的天层运动。人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心。亚里士多德的宇宙论传统亚里士多德把天分成月上区和月下区。地上的运动：用四元素说、自然位置来说明天上的运动：用完美的圆周匀速运动来说明，而这就是数理天文学家们的使命——拯救现象亚里士多德主义与新柏拉图主义亚里士多德主义＝亚里士多德主义+基督教+托勒密宇宙模型中世纪—文艺复兴—科学革命之后的衰落地球是宇宙的中心，却是宇宙中最易腐朽之物，而宇宙间最黑暗的地狱就设在地球的中心水晶球是永恒的、完美的、透明的，他由至高无上的上帝来推动（不彻底的物理学改造）新柏拉图主义＝柏拉图主义＋基督教教父哲学—中世纪的衰落—文艺复兴时期的复兴万物皆数太阳是至高无上的托勒密对地心说的发展克罗狄斯·托勒密（公元90年——168年）生于埃及，父母都是希腊人。公元127年，年轻的托勒密被送到亚历山大去求学。在那里，他阅读了不少的书籍，并且学会了天文测量和大地测量。上知天文、下识地理的托勒密作为作为一位出生于埃及的古希腊地理学家，天文学家，数学家。他从公元127年至151年间在埃及的亚历山大城进行天文观测，托勒密总结了希腊古代天文学的成就，把自希腊天文学家阿波隆尼以来用偏心圆或小轮体系解释天体运动的地球中心说加以系统化和论证。托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的圆轨道上绕地球运转。其中，行星的运动要比太阳、月球复杂些：行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。地球的那个圆叫“均轮”，每个小圆叫“本轮”。在太阳、月球行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。再外面，是推动天体运动的原动天。拯救现象的技术性装置(A)(B)(C)托勒密的基本假定1、天是球形的并且像球那样转动2、地作为一个整体也是球形的3、地位于整个天的中央，好像一个中心4、由于地球的太小，而到恒星天球的距离很大，地球对于恒星天球来说，小得犹如一个点5、地球不参与任何转动哥白尼革命哥白尼1473年2月19日生于波兰18岁进入波兰的克拉科夫大学学习医学1496年来到意大利，先后在波洛尼亚大学和帕多瓦大学学习法律、医学和神学从波洛尼亚大学天文学家德·诺瓦拉那里学到了天文观测技术和希腊的天文学理论1506年回到波兰，1509年写出了《概要》1539年写出了天文学史上伟大著作《天球运行论》《概要》的基本概括1.不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心2.地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的中心3.所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近4.地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的5.在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的6.在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运动产生的，而是地球运动引起的，地球同时进行着几种运动7.人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象哥白尼与托勒密的区别放弃使用偏心等距点将宇宙的中心置换为太阳地球不是静止而具有多种运动（自转、公转）产生一定的简单性、和谐性、美观性哥白尼的保守性数据来源大部分还是来源于希腊天文学继续使用天球概念宇宙依然是有限的，保留了恒星天更加频繁的使用本轮和均轮这使得哥白尼的学说在另外一些地方又显得比托勒密体系复杂在物理基础的问题上并没有很大的突破文本阅读：哥白尼的辩护词反对理由：如果地球在转动，空气就会落在后面，而形成一股持久的东风。哥白尼答复：空气含有土微粒，和土地是同一性质，因此逼得空气要跟着地球转动。哥白尼答复：空气转动时没有阻力是因为空气和不断转动的地球是连接着的。反对理由：一块石子向上抛去，就会被地球的转动抛在后面，而落在抛掷点的西面。哥白尼答复：由于受到本身重量压力的物体主要属于泥土性质，所以各个部分毫无疑问和它们的整体保持同样的性质。反对理由：如果地球转动，它就会因离心力的作用变得土崩瓦解。哥白尼答复：如果地球不转动，那末恒星的那些更庞大的球就必须以极大的速度转动，这一来恒星就很容易被离心力拉得粉碎。哥白尼答复：离心力只在非天然的人为运动中找得到，而在天然的运动中，如地球和天体的运动中，则是找不到的哥白尼日心说的同化与接受技术上，哥白尼的日心说面临很多挑战1.离心力问题2.恒星视差宗教上，哥白尼的日心说抵触了基督教的一些教条，尤其是地心说的教条比如《约书亚记》《天球运行论》的流行，而日心说则广受批评小结：哥白尼的日心说的非革命性①与托勒密相差无几，只是用置换宇宙中心的方法来换取托勒密的偏心等距点②简单性和精准性并没有比托勒密提高多少③面临非常严峻的挑战：离心力和恒星视差④没有得到广泛接受问题：哥白尼的革命性在哪里？哥白尼日心说的根本内涵柏拉图主义对亚里士多德主义的反击数是解释自然的钥匙，自然的秩序是几何的，简洁的、和谐的、美观的太阳是至高无上的未来新范式的草图哥白尼提出了另外一种选择，一个新的框架，以后开普勒、伽利略、笛卡尔、牛顿等人正是在这个草图上不断细描深刻，最终完成了近代科学的建构哥白尼的立场：日心说是真实的，不仅仅是为方便而设人的地位的悄然提高文本阅读：哥白尼对日心说的宣言在所有行星的中心居住着太阳，在这个位置它可以一瞬间照亮整个宇宙，对于这个最壮丽的神殿，谁能将这盏明灯安放到另外或者更好的地方？事实上，将太阳是为宇宙的明灯十分贴切，另外它也是宇宙的心灵，并一直是宇宙的统治者。至尊的赫尔墨斯被称为“看得见的上帝”，而索福克勒斯在《厄勒克特拉》中则被称为“万物的洞察者”。于是，太阳就好像做在王座之上，统治着围绕它旋转的整个行星家族。