天体运行论的历史作用是什么?

日心说,又称地动说,是与地心说相对的一种关于天体运动的理论。它认为太阳是银河系的中心,而不是地球。

哥白尼提出的日心说推翻了长期以来宗教主导的地心说,实现了天文学的根本性变革。

日心说的观点是

1.地球是一个球体。

2.地球在运动。

太阳是不动的,在宇宙的中心,行星围绕太阳旋转。

哥白尼简介

哥白尼(1473——1543)是波兰的天文学家。哥白尼在中学时对天文学非常感兴趣。他跟着老哥白尼老师在教堂顶上观察星空。他认为研究天文学的法宝只有两个:数学和观测。他不厌其烦地克服困难,30年如一日地观察天象,终于获得了可靠的数据,提出了“日心说”,最后在去世前发表了不朽的巨著《天体运行论》。

[编辑此段]日心说的艰难建立

一般认为日心说的宇宙完整模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年出版的《论天体运行》中提出的。事实上,公元前300多年的西方赫拉克利特和阿里斯塔克就已经提到,太阳是宇宙的中心,地球围绕着太阳转。

很难相信在古代固体地球是在运动的。另一方面,托勒密的地心说体系可以很好地与当时的观测数据相一致。因此,即使在《天体运行论》出版半个多世纪后,日心说仍然很少受到人们的关注,其支持者更是凤毛麟角。

必须指出的是,罗马梵蒂冈的地心说和哥白尼的日心说之间的斗争在近代被大大夸大了。布鲁诺在1600年被烧死在火刑柱上,不是因为他支持日心说,而是因为他的反有神论和其他反宗教思想惹恼了其他宗教。

事实上,直到1609年伽利略发明了天文望远镜,日心说才开始引起人们的关注。这些天象主要是指:欧罗巴系统的发现直接说明地球不是唯一的中心,金星满的发现也暴露了托勒密系统的错误。

但由于哥白尼的日心说和托勒密体系得出的数据与第谷的观测并不一致,此时日心说仍然没有优势。直到开普勒用椭圆轨道代替圆形轨道修正了日心说,日心说才在地心竞赛中取得了真正的胜利。

哥白尼的日心说;

哥白尼写了一篇题为《短论》的论文,阐述他关于天体运动理论的基本观点。他规定地球有三种运动:

一个是地轴上的周日自转运动;

一个是围绕太阳的年度运动;

一个是地轴的旋转运动来解释分点岁差;

哥白尼在他的《天体运行论》一书中认为天体必须满足以下七点:

没有一个中心与所有的天体轨道或天体相同;

地球只是月球的重心和轨道,而不是宇宙的中心;

所有天体都围绕太阳旋转,宇宙的中心在太阳附近;

地球到太阳的距离与天空高度之比可以忽略不计;

天空中看到的任何运动都是地球运动引起的;

在空中看到的太阳运动的一切现象,都不是它自己运动造成的,而是地球运动造成的,地球在同时进行几个运动;

人们看到的行星的前后运动是由地球的运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中看到的各种现象;

哥白尼用来支持他的理论的论据本质上主要是数学的。他认为科学理论是从一些假设中衍生出来的一套思想。他认为,一个真正的假设或定理必须能够做到以下两点:

他们必须能够解释天体观测到的运动。

他们不能违反毕达哥拉斯的断言,即天体是圆形和统一的。

当时反对的观点很多,但都用当时的知识反驳了。

反对:如果地球在转,空气就会落后,形成持久的东风。

哥白尼回答说:空气中含有土壤颗粒,与土地性质相同,所以被迫随地球旋转。

哥白尼回答说,空气旋转时没有阻力,因为空气与不断旋转的地球相连。

反对:如果一块石头向上抛,会被地球自转抛在后面,落到抛落点的西边。

哥白尼回答说:因为在自身重量压力下的物体主要属于地球的性质,所以毫无疑问,每个部分都和它们的整体具有相同的性质。

反对:如果地球自转,会因为离心力而分崩离析。

哥白尼回答说:如果地球不旋转,那么恒星中较大的球一定以很大的速度旋转,这使得恒星很容易被离心力撞碎。

哥白尼回答:离心力只能存在于非自然的人为运动中,而不能存在于自然运动中,比如地球和天体的运动。

地心说

地心说是盛行于古代欧洲很长一段时间的宇宙学理论。它最早是由古希腊学者欧多克索斯提出的,后经亚里斯多德和托勒密的进一步发展而逐渐确立和完善。

托勒密认为地球静止在宇宙的中心。从地球上看,依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星、土星,在各自的圆形轨道上绕地球运行。其中,行星的运动比太阳和月亮更复杂:行星在这个圆上运动,这个圆沿着一个均匀的轮子绕着地球运行。在太阳、月亮和行星之外,有一个镶嵌着所有星星的天球——星空。在外面,是原始地球驱动天体运动。

地心说是世界上第一个行星系统模型。虽然把地球当作宇宙的中心是错误的,但是它的历史功绩不应该被抹杀。地心说承认地球是“球形”的,并将行星与恒星区分开来,着眼于探索和揭示行星运动规律,标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就是用数学计算行星的运动。托勒密还首次提出了“轨道”的概念,并为此轮设计了车轮平衡模型。根据这个模型,人们可以定量计算行星的运动,猜测行星的位置,这是一个了不起的创造。在一定时期内,根据该模型可以在一定程度上正确预测天象,因此在生产实践中也起到了一定的作用。

毕竟,托勒密是根据有限的观测数据拼凑出了地心说中的现行车轮模型,他通过人为指定现行车轮和车轮的大小以及行星的运行速度,使模型与实测结果一致。但是到了中世纪后期,随着观测仪器的不断改进,对行星位置和运动的测量越来越精确,观测到的行星实际位置与这个模型的计算结果之间的偏差逐渐显现出来。

而相信地心说的人并没有意识到这是地心说本身的错误造成的,而是用增加这一轮的方法来补救地心说。刚开始这种方法还能勉强应付,后来小轮数增加到80多轮,但行星的确切位置还是无法算出满意的结果。这不能不让人怀疑地心说的正确性。16世纪,哥白尼在古希腊祖先和当代学者对太阳充满热情的基础上,终于创立了“日心说”。此后,地心说逐渐被淘汰。

简单来说,“地心说”以地球为宇宙中心,“日心说”以太阳为宇宙中心。

[编辑本段]日心说的建立

65438-0499年,哥白尼从意大利博洛尼亚大学毕业,成为一名天主教神父。他回到波兰和他的叔叔一起工作。他的叔叔瓦希罗成为了弗兰堡天主教大教堂的主教。哥白尼当时住在教堂的顶楼,所以可以进行长期的天文观测。

当时人们相信1500多年前希腊科学家托勒密创立的宇宙模型。托勒密认为地球是宇宙的中心,静止不动。太阳、月亮、行星和恒星都围绕着地球运行,而恒星则远离地球,位于巨大的太空球体之外。然而,经过仔细观察,科学家发现行星运动规律与托勒密的宇宙模型不符。

一些科学家修正了托勒密的宇宙轨道理论,在原来的轨道(或小天体轨道)上增加了更多的天体轨道。这个模型说的是每个行星沿着小轨道做圆周运动,小轨道沿着行星的大轨道绕地球做圆周运动。几百年后,这种模式的漏洞越来越明显。科学家们在这个模型中添加了许多轨道,因此行星沿着一个又一个轨道做圆周运动。

哥白尼想用“现代”(16世纪)的技术改进托勒密的测量结果,以便取消一些小轨道。

在将近20年的时间里,哥白尼孜孜不倦地日夜测量行星的位置,但他的测量所得到的结果仍然与托勒密的天体运行模式相差不大。

哥白尼想知道在另一颗运行的行星上观察这些行星的运动会是什么样子。基于这个假设,哥白尼提出了一个想法:如果地球在运动,这些行星的运行会是什么样子?这个想法在他脑海中变得清晰起来。

哥白尼在一年的时间里,在不同的时间,不同的距离,从地球上观测到的行星,每个行星的情况都不一样。这是因为他意识到地球不可能位于恒星轨道的中心。

哥白尼经过20年的观测,发现只有太阳的年变不明显。这意味着地球和太阳之间的距离从未改变。如果地球不是宇宙的中心,那么宇宙的中心就是太阳。他马上想到,如果把太阳放在宇宙的中心,那么地球应该绕着太阳转。

这样他就可以取消所有的小圆轨道模式,让所有已知的行星直接绕着太阳转。

但是,人们能接受哥白尼提出的宇宙新模型吗?全世界的人,尤其是强大的天主教会,都相信地球是宇宙的中心吗?

由于害怕受到教会的惩罚,哥白尼在活着的时候不敢公开他的发现。直到1543,这个发现才公之于众。即使在当时,哥白尼的发现也不断受到教会、大学等机构和天文学家的鄙视和嘲笑。最后,60年后,约翰·开普勒和伽利略·伽利莱证明哥白尼是对的。

是真的。

早在3000年前,中国的《易经》中就有记载,作者认为太阳是地球的主人,地球要服从太阳,围绕太阳旋转。这是基于日本,本质上是日心说。但是并没有得到太多的认可。

[编辑本段]伽利略的论点

正如聂温韬所讨论的,伽利略通过数理逻辑相信了哥白尼。这和布鲁诺没什么区别。与此同时,伽利略发明了天文望远镜,这在一定程度上证明了哥白尼的正确性。然而,在罗马宗教办公室组织的学术讨论中,伽利略并没有击败对手,这导致了最后的悲剧:

当时“地球绕太阳转”和“太阳绕地球转”都有科学依据,而伽利略理论的一个缺陷就是科学家无法探测到“恒星视差”现象。什么是“移星”?名字很吓人,但意思很简单。如图1所示,如果A星和B星悬浮在太空中,当我在地球表面1观测点仰望A星和B星时,它们的距离似乎很近。如果地球自转,即使我站着不动,我也会随着地球的运动去观测点2。如果我从观测点2看同样的两颗星,它们的相对位置会发生变化,通过角度Y大于角度x就可以知道,换句话说,如果发现有移星现象,那么地球自转就可以成立;如果没有波折,地球就会在一个固定的地方。在16世纪,天文学家第谷·布拉尼用当时最精密的仪器探测到是否存在“移星”,但似乎星星的相对位置和距离并没有改变,因此不接受地球自转的理论。

然而,伽利略引导了数学原则的价值。他一直相信日心说。

[编辑本段]日心说的意义

在哥白尼的日心说发表之前,地心说在中世纪的欧洲一直占主导地位。自古以来,人类一直在思考宇宙的结构。早在古希腊,哲学家就提出了地球在运动的观点,但当时没有依据,所以不被人们认可。在古代欧洲,亚里士多德和托勒密主张“地心说”,认为地球是静止的,其他所有的恒星都围绕宇宙中心旋转。这一理论与基督教《圣经》关于天堂、地球和地狱的说法不谋而合,于是占统治地位的教廷极力支持地心说,将地心说与上帝创造世界融为一体,以此来愚弄民众,维护自己的统治。因此,“地心说”理论被教会奉为圣经般的经典,长期处于统治地位。随着事物的不断发展,天文观测的精度逐渐提高,人们也逐渐发现了地心说的破绽。到了文艺复兴时期,发现托勒密提出的等轮和现轮的数量高达80个左右,这显然是不合理、不科学的。人们期待一个科学的天体系统来取代地心说。在这种历史背景下,哥白尼的地震学说应运而生。大约1515年前,哥白尼写了一篇题为《浅谈》的论文,阐述了他关于天体运动的基本观点。他认为天体运动必须满足以下七点:不存在所有天体轨道或天体都相同的中心;地球只是月球的重心和轨道,而不是宇宙的中心;所有天体都围绕太阳旋转,宇宙的中心在太阳附近;地球到太阳的距离与天空高度之比可以忽略不计;天空中看到的任何运动都是地球运动引起的;在空中看到的太阳运动的一切现象,都不是它自己运动造成的,而是地球运动造成的,地球在同时进行几个运动;人们看到的行星的前后运动是由地球的运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中看到的各种现象。此外,哥白尼还描述了太阳、月亮、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星和水星)的视运动。在书中,哥白尼批评了托勒密的理论。科学地阐述了天体运行现象,推翻了长期以来占主导地位的地心说,从根本上否定了基督教关于上帝创造万物的谬论,实现了天文学的根本变革。他正确地阐述了这样一个事实:地球绕着它的轴转,月亮绕着地球转,地球和所有其他行星都绕着太阳转。但他也像他的前辈一样严重低估了太阳系的大小。他认为恒星的轨道是一系列同心圆,这当然是错误的。他的理论中的数学运算既复杂又不准确。然而,他的书立即引起了极大的关注,推动了其他一些天文学家对行星运动进行更精确的观察,其中最著名的是伟大的丹麦天文学家泰寿·布雷霍。开普勒最终根据太守积累的观测数据推导出了正确的恒星运动规律。这是一个前所未闻的开启新时代的理论,对于被学术界奉为千百年结论的托勒密的地心学说无疑是一个打击。虽然阿里斯塔克斯提出日心说比哥白尼早了1700多年,但实际上哥白尼得到了这个名声。Aristakes只是凭灵感做了一个猜测,没有详细讨论,所以他的理论在科学上是没用的。哥白尼把猜想中的数学问题一一解决后,把它变成了一个有用的科学理论——一个可以用来做预言的理论。通过考察天体的观测结果,并与地球是宇宙中心的旧理论相比较,你会发现它的重大意义。显然,哥白尼的学说是人类对宇宙认识的一次革命,极大地改变了人们的整个世界观。但在评价哥白尼的影响时,我们也要注意到,天文学并不像物理学、化学和生物学那样被广泛应用。从理论上讲,即使人们对哥白尼学说的知识和应用一无所知,也会做出电视机、汽车、现代化工厂之类的东西。但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的理论是不可想象的。仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响,会完全忽略其真正的意义。哥白尼的书是伽利略和开普勒工作不可或缺的前奏。他们又成了牛顿的主要前辈。正是这两个东西的发现使牛顿能够确定运动和引力定律。哥白尼的日心说宇宙体系既然是时代的产物,就不能不受时代的限制。反对神学的不彻底性,同时,哥白尼的体系在某些观点上是有缺陷的。哥白尼所指的宇宙被限制在一个很小的范围内。具体来说,他的宇宙结构就是我们今天所熟悉的太阳系,也就是以太阳为中心的天体系统。宇宙既然有中心,就一定有边界。哥白尼虽然否定了托勒密的“九重天”,但保留了一层恒星的天空。虽然他回避了宇宙是否有限的问题,但他实际上认为天球是宇宙的“壳”,他仍然认为天体只能在所谓完美的圆形轨道上运动,所以哥白尼的宇宙体系中仍然包含着静止不动的中心天体。但作为近代自然科学的奠基人,哥白尼的历史贡献是巨大的。确认地球不是宇宙的中心,而是行星之一,掀起了天文学的根本革命,是人类探索客观真理道路上的里程碑。哥白尼的伟大成就不仅为现代天文学铺平了道路,而且开创了整个自然科学向前发展的新时代。从哥白尼时代开始,摆脱了教会束缚的自然科学和哲学开始突飞猛进地发展。

哥白尼的科学成就是他所处时代的产物,反过来又推动了时代的发展。

15至6世纪,欧洲处于从封建社会向资本主义社会过渡的关键时期。在这两百年间,社会发生了巨大的变化。14世纪以前,欧洲到处都是分裂的小城邦。后来随着城市工商业的兴起,特别是矿冶业的发展,出现了许多新兴的大城市,小城邦有联合起来组成国家的趋势。到15年底,很多国家基本上都是中央集权的君主国。当时波兰不仅有克拉科夫、波兹南这样的大城市,也有很多手工业繁荣的城市。华沙,1526年并入波兰,成为重要的商业、政治、文化和地理中心,16年底成为波兰首都。

与这种政治和经济的变化相一致,它也开始在文化和科学中得到反映。当时的欧洲是“政教合一”,教廷控制着许多国家,圣经被宣布为至高无上的真理,一切违背圣经的教义都被斥为“异端”,所有反对神权的人都被处以火刑。新兴资产阶级为了自身的生存和发展,掀起了反对封建制度和教会迷信的斗争,人文主义思潮应运而生。他们使用的战斗武器是未被神学污染的古希腊哲学、科学和文学艺术。这就是震惊欧洲的文艺复兴。文艺复兴首先发生在意大利,很快传播到波兰和其他欧洲国家。

同时,商业活动也促进了对外贸易的发展。在“黄金”咒语的驱使下,许多欧洲冒险家航行到非洲、印度和整个远东地区。远洋航行需要丰富的天文地理知识,实践中积累的观测数据让人觉得当时流行的“静、动”宇宙论值得怀疑,这就需要人们进一步探索宇宙的奥秘,从而推动天文地理的发展。1492年,意大利著名航海家哥伦布发现新大陆,麦哲伦和他的同伴绕地球一周,证明了地球是圆的,使人们真正了解了地球。

在教会的严格控制下,中世纪也发生了轰轰烈烈的宗教革命。由于天主教的许多教义不符合圣经的教导,加上太多教皇的个人意愿和各种神学家的成就,许多信徒开始质疑天主教的教义和组织,发起了回归圣经的行动。

捷克爱国者、布拉格大学校长扬·胡斯(1369 ~ 1415)在君士坦丁堡的宗教会议上公开谴责德国封建领主和天主教会对捷克的压迫和剥削。虽然他被反动教会烧死在火刑柱上,但他的革命活动在社会上引起了强烈的反响。捷克农民在胡斯的旗帜下举行了起义,这一运动也传到了波兰。1517,在德国,马丁·路德(1483 ~ 1546)反对教会出售赎罪符号,公开与教皇决裂。1521年,路德在沃尔姆国会揭露教廷的罪恶,提出建立新教的主张。新教受到很多国家的支持,波兰也深受影响。

在这样一个大变革、大动荡的时代,哥白尼于1473年2月9日出生在维斯瓦河畔的托伦城。他的父亲是一位富有的商人,是国会议员。他有一个兄弟和两个姐妹。哥白尼10岁时,父亲去世,他被送到叔叔大主教卡施的家中抚养。Wukash是一个人道主义者。他与当时进步的波兰知识界关系密切,与杰出的意大利革命家和人文主义者菲利普·布纳克(Filippo BuOnac)是密友。哥白尼上中学的时候,伍卡什带他去了一个人文主义者聚会。1491年,哥白尼按照叔叔的安排,去克拉科夫大学学习天文学和数学。

当时,波兰已经产生了一些著名的天文学家,如马青·克洛尔,他编写了《1450年阿尔方斯星表修订本》一书,并在许多国家进行了演讲。再比如著名的天文学家沃伊切赫(Wojciech),他编纂了一部天文历法。他在克拉科夫大学讲课,在哥白尼学习时是数学和天文学教授。哥白尼的“日心说”是他在克拉科夫大学读书时构思的。

《圣经》虽然没有涵盖“地球是宇宙的中心”、“天是圆的,地是圆的”等各种天文知识。但在中世纪,天文学也有一个官方的论点,延伸到古希腊,并被经院神学家框定。为了巩固封建统治,天主教会的宗教裁判所烧毁了许多珍贵的科学著作,有时一天要烧20车。1327年,意大利天文学家Tseko Dascori被活活烧死。他的“罪行”是违反圣经的教导,证明地球是球形的,另一个半球有人类。

启蒙事实上,科学存在和发展的一个永恒问题就是标准与创新的矛盾。一方面,科学知识的出现必然会形成判断对错的相关标准。另一方面,科学认识的过程就是突破原有标准的过程,因此必然会受到原有标准的限制或压制。这就要求我们更深刻地反思两种科学悲剧:一种是执行错误标准造成的后果;另一个是肆意创新造成的人道主义灾难。

斯蒂芬·茨威格在《异端的权利》原著中的两段话:“(卡斯特里奥和加尔文)在这场战争中,有一个大得多的、永恒的生死问题。”“每个国家,每个时代,每个有思想的人都要多次确定自由与权力的边界。因为,如果没有权力,自由就会堕落为放纵,混乱就会随之而来;另一方面,除非给予自由,否则权力就会变成暴政。”这两段话隐藏了以下意思:(1)所有持有异端观点的人都要证明自己的权利,或者说所有反对异端观点的人都要提供证据;(2)所有持有异端观点的人,都需要证明自己的正确性,而不必抱怨之前社会的不理解。(3)所谓科学发展的意义在于改变人类原有的认识。所以,错误的选择是对的,否则就没有科学探索的合理性。

日心说的错误。

日心说是一种理论,证明地球围绕太阳转,但也有错误:

1.太阳不是宇宙的中心,而是太阳系的中心。

地球不是重心。

天空中看到的任何运动并不都是地球运动引起的。

因为这些错误,日心说只能算是一种理论,但相对比地心说要好。因为它证明了地球是绕着太阳转的。