《天文學(xué)家哥白尼》PPT課件.ppt

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1、天文學(xué)家哥白尼Nicolaus Copernicus一位信仰穩(wěn)固的基督徒 Nicolaus Copernicus 尼古拉哥白尼（拉丁語(yǔ)：Nicolaus Copernicus，1473年2月19日1543年5月24日），文藝復(fù)興時(shí)期波蘭數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家。 1473年出生于波蘭，通曉多國(guó)語(yǔ)言，了解經(jīng)典文學(xué)，能夠勝任翻譯，做過(guò)執(zhí)政官、外交官，也是一名經(jīng)濟(jì)學(xué)家。 40歲時(shí)提出了日心說(shuō)，并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的觀察和計(jì)算完成他的偉大著作天球運(yùn)行論。他的“日心說(shuō)”更改了天主教會(huì)的錯(cuò)誤的宇宙觀。 1543年5月24日哥白尼在弗龍堡辭世. 2010年5月22日遺骨在波蘭弗龍堡大教堂重新下葬。 檔案 姓名：尼古拉哥白尼

2、拉丁文名：Nicolaus Copernicus 國(guó)籍：波蘭 出生地：波蘭 出生日期：1473年 逝世日期：1543年5月24日 職業(yè)：醫(yī)生，教士，業(yè)余天文學(xué)家 作品：天球運(yùn)行論 簡(jiǎn)介 1473年2月19日出生于波蘭（Kingdom of Poland）畔的托倫市（city of Toru）的一個(gè)富裕家庭。 18歲時(shí)就讀于波蘭舊都的克拉科夫大學(xué)（Krakw University），學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)期間對(duì)天文學(xué)產(chǎn)生了興趣。 1496年，23歲到意大利，在博洛尼亞大學(xué)和帕多瓦大學(xué)（Bologna University, University of Padua）攻讀法律、醫(yī)學(xué)和神學(xué)，博洛尼亞大學(xué)的天文學(xué)家徳

3、諾瓦拉（de Novara，1454 -1540）對(duì)哥白尼影響極大，在他那里哥白尼學(xué)到了天文觀測(cè)技術(shù)以及希臘的天文學(xué)理論。 他40歲時(shí)提出了“日心說(shuō)”。 后來(lái)在費(fèi)拉拉大學(xué)（University of Ferrara）獲宗教法博士學(xué)位。 哥白尼作為一名醫(yī)生，由于醫(yī)術(shù)高明而被人們譽(yù)名為“神醫(yī)”。 成年后的大部分時(shí)間是在費(fèi)勞恩譯格大教堂任職當(dāng)一名教士。 哥白尼并不是一位職業(yè)天文學(xué)家，他的成名巨著是在業(yè)余時(shí)間完成的。 在意大利期間，哥白尼就熟悉了希臘哲學(xué)家阿里斯塔克斯（前三世紀(jì)）的學(xué)說(shuō)，確信地球和其他行星都圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)這個(gè)日心說(shuō)是正確的。 他大約在40歲時(shí)開(kāi)始在朋友中散發(fā)一份簡(jiǎn)短的手稿，初步闡述了他自

4、己有關(guān)日心說(shuō)的看法。 哥白尼經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的觀察和計(jì)算終于完成了他的偉大著作天體運(yùn)行論。他在天球運(yùn)行論（De revolutionibus orbium coelestium）中觀測(cè)計(jì)算所得數(shù)值的精確度是驚人的。 例如，他得到恒星年的時(shí)間為365天6小時(shí)9分40秒，比現(xiàn)在的精確值約多30秒，誤差只有百萬(wàn)分之一； 他得到的月亮到地球的平均距離是地球半徑的60.30倍，和現(xiàn)在的60.27倍相比，誤差只有萬(wàn)分之五。 1533年，60歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演，提出了他的學(xué)說(shuō)的要點(diǎn)，并未遭到教皇的反對(duì)。 但是他卻害怕教會(huì)會(huì)反對(duì)，甚至在他的書(shū)完稿后，還是科學(xué)發(fā)現(xiàn)相關(guān)圖片(6張)遲遲不敢發(fā)表。直到在他臨近

5、古稀之年才終于決定將它出版。 1543年5月24日，垂危的哥白尼在病榻上才收到出版商從紐倫堡寄來(lái) 的天體運(yùn)行論樣書(shū)，他只摸了摸書(shū)的封面，便與世長(zhǎng)辭了! 在書(shū)中他正確地論述了地球繞其軸心運(yùn)轉(zhuǎn)；月亮繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；地球和其他所有行星都繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的事實(shí)。 但是他也和前人一樣嚴(yán)重低估了太陽(yáng)系的規(guī)模。他認(rèn)為星體運(yùn)行的軌道是一系列的同心圓，這當(dāng)然是錯(cuò)誤的。 根據(jù)后來(lái)的開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律，行星運(yùn)行軌道是橢圓。 他的學(xué)說(shuō)里的數(shù)學(xué)運(yùn)算很復(fù)雜也很不準(zhǔn)確。 但是他的書(shū)立即引起了極大的關(guān)注，驅(qū)使一些其他天文學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)作更為準(zhǔn)確的觀察，其中最著名的是丹麥偉大的天文學(xué)家第谷布拉赫，開(kāi)普勒就是根據(jù)第谷積累的觀察資料，最終

6、推導(dǎo)出了星體運(yùn)行的正確規(guī)律。 雖然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心學(xué)說(shuō)早1700多年，但是事實(shí)上哥白尼得到了這一盛譽(yù)。 阿里斯塔克斯只是憑借靈感做了一個(gè)猜想，并沒(méi)有加以詳細(xì)的討論，因而他的學(xué)說(shuō)在科學(xué)上毫無(wú)用處。 哥白尼逐個(gè)解決了猜想中的數(shù)學(xué)問(wèn)題后，就把它變成了有用的科學(xué)學(xué)說(shuō)一種可以用來(lái)做預(yù)測(cè)的學(xué)說(shuō)，通過(guò)對(duì)天體觀察結(jié)果的檢驗(yàn)并與地球是宇宙中心的舊學(xué)說(shuō)的比較，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的重大意義。 哥白尼的學(xué)說(shuō)是人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的革命，它使人們的整個(gè)世界觀都發(fā)生了重大變化。 但是在估價(jià)哥白尼的影響時(shí)，還應(yīng)該注意到，天文學(xué)的應(yīng)用范圍不如物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)那樣廣泛。從理論上來(lái)講，人們即使對(duì)哥白尼學(xué)說(shuō)的知識(shí)和應(yīng)用一竅不通

7、，也會(huì)造出電視機(jī)、汽車和現(xiàn)代化學(xué)廠之類的東西。但是不應(yīng)用法拉第、麥克斯韋、拉瓦錫和牛頓的學(xué)說(shuō)則是不可想象的。 僅僅考慮哥白尼學(xué)說(shuō)對(duì)技術(shù)的影響就會(huì)完全忽略它的真正意義。哥白尼的書(shū)對(duì)伽利略和開(kāi)普勒的工作是一個(gè)不可缺少的序幕。他倆又成了牛頓的主要前輩。是這兩者的發(fā)現(xiàn)才使牛頓有能力確定運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律。 從歷史的角度來(lái)看，天體運(yùn)行論是當(dāng)代天文學(xué)的起點(diǎn)當(dāng)然也是現(xiàn)代科學(xué)的起點(diǎn)。 宗教信仰 寫(xiě)出了天體運(yùn)行論的哥白尼，他自始至終都是一個(gè)虔誠(chéng)的天主教徒。他用科學(xué)的觀察否定了天主教會(huì)毫無(wú)圣經(jīng)的根據(jù)卻又影響深廣的舊有知識(shí)。 他對(duì)宗教的虔誠(chéng)達(dá)到什么程度呢？讓我們從他那部杰作天體之運(yùn)行：導(dǎo)言里找出他作的答復(fù)吧。他

8、在導(dǎo)言里是這樣寫(xiě)的：“如果真有一種科學(xué)能夠使人心靈高貴，脫離時(shí)間的污穢，這種科學(xué)一定是天文學(xué)。因?yàn)槿祟惞嬉?jiàn)到上帝管理下的宇宙所有的莊嚴(yán)秩序時(shí)，必然會(huì)感到一種動(dòng)力促使人趨向于規(guī)范的生活，去實(shí)行各種道德，可以從萬(wàn)物中看出來(lái)造物主確實(shí)是真美善之源?！?在哥白尼別的著作里同樣充滿了上帝的名字以及上帝的智慧與慈愛(ài)。他一生維護(hù)著天主教的信仰，但他反對(duì)從天主教分離出來(lái)的新教。 哥白尼死于1543年，享年七十歲。死前他為自己預(yù)作墓志銘，其銘文是：“你不必賞我像賞給圣保羅的恩寵，但求你賞賜我像你給圣伯多祿的寬赦和右盜的仁慈?！?一直以反基督教著稱的思想家羅素也這么評(píng)價(jià)哥白尼，說(shuō)：“哥白尼是一位波蘭教士，抱著真

9、純無(wú)暇的正統(tǒng)信仰他的正統(tǒng)信仰很真誠(chéng)，他不認(rèn)為他的學(xué)說(shuō)與圣經(jīng)相抵觸?！保ㄎ鞣秸軐W(xué)史） 地心說(shuō)與日心說(shuō) 古希臘的大天文學(xué)家托勒密，在公元二世紀(jì)時(shí)，總結(jié)了前人在400年間觀測(cè)的成果，寫(xiě)成 天文集（即至大論）一書(shū)，提出“地球是宇宙中心”的學(xué)說(shuō)。這個(gè)學(xué)說(shuō)一直為人們所接受，流傳了1400多年。中 文 名 字 ： 克 羅 狄 斯 托 勒 密古 希 臘 語(yǔ) 名 字 ： ；拉 丁 語(yǔ) 名 字 ： ClaudiusPtolemaeus英 語(yǔ) 名 字 ： Ptolemy國(guó) 藉 ： 古 希 臘出 生 地 ： 埃 及 托 勒 馬 達(dá) 伊出 生 日 期 ： 公 元 90年逝 世 日 期 ： 公 元 168年職 業(yè) ： 天

10、 文 學(xué) 家 、 地 理 家 和 光 學(xué) 家主 要 成 就 ： “ 地 心 說(shuō) ” 的 集 大 成 者 代 表 作 品 ： 天 文 學(xué) 大 成 、 地 理 學(xué) 、 天 文 集 和 光 學(xué) 托勒密認(rèn)為，地球靜止不動(dòng)地坐鎮(zhèn)宇宙的中心，所有的天體，包括太陽(yáng)在內(nèi)，都圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，人們?cè)谟^測(cè)中，發(fā)現(xiàn)天體的運(yùn)行有一種忽前忽后、時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象。為了解釋忽前忽后的現(xiàn)象，托勒密說(shuō)，環(huán)繞地球作均衡運(yùn)動(dòng)的，并不是天體本身，而是天體運(yùn)動(dòng)的圓輪中心。他把環(huán)繞地球的圓輪叫做“均輪”，較小的圓輪叫做“本輪”。為了解釋時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象，他又在主要的“本輪”之外，增加一些輔助的“本輪”，還采用了“虛輪”的說(shuō)法，這樣就可以使

11、“本輪”中心的不均衡的運(yùn)動(dòng)，從“虛輪”的中心看來(lái)仿佛是“均衡”的。托勒密就這樣對(duì)古代的觀測(cè)資料作出了牽強(qiáng)附會(huì)的解釋。 從 地 球 上 觀 察 火 星 的 逆 行 現(xiàn) 象 但是在以后的許多世紀(jì)里，大量的觀測(cè)資料累積起來(lái)了，只用托勒密的“本輪”不足以解釋天體的運(yùn)行，這就需要增添數(shù)量越來(lái)越多的“本輪”。后代的學(xué)者致力于這種“修補(bǔ)”工作，使托勒密的體系變得越來(lái)越復(fù)雜，每個(gè)行星需要不止一個(gè)本輪，總數(shù)達(dá)80個(gè)以上的“輪上輪”，并且還要引入“偏心點(diǎn)”和“偏心等距點(diǎn)”等復(fù)雜概念。這就使它缺少簡(jiǎn)潔性，而簡(jiǎn)潔性正是科學(xué)家們所追求的。對(duì)天文學(xué)的研究也就一直停留在這個(gè)水平上。 天主教會(huì)引用了地心說(shuō)觀點(diǎn) 中世紀(jì)的天主教

12、采用了古希臘天文學(xué)家托勒密的地心說(shuō)觀點(diǎn)，并把這一理論錯(cuò)誤的上升到教義的高度。 從此，如果有人反對(duì)地心說(shuō)，就等同于反對(duì)基督信仰。后來(lái)這也給教會(huì)帶來(lái)不小的麻煩。 由于天主教會(huì)的影響力導(dǎo)致了地心說(shuō)長(zhǎng)久以來(lái)的宇宙觀錯(cuò)誤。 哥白尼的日心說(shuō) 哥白尼天才的發(fā)現(xiàn)改變了世人錯(cuò)誤的宇宙觀。 但哥白尼本人并未受到宗教的迫害，這是我們常常見(jiàn)到錯(cuò)誤的一些言論。 丹麥第谷和德國(guó)學(xué)生開(kāi)普勒的修正 第谷用肉眼對(duì)天體進(jìn)行了大量的觀察。 但第谷是用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的儀器觀測(cè)， 第谷肉眼的觀測(cè)已經(jīng)非常準(zhǔn)確。 其實(shí)當(dāng)時(shí)望遠(yuǎn)鏡才剛剛發(fā)明出來(lái)， 同一時(shí)期的伽利略就是用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的。 第谷不久就去世了， 留下了大量的天文記錄。 開(kāi)普勒的修正 開(kāi)

13、普勒得到老師第谷的資料。 原來(lái)第谷視力好，數(shù)學(xué)差。 開(kāi)普勒視力差，數(shù)學(xué)好。 他發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值與哥白尼的理論推算， 有一個(gè)8的微小差異。 但是開(kāi)普勒相信老師的記錄無(wú)誤， 他花了16年的時(shí)間終于得出了 正確的解釋。 1、 開(kāi) 普 勒 第 一 定 律 （ 軌 道 定 律 ） 所 有 行 星 繞 太 陽(yáng) 的 運(yùn) 動(dòng) 的 軌 道 都 是 橢 圓 ， 太 陽(yáng)處 在 橢 圓 的 一 個(gè) 焦 點(diǎn) 上 。2、 開(kāi) 普 勒 第 二 定 律 （ 面 積 定 律 ） 對(duì) 任 意 一 個(gè) 行 星 來(lái) 說(shuō) ， 它 與 太 陽(yáng) 的 連 線 在 相 等的 時(shí) 間 內(nèi) 掃 過(guò) 相 等 的 面 積 。3、 開(kāi) 普 勒 第 三 定 律

14、 （ 周 期 定 律 ） 所 有 行 星 的 橢 圓 軌 道 的 半 長(zhǎng) 軸 的 三次 方 跟 公 轉(zhuǎn) 周 期 的 平 方 的 比 值 都 相 等 k 的 大 小 與 行 星 無(wú) 關(guān) ， 只 與 太 陽(yáng) 質(zhì) 量 有 關(guān) 。 短軸 長(zhǎng) 軸開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律 32R kT R 托 勒 密 地 球 是 世 界 的 中 心 ,并 且 靜 止 不動(dòng) ,一 切 行 星 圍 繞 地 球 做 圓 周 運(yùn) 動(dòng)日 心 說(shuō) 發(fā) 現(xiàn) 的 過(guò) 程 太 陽(yáng) 是 世 界 的 中 心 ,并 且 靜 止 不動(dòng) ,一 切 行 星 都 圍 繞 太 陽(yáng) 做 圓 周 運(yùn) 。哥 白 尼 第 谷 的 天 文 學(xué) 觀 測(cè)哥 白 尼 的 宇

15、 宙 體 系 動(dòng) 搖 了 關(guān) 天 主 教 宇 宙 體 系 的 根 基 ， 但 它 并沒(méi) 有 在 天 文 測(cè) 算 的 精 確 度 上 有 多 大 的 提 高 。 近 代 早 期 最 重 要的 觀 測(cè) 工 作 是 由 丹 麥 的 第 谷 .布 拉 赫 （ 1546-1601） 進(jìn) 行 的 。仙 后 座 的 新 星 爆 發(fā) 第 谷 （ 丹 麥 ）開(kāi) 普 勒 （ 德 國(guó) ）四 年 多 的 刻 苦 計(jì) 算 二 十 年 的 精 心 觀 測(cè)8分 的 誤 差 否 定 19 種 假 設(shè)行 星 軌 道 為 橢 圓若 是 勻 速 圓周 運(yùn) 動(dòng) 怎 么 回 事呢 潛 心 研 究 開(kāi) 普 勒開(kāi)普勒第一定律 仔 細(xì) 觀

16、察 地 球 繞 太 陽(yáng) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 模 型 圖 ， 你 得 了 到 什 么 ？快 慢 ： 近 日 點(diǎn) 運(yùn) 行 快 遠(yuǎn) 日 點(diǎn) 運(yùn) 行 慢 開(kāi) 普 勒開(kāi)普勒第二定律 對(duì) 于 每 一 個(gè) 行 星 而 言 ， 太 陽(yáng) 和 行 星 的連 線 在 相 等 的 時(shí) 間 內(nèi) 掃 過(guò) 相 等 的 面 積 開(kāi) 普 勒開(kāi)普勒第三定律 所 有 行 星 的 軌 道 的 半 長(zhǎng) 軸 的 三 次 方跟 公 轉(zhuǎn) 周 期 的 二 次 方 的 比 值 （ k）都 相 等 1986年 回 歸 時(shí)的 哈 雷 彗 星 日心說(shuō)對(duì)后代科學(xué)家的影響 日心說(shuō)引起伽利略的注意，他聽(tīng)說(shuō)有人發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，他自己也動(dòng)手造了一架長(zhǎng)4米的望遠(yuǎn)鏡。 伽利略是第一位用望遠(yuǎn)鏡觀察天體的天文學(xué)家。 他發(fā)現(xiàn)月球上有山脈， 發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)有自轉(zhuǎn)， 發(fā)現(xiàn)木星有衛(wèi)星， 發(fā)現(xiàn)銀河是許多星體組成的。 對(duì)牛頓的影響 伽利略去世的那一年， 牛頓在英國(guó)出生。 牛頓根據(jù)哥白尼，開(kāi)普勒，伽利略的理論， 得出了著名的萬(wàn)有引力定律。 從牛頓開(kāi)始現(xiàn)代科學(xué)走向正軌。