《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：Nicolaus Copernicus，1473年2月19日1543年5月24日），文藝復(fù)興時期波蘭數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家。 1473年出生于波蘭，通曉多國語言，了解經(jīng)典文學(xué)，能夠勝任翻譯，做過執(zhí)政官、外交官，也是一名經(jīng)濟學(xué)家。 40歲時提出了日心說，并經(jīng)過長年的觀察和計算完成他的偉大著作天球運行論。他的“日心說”更改了天主教會的錯誤的宇宙觀。 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：天球運行論 簡介 1473年2月19日出生于波蘭（Kingdom of Poland）畔的托倫市（city of Toru）的一個富裕家庭。 18歲時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）對哥白尼影響極大，在他那里哥白尼學(xué)到了天文觀測技術(shù)以及希臘的天文學(xué)理論。 他40歲時提出了“日心說”。 后來在費拉拉大學(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)高明而被人們譽名為“神醫(yī)”。 成年后的大部分時間是在費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，確信地球和其他行星都圍繞太陽運轉(zhuǎn)這個日心說是正確的。 他大約在40歲時開始在朋友中散發(fā)一份簡短的手稿，初步闡述了他自

4、己有關(guān)日心說的看法。 哥白尼經(jīng)過長年的觀察和計算終于完成了他的偉大著作天體運行論。他在天球運行論（De revolutionibus orbium coelestium）中觀測計算所得數(shù)值的精確度是驚人的。 例如，他得到恒星年的時間為365天6小時9分40秒，比現(xiàn)在的精確值約多30秒，誤差只有百萬分之一； 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)說的要點，并未遭到教皇的反對。 但是他卻害怕教會會反對，甚至在他的書完稿后，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 的天體運行論樣書，他只摸了摸書的封面，便與世長辭了! 在書中他正確地論述了地球繞其軸心運轉(zhuǎn)；月亮繞地球運轉(zhuǎn)；地球和其他所有行星都繞太陽運轉(zhuǎn)的事實。 但是他也和前人一樣嚴(yán)重低估了太陽系的規(guī)模。他認(rèn)為星體運行的軌道是一系列的同心圓，這當(dāng)然是錯誤的。 根據(jù)后來的開普勒的行星運動定律，行星運行軌道是橢圓。 他的學(xué)說里的數(shù)學(xué)運算很復(fù)雜也很不準(zhǔn)確。 但是他的書立即引起了極大的關(guān)注，驅(qū)使一些其他天文學(xué)家對行星運動作更為準(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)說早1700多年，但是事實上哥白尼得到了這一盛譽。 阿里斯塔克斯只是憑借靈感做了一個猜想，并沒有加以詳細(xì)的討論，因而他的學(xué)說在科學(xué)上毫無用處。 哥白尼逐個解決了猜想中的數(shù)學(xué)問題后，就把它變成了有用的科學(xué)學(xué)說一種可以用來做預(yù)測的學(xué)說，通過對天體觀察結(jié)果的檢驗并與地球是宇宙中心的舊學(xué)說的比較，你就會發(fā)現(xiàn)它的重大意義。 哥白尼的學(xué)說是人類對宇宙認(rèn)識的革命，它使人們的整個世界觀都發(fā)生了重大變化。 但是在估價哥白尼的影響時，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。從理論上來講，人們即使對哥白尼學(xué)說的知識和應(yīng)用一竅不通

7、，也會造出電視機、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)說則是不可想象的。 僅僅考慮哥白尼學(xué)說對技術(shù)的影響就會完全忽略它的真正意義。哥白尼的書對伽利略和開普勒的工作是一個不可缺少的序幕。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動定律和萬有引力定律。 從歷史的角度來看，天體運行論是當(dāng)代天文學(xué)的起點當(dāng)然也是現(xiàn)代科學(xué)的起點。 宗教信仰 寫出了天體運行論的哥白尼，他自始至終都是一個虔誠的天主教徒。他用科學(xué)的觀察否定了天主教會毫無圣經(jīng)的根據(jù)卻又影響深廣的舊有知識。 他對宗教的虔誠達(dá)到什么程度呢？讓我們從他那部杰作天體之運行：導(dǎo)言里找出他作的答復(fù)吧。他

8、在導(dǎo)言里是這樣寫的：“如果真有一種科學(xué)能夠使人心靈高貴，脫離時間的污穢，這種科學(xué)一定是天文學(xué)。因為人類果真見到上帝管理下的宇宙所有的莊嚴(yán)秩序時，必然會感到一種動力促使人趨向于規(guī)范的生活，去實行各種道德，可以從萬物中看出來造物主確實是真美善之源?！?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。他一生維護著天主教的信仰，但他反對從天主教分離出來的新教。 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價哥白尼，說：“哥白尼是一位波蘭教士，抱著真

9、純無暇的正統(tǒng)信仰他的正統(tǒng)信仰很真誠，他不認(rèn)為他的學(xué)說與圣經(jīng)相抵觸?！保ㄎ鞣秸軐W(xué)史） 地心說與日心說 古希臘的大天文學(xué)家托勒密，在公元二世紀(jì)時，總結(jié)了前人在400年間觀測的成果，寫成 天文集（即至大論）一書，提出“地球是宇宙中心”的學(xué)說。這個學(xué)說一直為人們所接受，流傳了1400多年。中 文 名 字 ： 克 羅 狄 斯 托 勒 密古 希 臘 語 名 字 ： ；拉 丁 語 名 字 ： ClaudiusPtolemaeus英 語 名 字 ： Ptolemy國 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 ” 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，地球靜止不動地坐鎮(zhèn)宇宙的中心，所有的天體，包括太陽在內(nèi)，都圍繞地球運轉(zhuǎn)。但是，人們在觀測中，發(fā)現(xiàn)天體的運行有一種忽前忽后、時快時慢的現(xiàn)象。為了解釋忽前忽后的現(xiàn)象，托勒密說，環(huán)繞地球作均衡運動的，并不是天體本身，而是天體運動的圓輪中心。他把環(huán)繞地球的圓輪叫做“均輪”，較小的圓輪叫做“本輪”。為了解釋時快時慢的現(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”的說法，這樣就可以使

11、“本輪”中心的不均衡的運動，從“虛輪”的中心看來仿佛是“均衡”的。托勒密就這樣對古代的觀測資料作出了牽強附會的解釋。 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，大量的觀測資料累積起來了，只用托勒密的“本輪”不足以解釋天體的運行，這就需要增添數(shù)量越來越多的“本輪”。后代的學(xué)者致力于這種“修補”工作，使托勒密的體系變得越來越復(fù)雜，每個行星需要不止一個本輪，總數(shù)達(dá)80個以上的“輪上輪”，并且還要引入“偏心點”和“偏心等距點”等復(fù)雜概念。這就使它缺少簡潔性，而簡潔性正是科學(xué)家們所追求的。對天文學(xué)的研究也就一直停留在這個水平上。 天主教會引用了地心說觀點 中世紀(jì)的天主教

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

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

14、 （ 周 期 定 律 ） 所 有 行 星 的 橢 圓 軌 道 的 半 長 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 關(guān) ， 只 與 太 陽 質(zhì) 量 有 關(guān) 。 短軸 長 軸開普勒行星運動三定律 32R kT R 托 勒 密 地 球 是 世 界 的 中 心 ,并 且 靜 止 不動 ,一 切 行 星 圍 繞 地 球 做 圓 周 運 動日 心 說 發(fā) 現(xiàn) 的 過 程 太 陽 是 世 界 的 中 心 ,并 且 靜 止 不動 ,一 切 行 星 都 圍 繞 太 陽 做 圓 周 運 。哥 白 尼 第 谷 的 天 文 學(xué) 觀 測哥 白 尼 的 宇

15、 宙 體 系 動 搖 了 關(guān) 天 主 教 宇 宙 體 系 的 根 基 ， 但 它 并沒 有 在 天 文 測 算 的 精 確 度 上 有 多 大 的 提 高 。 近 代 早 期 最 重 要的 觀 測 工 作 是 由 丹 麥 的 第 谷 .布 拉 赫 （ 1546-1601） 進 行 的 。仙 后 座 的 新 星 爆 發(fā) 第 谷 （ 丹 麥 ）開 普 勒 （ 德 國 ）四 年 多 的 刻 苦 計 算 二 十 年 的 精 心 觀 測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 動 怎 么 回 事呢 潛 心 研 究 開 普 勒開普勒第一定律 仔 細(xì) 觀

16、察 地 球 繞 太 陽 轉(zhuǎn) 動 模 型 圖 ， 你 得 了 到 什 么 ？快 慢 ： 近 日 點 運 行 快 遠(yuǎn) 日 點 運 行 慢 開 普 勒開普勒第二定律 對 于 每 一 個 行 星 而 言 ， 太 陽 和 行 星 的連 線 在 相 等 的 時 間 內(nèi) 掃 過 相 等 的 面 積 開 普 勒開普勒第三定律 所 有 行 星 的 軌 道 的 半 長 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 時的 哈 雷 彗 星 日心說對后代科學(xué)家的影響 日心說引起伽利略的注意，他聽說有人發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，他自己也動手造了一架長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。 對牛頓的影響 伽利略去世的那一年， 牛頓在英國出生。 牛頓根據(jù)哥白尼，開普勒，伽利略的理論， 得出了著名的萬有引力定律。 從牛頓開始現(xiàn)代科學(xué)走向正軌。