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十六十七世纪天文学简介  

2013-07-22 13:44:30|  分类: 【天文星系】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    从十六世纪哥白尼的革命开始,天文学逐步的摆脱了宗教的束缚, 开始形成一门近代科学。它从主要单纯描述天体位置和运动的古典方位天文学、天体测量学,向着寻求这种机械运动的内在规律及其力学原因的天体力学发展。

    在中世纪的黑夜之后,天文学在欧洲以意想不到的力量一下子重新兴起,并且以神奇的速度发展起来。从十字军远征以来,由中世纪市民等级所创立的工业生产和商业获得了巨大的发展。商品经济的发展导致远洋航行的发达。为此,人们迫切需要天文仪器,需要精密的恒星、行星的星表 ,当然也需要发明测定经纬度的方法。这就为天文学的发展提供了巨大的推动力。而冶金、机械制造等生产部门的发展,印刷术的传播,则为天文学的发展提供了物质条件。

    随着生产的发展,资本主义生产关系在欧洲封建社会内部逐渐形成和发展起来。和资产阶级的经济、政治利益相适应,十四、十五世纪以来,欧洲文化上也出现了新的运动。它的主要内容就是人文主义思想:反对中世纪的神学世界观,摆脱教会对人们的思想束缚,冲破各种神学的或经院哲学的传统教条。这个以文艺复兴为名的运动开创了欧洲文化和思想发展的一个重要时期。

    由于亚里士多德多与托勒密的地心体系成为中世纪神学世界观的一个支柱,天文学的发展却证明这个地心体系的破绽越来越多。于是,天文学就成为冲破神学束缚的一个突破口。文艺复兴的思想解放运动为打破地心体系提供了思想动力和精神基础,而这个体系的打破又给予宗教神学以沉重的打击,使文艺复兴运动更加气势磅礴。天文学也由此首先进入近代科学的大门。

    文艺复兴时期已有许多进步思想家和天文学家对破绽百出的地心体系表示怀疑。但是,真正打破这个体系的是十六世纪伟大的波兰天文学家哥白尼。

    哥白尼分析了托勒密体系,经过几十年的研究,建立起一个崭新的宇宙体系——地球是一颗行星,和别的行星一样,都在同心圆周上围绕太阳运行。行星排列的次序:水星在最内的圆周上,依次往外是金星、地球、火星、木星,土星在最外的圆周上。月球围绕地球运行,同时也被地球带着围绕太阳运行,恒星则在遥远的空间里。

    这个既简单而又基本的发现,使人们对于宇宙的看法从主观的、神秘的、原始的见解,进步到近代的、客观的、合理的见解。这体系引起一系列思想上的革命,人们从此摆脱了对神学和古代经典的权威的迷信,以事实作为知识的来源,靠实践判断理论的真伪。因此,哥白尼论述这个日心体系的《天体运行论》一书,被恩格斯誉为“自然科学的独立宣言”。

    哥白尼死后三年多,在丹麦诞生了一位卓越的天文观测者——第谷。他的工作对哥白尼的体系的巩固和发展起了很大作用。第谷受到丹麦国王的资助,修建了一座华丽的天文台。他和一群助手在那里工作了二十多年。

    第谷曾经提出过一种折衷的宇宙体系——行星绕太阳运动,太阳绕地球运动,但这个体系在欧洲没有发生什么作用。第谷的主要功绩在于制造仪器和观测。他认为,只有依靠大量的精密观测记录,才能够创立正确的行星理论,并计算出可靠的行星表。因此他特别勤恳地观测太阳、月球和行星的方位,并作出精确的记录。第谷在逝世前,将珍贵的观测记录赠给了他的助手开普勒。

    开普勒这位哥白尼派的信徒发现,对于火星运动来说,不论按哥白尼体系或托勒密体系,乃至第谷设想的折衷体系,都不能得到和第谷的观测相合的结果。 他在分析了哥白尼体系和托勒密体系以后,发现它们有一个共同点,那就是二者都认为天体是沿圆周作匀速运动的。

    开普勒敏锐地感觉到,可能正是这一点是有问题的。于是他为火星设想了种种轨道曲线。经过了十多年的辛勤劳动,进行不断的尝试和复杂的计算,他终于在1609年和1619年分别发表对所有行星运动都适用的三条定律,从而对哥白尼学说作了第一次重大的发展。

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    伽利略是与开普勒同时代的意大利人。1609年伽利略听说荷兰人发明了望远镜,便独立地研究制造出愈来愈大的天文望远镜。1610年伽利略开始用望远镜观察天体,随即发现一些天象,这使他更加相信哥白尼理论的正确性。因此,他便愈来愈热烈地宣传哥白尼的体系。

    在中世纪凡是不符合教会思想而另有主张的人,便会遭到迫害。意大利思想家布鲁诺就是因为相信和宣扬哥白尼体系,攻击亚里士多德的哲学,批判罗马教会的腐朽制度,而被处火刑烧死。

    1616年,伽利略的仇人从他的一部书中,摘出他叙述哥白尼理论的一段,向宗教法庭提出控告。法庭宣判说:“太阳居于宇宙中心的思想是一种邪说,至于不把地球放在宇宙中心,而认为在运动,虽非邪说,却是理论。”所以伽利略受到法庭警告,不许再提倡这类学说。同时哥白尼所著《天体运行论》被列为禁书。

    可是暴风雨过去没有几年,为维护哥白尼的学说,伽利略又写了一部书:《关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话》。这部书于1632年出版后,立刻遭到教士们的攻击,并向教会法庭的异端裁判所提出控诉。于是这部书被列为禁书,伽利略也被召到罗马受宗教法庭的审判。1633年他被判处终身监禁。伽利略后被保释,改判为“居家监视”,因此这位七十高龄的老人仍得继续研究工作,直到1642年逝世。

    伽利略去世的那一年,牛顿在英国诞生。牛顿在大学求学时就已经接受了哥白尼的理论,并深深体会到开普勒和伽利略的工作意义。在开普勒和伽利略、惠更斯等人工作的基础上,牛顿发现了万有引力定律。

    之后他写成了不朽的巨著《自然哲学的数学原理》。这部书奠定了近代力学的基础,并表明哥白尼的日心体系是一个巨大的机械结构。牛顿证明天体循一定轨道运动的因素是引力,并从引力定律出发 ,将两千年间的观测贯串起来,一并加以说明。牛顿的理论成功的摧毁了日心说。从十八世纪初,西方各大学开始讲授牛顿和哥白尼的哲学。

    除上述天文学家外,还有其他一些天文学家也对哥白尼学说的胜利和天文学的发展作出贡献:

    赫维留这位波兰业余天文学家在自己住宅的屋顶上建立了一座天文台,曾对太阳黑子作辛勤观测,因而定出相当准确的太阳自转周期。他提出的光斑一词一直沿用至今。1647年发表第一幅比较详细的月面图 ;1701年出版了他编制的赫维留星表。

    荷兰天文学家惠更斯发现了土星的光环和第一颗卫星。他的关于向心力的工作对牛顿万有引力的发现起了重要的作用;他创造的天文摆钟、复合目镜等对天文仪器的进展有重要意义 ;他还阐明了布鲁诺提出的恒星都是宇宙里的太阳的正确主张。

    原籍意大利的法国天文学家卡西尼虽然不接受哥白尼学说,但是仍然致力于行星的卫星观测。他发现了土星的四个卫星和土星光环中的暗缝,刊布了第一份木星卫星历表,为在海上测定经度的工作提供了重要条件。

    罗默这位丹麦天文学家在巴黎天文台工作期间,通过对木卫掩食的研究发现光速的有限性,并首次测得光速值。在这个基础上,后来布拉得雷才能发现光行差为日心说提供了有力的证明。

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