天文学家哥白尼幻灯片.ppt

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1、天文学家哥白尼第1页，共28页，编辑于2022年，星期五Nicolaus Copernicus尼古拉哥白尼（拉丁语：Nicolaus Copernicus，1473年2月19日1543年5月24日），文艺复兴时期波兰数学家、天文学家。1473年出生于波兰，通晓多国语言，了解经典文学，能够胜任翻译，做过执政官、外交官，也是一名经济学家。40岁时提出了日心说，并经过长年的观察和计算完成他的伟大著作天球运行论。他的“日心说”更改了天主教会的错误的宇宙观。1543年5月24日哥白尼在弗龙堡辞世.2010年5月22日遗骨在波兰弗龙堡大教堂重新下葬。第2页，共28页，编辑于2022年，星期五档案姓名：尼古

2、拉哥白尼拉丁文名：Nicolaus Copernicus国籍：波兰出生地：波兰出生日期：1473年逝世日期：1543年5月24日职业：医生，教士，业余天文学家作品：天球运行论第3页，共28页，编辑于2022年，星期五简介1473年2月19日出生于波兰（Kingdom of Poland）畔的托伦市（city of Toru）的一个富裕家庭。18岁时就读于波兰旧都的克拉科夫大学（Krakw University），学习医学期间对天文学产生了兴趣。1496年，23岁到意大利，在博洛尼亚大学和帕多瓦大学（Bologna University,University of Padua）攻读法律、医学和神

3、学，博洛尼亚大学的天文学家徳诺瓦拉（de Novara，1454-1540）对哥白尼影响极大，在他那里哥白尼学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论。他40岁时提出了“日心说”。后来在费拉拉大学（University of Ferrara）获宗教法博士学位。哥白尼作为一名医生，由于医术高明而被人们誉名为“神医”。成年后的大部分时间是在费劳恩译格大教堂任职当一名教士。哥白尼并不是一位职业天文学家，他的成名巨著是在业余时间完成的。第4页，共28页，编辑于2022年，星期五在意大利期间，哥白尼就熟悉了希腊哲学家阿里斯塔克斯（前三世纪）的学说，确信地球和其他行星都围绕太阳运转这个日心说是正确的。他大约在

4、40岁时开始在朋友中散发一份简短的手稿，初步阐述了他自己有关日心说的看法。哥白尼经过长年的观察和计算终于完成了他的伟大著作天体运行论。他在天球运行论（De revolutionibus orbium coelestium）中观测计算所得数值的精确度是惊人的。例如，他得到恒星年的时间为365天6小时9分40秒，比现在的精确值约多30秒，误差只有百万分之一；他得到的月亮到地球的平均距离是地球半径的60.30倍，和现在的60.27倍相比，误差只有万分之五。1533年，60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演，提出了他的学说的要点，并未遭到教皇的反对。但是他却害怕教会会反对，甚至在他的书完稿后，还是科学发

5、现相关图片(6张)迟迟不敢发表。直到在他临近古稀之年才终于决定将它出版。1543年5月24日，垂危的哥白尼在病榻上才收到出版商从纽伦堡寄来的天体运行论样书，他只摸了摸书的封面，便与世长辞了!第5页，共28页，编辑于2022年，星期五在书中他正确地论述了地球绕其轴心运转；月亮绕地球运转；地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实。但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模。他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆，这当然是错误的。根据后来的开普勒的行星运动定律，行星运行轨道是椭圆。他的学说里的数学运算很复杂也很不准确。但是他的书立即引起了极大的关注，驱使一些其他天文学家对行星运动作更为准确的观察，其中最著名

6、的是丹麦伟大的天文学家第谷布拉赫，开普勒就是根据第谷积累的观察资料，最终推导出了星体运行的正确规律。第6页，共28页，编辑于2022年，星期五虽然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心学说早1700多年，但是事实上哥白尼得到了这一盛誉。阿里斯塔克斯只是凭借灵感做了一个猜想，并没有加以详细的讨论，因而他的学说在科学上毫无用处。哥白尼逐个解决了猜想中的数学问题后，就把它变成了有用的科学学说一种可以用来做预测的学说，通过对天体观察结果的检验并与地球是宇宙中心的旧学说的比较，你就会发现它的重大意义。第7页，共28页，编辑于2022年，星期五哥白尼的学说是人类对宇宙认识的革命，它使人们的整个世界观都发生了重大变化

7、。但是在估价哥白尼的影响时，还应该注意到，天文学的应用范围不如物理学、化学和生物学那样广泛。从理论上来讲，人们即使对哥白尼学说的知识和应用一窍不通，也会造出电视机、汽车和现代化学厂之类的东西。但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的学说则是不可想象的。仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响就会完全忽略它的真正意义。哥白尼的书对伽利略和开普勒的工作是一个不可缺少的序幕。他俩又成了牛顿的主要前辈。是这两者的发现才使牛顿有能力确定运动定律和万有引力定律。从历史的角度来看，天体运行论是当代天文学的起点当然也是现代科学的起点。第8页，共28页，编辑于2022年，星期五宗教信仰写出了天体运行论的哥白尼，他自始至

8、终都是一个虔诚的天主教徒。他用科学的观察否定了天主教会毫无圣经的根据却又影响深广的旧有知识。他对宗教的虔诚达到什么程度呢？让我们从他那部杰作天体之运行：导言里找出他作的答复吧。他在导言里是这样写的：“如果真有一种科学能够使人心灵高贵，脱离时间的污秽，这种科学一定是天文学。因为人类果真见到上帝管理下的宇宙所有的庄严秩序时，必然会感到一种动力促使人趋向于规范的生活，去实行各种道德，可以从万物中看出来造物主确实是真美善之源。”在哥白尼别的著作里同样充满了上帝的名字以及上帝的智慧与慈爱。他一生维护着天主教的信仰，但他反对从天主教分离出来的新教。哥白尼死于1543年，享年七十岁。死前他为自己预作墓志铭，

9、其铭文是：“你不必赏我像赏给圣保罗的恩宠，但求你赏赐我像你给圣伯多禄的宽赦和右盗的仁慈。”一直以反基督教著称的思想家罗素也这么评价哥白尼，说：“哥白尼是一位波兰教士，抱着真纯无暇的正统信仰他的正统信仰很真诚，他不认为他的学说与圣经相抵触。”（西方哲学史）第9页，共28页，编辑于2022年，星期五地心说与日心说古希腊的大天文学家托勒密，在公元二世纪时，总结了前人在400年间观测的成果，写成 天文集（即至大论）一书，提出“地球是宇宙中心”的学说。这个学说一直为人们所接受，流传了1400多年。中文名字：克罗狄斯中文名字：克罗狄斯托勒密托勒密古希腊语名字：古希腊语名字：；拉丁语名字：拉丁语名字：Cla

10、udiusPtolemaeus英语名字：英语名字：Ptolemy国藉：古希腊国藉：古希腊出生地：埃及托勒马达伊出生地：埃及托勒马达伊出生日期：公元出生日期：公元90年年逝世日期：公元逝世日期：公元168年年职业：天文学家、地理家和光学家职业：天文学家、地理家和光学家主要成就：主要成就：“地心说地心说”的集大成者的集大成者代表作品：天文学大成、地理学、天文集代表作品：天文学大成、地理学、天文集和光学和光学第10页，共28页，编辑于2022年，星期五托勒密认为，地球静止不动地坐镇宇宙的中心，所有的天体，包括太阳在内，都围绕地球运转。但是，人们在观测中，发现天体的运行有一种忽前忽后、时快时慢的现象。

11、为了解释忽前忽后的现象，托勒密说，环绕地球作均衡运动的，并不是天体本身，而是天体运动的圆轮中心。他把环绕地球的圆轮叫做“均轮”，较小的圆轮叫做“本轮”。为了解释时快时慢的现象，他又在主要的“本轮”之外，增加一些辅助的“本轮”，还采用了“虚轮”的说法，这样就可以使“本轮”中心的不均衡的运动，从“虚轮”的中心看来仿佛是“均衡”的。托勒密就这样对古代的观测资料作出了牵强附会的解释。从地球上观察火星的逆行现象从地球上观察火星的逆行现象第11页，共28页，编辑于2022年，星期五但是在以后的许多世纪里，大量的观测资料累积起来了，只用托勒密的“本轮”不足以解释天体的运行，这就需要增添数量越来越多的“本轮”

12、。后代的学者致力于这种“修补”工作，使托勒密的体系变得越来越复杂，每个行星需要不止一个本轮，总数达80个以上的“轮上轮”，并且还要引入“偏心点”和“偏心等距点”等复杂概念。这就使它缺少简洁性，而简洁性正是科学家们所追求的。对天文学的研究也就一直停留在这个水平上。第12页，共28页，编辑于2022年，星期五天主教会引用了地心说观点中世纪的天主教采用了古希腊天文学家托勒密的地心说观点，并把这一理论错误的上升到教义的高度。从此，如果有人反对地心说，就等同于反对基督信仰。后来这也给教会带来不小的麻烦。由于天主教会的影响力导致了地心说长久以来的宇宙观错误。第13页，共28页，编辑于2022年，星期五哥白

13、尼的日心说哥白尼天才的发现改变了世人错误的宇宙观。但哥白尼本人并未受到宗教的迫害，这是我们常常见到错误的一些言论。第14页，共28页，编辑于2022年，星期五丹麦第谷和德国学生开普勒的修正第谷用肉眼对天体进行了大量的观察。但第谷是用当时最先进的仪器观测，第谷肉眼的观测已经非常准确。其实当时望远镜才刚刚发明出来，同一时期的伽利略就是用望远镜观测的。第谷不久就去世了，留下了大量的天文记录。第15页，共28页，编辑于2022年，星期五开普勒的修正开普勒得到老师第谷的资料。原来第谷视力好，数学差。开普勒视力差，数学好。他发现观测值与哥白尼的理论推算，有一个8的微小差异。但是开普勒相信老师的记录无误，他

14、花了16年的时间终于得出了正确的解释。第16页，共28页，编辑于2022年，星期五1 1、开普勒第一定律（轨道定律）、开普勒第一定律（轨道定律）所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。的一个焦点上。2 2、开普勒第二定律（面积定律）、开普勒第二定律（面积定律）对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。间内扫过相等的面积。3 3、开普勒第三定律（周期定律）、开普勒第三定律（周期定律）所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期

15、的平方的比值都相等公转周期的平方的比值都相等 k k 的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。短短短短轴轴轴轴长轴长轴长轴长轴开普勒行星运动三定律开普勒行星运动三定律第17页，共28页，编辑于2022年，星期五 托托 勒勒 密密地地心心说说 地球是世界的中心地球是世界的中心,并且静止不动并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动一切行星围绕地球做圆周运动日心说发现的过程日心说发现的过程第18页，共28页，编辑于2022年，星期五 日日心心说说 太阳是世界的中心太阳是世界的中心,并且静止不动并且

16、静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运。一切行星都围绕太阳做圆周运。哥白尼哥白尼第19页，共28页，编辑于2022年，星期五第谷的天文学观测第谷的天文学观测哥白尼哥白尼的宇宙体系动摇了关天主教宇宙体系的根基，但它并没有的宇宙体系动摇了关天主教宇宙体系的根基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。近代早期最重要的观测工在天文测算的精确度上有多大的提高。近代早期最重要的观测工作是由作是由丹麦丹麦的的第谷第谷.布拉赫布拉赫（1546-1601）进行的。）进行的。仙后座的新星爆发仙后座的新星爆发第20页，共28页，编辑于2022年，星期五第第 谷（丹麦）谷（丹麦）开普勒（德国）开普勒（德国）四年多

17、的刻苦计算二十年的精心观测二十年的精心观测8分的误差 否定否定19 种假设种假设行星轨道为椭圆行星轨道为椭圆若是匀速圆若是匀速圆周运动周运动怎么回事呢潜心研究潜心研究第21页，共28页，编辑于2022年，星期五开普勒开普勒开开普普勒勒第第一一定定律律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上太阳处在所有椭圆的一个焦点上第22页，共28页，编辑于2022年，星期五 仔细观察地球绕太阳转动模型图，你得了到什么？快慢：近日点运行快 远日点运行慢第23页，共28页，编辑于2022年，星期五开普勒开普勒开开普普勒勒第第二二定定律律 对于每一

18、个行星而言，太阳和行星的连对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积线在相等的时间内扫过相等的面积第24页，共28页，编辑于2022年，星期五开普勒开普勒开开普普勒勒第第三三定定律律所有行星的轨道的半长轴的三次方所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值（跟公转周期的二次方的比值（k）都）都相等相等第25页，共28页，编辑于2022年，星期五天文学家哈雷曾经在天文学家哈雷曾经在16821682年跟踪过一颗彗星，并预言这颗彗年跟踪过一颗彗星，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名

19、为被命名为哈雷彗星哈雷彗星。这也就证明天体轨道不是圆而是椭圆。这也就证明天体轨道不是圆而是椭圆。1986年回归时年回归时的哈雷彗星的哈雷彗星第26页，共28页，编辑于2022年，星期五日心说对后代科学家的影响日心说引起伽利略的注意，他听说有人发明了望远镜，他自己也动手造了一架长4米的望远镜。伽利略是第一位用望远镜观察天体的天文学家。他发现月球上有山脉，发现太阳有自转，发现木星有卫星，发现银河是许多星体组成的。第27页，共28页，编辑于2022年，星期五对牛顿的影响伽利略去世的那一年，牛顿在英国出生。牛顿根据哥白尼，开普勒，伽利略的理论，得出了著名的万有引力定律。从牛顿开始现代科学走向正轨。第28页，共28页，编辑于2022年，星期五