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1、天文学与人类文明社会的兴起 古埃及的天文学 埃及的观天工作最初是由僧侣们担任的，他们注意 观测太阳、月亮和星星的运动，并从很古的时代起 就知道了预报日食和月食的方法。 大体从公元前27前22世纪，埃及人不仅认识了北 极星和围绕北极星旋转而永不落入地平线的拱极星 ，还熟悉了白羊、猎户、天蝎等星座，并根据星座 的出没来确定历法，最著名的例子是关于全天最亮 星、大犬座天狼星的出没。 从长期的实践中，埃及人发现，若天狼 星于日出前不久在东方地平线上开始出现， 即所谓的“偕日升”，再过两个月，尼罗河就 泛滥了。 久而久之，古埃及人就发现了星辰更替 与季节变化的对应关系了，进行了长期的观 察和研究，把原先
2、一年360日，改正为一年 365日。这就是现今阳历的来源。 古埃及人还运用正确的天文知识，在沙 漠上建筑起硕大无比的金字塔。耐人寻味的 是，金字塔的四面都正确地指向东南西北。 古印度人的时空观 古印度人不停顿地观察太阳的运动，以太阳的 视运动为依据，把一年定为360天，又以月亮的圆缺 变化为依据，把一个月定为30天，以此编制历法。 实际上，月亮运行一周不足30天，所以有的月 份实际上不足30天，印度人称为消失一个星期，大 约一年要消失5个日期，但习惯上仍然称一年为360 天。 将一年中分为春、热、雨、秋、寒、冬六个季 节，还有一种分法是将一年分为冬、夏、雨三季。 对于空间，古印度人有奇异的看法
3、，他们认为 在人类居住的世界之上，还有其它空间，这种时空 观是壮大的，但却不现实。 发明星座的迦勒底人 世界古代文明的另一个摇篮就是幼发拉底河和 底格拉斯河流域。在古代这两河流域地区大约相当 于现在的伊拉克共和国，希腊文为“美索不达米亚” ，其意思是两河之间的地方。远在公元前3000年前 ，迦勒底人就从东部山岳地带来到两河流域，并在 那里建立了国家。 迦勒底人把星星称为“天上的羊”，把行星称为 “随年的羊”，天上的“羊群”是随季节而变化的，迦 勒底人注意到了这一点。长期的星象观察，使迦勒 底人对天体运动有丰富多彩的发现，知道“日食每 18年重复出现一次”。 对于月亮和行星，迦勒底人也有很多正确
4、 的发现，但是对人类最重要的贡献还是创造了 星座的划分。 他们把天上显着的亮星，用想象的虚线连 结起来，描绘出各种动物和人的形象，并且用 一定的名称称呼它们。这就是现今星座的由来 。 白羊、金牛、双子、巨蟹、狮子、室女、天秤 、天蝎、人马、摩羯、宝瓶、双鱼这12个星座 ，是世界上最初诞生的星座。 美索不达米亚的文化被认为是西方文化的 源泉，它的天文学被认为是西方天文学的鼻祖 ，因此，迦勒底人的星象天文学一向为人们所 重视。 古希腊的天文学 欧洲人称古代希腊文化为“古典文化”。 古代希腊天文学是当时历史条件下的产物，它 总结了许多世代以来天象观测的结果，概括了古代 人们对天体运动的认识，并力图建
5、立一个统一的宇 宙模型去解释天体的复杂运动，这种尝试在人类进 步史上，是有一定积极意义的。 泰勒斯(Thales of Miletus)（前640前560年）是 第一个希腊著名自然哲学家，到美索不达米亚学到 了天文学。他推测地球是一个球体，认为构成宇宙 的基本物质是水，据说，他曾经预言了公元前585年 所发生的一次日食。 把泰勒斯的宇宙观延伸并 发扬光大的是他的门生阿 那克西曼德（公元前611 前547年）。他认为天空 是围绕着北极星旋转的， 因此天空可见的穹窿是一 个完整的球体的一半，扁 平圆盘状的大地就处在这 个球体的中心，在大地的 周围环绕着空气天、恒星 天、月亮天、行星天和太 阳天。阿
6、那克西曼德是有 史以来第一个认为宇宙不 是平面形或者半球形，而 是球形的。 泰勒斯 数学家毕达哥拉斯 (Pythagoras)（公元前 560前490年），他认 为数本身、数与数之间 的关系构成宇宙的基础 。 他主张地圆说，并且 是人类科技史上第一个 主张“太阳、月亮、行 星遵循着和恒星不同的 路径运行”的人。 毕达哥拉斯 德谟克利特（公元前460 前370前）提出了原子学 说，认为万物都是由原子 组成的，原子是不可分割 的最小微粒，太阳、月亮 、地球以及一切天体，都 是由于原子涡动而产生的 。这是朴素的天体演化的 思想。 他还推测出太阳远比地球 庞大，月亮本身并不发光 ，靠反射的太阳才显得明
7、 亮，银河是众多恒星集合 而成的。 德谟克利特 希腊天文学家托勒 玫 (Ptolemy) 出版他 的著作天文学大 成，提出完整的“ 地心说”。在整个中 世纪这本书被人们 奉为天文学知识的 经典著作。 他指出：日、月、 五大行星都在绕地 球的偏心圆轨道上 运转，并且各有其 轨道层次。 托勒玫 中国古代天文学 及辉煌成就 第二讲专门介绍 中世纪的天文学 哥白尼的日心学说 1497年葡萄牙人达伽玛绕过非洲南端的好望角， 到达印度西南海岸； 1492年意大利人哥伦布向西横渡大西洋发现加勒 比海诸岛（西印度群岛）。 公元1519年西班牙人麦哲伦横渡太平洋，到达菲 律宾群岛，他死后其同伴大体上按葡萄牙人的
8、航 线返回西班牙。 成功地证实了我们脚下踩着的大地是一个球体。 这是人类史上也是地球史和天文学史上的一件大 事。 哥白尼（ Nicolaus Copernicus ，1473- 1543）， 波兰天文 学家、日 心说创立 者，近代 天文学的 奠基人。 天体运行论是人类思想史上划时代的作 品，它可以与牛顿的自然哲学原理、达 尔文的物种起源论相提并论。 日心学说：太阳是宇宙的中心，地球绕自转 轴自转，并同五大行星一起绕太阳公转；只 有月球绕地球运转。 否定了托勒玫的“九重天”，但他却保留了一 层恒星天，尽管他回避了宇宙是否有限这个 问题， 哥白尼的伟大成就，不仅铺平了通向近代天 文学的道路，而且开
9、创了整个自然界科学向 前迈进的新时代。 近代力学宇宙体系的确立 哥白尼天体运行论发表近150年之后，于1687 年出版了牛顿具有历史性的、阐述万有引力理论的 巨著自然哲学的数学原理。 丹麦天文学家第谷布拉赫所做的非常精密的天文观 测，在没有望远镜的年代，全凭肉眼，达到了肉眼 观测的最高水平。 第二个奇迹是德国天文学家开普勒根据第谷遗留的 大批资料，于1609年提出了行星运动的第一、第二 定律，10年后又提出了行星运动的第三定律，而这 正是牛顿推导万有引力定律的出发点。 第三个奇迹是意大利物理学家伽利略于1609年发明 天文望远镜，从而揭开了天文观测的新纪元。 第谷布拉赫（Tycho Brahe
10、，1546-1601），丹 麦天文学家和占星学家。 生于克努兹斯图普（今属 瑞典）。 1572年11月11日第谷发现 仙后座中的一颗新星（银 河系的一颗超新星），第 二年发表论文新星， 后来受丹麦国王腓特烈二 世的邀请，在汶岛建造天 堡观象台，建造了许多大 型精密的天文仪器。 第谷布拉赫 开普勒（Johannes Kepler,1571-1630） 德国天 文学家、占星学家、 数学 家。1571年12月27日生于德 国斯瓦比亚地区（今西德巴 伐利亚洲）的维腾堡。 1598年开普勒离开德国到 了布拉格。应第谷的邀请 ，普勒接替了第谷的工作 。1612年移居奥地利林茨 担任教授，此期间他发表 了，
11、哥白尼系统天文学 摘要，并出版了鲁道 夫星表。1628年定居于 扎尔根。 开普勒 伽利略（Galileo Galilei，1564-1642） ，意大利物理学家、 天文学家和哲学家， 近代实验科学的先驱 者。 1609年，伽利略创制了天文望远镜，发现了月球表面的凹凸 不平，亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日，发现了木 星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥 白尼学说开始走向胜利。还先后发现了土星光环、太阳黑子 、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月 天平动，以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了 天文学的新时代。 1642年的圣诞节前夜， 在英格兰林肯
12、郡沃尔斯 索浦的一个农民家庭里 ，牛顿诞生了。 三顶冠冕（少年） 世俗的冠冕啊，我鄙视他如同脚下的尘 土， 它是沉重的，而最佳也只是一场空虚； 可是现在我愉快的欢迎一顶荆棘冠冕， 尽管刺得人痛，但味道主要的是甜； 我看见光荣之冠在我的面前呈现， 它充满着幸福，永恒无边。 牛顿 （表达了他为实现献身科学的理想而甘愿承受痛苦的态度 ） 布鲁诺一接触到哥白尼的天体运行论便摒弃 宗教思想，只承认科学真理，并为之奋斗终身，用 他的笔和舌毫无畏惧地积极颂扬哥白尼学说，无情 地抨击宗教的陈腐教条。 在论无限、宇宙及世界中，提出了宇宙无限 的思想，他认为宇宙是统一的、物质的、无限的和 永恒的。在太阳系以后还有
13、无数的天体世界。人类 所看到的只是无限宇宙中极为渺小的一部分，地球 只不过是无限宇宙中一粒小小的尘埃。 布鲁诺指出，千千万万颗恒星都是如同太阳那样 巨大而炽热的星辰，这些星辰都以巨大的速度向四 面八方疾驰不息，它们的周围也有许多像我们地球 这样的行星，行星周围又有许多卫星。 生命不仅在我们的地球上有，也可能存在于那些 人们看不到的遥远的行星上。 布鲁诺(15481600)，出生在意 大利的一个贫苦家庭，15岁进修 道院，24岁成为牧师，并获得哲 学博士学位。在法国、英国等地 宣传哥白尼的日心说，批判托勒 密的地心说。 1592年，罗马教廷把他骗回 意大利，并立即逮捕。经过八年 的折磨，他被处以
14、火刑。1600年 2月17日，布鲁诺被烧死在罗马 的鲜花广场上。 他的科学精神永存！ 1889年，人们在布鲁诺殉难的鲜 花广场上竖立起他的铜像，永远 纪念这位为科学献身的勇士。 布鲁诺 哈雷（16561742），根 据引力定律，计算了 1682年大彗星的轨道， 后来这颗彗星被命名为 哈雷彗星；还预言1759 年这颗大彗星将再次出 现，后来真的如哈雷所 预言而出现了；为牛顿 定律的真实性和天体力 学方法的可靠性，提供 了勿庸质疑的证据。 哈雷 19世纪40年代英国天文学家亚当斯和法国天文学家勒 威耶又计算出海王星的存在，至此可以说牛顿力学得 到了确定无疑的证明。 从哥白尼到牛顿的150年，新的理
15、论和观测无不证明： 地球不是宇宙的中心，太阳并不围绕地球旋转；天体 不是匀速在圆形轨道上运行，而是在比较复杂的曲线 轨道上运行；彗星遵循着一定的轨道在围绕太阳运行 ，它们的再度出现可以按照天体力学的一般定律加以 预测；太阳也不是一成不变的，其表面有变化着的黑 点；星辰在天穹或隐或现，星的光亮有周期性变化。 宇宙真正体系的发现无情地摧毁了地动说，近代力学 宇宙观确立起来了。 亚当斯（John Couch Adams， 1819-1892），英国天文学家，海 王星的发现者之一。 1843年毕业于剑桥圣约翰学院， 后在剑桥大学任教，两次当选英 国皇家天文学会会长，1861年起 任剑桥大学天文台台长。在1844- 1845年计算出了另一颗行星的轨 道参数，但未受重视，直到1846 年海王星被发现，人们才想起他 的工作，后被公认为海王星的共 同发现者。 亚当斯的研究还涉及月球运动长 期加速现象
