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探索宇宙的历程.ppt

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第四讲探索宇宙的历程什么是宇宙？一、中心火——毕达哥拉斯的宇宙 二、地心说 三、哥白尼与日心说 四、伽利略与土星的光环 五、开普勒——行星运动三定律 六、牛顿与万有引力一、中心火——毕达哥拉斯的宇宙二、地心说前200多年 阿历斯塔克——最早的日心说 前100多年 托勒密的地心说 地心说战胜日心说 得到教会支持，统治西方1500年中世纪修改后的地心说三、哥白尼与日心说宗教改革 （马丁·路德，1517） 赎罪卷；95条指控；萨克森选帝侯 文艺复兴 （但丁、达·芬奇、莎士比亚，1300~1600）我们应当观察各种发明的威力、效能与后果，最显著的例子便是印刷术、火药和指南针……这三种发明都曾改变了整个世界的全部面貌和状态！第一种在知识传播的文献方面，第二种在战争上，第三种在航海上，并且随着这些发明的利用又引起了无数的变迁。由此看来，世界上没有一个帝国，没有一个教派，没有一个星宿比这三种发明对于人类发生过更大的力量与影响了！ ——弗朗西斯•培根这是预告资产阶级社会到来的三大发明，火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的说来变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。 ——马克思 哥白尼知道 古代的“中心火”和“日心说” 修改后的地心说：水星和金星绕着太阳转动哥白尼提出日心说 1543年，《天体运行论》 “献给最神圣的教皇， 保罗三世陛下”布鲁诺： 恒星是遥远的太阳 宇宙是无限的四、伽利略与土星光环密语 Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras开普勒的解读 Salve,umbistineumgeminatumMartiaproles.伽利略的谜底 Altissimumplanetamtergemiumobservavi50年后 休琴士发表了另一个密语 三年后 自己揭谜： 土星的附属物是光环伽利略的认罪声明 “我，伽利略，七十岁，跪在您，最杰出最尊敬的红衣主教和全世界基督徒国家反对异端堕落的宗教法庭庭长面前，面对着福音书，用我自己的手按着它宣誓……完全放弃我认为太阳是中心并且不动这一虚妄的观点，绝不以任何方式坚持、辩解和教授上述荒诞无稽的学说……我以一颗真诚的心和诚实的信用，发誓公开放弃、诅咒并嫌恶上述的谬见和异端邪说……此外，如果我知道任何人是异教徒或怀疑任何人是异教徒的话，我一定向宗教法庭或向当地宗教法庭法官和大主教检举告发。而且我发誓并保证，我一定履行并完全遵守宗教法庭现在或将来加诸于我的全部赎罪苦行。”五、开普勒—行星运动三定律开普勒：《宇宙的秘密》 “发现了上帝创造宇宙时的思路” “上帝精通几何！”正6面体外接球——土星轨道 正6面体内切球——木星轨道 正4面体外接球 正4面体内切球——火星轨道 正12面体外接球 正12面体内切球——地球轨道 正20面体外接球 正20面体内切球——金星轨道 正8面体外接球 正8面体内切球——水星轨道 第谷的遗愿： 授权开普勒使用自己的资料 但必须用地心说，不能用日心说 观测完1000颗恒星， 制定鲁道夫星表 “一定要尊重观测事实” “希望我没有虚度此生”开普勒 抓住火星轨道观测与理论的8分偏差： 第一定律： 行星绕日的轨道是一个椭圆 太阳位于椭圆的一个焦点上 第二定律: 矢经在单位时间内扫过的面积相等 ——角动量守恒第三定律： 行星绕日运动周期的平方 与轨道半长轴的立方成正比开普勒用26年心血完成 “鲁道夫星表” 此表被天文学家和航海家用了 100多年！我欲测天高 如今又量地深 上天赐予我灵魂 大地收容我的俗身六．牛顿与万有引力伏尔泰 1694年生 原名：弗朗索瓦·玛丽·阿鲁埃牛顿1642年生 18岁剑桥三一学院（上帝、耶稣、圣灵） 23岁毕业，瘟疫 23~25岁在乡下躲避瘟疫 “牛顿的丰收年” 26岁卢卡斯讲座教授（巴罗让贤） 30岁皇家学会会员45岁《自然哲学之数学原理》 绝对时空，惯性系，质量 相对性原理 力学三定律 万有引力定律 叠加原理（平行四边形法则） 65岁《光学》 万有引力定律的提出 （牛顿与胡克的不愉快关系） 牛顿、胡克、哈雷都知道： 开普勒第三定律 力与距离平方成反比 问题：力与距离平方成反比 ？开普勒第一、第二定律万有引力定律的成就 潮汐现象 哈雷彗星 海王星的发现 （亚当斯和勒维叶）万有引力常数G的测定 卡文迪什（H.Cavendish,1798） 卡文迪什实验室的建立 （W.Cavendish,剑桥校长，1871） 第一任实验室主任：麦克斯韦走下神坛的牛顿 牛顿VS惠更斯 光的微粒说与波动说 牛顿VS胡克 万有引力定律的发现权 牛顿VS莱布尼兹 对时间与空间的认识 牛顿： 存在