第五章 近代宇宙学的转变 从几何到物理
第五章 近代宇宙学的转变 从几何到物理
革命的种子 在哥白尼1543年去世后的一个世纪里，天文学发 生了巨大的改变 哥白尼在其目的、方法和技术上都是一个传统主 义者。但是他的《天体运行论》播下了革命的种 子： 何以稳定的地球不仅可以旋转，而且当它疾驰穿 过空间时，它的乘客根本感觉不到正在发生的一 切？ 哥白尼改进了行星运动学问题的解决，但是产生 了动力学上的新问题一是什么原因使得行星特别 是地球运动起来的？
革命的种子 n 在哥白尼1543年去世后的一个世纪里，天文学发 生了巨大的改变。 n 哥白尼在其目的、方法和技术上都是一个传统主 义者。但是他的《天体运行论》播下了革命的种 子： n 何以稳定的地球不仅可以旋转，而且当它疾驰穿 过空间时，它的乘客根本感觉不到正在发生的一 切？ n 哥白尼改进了行星运动学问题的解决，但是产生 了动力学上的新问题──是什么原因使得行星特别 是地球运动起来的？
四个关键人物 在回答这些问题的过程中出现了四个关键的人物： 第谷·布拉赫，主要贡献在于给出了精确和完备的 观测。 约翰尼斯·开普勒，将天文学从几何学的应用转换 成了物理动力学的一支。 伽利略，利用望远镜揭示了天体隐藏着的真相， 并且发展了运动的新概念，巩固了哥白尼的主张。 ■勒内·笛卡尔，构想了一个无限的宇宙，在这个宇 宙里没有什么位置和方向是特殊的，太阳只不过 是我们的区域性的恒星而已
四个关键人物 n 在回答这些问题的过程中出现了四个关键的人物： n 第谷·布拉赫，主要贡献在于给出了精确和完备的 观测。 n 约翰尼斯·开普勒，将天文学从几何学的应用转换 成了物理动力学的一支。 n 伽利略，利用望远镜揭示了天体隐藏着的真相， 并且发展了运动的新概念，巩固了哥白尼的主张。 n 勒内·笛卡尔，构想了一个无限的宇宙，在这个宇 宙里没有什么位置和方向是特殊的，太阳只不过 是我们的区域性的恒星而已
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第谷·布拉赫 对精度的追求
Tycho Brahe 1546-1601 第谷出生于一个丹麦贵族 家庭，但是在爱好学术的 叔叔家里长大，因此得以 摆脱封建生活的限制，自 由发展。很小就进哥本哈 根大学学习。由于有特权 的出身，可以免于通常的 谋职压力。他从一个大学 徘徊到另一个大学
Tycho Brahe 1546-1601 n 第谷出生于一个丹麦贵族 家庭，但是在爱好学术的 叔叔家里长大，因此得以 摆脱封建生活的限制，自 由发展。很小就进哥本哈 根大学学习。由于有特权 的出身，可以免于通常的 谋职压力。他从一个大学 徘徊到另一个大学
SN1572 ■1572年11月，大自然 送给了人类一个惊奇的 现象：一个象星一样的 物体，亮得足以在白天 被看见，出现在仙后座 的位置上。 一颗新星？新的天体是 前所未闻的，权威的亚 里士多德宇宙学使得考 虑天空中的新生事物是 不可能的
SN1572 n 1572年11月，大自然 送给了人类一个惊奇的 现象：一个象星一样的 物体，亮得足以在白天 被看见，出现在仙后座 的位置上。 n 一颗新星？新的天体是 前所未闻的，权威的亚 里士多德宇宙学使得考 虑天空中的新生事物是 不可能的
属于天界 ratue Cpnne Bn日Mhn C Cinguins D Nwa ad Dia 第谷当时使用的天文 E GrM F Pes G fprea Catherirt 学仪器在精度上虽然 H ewdiecteeoya I Nawa ifois. 卷 不是最好的，但是他 对于这个物体是“固 定的”或接近固定的 这一点很有信心。他 卷举 的观测表明它在月亮 上面很远的地方，所 以是天体。 ntinn pevo buins Reile d fixis aliguibas puie canfleRation图，ex可ito infrmento, tiattorsa copacj,alignatier soferuaui.i mmdiflare ab ca,meeh inpeRore,Schedir 7 partibus55 minutis:d fperiovi verd
属于天界 n 第谷当时使用的天文 学仪器在精度上虽然 不是最好的，但是他 对于这个物体是“固 定的”或接近固定的 这一点很有信心。他 的观测表明它在月亮 上面很远的地方，所 以是天体
问题的关键 第谷认识到了问题的关键：这个“天体”和已有 的彗星理论相矛盾 彗星“来了还会走”，属于四元素区域内的变化 所以从从亚里士多德时代开始就认为彗星是地球 质的物体，而不是天体；对它们的研究不属于天 文学，而是属于“形而上学” ■ 天文学家在观测彗星时很少测量它的高度，但是 第谷现在证明了这种变化可以发生在天上。 因此他自己许下诺言，如果有一天彗星出现，他 将仔细测量它的高度，看它是否真是地球质的
问题的关键 n 第谷认识到了问题的关键：这个“天体”和已有 的彗星理论相矛盾。 n 彗星“来了还会走” ，属于四元素区域内的变化， 所以从从亚里士多德时代开始就认为彗星是地球 质的物体，而不是天体；对它们的研究不属于天 文学，而是属于“形而上学” 。 n 天文学家在观测彗星时很少测量它的高度，但是 第谷现在证明了这种变化可以发生在天上。 n 因此他自己许下诺言，如果有一天彗星出现，他 将仔细测量它的高度，看它是否真是地球质的
tYiictnadt 亚里士多 德关于彗 星的教义 在《气象学》中亚里士多德讨论了四元素中最上层的元素 火和旋转天球相邻部分接触的结果。他认为火作为一种燃 料，“故无论何时圆周运动以何种方式搅动起原料，它必 定在最可燃烧之点燃起火焰”。依他的观点，火元素的全 体和大多数在它下面的气元素，都被旋转的天体带动着， “在此运行过程中，无论处在何种连接部位，它经常被点 燃”，有时候是因为某个特定的恒星或行星的运动。这就 导致了流星和形态各异的彗星
亚里士多 德关于彗 星的教义 n 在《气象学》中亚里士多德讨论了四元素中最上层的元素 火和旋转天球相邻部分接触的结果。他认为火作为一种燃 料， “故无论何时圆周运动以何种方式搅动起原料，它必 定在最可燃烧之点燃起火焰” 。依他的观点，火元素的全 体和大多数在它下面的气元素，都被旋转的天体带动着， “在此运行过程中，无论处在何种连接部位，它经常被点 燃” ，有时候是因为某个特定的恒星或行星的运动。这就 导致了流星和形态各异的彗星
1577年大自然满足了第 谷的愿望：一颗明亮的 1577年大彗星 彗星真的出现了，第谷 的观察也表明它是天体 更精确的是，它位于行 会ci等到rct迎b:9mr/wct Ginwe ng r/wtafiu3.Cmn mg:ju. 星际空间。 然而如果是这样，它就 是正在毫不费力地穿过 被认为携带着行星绕着 中心地球运动的那些看 不见的天球 这使得第谷彻底明白了 这些球体实际上根本不 存在
1577年大彗星 n 1577年大自然满足了第 谷的愿望：一颗明亮的 彗星真的出现了，第谷 的观察也表明它是天体。 更精确的是，它位于行 星际空间。 n 然而如果是这样，它就 是正在毫不费力地穿过 被认为携带着行星绕着 中心地球运动的那些看 不见的天球。 n 这使得第谷彻底明白了： 这些球体实际上根本不 存在