哥白尼革命

哥白尼革命——第二组：组员：5100209127李林5100209128彭吉5100209325孙承铭5100209350董杨5100309130陈开5101209098檀天5101509073张浩然5101619019凌雨涵5103709098万婧5103709225徐双全5104139006陆永帅指导老师：钮卫星2013.3.第一章日心说产生背景。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31.1日心说产生的社会背景。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31.2哥白尼生平简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4第二章日心说的提出.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。62.1托勒密的地心地静说。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。62.1.1地心学说的提出。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。62.1.2行星逆行现象。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。72.1.3本轮均轮解释逆行现象。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。72.2哥白尼的日心地动说。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。82.2.1哥白尼提出日心说的动因。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。82.2.2哥白尼日心说的核心内容。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。92.2.3日心说存在的问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9第三章日心说产生的影响。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。103.1哥白尼革命在天文学方面的影响。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。103.2哥白尼革命在宗教、人文学科方面的影响。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11结论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13摘要现在人们常常用“哥白尼革命”来形容当时哥白尼在《天体运行论》中提出日心学说这一事件。这一事件是近代西方科学史承前启后的里程碑，因此一直是众多研究科学史的专家所关注的焦点。哥白尼革命的对象是在中世纪有着神圣地位的托勒密地心地静说，而其核心内容是日心地动说。这一理论提出的社会背景、哥白尼提出日心地动说的个人原因，日心地动说的内容以及它产生的影响是什么，都是值得我们不断研究的课题。关键词：哥白尼哥白尼革命日心说第一章日心说产生背景其实在两千多年前，远远早于哥白尼的古希腊人阿里斯塔克就提出过日心地动学说。但是这一见解并未得到很好的流传，不像哥白尼的日心说实现了天文学史上的一次重大变革。产生这一现象有很大一部分原因是他们生活的不同时代，有学者提出，如果哥白尼生在阿里斯塔克的年代，那么结局将于他无异。当然，哥白尼将他的发现压制数十年才敢于出版也正是由于当时的宗教势力强大所造成的。1.1日心说产生的社会背景中世纪大抵是指古代文化的没落到意大利文艺复兴之间的一段时期。在这段黑暗的时期中欧洲的科学基本处于停滞状态，天文学也并不例外。公元前2世纪之后，地中海文明日益被罗马统治，并且跟随着罗马帝国的兴衰而变化。罗马霸权的衰落使得地中海文明一蹶不振，托勒密和医学家盖伦都是古代文化中最后的科学家。在他们之后，西方的科学著作主要以注释性和百科全书式为主，在科学研究方面停滞不前，活动基本停止。公元7世纪，随着伊斯兰的入侵，欧洲基督教的地理中心向北转移，西方的学术活动气息甚微，连那些体现着古代研究传统典籍都丧失殆尽，人们仅能通过6世纪早期整理出来的一些不完整的拉丁译本来了解古代科学。直到中世纪后期，欧洲的城市兴起，商品经济得到很大发展。远航探险以寻找殖民地和新资源，扩大贸易市场的需求使得星表、星图和航海地图知识变得尤为重要起来，这直接促进了天文学的重新发展。随着观察仪器的不断改进，观测方式的不断进步，人们在使用托勒密的地心体系进行行星位置的推算时发现推算结果与观测结果不符，而且托勒密体系所需要的均轮和本轮数目越来越多，达到80个左右，如此繁复的体系也让当时人们对地心说的正确性产生了一定怀疑。然而中世纪的欧洲，以罗马以罗马教皇为首的天主教会的势力十分强大。神权胜过君权，成为了当时欧洲国家的实际统治者，国王的加冕都需要通过教皇的允许。而天文学就在这样的中世纪里与基督教结合了起来。按照基督教的教义，自然界是上帝创造出来的，地球在宇宙中应占有神圣的地位。而托勒密体系正好为基督教义提供了所谓的“科学根据”，它的地位一下子凸显出来，变成了与宗教教义同样神圣不可侵犯的理论，如果有谁敢对托勒密体系有所怀疑，那就是对基督教的大不敬，是对上帝的质疑，是对神圣的亵渎。13世纪，天主教会按照神学面貌对亚里士多德——托勒密理论进行了改造之后，把它定为宗教信条，以致在御用天文学家甚至整个西方社会中奉若神明。“地心说”就这样和教会神圣不可侵犯的权威连在一起。13世纪时，一位通晓天文学的西班牙卡斯提腊国王阿尔芳斯曾感到托勒密体系的结构的过于复杂，说了一句“上帝创造世界的时候要是向我征求意见的话，上天的秩序可能安排得更好些”，便被指控为异教徒，连王位也被废除了。在这种历史背景下，哥白尼不得不慎之又慎，将日心说压制了三十多年。1.2哥白尼生平简介尼古拉·哥白尼在1473年2月19日出生于波兰畔的托伦市的一个富裕家庭中。在哥白尼十岁的时候，父亲因病去世，他和兄长安杰伊一起被送到舅舅乌卡什·瓦兹洛德家中抚养。舅舅瓦兹洛德先后把哥白尼送到当地条件一流的学校就读，还经常在天文学、法学、数学等各个方面指导哥白尼。舅舅瓦兹洛德博学多才，是一名杰出的人文主义学者，是家乡地区文艺复兴的先驱，他对哥白尼的一生产生了重大的影响。1491年，哥白尼在波兰旧都的克拉科夫大学（KrakówUniversity）求学，学习医学和教会法，并且师从于在数学和天文学方面颇有影响的沃伊切赫·勃鲁泽夫斯基教授。沃伊切赫教授不仅对亚里士多德和托勒密的天文学理论深有研究，而且还是一名人文主义学者，在讲授天文课的时候，往往旁征博引，触类旁通，结合相关的数学和人文主义思想内容。在沃伊切赫的指导下，哥白尼对当时整个天文学的状况有了较为全面的了解。在克拉科夫大学求学期间，哥白尼还遇到了一位对他产生巨大影响的人——卡里玛赫。卡里玛赫是一名著名的人文主义学者，因密谋推翻反动腐朽的罗马教廷，创建共和国而受到教皇通令追捕。早在哥白尼上中学的时候，经哥白尼的舅舅介绍，卡里玛赫就曾亲自指导过他的数学及天文学。。他对哥自尼说过：“天文学家有两样法宝，你得牢牢记住：一个是数学，一个是观察。没有高深的、站在时代前列的数学理论，就无法研究好天文学。没有观测，就没有天文学。观察天象是非常苦的事，既要吸收前人的成果，又不能被已下过的结论蒙住了眼睛。”这让哥白尼意识到尊重观测事实的重要性，以及敢于打破前人桎梏的勇气。1496年，哥白尼带着卡里玛赫的推荐信，前往文艺复兴的策源地意大利留学，在博洛尼亚大学（BolognaUniversity）中学习教会法并结识了著名天文学家德·诺瓦拉教授（deNovara，1454-1540）。诺瓦拉教授是一位实践经验丰富的天文学家，他亲自测定过南欧一些城市的纬度，还测量了黄道的倾角，发现黄道的倾角在逐步地变化。而这些观测数据与托勒密的结论有所差异，这就使他对托勒密地心说产生了怀疑。他还跟随着毕达哥拉斯学派，主宇宙的结构可以用简洁的数学关系加以表达，而不是像托勒密地心说描绘的那样复杂。哥白尼向诺瓦拉教授表达了自己在研究天文学的过程中的一些发现和困惑，提出了对托勒密地心说的看法和探索建立宇宙结构新体系的大胆设想。这些想法与诺瓦拉的不谋而合，于是哥白尼很快就成为了诺瓦拉的得力助手。1497年，哥白尼开始跟随诺瓦拉教授进行“毕宿五”的观测，并且对整个观测的时间和星象都进行了记录，除此之外他们还连夜对该天文掩星现象进行了严密的数学演算。他们根据这些演算结果得出结论：无论月亮距离地球远近，在其亏缺或盈满时完全一样，大小没有改变，这表明托勒密地心说所涉及的月球理论是错误的。这次对“毕宿五”的观测，是哥白尼一生中最早的天文实测记录。名师的指点使哥白尼在天文学、数学和占星学的研究上有了进一步的提高，他的日心说理论逐渐走向了成熟。在意大利期间，哥白尼还了解了希腊哲学家阿里斯塔克斯（前三世纪）的日心学说，这更进一步让哥白尼相信地球和其他行星都围绕太阳运转这个日心说的可行性。哥白尼大约在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。经过长年的观察和计算他终于完成了伟大著作《天体运行论》。在《天球运行论》（Derevolutionibusorbiumcoelestium）中，他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；而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。从1497年，哥白尼被选为弗龙堡神父会神父开始，他之后陆续担任过主教的保健医生、秘书和助手，被推选为神父会行政主管、神父会视察员、财产管理人等，长期从事教职工作。直到1531年后，哥白尼才基本上从他长期承担的繁重教务管理中解脱出来，有了较多的时间，可以集中精力来最后攻克创立日心说所遇到的难题。1533年，60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演，提出了他日心说的一些要点，并未遭到教皇的反对。但是他仍然害怕教会会反对，甚至在他的书完稿后，还是迟迟不敢发表，直到在他临近古稀之年才终于决定将它出版。1543年《天体运行论》终于出版，实现了哥白尼一生最大的追求。1543年5月24日哥白尼因脑溢血去世，被安葬在弗龙堡教堂内。第二章日心说的提出人类在对宇宙的观测与猜想的过程中，各自提出了不同的观点。随着科学技术的发展，有些理论被时代说抛弃，而有些终于在历史的检验中开始发出真理的微光。在哥白尼的日心说提出之前，托勒密的地心说在解释天体运动的学说中长期占据着权威的地位。哥白尼的日心说最主要的挑战对象也正是被教会定为教义之一的托勒密体系。2.1托勒密的地心地静说在中世纪的时候，人们认为地球是宇宙的中心，其他的星星都环绕地球运行，这就是所谓的地心说。当然后来证明这是错误的，其主要是因为古代人缺乏足够的宇宙观测数据，大多数当时的哲学家或者德高望重的人都是怀着人本主义的观念来推测的，认为地球就是世界万物的中心。2.1.1地心学说的提出到了古希腊时代，观测数据开始增多，几何学和数学发展日益成熟，人们开始通过一些科学的手段开始试图证明地心说的正确性。一个名叫托勒密的天文学家将地心说的模型进行了系统的几何学证明。此体系从公元两世纪开始被系统化，在公元2世纪，古希腊天文学家托勒密创立了地心宇宙体系——托勒密体系。它的核心是地球处于宇宙中心，静止不动。托勒密学说能较好地说明当时观测到的天体运动，并已沿用一千多年，欧洲天文学中一直处于统治地位。地心说居于统治地位的原因，首先是托勒密高超地运用欧几里德几何学的严密性，对亚里士多德、阿波罗尼和希帕克等前人的学说进行系统地整理。其次是它与当时推崇的亚里士多德物理学十分融合，亚里士多德为地心说给予了充分论证。那时这个体系在预言恒星和行星的位置变化方面取得了值得赞美的成功，任何一种其他古代理论都做不到这么好．由此可见，地心就是整个宇宙的重