讓我們記住這些偉大的科學(xué)家們:哥白尼,布魯諾,牛頓,愛因斯坦 亞里士多德(Aristotole,公元前384-前322),于公元前384年生于馬其頓的斯塔吉拉城。其父為馬其頓國王的御醫(yī)。17歲赴雅典就讀于柏拉圖學(xué)園,在那里學(xué)習(xí)20年,直到柏拉圖死后一段時(shí)間,方才離開那里。
公元前342年,亞里士多德回到馬其頓,擔(dān)任13歲的王子亞歷山大的教師;這位王子就是后來的亞歷山大大帝。他負(fù)責(zé)教王子達(dá)三年之久。 公元前335年,亞歷山大登上王位之后,亞里士多德返回雅典,開辦了自己的學(xué)校,一住就是12年;與此同時(shí),亞歷山大大帝正忙于對(duì)外軍事擴(kuò)張??磥韥啔v山大并不想從老師那里得到什么勸導(dǎo),相反為老師提供了大量錢財(cái),以便讓他繼續(xù)從事科學(xué)研究??茖W(xué)家依靠國家財(cái)力進(jìn)行科學(xué)研究,這是歷史上的第一次,也是其后數(shù)世紀(jì)中所沒有出現(xiàn)過的情況。 雖然如此,亞里士多德朝夕陪伴亞歷山大也是很危險(xiǎn)的。亞里士多德反對(duì)亞歷山大的獨(dú)裁統(tǒng)治方式。亞歷山大以背叛罪處決亞里士多德的侄子時(shí),簡(jiǎn)直就像也殺死了亞里士多德。亞里士多德與亞歷山大關(guān)系密切,因而激起雅典人的義憤。公元前323年,亞歷山大大帝駕崩,反馬其頓的運(yùn)動(dòng)再次興起,義軍占領(lǐng)了雅典。亞里士多德自感無能為力,遂想起76年前蘇格拉底的命運(yùn),借口說不給雅典人反對(duì)哲學(xué)罪的機(jī)會(huì),逃離了該城。在避難地隱居幾個(gè)月之后,于公元前322年逝世,享年62歲。
亞里士多德對(duì)于世界的貢獻(xiàn)是令人震驚的。他有170多部著作,留傳于世的僅47種。著述數(shù)量多寡無關(guān)緊要,重要的是他的知識(shí)淵博無比,令人嘆服。他的科學(xué)著作構(gòu)成當(dāng)時(shí)的科學(xué)知識(shí)百科全書。他的著作涉及天文學(xué),動(dòng)物學(xué),胚胎學(xué),地理學(xué),地層構(gòu)造學(xué),物理學(xué),解剖學(xué),生理學(xué),總而言之,古希臘人已知的各個(gè)學(xué)科,各種知識(shí)領(lǐng)域無所不包。與此同時(shí),他是一位真正的哲學(xué)家,在哲學(xué)的各個(gè)方面都有豐富建樹。
喜帕恰斯(Hipparchus,約公元前190-前125),古希臘天文學(xué)家。生于小亞細(xì)亞半島西北的尼西亞,曾長(zhǎng)期在羅得島工作。
他是方位天文學(xué)的創(chuàng)始人。他算出一年的長(zhǎng)度為365又1/4日再減去1/300日;發(fā)現(xiàn)白道拱點(diǎn)和黃白交點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),求得月亮的距離為地球直徑的30又1/6倍;編制了幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)太陽和月亮的運(yùn)動(dòng)表,并用來推算日食和月食。他發(fā)現(xiàn)公元前134年新星,由此推動(dòng)他編出一份包括850顆恒星的位置和亮度星表。他把自己對(duì)恒星黃經(jīng)的觀測(cè)結(jié)果同前人的進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)黃道和赤道交點(diǎn)的緩慢移動(dòng)--歲差,并定出歲差值為每年45或46。還發(fā)明一經(jīng)緯度表示地理位置的方法和投影制圖的方法。為了研究天文學(xué),他創(chuàng)立了三角學(xué)和球面三角學(xué) 。喜帕恰斯留下大量的觀測(cè)資料。后人在定出行星的各種周期與參數(shù)時(shí),常常利用他的觀測(cè)結(jié)果。1718年,哈雷將自己的觀測(cè)與喜帕恰斯的記錄比較而發(fā)現(xiàn)了恒星的自行。喜帕恰斯的著作沒有流傳下來,現(xiàn)在所知的關(guān)于他的工作都是從托勒密的著作中得來的。
張衡(78-139),字平子,南陽西鄂(今河南南陽縣石橋鎮(zhèn))人。他是我國東漢時(shí)期偉大的天文學(xué)家,為我國天文學(xué)的發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻(xiàn);在數(shù)學(xué)、地理、繪畫和文學(xué)等方面,張衡也表現(xiàn)出了非凡的才能和廣博的學(xué)識(shí)。
張衡是東漢中期渾天說的代表人物之一;他指出月球本身并不發(fā)光,月光其實(shí)是日光的反射;他還正確地解釋了月食的成因,并且認(rèn)識(shí)到宇宙的無限性和行星運(yùn)動(dòng)的快慢與距離地球遠(yuǎn)近的關(guān)系。
張衡觀測(cè)記錄了兩千五百顆恒星,創(chuàng)制了世界上第一架能比較準(zhǔn)確地表演天象的漏水轉(zhuǎn)渾天儀,第一架測(cè)試地震的儀器--候風(fēng)地動(dòng)儀,還制造出了指南車、自動(dòng)記里鼓車、飛行數(shù)里的木鳥等等。
張衡共著有科學(xué)、哲學(xué)、和文學(xué)著作三十二篇,其中天文著作有《靈憲》和《靈憲圖》等。 為了紀(jì)念張衡的功績(jī),人們將月球背面的一環(huán)形山命名為張衡環(huán)形山,將小行星1802命名為張衡小行星。
20世紀(jì)中國著名文學(xué)家、歷史學(xué)家郭沫若對(duì)張衡的評(píng)價(jià)是:如此全面發(fā)展之人物,在世界史中亦所罕見,萬祀千齡,令人景仰。
托勒密(Claudius Ptolemaeus,約90-168),古希臘天文、地理、地圖、數(shù)學(xué)家 。
公元127年,年輕的托勒密被送到亞歷山大去求學(xué)。在那里,他閱讀了不少的書籍,并且學(xué)會(huì)了天文測(cè)量和大地測(cè)量。他曾長(zhǎng)期住在亞歷山大城,直到151年。
托勒密于公元二世紀(jì),提出了自己的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說,即地心說。主張地球處于宇宙中心,且靜止不動(dòng),日、月、行星和恒星均環(huán)繞地球運(yùn)行。托勒密這個(gè)不反映宇宙實(shí)際結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)圖景,卻較為完滿的解釋了當(dāng)時(shí)觀測(cè)到的行星運(yùn)動(dòng)情況,并取得了航海上的實(shí)用價(jià)值,從而被人們廣為信奉。托勒密本人聲稱他的體系并不具有物理的真實(shí)性,而只是一個(gè)計(jì)算天體位置的數(shù)學(xué)方案。至于教會(huì)利用和維護(hù)地心說,那是托勒密死后一千多年的事情了。
除了在天文學(xué)方面的造詣, 托勒密在地理學(xué)上也做出了出色的成就。他認(rèn)為,地理學(xué)的研究對(duì)象應(yīng)為整個(gè)地球,主要研究其形狀、大小、經(jīng)緯度的測(cè)定以及地圖投影的方法等。他制造了測(cè)量經(jīng)緯度用的類似渾天儀的儀器(星盤)和后來馳名歐洲的角距測(cè)量?jī)x。托勒密有地理學(xué)著作八卷,其中六卷都是用經(jīng)緯度標(biāo)明的地點(diǎn)位置表。他的多數(shù)地點(diǎn)位置好象都是根據(jù)他的本初子午線和用弧度來表現(xiàn)的平緯圈之間的距離來計(jì)算的,因?yàn)樗慕?jīng)度沒有一個(gè)是從天文學(xué)上測(cè)定的,只有少數(shù)緯度是這樣測(cè)定的。托勒密采用了波昔東尼斯測(cè)定的地球周長(zhǎng)的較小數(shù)值,這就使得他所有用弧度表現(xiàn)的陸向距離都夸大了,因?yàn)樗衙恳换《鹊木嚯x定為五百希臘里,而不是六百希臘里。這樣一來,從歐洲到亞洲橫貫大西洋的洋面距離,看上去就比埃拉托斯特尼的計(jì)算值小得多,這項(xiàng)計(jì)算最后還導(dǎo)致了哥倫布從西面駛往亞洲的企圖。
托勒密著有四本重要著作:《天文學(xué)大成》(Almagest)、《地理學(xué)》(Geography)、《天文集》(Tetrabiblos)和《光學(xué)》(Optics)。 《天文學(xué)大成》--500年的希臘天文學(xué)和宇宙學(xué)思想的頂峰--統(tǒng)治了天文界長(zhǎng)達(dá)13 個(gè)世紀(jì)。這樣一本知識(shí)上參差交錯(cuò)且復(fù)雜的著作,不是單獨(dú)一個(gè)人所能完成的。托勒密依靠了他的先驅(qū)者,特別是喜帕恰斯,這一點(diǎn)是無須掩蓋的。他面對(duì)的基本問題是:在假設(shè)宇宙是以地球?yàn)橹行牡摹⒁约八刑祗w以均勻的速度按完全圓形的軌道饒轉(zhuǎn)的前提下,試圖解釋天體的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閷?shí)際天體以變速度按橢圓軌道饒地球以外的中心運(yùn)動(dòng),為了維護(hù)原來的基本假設(shè),就要考慮某些非常復(fù)雜的幾何形狀。托勒密使用了3種復(fù)雜的原始設(shè)想:本輪、偏心圓和均輪。他能對(duì)火星、金星和水星等等的軌道分別給出合理的描述,但是如果把它們放在一個(gè)模型中,那么它們的尺度和周期將發(fā)生沖突。然而,無論這個(gè)體系存在著怎樣的缺點(diǎn),它還是流行了1300年之久,直到15世紀(jì)才被哥白尼推翻。
托勒密還曾制造了供測(cè)量經(jīng)緯度用的、類似渾天儀的儀器和后來馳名歐洲的角距測(cè)量?jī)x。通過系統(tǒng)的天文觀測(cè),編出了1000多顆恒星的位置表。
祖沖之(429-500),字文遠(yuǎn), 祖籍范陽郡遒縣(今河北淶源縣),南北朝時(shí)期杰出的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和機(jī)械制造家。
在天文學(xué)方面,祖沖之創(chuàng)制了中國歷法史上著名的新歷--《大明歷》。在《大明歷》中,他首次引用了歲差,是我國歷法史上的一次重大改革;他還采用了391年中設(shè)置144個(gè)閏月的新閏周,比古代發(fā)明的19年7閏的閏周更加精密。 祖沖之推算的回歸年和交點(diǎn)月天數(shù)都與觀測(cè)值非常接近。
在數(shù)學(xué)上, 祖沖之推算出圓周率的真值應(yīng)該介于3.1415926和3.1415927之間,比歐洲要早一千多年。
在機(jī)械制造上,曾制造了銅鑄指南車、利用水力舂米磨面的水碓磨、能日行百里?quot;千里船和計(jì)時(shí)儀器漏壺、欹器等。
為了紀(jì)念祖沖之的功績(jī),人們將月球背面的一環(huán)形山命名為祖沖之環(huán)形山,將小行星1888命名為祖沖之小行星。
一行(683-727),俗名張遂, 魏州昌樂(今河南省南樂縣)人,唐代高僧和杰出的天文學(xué)家。
為了觀測(cè)天象,一行與機(jī)械制造家梁令瓚合作,創(chuàng)制出了黃道游儀和水運(yùn)渾象。在掌握大量實(shí)測(cè)資料的基礎(chǔ)上,一行重新測(cè)定了150多顆恒星的位置, 發(fā)現(xiàn)古籍上所載的這些恒星位置與實(shí)際位置不符。
從開元十二年(公元724年)起, 一行主持了規(guī)模宏大的天文大地測(cè)量,全國十二個(gè)觀測(cè)站中,以南宮說等人在河南所作的一組觀測(cè)最有成就,經(jīng)一行歸算,得到了子午線一度的長(zhǎng),這是世界上首次子午線實(shí)測(cè)。
從開元十三年(公元725年)起, 一行歷經(jīng)兩年時(shí)間編制成《大衍歷》(初稿)二十卷,糾正了過去歷法中把全年平均分為二十四節(jié)氣的錯(cuò)誤,是我國歷法上的一次重大改革。
一行還編寫了《開元大衍歷》、《七政長(zhǎng)歷》、《易論》、《心機(jī)算術(shù)》、《宿曜儀軌》、《七曜星辰別行法》、《北斗七星護(hù)摩法》等。為了紀(jì)念一行的功績(jī),人們將小行星1972命名為一行小行星。
沈括(1031-1095), 字存中,錢塘(今浙江杭州)人,北宋時(shí)期著名的科學(xué)家,他同時(shí)又是一位杰出的政治家和軍事家。
在天文學(xué)方面,在司天監(jiān)期間,沈括為提高儀器的精度進(jìn)行了大量工作,曾改制渾儀、浮漏和景表等天文儀器,撰《渾儀議》、《浮漏議》和《景表議》;親自觀測(cè)天象,繪制測(cè)定北極星位置的圖二百多張;并曾在幾年內(nèi)堅(jiān)持觀測(cè)表影和漏壺的運(yùn)行,由此提出了因太陽運(yùn)動(dòng)不均勻而引起的時(shí)差現(xiàn)象;在晚年,他提出一種全新的純陰歷《十二氣歷》,這種歷法簡(jiǎn)單明了,便于指導(dǎo)農(nóng)事。
在物理學(xué)方面,沈括發(fā)現(xiàn)了地磁偏角的存在,比歐洲早四百多年。
晚年,沈括定居潤州(今江蘇鎮(zhèn)江)夢(mèng)溪園潛心寫作,將平生見聞和科學(xué)研究記載于《夢(mèng)溪筆談》之中。書中涉及科學(xué)條目二百多條,內(nèi)容包括數(shù)學(xué)、天文、氣象、地質(zhì)、地理、地圖、物理、化學(xué)、冶金、水利、建筑、生物、農(nóng)學(xué)和醫(yī)藥等許多領(lǐng)域,是世界科技史中的一份寶貴的遺產(chǎn)。
為了紀(jì)念沈括的功績(jī),人們將小行星2027命名為沈括小行星。
郭守敬(1231-1316), 字若思,順德邢臺(tái)(今河北邢臺(tái))人,元朝天文學(xué)家、水利學(xué)家、數(shù)學(xué)家和儀表制造家。
郭守敬和王恂、許衡等人,共同編制出我國古代最先進(jìn)、施行最久的歷法《授時(shí)歷》。為了編歷,他創(chuàng)制和改進(jìn)了簡(jiǎn)儀、高表、候極儀、渾天象、仰儀、立運(yùn)儀、景符、窺幾等十幾件天文儀器儀表;還在全國各地設(shè)立二十七個(gè)觀測(cè)站,進(jìn)行了大規(guī)模的四海測(cè)量,測(cè)出的北極出地高度平均誤差只有0.35;新測(cè)二十八宿距度,平均誤差還不到5;測(cè)定了黃赤交角新值,誤差僅1多;取回歸年長(zhǎng)度為365.2425日,與現(xiàn)今通行的公歷值完全一致。
郭守敬編撰的天文歷法著作有《推步》、《立成》、《歷議擬稿》、《儀象法式》、《上中下三歷注式》和《修歷源流》等十四種,共105卷。
為紀(jì)念郭守敬的功績(jī),人們將月球背面的一環(huán)形山命名為郭守敬環(huán)形山,將小行星2012命名為郭守敬小行星。
哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473-1543),偉大的波蘭天文學(xué)家,日心說的創(chuàng)立者,近代天文學(xué)的奠基人。1473年2月19日生于波蘭維斯瓦河畔的托倫城。10歲喪父,由舅父瓦琴洛德?lián)狃B(yǎng)。18歲時(shí)進(jìn)克拉科夫大學(xué),在校受到人文主義者、數(shù)學(xué)教授布魯楚斯基的熏陶,抱定獻(xiàn)身天文學(xué)研究的志愿。三年后轉(zhuǎn)回故鄉(xiāng)。當(dāng)時(shí)已任埃爾梅蘭城大主教的瓦琴洛德,派他去意大利學(xué)教會(huì)法規(guī)。
1497-1500年間,他在波洛尼亞大學(xué)讀書,除教會(huì)法規(guī)外,還同時(shí)研究多種學(xué)科,尤其是數(shù)學(xué)和天文學(xué)。對(duì)他最有影響的老師是文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)導(dǎo)人之一、天文學(xué)教授諾法臘。哥白尼在意大利的時(shí)候,因他舅父的推薦,于1497年被選為弗龍堡大教堂僧正。1501年他從意大利回國,正式宣誓加入教會(huì)團(tuán)體,但隨即又請(qǐng)假再次去意大利。先在帕多瓦大學(xué),同時(shí)研究法律與醫(yī)學(xué)。1503年,在費(fèi)拉拉大學(xué)獲得教會(huì)法博士學(xué)位1506年,哥白尼從意大利回到波蘭。1512年他舅父死后,他就定居在弗龍堡。作為僧正的哥白尼,職務(wù)是輕松的。他把大部分精力都用在天文學(xué)的研究上。
哥白尼的主要貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了科學(xué)的日心學(xué)說,寫出自然科學(xué)的獨(dú)立宣言--《天體運(yùn)行論》。1535年,哥白尼用四個(gè)九年的時(shí)間完成了長(zhǎng)達(dá)六卷的科學(xué)巨著《天體運(yùn)行論》。第一卷論太陽居宇宙的中心、地球和其他行星都繞太陽運(yùn)行。第二卷論地球的自轉(zhuǎn),指出地球是繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的一顆普通行星,它一方面以地軸為中心自轉(zhuǎn),一方面又循環(huán)著它自己的軌道繞太陽公轉(zhuǎn)。第三卷論歲差,即地球自轉(zhuǎn)軸的運(yùn)行使春分點(diǎn)沿黃道向西緩慢運(yùn)行,其速度每年為50.2角秒。第四卷論月球的運(yùn)行和日月食。第五卷、六卷論五大行星。這就完整地提出了太陽結(jié)構(gòu)的理論--日心學(xué)說:太陽居于宇宙的中心靜止不動(dòng),而包括地球在內(nèi)的行星都繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。離太陽最近的是水星,其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。恒星則在離太陽很遠(yuǎn)的一個(gè)天球上靜止不動(dòng)。
哥白尼把統(tǒng)率整個(gè)宇宙的支配力量賦予太陽,而各個(gè)天體則都有其自然的運(yùn)動(dòng)。哥白尼的日心學(xué)說科學(xué)地闡明了天體運(yùn)行的觀象,推翻了統(tǒng)治長(zhǎng)達(dá)一千多年的托勒密體系--地心學(xué)說,并從根本上否定了基督教關(guān)于上帝創(chuàng)造一切,地是靜止不動(dòng)的謬誤。哥白尼懾于教會(huì)的統(tǒng)治,怕遭到反對(duì)和迫害,遲遲不愿將《天體運(yùn)行論》公開出版。1543年5月24日,哥白尼在他彌留之際,才在病榻上見到了剛剛出版的《天體運(yùn)行論》樣書。
恩格斯對(duì)哥白尼的《天體運(yùn)行論》給予了高度評(píng)價(jià):自然科學(xué)借以宣布其獨(dú)立并且好像是重演路德焚燒教諭的革命行動(dòng),便是哥白尼那本不朽著作的出版,他用這本書(雖然是膽怯地而且可說是只在臨終時(shí))來向自然事物方面的教會(huì)權(quán)威挑戰(zhàn),從此自然科學(xué)便開始從神學(xué)中解放出來??茖W(xué)的發(fā)展從此便大踏步前進(jìn)。
第谷(Tycho Brahe,1546-1601),丹麥天文學(xué)家。1546年12月14日生于丹麥的克努茲斯圖浦的一個(gè)貴族家庭。自幼喜歡觀察星辰。1559年進(jìn)入哥本哈根大學(xué)學(xué)習(xí)法律。1562年入萊比熄大學(xué)。1563年8月他作了第一個(gè)天文記錄--木星合土星。1565年以后,到歐洲許多地方游學(xué)。1572年11月11日他發(fā)現(xiàn)在仙后座里出現(xiàn)了一顆新星。經(jīng)過長(zhǎng)期觀測(cè),他認(rèn)為這是一顆十分遙遠(yuǎn)的星(現(xiàn)已測(cè)知是銀河系的一顆超新星)。1576年在丹麥王腓特烈二世的資助下,他在汶島上建立了一所宏大的天文臺(tái)。1600年,他邀請(qǐng)開普勒來當(dāng)助手。1601年10月24日第谷逝世。在最后的日子里,他將自己生平積累的觀測(cè)資料贈(zèng)給了開普勒。
第谷曾提出一種介乎托勒密的地心體系和哥白尼的日心體系之間的宇宙體系。他認(rèn)為地球在宇宙中心,靜止不動(dòng),行星繞太陽轉(zhuǎn),而太陽則率領(lǐng)行星繞地球轉(zhuǎn)。第谷是卓越的天文儀器制造家,曾制造過許多大型、精密的天文儀器。赤道式裝置在歐洲的流行是與他的工作分不開的。他多年精心觀測(cè)得到的資料,為開普勒發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)三定律準(zhǔn)備了基礎(chǔ)。
喬爾丹諾.布魯諾(Giordano Bruno,1548 - 1600)是意大利文藝復(fù)興時(shí)期偉大的思想家、自然科學(xué)家、哲學(xué)家和文學(xué)家。他勇敢的捍衛(wèi)和發(fā)展了哥白尼的太陽中心說,并把它傳遍歐洲,被世人譽(yù)為是反教會(huì)、反經(jīng)院哲學(xué)的無畏戰(zhàn)士,是捍衛(wèi)真理的殉道者。
1548年,布魯諾出生在意大利那不勒斯附近諾拉城一個(gè)沒落的小貴族家庭。在十余歲時(shí),父母將他送到了那不勒斯的一所私立人文主義學(xué)校就讀。布魯諾在這所學(xué)校學(xué)習(xí)了六年。1565年,布魯諾在強(qiáng)烈的求知欲的驅(qū)使下,進(jìn)入了多米尼克僧團(tuán)的修道院,第二年轉(zhuǎn)為正式僧侶。布魯諾在修道院學(xué)校攻讀神學(xué),同時(shí)他還刻苦鉆研古希臘羅馬語言文學(xué)和東方哲學(xué)。10年后,他獲得了神學(xué)博士學(xué)位,還得到了神甫的教職。
布魯諾不僅在修道院學(xué)校學(xué)習(xí),還經(jīng)常參加當(dāng)時(shí)的一些社會(huì)活動(dòng)和一些人文主義者交往甚密。在當(dāng)時(shí)強(qiáng)大的人文主義思潮影響下,布魯諾閱讀了不少禁書, 其中對(duì)他影響最大的是哥白尼的《天體運(yùn)行論》和當(dāng)代著名哲學(xué)家特列佐(1508 - 1588)的著作。他被哥白尼的學(xué)說所吸引,開始對(duì)自然科學(xué)發(fā)生了濃厚的興趣,逐漸對(duì)宗教神學(xué)發(fā)生了懷疑。他對(duì)經(jīng)院哲學(xué)家們所宣傳的教義持否定態(tài)度,寫了一些批判《圣經(jīng)》的論文,并從日常行為上表現(xiàn)出對(duì)基督教圣徒的厭惡。布魯諾的言行觸怒了教廷,他被革除教籍。宗教裁判所指控他?quot;異端。但布魯諾依然堅(jiān)持自己的觀點(diǎn),毫不動(dòng)搖。為了逃避審判,他離開了修道院,逃往羅馬,后來又轉(zhuǎn)移到威尼斯。由于宗教法庭到處通緝他,整個(gè)意大利沒有一塊他立足的地方。1578年,他越過海拔4000米高的阿爾卑斯山流亡瑞士。在日內(nèi)瓦由于他激烈反對(duì)加爾文教派,遭到了逮捕和監(jiān)禁。1579年,布魯諾獲釋后來到法國南部重鎮(zhèn)土魯斯,在當(dāng)?shù)匾凰髮W(xué)任教,他在一次辯論會(huì)上,發(fā)表了新奇大膽的言論,抨擊傳統(tǒng)看法,引起了該校一部分反動(dòng)教授和學(xué)生的反對(duì),他被迫離開了土魯斯。1581年,布魯諾來到巴黎,在巴黎大學(xué)宣傳唯物主義和新的天文學(xué)觀點(diǎn),遭到法國天主教和加爾文教的圍攻。1583年,他逃往倫敦。這個(gè)時(shí)期是他思想完全成熟和創(chuàng)作高峰的年代。這些年他發(fā)表了數(shù)部用意大利文寫的作品:《灰堆上的華宴》、《論原因、本原與太一》、《論無限、宇宙、與眾世界》、《驅(qū)逐趾高氣揚(yáng)的野獸》、《飛馬和野驢的秘密》、《論英雄熱情》等等。這些著作語言豐富生動(dòng),論述尖銳潑辣,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)無隙,既可見當(dāng)時(shí)哲學(xué)論戰(zhàn)之尖銳激烈,又體現(xiàn)出他宣傳新思想的滿腔熱情。在牛津大學(xué)的一次辯論會(huì)上,布魯諾為捍衛(wèi)哥白尼的太陽中心說,發(fā)表演說批判了被教會(huì)奉為神圣不可侵犯的托勒密地心說,同經(jīng)院哲學(xué)家門展開了激烈的論戰(zhàn),于是布魯諾又被禁止講課。1585年,布魯諾返回巴黎。第二年春天,在巴黎最古老的著名學(xué)府索爾蓬納大學(xué)組織了一次大規(guī)模的辯論會(huì),他在演說中再次論證了他的宇宙觀。由于他反對(duì)被教會(huì)奉為絕對(duì)權(quán)威的亞里士多德和托勒密,被再次驅(qū)逐出法國。后來布魯諾又去德國、捷克講學(xué),漂泊了六年。在僑居法蘭克福期間,他又發(fā)表了三部用拉丁文撰寫的著作:《論三種極小和限度》、《論單子、數(shù)和形》和《論無量和無數(shù)》。
由于布魯諾在歐洲廣泛宣傳他的新宇宙觀,反對(duì)經(jīng)院哲學(xué),進(jìn)一步引起了羅馬宗教裁判所的恐懼和仇恨。1592年,羅馬教徒將他誘騙回國,并逮捕了他。劊子手們用盡種種刑罰仍無法令布魯諾屈服。他說:高加索的冰川,也不會(huì)冷卻我心頭的火焰,即使想塞爾維特那樣被燒死也不反悔。他還說:為真理而斗爭(zhēng)是人生最大的樂趣。經(jīng)過8年的殘酷折磨后,布魯諾被處以火刑。1600年2月17日凌晨,羅馬塔樓上的悲壯鐘聲劃破夜空,傳進(jìn)千家萬戶。這是施行火刑的信號(hào)。通往鮮花廣場(chǎng)的街道上站滿了群眾。布魯諾被綁在廣場(chǎng)中央的火刑柱上,他向圍觀的人們莊嚴(yán)的宣布:黑暗即將過去,黎明即將來臨,真理終將戰(zhàn)勝邪惡!最后,他高呼火,不能征服我,未來的世界會(huì)了解我,會(huì)知道我的價(jià)值。劊子手用木塞堵上了他的嘴,然后點(diǎn)燃了烈火。布魯諾在熊熊烈火中英勇就義。
布魯諾死后,羅馬教廷害怕人們搶走這位偉大思想家的骨灰來紀(jì)念他,匆匆忙忙的把他的骨灰連同泥土收集起來,拋灑在臺(tái)伯河里。但這又有什么用呢?1889年6月9日,在布魯諾殉難的鮮花廣場(chǎng)上,人們?yōu)榧o(jì)念這位為真理而吶喊、為科學(xué)而獻(xiàn)身的偉大思想家,為他樹立了一尊銅像,永遠(yuǎn)紀(jì)念他的勇氣和功績(jī)。
在布魯諾的故鄉(xiāng)意大利基督教的統(tǒng)治根深蒂固,民間流行著各種宗教迷信,當(dāng)時(shí)信徒崇拜圣像、干尸極為普遍。但接受了現(xiàn)代人文主義思潮洗禮的布魯諾對(duì)這一切輕蔑待之。他是基督教會(huì)最頑固的敵人。布魯諾認(rèn)為天主教會(huì)提出的關(guān)于上帝具?quot;三位一體性的教義是錯(cuò)誤的,他對(duì)經(jīng)院哲學(xué)家宣揚(yáng)的變體說、圣母潔凈懷胎說和上帝創(chuàng)世說等教義持否定態(tài)度。對(duì)圣者像,布魯諾連瞧都不瞧,有一次還把基督圣徒的畫像從自己僧房中仍了出去,從而激怒了教會(huì),遭到了教會(huì)的迫害。他斥責(zé)路德、加爾文等宗教領(lǐng)袖為世上最愚蠢的人,并說他們毫無頭腦,沒有知識(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)離開了文化與生活,而在永恒的迂腐中發(fā)霉腐爛。他們的所作所為只是給爛透了的宗教醫(yī)治潰瘍,給宗教的外衣修補(bǔ)破洞而已。布魯諾在著作和言談中,歷數(shù)宗教對(duì)科學(xué)、哲學(xué)、道德、社會(huì)關(guān)系的危害。他認(rèn)為是宗教愚昧了人們的思想,阻礙了科學(xué)和哲學(xué)的發(fā)展。對(duì)宗教的弊端與危害深惡痛絕,對(duì)各級(jí)僧侶恨之入骨。他甚至疾呼:不僅有必要把教會(huì)財(cái)產(chǎn)收歸國有,消滅教會(huì)經(jīng)濟(jì)勢(shì)力,停建教堂,關(guān)閉修道院,而且還應(yīng)剝奪僧侶特權(quán),迫使他們從事社會(huì)公益勞動(dòng)。
布魯諾在哲學(xué)上的突出貢獻(xiàn)是他在繼承和發(fā)展古代樸素唯物主義和自然辯證法的優(yōu)良傳統(tǒng)基礎(chǔ)上,汲取了文藝復(fù)興時(shí)期先進(jìn)哲學(xué)和自然科學(xué)成果,論證了唯物主義和辯證法思想,開創(chuàng)了近代唯物主義和辯證法的先河。他依據(jù)當(dāng)代自然科學(xué)的最新成果--哥白尼學(xué)說,形成了自己嶄新的宇宙論。他提出并論證了宇宙無限和世界眾多的思想。他認(rèn)為整個(gè)宇宙是無限大的,根本就不存在固定的中心,也不存在界限。而地球只是繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的一顆行星,太陽也只是宇宙中無數(shù)恒星中的一顆。在無限的宇宙中,有無數(shù)?quot;世界在產(chǎn)生和消亡,但作為無限的宇宙本身是永恒存在的。布魯諾不僅拋棄了地球中心說,而且也跨過了哥白尼的太陽中心說而大大前進(jìn)了一步。他還提出天地同質(zhì)說,認(rèn)為物質(zhì)是一切自然現(xiàn)象共同的統(tǒng)一基礎(chǔ)。
布魯諾明確指出自然界的萬事萬物都處在普遍聯(lián)系和不斷運(yùn)動(dòng)變化之中。這一變化是統(tǒng)一的物質(zhì)實(shí)體包含的各種形式不斷轉(zhuǎn)化的過程,事物經(jīng)過相互轉(zhuǎn)化,形成對(duì)立面的統(tǒng)一。布魯諾還論述?quot;極大與極小的對(duì)立統(tǒng)一。他指出宇宙里面,體積與點(diǎn)無別,中心與周邊無別,有限者與無限者無別,最大者與最小者無別。他把對(duì)立統(tǒng)一原則看作是認(rèn)識(shí)自然、發(fā)現(xiàn)真理的訣竅,將這一學(xué)說提到方法論的高度。他得出的結(jié)論是:誰想要認(rèn)識(shí)自然的最大秘密,那就請(qǐng)他去研究和觀察矛盾和對(duì)立面的最大和最小吧。深?yuàn)W的法術(shù)幾在于能夠先早出結(jié)合點(diǎn),再引出對(duì)立面。(布魯諾:《對(duì)話集》第291頁)布魯諾把這種辨證思想推廣應(yīng)用于社會(huì)和日常生活。他說:不可能有這樣的國家、這樣的城市、這樣的世代、這樣的家庭,其成員竟會(huì)有相同的脾胃,而沒有互相對(duì)立、互相矛盾的性格?quot;他指出意大利既是一切罪惡的淵源,又是地球的頭腦和右手以及一切美德的教導(dǎo)者、培育者和母親。布魯諾繼承和發(fā)展了古代辯證法成為文藝復(fù)興時(shí)期最偉大的辨證理論家。他提出若干重要辨證的原理并做了詳細(xì)論證,為反對(duì)中世紀(jì)經(jīng)院哲學(xué)中行而上學(xué)的觀點(diǎn)作出了重要貢獻(xiàn)。
布魯諾認(rèn)為人類歷史是不斷變化和前進(jìn)的。他反對(duì)那種把遠(yuǎn)古社會(huì)美化為黃金時(shí)代的觀點(diǎn)。他主張社會(huì)變革,但反對(duì)用暴力手段去改造社會(huì),他把理性和智慧看成是改造社會(huì),戰(zhàn)勝一切的決定力量。但是他卻看不到人民群眾實(shí)踐的社會(huì)作用。
布魯諾的哲學(xué)是剛剛啟蒙的資產(chǎn)階級(jí)哲學(xué),是文藝復(fù)興時(shí)期哲學(xué)發(fā)展的一個(gè)高峰。由于受歷史和階級(jí)的局限,他的哲學(xué)思想還有很多不徹底的地方,但卻對(duì)以后資產(chǎn)階級(jí)革命和近代資產(chǎn)階級(jí)唯物論的發(fā)展起到了重大的推動(dòng)作用。
布魯諾的一生是與舊觀念決裂,同反動(dòng)宗教勢(shì)力搏斗,百折不撓地追求真理的一生。他贊揚(yáng)哥白尼學(xué)說如同一道霞光,它的出現(xiàn)應(yīng)當(dāng)使數(shù)百年埋藏在盲目、無恥和嫉妒愚昧的黑山洞里的古代真正科學(xué)的太陽也放射光明。布魯諾以生命捍衛(wèi)并發(fā)展了哥白尼的日心說,并使人類對(duì)天體對(duì)宇宙有了新的認(rèn)識(shí)。布魯諾曾在《論英雄熱情》中對(duì)那些激情滿懷、點(diǎn)燃理性之光、進(jìn)行創(chuàng)造活動(dòng)的偉大人物評(píng)價(jià)道?quot;他們雖死在一時(shí),卻活在千古!其實(shí),這也是對(duì)他自己的最好的評(píng)價(jià)。
徐光啟(1562-1633), 字子光,號(hào)元扈,謚文定,上海徐家匯(今屬上海市)人,他是明末著名的科學(xué)家,第一個(gè)把歐洲先進(jìn)的科學(xué)知識(shí),特別是天文學(xué)知識(shí)介紹到中國,可謂我國近代科學(xué)的先驅(qū)者。
徐光啟在數(shù)學(xué)、天文、歷法、軍事、測(cè)量、農(nóng)業(yè)和水利等方面都有重要貢獻(xiàn)。
在天文歷法上,徐光啟介紹了古代托勒玫舊地心說和以當(dāng)代第谷的新地心說為代表的歐洲天文知識(shí),會(huì)通當(dāng)時(shí)的中西歷法,主持編譯了《崇禎歷書》。在歷書中,他引進(jìn)了圓形地球的概念,明晰地介紹了地球經(jīng)度和緯度的概念。他為中國天文界引進(jìn)了星等的概念;根據(jù)第谷星表和中國傳統(tǒng)星表,提供了第一個(gè)全天性星圖,成為清代星表的基礎(chǔ);在計(jì)算方法上,徐光啟引進(jìn)了球面和平面三角學(xué)的準(zhǔn)確公式,并首先作了視差、蒙氣差和時(shí)差的訂正。
《崇禎歷書》的編纂對(duì)于我國古代歷法的改革是一次飛躍性的突破,它奠定了我國近三百年歷法的基礎(chǔ)。徐光啟的編歷工作為中國天文學(xué)由古代向現(xiàn)代發(fā)展奠定了一定的思想理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
伽利略(1564~1642)生于意大利北部佛羅倫薩一個(gè)貴族的家庭。他在科學(xué)上的創(chuàng)造才能,在青年時(shí)代就顯示出來了。當(dāng)他還是比薩大學(xué)醫(yī)科學(xué)生時(shí),就發(fā)明了能測(cè)量脈博速率的擺式計(jì)時(shí)裝置。后來,他的興趣轉(zhuǎn)向了數(shù)學(xué)和物理學(xué),26歲就擔(dān)任了比薩大學(xué)的數(shù)學(xué)教授。由于他在科學(xué)上的獨(dú)創(chuàng)精神,不久就跟擁護(hù)亞里士多德傳統(tǒng)觀點(diǎn)的人們發(fā)生了沖突,遭到對(duì)手們的排擠,不得不在1591年辭去比薩大學(xué)的職務(wù),轉(zhuǎn)而到威尼斯的帕多瓦大學(xué)任教。
在帕多瓦,伽利略開始研究天文學(xué),成為哥白尼的日心說的熱烈支持者。他制造了望遠(yuǎn)鏡,觀測(cè)到木星的四顆衛(wèi)星,證明了地球并不是一切天體運(yùn)動(dòng)環(huán)繞的中心。用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè),他發(fā)現(xiàn)了月面的凹凸不平以及乳帶似的銀河原來是由許許多多獨(dú)立的恒星組成的。他還制成了空氣溫度計(jì),這是世界上最早的溫度計(jì)。這些輝煌的成就,使他獲得了巨大的聲望。
1610年,伽利略接受了圖斯卡尼大公爵的邀請(qǐng),回到他的故鄉(xiāng),擔(dān)當(dāng)了大公爵的宮廷數(shù)學(xué)家兼哲學(xué)家。伽利略這樣做的目的是希望大公爵對(duì)他的科學(xué)研究給予資助。但是不久,他就受到教會(huì)的迫害。由于他勇敢的宣傳哥白尼的學(xué)說,1616年,被傳喚到羅馬的宗教裁判所。宗教裁判所譴責(zé)了哥白尼的學(xué)說,并責(zé)令伽利略保持沉默。1632年,伽利略發(fā)表《兩種世界觀的對(duì)話》一書,被教會(huì)認(rèn)為違反了1616年的禁令。伽利略被召到羅馬囚禁了幾個(gè)月,受到缺席審判,遭到苦刑和恐嚇,并被迫當(dāng)眾跪著表示公開放棄、詛咒和痛恨地動(dòng)學(xué)說的錯(cuò)誤和異端,最后被判處終身監(jiān)禁,他的書也被列為禁書。
1632年以后,伽利略專心致志于力學(xué)的研究,并于1638年完成了《兩種新科學(xué)的對(duì)話》。由于教會(huì)的禁令,這部書無法在意大利出版,只能在荷蘭秘密刊行。這部書是伽利略最偉大和最重要的著作。伽利略首先研究了慣性運(yùn)動(dòng)和落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,為牛頓第一定律和第二定律的研究鋪平了道路。他堅(jiān)持自然科學(xué)書籍要用數(shù)學(xué)來寫的觀點(diǎn),倡導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算相結(jié)合,用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論的推導(dǎo)。這種研究方法對(duì)以后的科學(xué)研究工作具有重大的指導(dǎo)意義。
1642年,伽利略在貧病交加中逝世,享年78歲。1983年,羅馬教廷正式承認(rèn),350年前宗教裁判所對(duì)伽利略的審判是錯(cuò)誤的。
開普勒(JohannesKepler,1571-1630),德國天文學(xué)家,幼年體弱多病,12歲時(shí)入修道院學(xué)習(xí)。1587年進(jìn)入蒂賓根大學(xué),在校中遇到秘密宣傳哥白尼學(xué)說的天文學(xué)教授麥斯特林。在他的影響下,很快成為哥白尼學(xué)說的忠實(shí)維護(hù)者。
開普勒1591年獲得文學(xué)碩士學(xué)位,后來想當(dāng)路德教派牧師而學(xué)神學(xué)。因得到大學(xué)的有力推薦,中止了神學(xué)課程,去奧地利格拉茨的路德派高中任數(shù)學(xué)教師,開始研究天文學(xué)。1596年出版《宇宙的神秘》一書受到第谷的賞識(shí),應(yīng)邀到布拉格附近的天文臺(tái)做研究工作。1600年,到布拉格成為第谷的助手。次年第谷去世,開普勒成為第谷事業(yè)的繼承人。
開普勒視力不佳,但還是作了不少觀測(cè)工作,1604年9月30日在蛇夫座附近出現(xiàn)一顆新星,最亮?xí)r比木星還亮。開普勒對(duì)這顆新星進(jìn)行了17個(gè)月的觀測(cè)并發(fā)表了觀測(cè)結(jié)果。
歷史上稱它為開普勒新星(這是一顆銀河系內(nèi)的超新星)。1607年,他觀測(cè)了一顆大彗星,就是后來的哈雷彗星。
開普勒對(duì)光學(xué)很有研究。1604年發(fā)表《對(duì)威蒂略的補(bǔ)充--天文光學(xué)說明》。1611年出版《光學(xué)》一書,這是一本闡述近代望遠(yuǎn)鏡理論的著作。他把伽里略望遠(yuǎn)鏡的凹透鏡目鏡改成小凸透鏡,這種望遠(yuǎn)鏡被稱為開普勒望遠(yuǎn)鏡。
開普勒還發(fā)現(xiàn)大氣折射的近似定律,用很簡(jiǎn)單的方法計(jì)算大氣折射,并且說明在天頂大氣折射為零。他最先認(rèn)為大氣有重量,并且正確地說明月全食時(shí)月亮呈紅色是由于一部分太陽光被地球大氣折射后投射到月亮上而造成的。
開普勒用很長(zhǎng)時(shí)間對(duì)第谷遺留下來的觀測(cè)資料進(jìn)行分析,他在分析火星的公轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn),無論按哥白尼的方法還是按托勒密或第谷的方法,算出的軌道都不能同第谷的觀測(cè)資料相吻合,他堅(jiān)信觀測(cè)的結(jié)果,于是他想到火星可能不是作當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為的勻速圓周運(yùn)動(dòng),他改用各種不同的幾何曲線來表示火星的運(yùn)動(dòng)軌跡,終于發(fā)現(xiàn)了火星沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)行,太陽處于焦點(diǎn)之一的位置這一定律,接著他又發(fā)現(xiàn)雖然火星運(yùn)行的速度是不均勻的,在近日點(diǎn)時(shí)快,遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)慢,但是,從任何一點(diǎn)開始,在單位時(shí)間內(nèi),向徑掃過的面積卻是不變的。
這樣就得出了關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的第二條定律:行星的向徑在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。這兩條定律,刊布于1609年出版的《新天文學(xué)》一書。書中他還指出,這兩條定律同樣適用于其他行星和月球的運(yùn)動(dòng)。1612年,開普勒的保護(hù)人魯?shù)婪蚨辣黄韧宋?,因此他也離開布拉格,去奧地利的林茨。當(dāng)?shù)貙iT為他設(shè)立了一個(gè)數(shù)學(xué)家的職務(wù)。
經(jīng)過長(zhǎng)期繁復(fù)的計(jì)算和無數(shù)次失敗,他終于發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的第三條定律:行星公轉(zhuǎn)周期的平方等于軌道半長(zhǎng)軸的立方?quot;這一結(jié)果發(fā)表在1619年出版的《宇宙和諧論》中。行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典天文學(xué)奠定了基石,并導(dǎo)致數(shù)十年后萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)。
他出版的《哥白尼天文學(xué)概要》敘述他對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)和大小的觀點(diǎn);在《彗星論》中,他指出彗尾總是背著太陽,是因?yàn)樘柟馀懦忮珙^的物質(zhì)所造成;1627年出版的《魯?shù)婪蛐潜怼肥歉鶕?jù)他的行星運(yùn)動(dòng)定律和第谷的觀測(cè)資料編制的。根據(jù)此表可以知道行星的位置,其精度比以前的任何星表都高,直到十八世紀(jì)中葉,它一直被視為天文學(xué)上的標(biāo)準(zhǔn)星表。
他于1629年出版的《稀奇的1631年天象》中預(yù)言1631年11月7日水星凌日現(xiàn)象,12月6日金星也將凌日,果然如期觀測(cè)到了水星凌日,而金星凌日西歐看不到。1630年,他幾個(gè)月領(lǐng)不到薪水,經(jīng)濟(jì)困難,不得不親自前往雷根斯堡索取。在那里突然高燒,幾天后在貧病交困中去世。
牛頓(Issac Newton,1642-1727) 偉大的英國物理學(xué)家、天文學(xué)字、數(shù)學(xué)家。
1642年12月25日(新歷1643年1月4日)生于林肯郡,幼年時(shí)代就喜歡制作機(jī)械玩具。1661年進(jìn)劍橋大學(xué)三一學(xué)校學(xué)數(shù)學(xué),1665年獲學(xué)士學(xué)位。1667年他進(jìn)三一學(xué)院當(dāng)研究生,次年獲碩士學(xué)位。1669年牛頓受到數(shù)學(xué)教授巴羅博士的推薦,繼承他的教授職位。1689年和1701年,牛頓兩次以劍橋大學(xué)代表的身份被選入議會(huì)。1696年他被聘為造幣廠的監(jiān)督。1703年起擔(dān)任英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。1727年3月20日(新歷3月31日)逝世于倫敦。
牛頓在科學(xué)上的貢獻(xiàn)是非常巨大的。從天文學(xué)說,他的主要成就有兩方面,即天文光學(xué)的研究和萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)。(1)、 天文光學(xué) 1666年,牛頓重復(fù)了用三棱鏡分解日光為七色光帶的實(shí)驗(yàn)。他正確地解釋說,這是各色光線通過玻璃時(shí)折射率不同造成的。但是,他認(rèn)為各種玻璃的折射本領(lǐng)都是一樣的,因此折射望遠(yuǎn)鏡不易制造。為了解決這個(gè)難題,牛頓便以銅錫合金磨成一面凹面鏡來反射聚光成像,1672年牛頓制成了一種新的反射望遠(yuǎn)鏡,一般稱為牛頓望遠(yuǎn)鏡。他親手制造的望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)仍保存英國皇家學(xué)會(huì)作為珍貴的展品。(2)、 萬有引力定律的發(fā)現(xiàn) 1666年,牛頓在家鄉(xiāng)躲避瘟疫的時(shí)侯,曾思考過引力問題。據(jù)牛頓晚年的密友斯多克雷的回憶錄記載,牛頓在1726年4月15日親口告訴他,牛頓曾因見到樹上蘋果落地而引起深思,引力的概念進(jìn)入他的腦海。他的結(jié)論是,物體都互相吸引,地球上所有物質(zhì)對(duì)蘋果的吸引力的合力是向著地心的,因此蘋果才向著地心落下。進(jìn)一步,牛頓又把物體相互吸引的問題推廣到宇宙間。他又想到月球離地球雖然遠(yuǎn)到地球半徑的60倍,但地球的引力也一定會(huì)達(dá)月球。那么,月球何以不墜落呢?這一定和月球繞地球的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。若月球暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng),無疑它會(huì)落向地球引起災(zāi)難性的碰撞,應(yīng)該是月球的繞地運(yùn)動(dòng)使這災(zāi)難得以避免。天體互相吸引的概念,在牛頓以前就有人想到過,例如,英國物理學(xué)家R.胡克等人。他們甚至猜測(cè)過,引力是和距離平方成反比的。牛頓的貢獻(xiàn)是,令人無可懷疑地證明了地球和其它天體的引力確實(shí)是按照這個(gè)規(guī)律變化的。不過,完成這個(gè)證明卻需要很長(zhǎng)的時(shí)間。一個(gè)原因是當(dāng)時(shí)所掌握的地球半徑數(shù)據(jù)誤差較大,從而使牛頓最初算出的月球繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度和地面上重力加速度之比不符合與距離平方成反比的規(guī)律。 既已理解月球繞地球運(yùn)行的問題,牛頓不難推想到地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)也是受控于太陽引力的。其他行星與太陽的距離雖不同于地球,它們繞太陽的運(yùn)動(dòng)也必定是受它的引力支配。開普勒在牛頓之前曾經(jīng)從觀測(cè)的結(jié)果得出行星運(yùn)動(dòng)的三定律,但行星為什么要按這些規(guī)律運(yùn)動(dòng),卻未能作出解答。牛頓從數(shù)學(xué)上解答了這個(gè)問題。 牛頓首先證明了若要行星與太陽的聯(lián)線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積,只需引力的方向是沿著行星與太陽的聯(lián)線即可,不問引力大小與距離有什么關(guān)系。假如行星的軌道為一橢圓,而太陽處于橢圓的一焦點(diǎn)上,那么牛頓的數(shù)學(xué)推理能夠證明引力的強(qiáng)弱必須同太陽和行星的距離的平方成反比。在繞日運(yùn)行各行星的物質(zhì)同樣受到太陽引力影響的假設(shè)下,數(shù)學(xué)方法也足以證明開普勒的第三定律,即任何兩顆行星周期的平方同它們軌道長(zhǎng)軸的立方成正比。通過進(jìn)一步的研究,牛頓發(fā)現(xiàn)了天體力學(xué)中的許多奧秘。他認(rèn)識(shí)到不但大天體象太陽、地球、月球按平方反比律互相吸引,而且宇宙間的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)和其他質(zhì)點(diǎn)間也是以平方反比律互相吸引的。從這假設(shè)出發(fā),牛頓證明了任何層層均勻的球體,它對(duì)外的引力可以用同質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)放在它中心的位置來替代。 牛頓還用萬有引力原理說明了潮汐的各種現(xiàn)象,指出潮汐的大小不但同朔望有關(guān)系,而且同太陽的引力也有關(guān)系。牛頓還從理論上推測(cè),地球的兩極較扁,而歲差就是由于太陽對(duì)赤道突出部分的攝動(dòng)而造成的。 牛頓的天體理論的局限性在于,他把天體運(yùn)動(dòng)歸之于起始推動(dòng)力,歸之于上帝。
牛頓的許多發(fā)現(xiàn)都收在他的不朽杰作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中。該書于1687年問世。一個(gè)嶄新的天文學(xué)分支:天體力學(xué)便由此而誕生了。
哈雷(Halley Edmond,1656.11.8-1742.1.14),英國天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家。
哈雷生逢以新思想為基礎(chǔ)的科學(xué)革命時(shí)代,1673年進(jìn)牛津大學(xué)王后學(xué)院。1676年到南大西洋的圣赫勒納島測(cè)定南天恒星的方位,完成了載有341顆恒星精確位置的南天星表,記錄到一次水星凌日,還作過大量的鐘擺觀測(cè)(南半球鐘擺旋轉(zhuǎn)的方向與北半球相反)。
1678年哈雷被選為皇家學(xué)會(huì)成員,并榮獲牛津大學(xué)碩士學(xué)位。1684年,他到劍橋向牛頓請(qǐng)教行星運(yùn)動(dòng)的力學(xué)解釋,在哈雷研究取得進(jìn)展的鼓舞下,牛頓擴(kuò)大了他對(duì)天體力學(xué)的研究。
哈雷具有處理和歸算大量數(shù)據(jù)的才能,1686年,他公布了世界上第一部載有海洋盛行風(fēng)分布的氣象圖,1693年,發(fā)布了布雷斯勞城的人口死亡率表,首次探討了死亡率和年齡的關(guān)系,1701年,他根據(jù)航海羅盤記錄,出版了大西洋和太平洋的地磁圖,1704年,他晉升為牛津大學(xué)幾何學(xué)教授。
1705年,哈雷出版了《彗星天文學(xué)論說》,書中闡述了1337-1698年出現(xiàn)的24顆彗星的運(yùn)行軌道,他指出,出現(xiàn)在1531、1607和1682年的三顆彗星可能是同一顆彗星的三次回歸,并預(yù)言它將于1758年重新出現(xiàn),這個(gè)預(yù)言被證實(shí)了,這顆彗星也得到了名字-哈雷彗星。1716年他設(shè)計(jì)了觀測(cè)金星凌日的新方法,希望通過這種觀測(cè)能精確測(cè)定太陽視差并由此推算出日地距離,1718年,哈雷發(fā)表了認(rèn)明恒星有空間運(yùn)動(dòng)的資料。1720年繼任為第二任格林威治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)。
威廉赫歇耳(1738.11.15~1822.8.25),十八世紀(jì)最偉大的恒星天文學(xué)家。出生與德國漢諾威,15歲參軍并當(dāng)了軍樂隊(duì)小提琴手,1757年,離開軍隊(duì)偷渡到英國,從1771年起,成為天文愛好者。
他與妹妹卡羅琳一起動(dòng)手磨制鏡面,經(jīng)過多次失敗,于1774年安裝了一架口徑15厘米,長(zhǎng)2.1米、放大40倍左右的牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡,并開始觀測(cè)星空,撰寫論。他對(duì)恒星在天空的分布情況特別感興趣,并認(rèn)為確認(rèn)恒星分布的唯一方法是要進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)觀察。
1871年3月13日晚,赫歇耳在巡視天空,計(jì)數(shù)某一選定天區(qū)的恒星并記錄它們分布情況時(shí),在雙子座中發(fā)現(xiàn)一顆他當(dāng)時(shí)認(rèn)為是彗星的天體,經(jīng)過他和其他學(xué)者的進(jìn)一步研究,他確定他發(fā)現(xiàn)了太陽系的一顆新行星,這就是天王星。這個(gè)發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了世界,使赫歇耳一舉成名,1781年,他當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,榮獲科撲列勛章,并被聘為宮廷天文學(xué)家。
1787年,他試制了一架焦距6.09米,口徑51厘米的望遠(yuǎn)鏡,發(fā)現(xiàn)了天王星的兩顆衛(wèi)星天衛(wèi)三和天衛(wèi)四,緊接著,他開始制作更大的望遠(yuǎn)鏡,并在1789年制造成功,立刻發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)一和土衛(wèi)二。
赫歇耳一生的最大愿望是搞清楚宇宙的構(gòu)造。為此,他花了大量的時(shí)間觀測(cè)、計(jì)數(shù)天上的恒星,他把天空分為683個(gè)區(qū)域,用望遠(yuǎn)鏡巡查,一顆一顆數(shù)出各個(gè)方位上能看到的恒星,共計(jì)數(shù)了117600顆恒星,繪制出一個(gè)整體圖象,這是第一副銀河系結(jié)構(gòu)圖。1783年,他又發(fā)現(xiàn)太陽系向武仙座的本動(dòng),并計(jì)算出了相當(dāng)精確的太陽本動(dòng)向點(diǎn)。1782年,他編制了第一份雙星星表,先后發(fā)表了694對(duì)雙星,其中有511個(gè)是他本人發(fā)現(xiàn)的。1800年,他仿照牛頓分解太陽光的方法,然后用溫度計(jì)去測(cè)量太陽光譜的各個(gè)部分,結(jié)果,他發(fā)現(xiàn),溫度計(jì)置于光譜紅外端以外時(shí),溫度計(jì)仍在上升,于是他發(fā)現(xiàn)了紅外線和太陽紅外輻射。他為恒星天文學(xué)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn),他的壽命恰好是他發(fā)現(xiàn)的天王星的公轉(zhuǎn)周期--84歲。
愛因斯坦(Albert Einstein,1879-1955),舉世聞名的德裔美國科學(xué)家,現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人。
愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學(xué),1909年開始在大學(xué)任教,1914年任威廉皇家物理研究所所長(zhǎng)兼柏林大學(xué)教授。后被迫移居美國,1940年入美國籍。
十九世紀(jì)末期是物理學(xué)的變革時(shí)期,愛因斯坦從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā),從新考查了物理學(xué)的基本概念,在理論上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推動(dòng)了天文學(xué)的發(fā)展。他的量子理論對(duì)天體物理學(xué)、特別是理論天體物理學(xué)都有很大的影響。理論天體物理學(xué)的第一個(gè)成熟的方面--恒星大氣理論,就是在量子理論和輻射理論的基礎(chǔ)上建立起來的。愛因斯坦的狹義相對(duì)論成功地揭示了能量與質(zhì)量之間的關(guān)系,解決了長(zhǎng)期存在的恒星能源來源的難題。近年來發(fā)現(xiàn)越來越多的高能物理現(xiàn)象,狹義相對(duì)論已成為解釋這種現(xiàn)象的一種最基本的理論工具。其廣義相對(duì)論也解決了一個(gè)天文學(xué)上多年的不解之謎,并推斷出后來被驗(yàn)證了的光線彎曲現(xiàn)象,還成為后來許多天文概念的理論基礎(chǔ)。
愛因斯坦對(duì)天文學(xué)最大的貢獻(xiàn)莫過于他的宇宙學(xué)理論。他創(chuàng)立了相對(duì)論宇宙學(xué),建立了靜態(tài)有限無邊的自洽的動(dòng)力學(xué)宇宙模型,并引進(jìn)了宇宙學(xué)原理、彎曲空間等新概念,大大推動(dòng)了現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展。
哈勃(Hubble Edwin Powell,1889.11.20-1953.9.28),美國天文學(xué)家,河外天文學(xué)的奠基人和提供宇宙膨脹實(shí)例證據(jù)的第一人。
哈勃在芝加哥大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí),受天文學(xué)家海耳啟發(fā)開始對(duì)天文學(xué)發(fā)生興趣。他在該校時(shí)即已獲數(shù)學(xué)和天文學(xué)的校內(nèi)學(xué)位;但畢業(yè)后卻前往英國牛津大學(xué)學(xué)習(xí)法律,1913年在美國肯塔基州開業(yè)當(dāng)律師。后來,他終于集中精力研究天文學(xué),并返回芝加哥大學(xué),在該校設(shè)于威斯康星州的葉凱士天文臺(tái)工作。
在獲得天文學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位和從軍參戰(zhàn)以后,他便開始在威爾遜天文臺(tái)(現(xiàn)屬海耳天文臺(tái))專心研究河外星系并作出新發(fā)現(xiàn)。他在1922~1924年期間發(fā)現(xiàn),星云并非都在銀河系內(nèi)。哈勃在分析一批造父變星的亮度以后斷定,這些造父變星和它們所在的星云距離我們遠(yuǎn)達(dá)幾十萬光年,因而一定位于銀河系外。這項(xiàng)于1924年公布的發(fā)現(xiàn)使天文學(xué)家不得不改變對(duì)宇宙的看法。
1925年,他根據(jù)河外星系的形狀加以分類,探究它們的內(nèi)涵和亮度的型式。在研究星系的過程中,又作出第二項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn):星系看起來都在遠(yuǎn)離我們而去,且距離越遠(yuǎn),遠(yuǎn)離的速度越高。
這一發(fā)現(xiàn)影響深遠(yuǎn):過去一直認(rèn)為宇宙是靜止的,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹,并且更重要的是,他于1929年還發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的速率是一常數(shù)。這個(gè)被稱為哈勃常數(shù)的速率就是星系的速度同距離的比值。
但哈勃在計(jì)算這一常數(shù)中有錯(cuò)誤,根據(jù)他的計(jì)算,銀河系似乎大于其他星系,而且整個(gè)宇宙的年齡低于地球的實(shí)測(cè)年齡。后來其他的天文學(xué)家修改了哈勃的計(jì)算,挽救了他的理論并使人們認(rèn)識(shí)到,宇宙已按常數(shù)率膨脹了100~200億年。他對(duì)天文學(xué)的發(fā)展作出了極大的貢獻(xiàn),直到晚年仍繼續(xù)積極觀測(cè)星系。
史蒂芬霍金(Stephen Hawking)1942年1月8日出生于英國的牛津,這是一個(gè)特殊的日子,現(xiàn)代科學(xué)的奠基人伽利略正是逝世于300年前的同一天。
霍金在牛津大學(xué)畢業(yè)后即到劍橋大學(xué)讀研究生,這時(shí)他被診斷患了盧伽雷病,不久,就完全癱瘓了。1985年,霍金又因肺炎進(jìn)行了穿氣管手術(shù),此后,他完全不能說話,依靠安裝在輪椅上的一個(gè)小對(duì)話機(jī)和語言合成器與人進(jìn)行交談;看書必須依賴一種翻書頁的機(jī)器,讀文獻(xiàn)時(shí)需要請(qǐng)人將每一頁都攤在大桌子上,然后他驅(qū)動(dòng)輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁閱讀
霍金正是在這種一般人難以置信的艱難中,成為世界公認(rèn)的引力物理科學(xué)巨人?;艚鹪趧虼髮W(xué)任牛頓曾擔(dān)任過的盧卡遜數(shù)學(xué)講座教授之職,他的黑洞蒸發(fā)理論和量子宇宙論不僅震動(dòng)了自然科學(xué)界,并且對(duì)哲學(xué)和宗教也有深遠(yuǎn)影響。
從宇宙大爆炸的奇點(diǎn)到黑洞輻射機(jī)制,霍金對(duì)量子宇宙論的發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。他的目標(biāo)是解決從牛頓以來一直困擾人類的第一推力問題。他的宇宙模型是一個(gè)封閉的無邊界的有限的四維時(shí)空--不需要上帝的第一推力,宇宙的演化完全取決于物理定律。
耐人尋味的是,霍金的宇宙論事實(shí)上使上帝沒有存身之處,但梵蒂岡教廷仍對(duì)他表示了敬意。在承認(rèn)了對(duì)伽利略審判的錯(cuò)誤之后,教廷科學(xué)院又選舉霍金為該院院士。世俗的偏見和神學(xué)的權(quán)威,都不能阻擋科學(xué)的透射力。
霍金堅(jiān)信,關(guān)于宇宙的起源和命運(yùn)的基本思想可以不用數(shù)學(xué)來陳述,而且沒有受過專業(yè)訓(xùn)練的人也能理解。他曾在通俗演講里,生動(dòng)地向聽眾解釋利用光速,從黑洞進(jìn)去,從白洞到宇宙另一區(qū)域去作時(shí)空旅行的設(shè)計(jì),是有趣的科學(xué)幻想,而現(xiàn)實(shí)卻是難以做到的簡(jiǎn)明道理。經(jīng)過數(shù)年的辛勤寫作和修改,于1988年4月正式出版宇宙論科普著作《時(shí)間簡(jiǎn)史》。書中引導(dǎo)讀者遨游外層空間奇異領(lǐng)域,對(duì)遙遠(yuǎn)星系、黑洞、夸克、大統(tǒng)一理論、帶味粒子和自旋的粒子、反物質(zhì)、時(shí)間箭頭等進(jìn)行探索。《時(shí)間簡(jiǎn)史》,已用33種文字發(fā)行了550萬冊(cè),如今在西方,自稱受過教育的人若沒有讀過這本書,會(huì)被人看不起。 醫(yī)生曾診斷身患絕癥的霍金只能活兩年,他之所以能支持到今天并取得卓越成就,最主要的是他具有強(qiáng)烈的使命感和極其堅(jiān)強(qiáng)的意志?;艚鸬囊簧?,是人類意志力的記錄,是科學(xué)精神創(chuàng)造的奇跡。
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