大自然的启示

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日心说的解释(2) 万有引力的猜想

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:3人 | 浏览:

由力与运动的关系,再结合周围的物理现象,我们现在能很自然的得出万有引力猜想。
     1,力是两个物体的相互作用,不能脱离物质而存在。
     2,物体运动速度发生了变化,无论是方向变化还是大小变化,一定是因为受到力的作用。
     3,地球在绕太阳的运动过程中,速度方向和大小都发生了变法,必然受到力的作用。
     4,地球始终绕着太阳转,方向时刻发生变化,就向被太阳用一根绳子拉着,可见地球受到一个向心力的作用,这个向心力的方向时刻指向太阳。
     5,考察一棵结满果实的桔子树,随着果实的成熟,果实越来越重,会把树枝压弯曲,这种效果跟人向下拉桔子产生的效应一致。我们可以认为,果实受到一个指向地面的力。
     6,考察地面上的一切物体,将之放在空中,都会从停止接着往下掉,可见地面上一切物体都受到指向地面的力,我们有理由相信,这种作用力存在的话,一定是地球与地面上物体之间的作用力。
     7,根据力的作用力和反作用力关系,地球同样受到地面上物体的作用力,太阳也受到地球的作用力。
     8,可见,任何物体都受到了一种奇怪的力,地面上的物体,地球,行星,太阳都受到力。
     9,我们进一步认为,地球是一系列物质的集合,地球对地面上物体的作用力,是地球的所有物质对地面上物体作用力的合力,由此我们可以推测,这种力可能存在于任何两个物体之间,只不过质量太小的两个物体之间,作用力很小,人们的实验精度不够,不足以捕捉到物理现象。
     10,这种作用力总是试图使两个物体相互靠近,我们称之为万有引力。

 

日心说的解释(1):力与运动的关系

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:7人 | 浏览:

在《日心说的确立》系列里,大家通过观察发现,火星地球等都在围绕太阳转动。但这仅仅是一个现象,至于地球为什么要绕太阳运动则还没有给出解释。 那么,究竟地球为什么要绕太阳转动呢?为什么地球不是静止的呢?古希腊权威科学家亚里士多德认为,凡是运动的物体,一定有推动者在推着它运动。这也是来自于对现实世界的观察,例如箱子在动是有人在后面推着,马车在 跑,是因为有马在拉着跑,马不动了,人不推了,车跟箱子也就不动了。但是为什么没有观察到惯性呢,可能是因为以前路不好,物体运动速度也不够快,所以很难 观察到惯性现象,只观察到是力使物体运动了,并推测,力越大,速度也会越快,由此预言,重物体的下坠速度会比较轻物体的快。

日心说的确立(9) 日心说的意义

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:3人 | 浏览:

日心说的确立过程可以用惨烈来说明。很多科学家为此付出了自己一生的光阴,甚至有些科学家因不妥协而被宗教迫害至死。代价是昂贵的,那么意义何在呢?到底是地球绕太阳运动,还是太阳绕地球运动,对当时的生产生活又有多少影响呢?

但事实上,日心说的意义已经远不止此。

1, 解放了思想,人们开始认识到小到尘土大到天体都是受规律约束的,而且可以认识的,人们开始主动去探索大自然的规律。不仅铺平了通向近代天文学的道路,而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代。

2, 为了真理而不惜生命的精神极大的鼓舞后来的科学家。

3, 严谨的科学精神,给后来的科学家树立了一个良好的榜样。

日心说的确立 (8) 伽利略,用望远镜宣布日心说的胜利

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:7人 | 浏览:

过去,人们一直以为月亮是个光滑的天体,像太阳一样自身发光。但是伽利略透过望远镜发现,月亮和我们生存的地球一样,有高峻的山脉,也有低凹的洼地 (当时伽利略称它是“海”)。他还从月亮上亮的和暗的部分的移动,发现了月亮自身并不能发光,月亮的光是透过太阳得来的。

伽利略又把望远镜对 准横贯天穹的银河,以前人们一直认为银河是地球上的水蒸汽凝成的白雾,亚里士多德就是这样认为的。伽利略决定用望远镜检验这一说法是否正确。他用望远镜对 准夜空中雾蒙蒙的光带,不禁大吃一惊,原来那根本不是云雾,而是千千万万颗星星聚集一起。伽利略还观察了天空中的斑斑云彩——即通常所说的星团,发现星团 也是很多星体聚集一起,像猎户座星团、金牛座的昂星团、蜂巢星团都是如此。

伽利略的望远镜揭开了一个又一个宇宙的秘密,他发现了 木星周围环绕着它运动的卫星,还计算了它们的运行周期。现在我们知道,木星共有 16颗卫星,伽利略所发现的是其中最大的四颗。除此之外,伽利略还用望远镜观察到太阳的黑子,他通过黑子的移动现象推断,太阳也是在转动的。一个又一个振奋人心的发现,促使伽利略动笔写一本最新的天文学发现的书,他要向全世界公布他的观测结果。1610年3月,伽利略的著作《星际使者》在威尼斯出版,立即在欧洲引起轰动。

日心说的确立 (7) 行星运行轨迹数据分析

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:6人 | 浏览:

开普勒的目光首先盯住火星。这是因为第谷的数据中对火星的观测占有最大篇幅。恰好,就是这个行星的运行与哥白尼理论出入最大。开普勒按照传统的偏心圆来 探求火星的轨道。他作了大量尝试,每次都要进行艰巨的计算。在大约进行了70次的试探之后,开普勒才算找到一个与事实相当符合的方案。使他感到惊愕的是, 当超出他所用数据的范围继续试探时,他又发现与第谷的其他数据不符。火星还是不听他的摆布……。

开普勒诙谐地写道:“我预备征服战神马尔斯,把它俘虏到我的星表中来,我已为它准备了枷锁。但是我忽然感到胜利毫无把握……,这个星空中狡黠的家伙,出乎意料地扯断我给它戴上的用方程连成的枷锁,从星表的囚笼中冲出来,逃往自由的宇宙空间去了。”

开普勒在获得这一成就时喜不自禁的写道:“……(这正是)我十六年以前就强烈希望要探求的东西。我就是为这个而同第谷合作……现在我终于揭示出它的真 相。认识到这一真理,这是超出我的最美好的期望。大事告成,书已写出来了,可能当代就有人读它,也可能后世才有人读,甚至可能要等待一个世纪才有读者,就 像上帝等了六千年才有信奉者一样。这我就管不着了”。他写得多么得意呀!

这是一个十分重要的自然定律。不仅行星遵循着它,连同行星的卫星以及太阳周围的其他天体概无例外。从而可以确定,太阳和它周围的所有天体不是偶然的、没有秩序的“乌合之众”,而是一个有严密组织的天体系统——太阳系。

日心说的确立(6): 借前人的眼睛发现行星三定律

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:5人 | 浏览:

前一篇博文中讲到伟大的科学家发现了行星三大定律,这标志着天文学真正进入科学分析的时代,不再是纯粹的猜想,而是通过观察取得实验数据,再用严密的数学计算来寻找自然界的普遍规律。这里有一个方法论的问题,就是理论(猜想)和实践(计算)相辅相成,理论指导实践,实践证明理论。比如说我们无法确定天上的行星的运动轨迹,但是凭直觉经验假想是一个圆,作的是匀速圆周运动,于是开普勒用观察到的数据去验证,开普勒通过第谷的观察数据,确定行星行星运行轨迹不是圆,而是椭圆,而且也不是匀速圆周运动,而是在近日点运行最快,在远日点,运行最慢,而且普勒凭直觉发现还有更精确的规律在里面,这就是行星在同一时间间隔内扫过的面积相等。行星运动周期跟行星与太阳的距离有关,最后最终发现是距离的立方与周期的平方成正比。
 

 

天文学资源

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:0人 | 浏览:

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日心说的确立(5)开普勒: 贫穷的天空立法者

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:2人 | 浏览:

开普勒不仅为哥白尼日心说找到了数量关系,更找到了物理上的依存关系,使天文学假说更符合自然界本身的真实。开普勒在完成三大定律时曾说道:“这正是我十六年前就强烈希望探求的东西。我就是为了这个目的同第谷合作的……现在大势已定!书已经写成,是现在被人读还是后代有人读,于我却无所谓了。也许这本书要等上一百年,要知道,大自然也等了观察者六千年呢!”

开普勒出版的《哥白尼天文学概要》叙述他对宇宙结构和大小的观点;在《彗星论》中,他指出彗尾总是背着太阳,是因为太阳光排斥彗头的物质所造成;1627年出版的《鲁道夫星表》是根据他的行星运动定律和第谷的观测资料编制的。根据此表可以知道行星的位置,其精度比以前的任何星表都高,直到十八世纪中叶,它一直被视为天文学上的标准星表。他于1629年出版的《稀奇的1631年天象》中预言1631年11月7日水星凌日现象,12月6日金星也将凌日,果然如期观测到了水星凌日,而金星凌日西欧看不到。
 

日心说的确立 (4) 布鲁诺: 穷人最疯狂

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:2人 | 浏览:

古代的科学家几乎都是出身于贵族,没什么事做,才有时间去思考宇宙问题,才有时间去解开心中的迷惑,不过穷人一旦进入科学,一般会更加痴迷,布鲁诺就是个例子。布鲁诺,公元1548年-1600年,出生于意大利那不勒斯附近的诺拉镇,文艺复兴时期的意大利思想家和哲学家。他幼年丧失父母,家境贫寒,所以由神甫养育长大。这个穷孩子自幼好学,15岁那年当了多米尼修道院的修道士。全凭顽强自学,24岁时获任命为神父。这位勤奋好学、大胆而勇敢的青年人,一接触到哥白尼的《天体运行论》,立刻激起了他火一般的热情。从此,他便摈弃宗教思想,只承认科学真理,并为之奋斗终身。
 

 

日心说的确立 (3) 哥白尼:敢怀疑一切的人

作者: onfoot | 分类: 浩瀚星空 | 评论:3人 | 浏览:

由于当时地心说的思想根深蒂固,几乎没有人敢怀疑地球是动的,所以1400多年以来,天文学家都只是对托勒密的地心说进行修修补补,直到哥白尼的诞生,他说,前人有权虚构圆轮来解释星空的现象,他也有权尝试发现一种比圆轮更为妥当的方法,来解释天体的运行。这个敢于怀疑一切的人终于如愿以偿的以崭新的宇宙观,阐述了世界。他不辞劳苦,克服困难,每天坚持观测天象,30年如一日,终于取得了可靠的数据,提出 了“日心说”,并在临终前终于出版了他的不朽名著《天体运行论》,宣告了“天命论”的彻底破产。当然,怀疑来自于了解,只有真正了解地心说是怎么来的,才 敢于去怀疑地心说的正确性,正如他所说:前人有权虚构圆轮来解释星空的现象,他也有权尝试发现一种比圆轮更为妥当的方法,来解释天体的运行。这是何等的睿 智啊!