新闻 天象 科普 器材 图库 交流 科幻 探索 星语 论坛 维基天文 下载
星友空间站 > 信息 > 科普专栏 > 天文学史 > 西方天文学简史
现在时间: 2017年10月22日 19:41:56
西方天文学简史

(2004年02月09日 12:42:43)

□作者:

[1]



西方天文学简史

人类观测星空的历史非常久远,所以天文学可说是人类历史上最古老的知识之一。西方天文学的起源是在著名的美索不达米亚平原,也就是著名的「两河流域」,在这个地区的民族,先将天上的星星分成了一个一个的星座。但这些民族对天文学最大的贡献是六十进位法的发明、星座的划分和历法的创建。在当时,巴比伦人已经创造了三十六个星座,其中当然也包含我们熟悉的十二星座,至於六十进位法是今天时间 计算的基本法则,而历法则是维持农业活动所必须具备的知识。大家在历史上都读过 ,两河流域的文化最後被爱琴文化传承,在地中海大放异彩,从这里开始,西方天文学即将进入一个崭新的世界希腊天文学的发展,最早是所谓的『希腊学派』。其中最早的是爱奥尼亚学派的泰勒斯(Tales 624 BC-547BC),这个学派的人认为,大地是一个有限而且扁平的薄片 ,在外头则有空气、水和火包围这个大地,大地这个薄片就飘留在空气的漩涡中。紧接著就是著名的毕达哥拉斯(Pythagoras 580 BC-500 BC),从他开始,我们就已经认 为地球是圆的了,他也认为地球不断的自转,同时也是宇宙的中心。在他之後的柏拉图(Plato 427 BC-347 BC) 则不完全同意毕氏的说法。柏拉图认为地球是圆的,这一 点与毕氏倒是完全相同,但是他们在地球转不转这个问题上就有不同的意见了,毕氏认为地球正绕著地轴在转,而柏拉图却说地球是不动的,在动的是一层一层包围地球的星星。这个问题在当时是无法确定的,不过柏拉图的想法却透过他的弟子亚里斯多德,传布了整个欧洲,也支配了整个中世纪。不过,在那之前,罗马天文学却有更辉 煌的成果。

罗马天文一开始发展就有很好的路子。从希腊天文学的简述中我们可以知道,希腊天文学的发展受制於希腊人好幻想的天性,所有的进展都是一些思维产物,其中的 理论在今天看来可能还荒谬无比,但罗马人注重实际的精神,不仅使他们在工艺建筑 上开创了空前的成果,也在天文学上留下丰硕的果实。罗马亚历山大学派是由亚利斯塔克(Aristarchus 310 BC-230 BC) 揭开序幕,亚氏是第一位主张用科学方法研究天 体的科学家,也就是应用定量、定性的叙述,有系统的研究天体,从他开始,天文学从哲学思辨中脱离,成为一门真正的学问,除此之外,他还是第一位主张『日心说』 的人,可惜的是,他的想法在当时并不被重视。在亚氏之後的天文学家多能秉承他的 传统,以科学方法进行研究,如Eraosthenes(284 BC-192 BC),他利用正午时候,分 别测量不同地方相同物品的影长,由此他计算出球的圆周约为49600km ,与现在的 真值虽然有所出入,但在两千年前这已经是相当杰出的成就了。接下来的这一位成就更是伟大,他就是被尊称为『天文学之父』的 ─ 喜帕恰斯(Hipparchus 190 BC-125

BC) ,这位先生首先将天上的星星分成六个亮度等级,也就是「星等」。当时的分法当然很粗糙,天空中最亮的的就是一等星,肉眼可见最暗的就是六等星,後来经过许多天文学家的努力,星等的定义才更加明确。除了星等的区分外,喜帕恰斯也在西元前134 年绘制了西方第一份星表,这一份星表帮助哈雷发现恒星的『自行运动』,所以,喜帕恰斯被称为天文学之父的确是当之无愧。而现代阳历的制定,也是由这个时期的索琴西斯所完成的,也就是当时的『儒略历』。

随著时间的推演,著名的天文学家托勒密(Ptolemy 85 AD-165 AD)终於诞生了,托勒密首先将希腊和罗马的天文学做总结,并写了一本有名的『大综合论』,这一本书可说是古今天文之大成,书中不仅说明了所有天文学的知识,也大大的宣扬了著名的『天动说』,这个理论认为,所有的天体都在『本轮环』上绕著地球公转,一圈一圈往外,有时为了修正星体的运动,必须在本轮环上再加本轮环,这样一来天体的运动就会变得很复杂,对於观测精度不高的古代,这样做当然有其好处,只不过到了後来,天文观测仪器的改进终於使『天动说』寿终正寝。但是,由於中世纪教会的影响『大综合论』成为中世纪的天文典,而天动说也藉此支配中世纪的欧洲达一千多年之久。

中世纪的欧洲由於宗教的压迫,自然科学的进展不大,因此这个时期的天文学重心便集中在阿拉伯。中世纪天文学最主要的成就是岁差的测定和历法的修正,在当时甚至已经有光学的研究出现。这些阿拉伯天文学的成就,为哥白尼的新体系奠下了基础.而哥白尼的名著『天体运行论』的出版正揭示了科学革命的到来。

当哥白尼的天体运行论一书出版後,日心学说就像涟漪一样地向外传布。如果我们把今天源源不绝的科学成果比喻成自来水,那麽哥白尼就可以说是一位装设水管的工人,而把这个水龙头扭开的人则是牛顿,但是其中有一些非常重要的人,他们告诉牛顿水龙头在哪里。这些人把水龙头的位置告诉牛顿,牛顿把水龙头扭开,於是,科学的成果便一直不绝的产生,这个水龙头的流水不虞匮乏,因为它直接与真理的海洋

相连.在哥白尼之後,出现了一位天文学史上举足轻重的天文观察家,也就是第谷。他在其一生中以当代最最精确的精度观测了天空中的行星,其精确程度可说是肉眼的极限。他对天文学最重要的贡献就是他穷毕生精力所累积的观测资料,这些资料在他死後由他的学生克卜勒继承,而克卜勒也因为第谷的资料而发现了行星运动定律。其次,第谷是一个地心说的拥护者,为了使地心说不至於完全溃败,他也提出了一种介於日心和地心说的行星运动体系,可惜的是他没有成功,因为日心说毕竟『较符合』实际的情况。在他一生观测生涯当中,他也记录、发现了以前所未见的天象,如历史上著名的『第谷之星』就是一颗爆发的超新星,这一个超新星的记录使得人们意识到,天空中的恒星并不是一成不变的,因此人类对於天堂的梦想有点幻灭。另外,他还发现了月球运动中的『二均差』,这是一个预测月球运动的修正项。为了观测的方便,他本身也是一位天文仪器制造家,他的仪器使得当时的观测精度达到肉眼的颠峰,只望远镜才能超越它。

说到第谷,就不能不谈一谈克卜勒了。他和第谷是师生关系,也是第谷最得力的助手。克卜勒是一位天文学家,但是因为他的家境贫困,因此他有时也兼任占星家,为人预卜吉凶祸福,藉此赚外快以养家活口。直到第谷邀请克卜勒担任天文台助手一职,克卜勒的家境才有点好转。然而克卜勒之所以留名青史的原因,是因为他发现了著名的『克卜勒行星运动三大定律』,这些定律是没有光学仪器的时代中,最後的重大发现。在他继承了第谷的事业後,他对第谷留下来的资料进行计算。起先他仍照传统观念,假设行星进行的是匀速圆周运动,但是经过推算後他发现,无论是用哥白尼的方法或是托勒密、第谷的方法,都无法与第谷的观测资料相吻合,最大有8'的误差,也就是2/15度。这样子的误差在很多人眼里可能微不足道,但克卜勒绝对的相信他老师所遗留的观测资料,於是他不用圆轨道来计算行星位置,而改用其他的的圆锥曲线,在经过一段长时间的努力之後,克卜勒终於找到正确的方法,使计算值与观测值有相当好的吻合克卜勒的说法『就凭这8'的差异,引起了天文学全部的革命』。而将其总结,就是第一运动定律

1.行星轨道为椭圆,太阳在其任一焦点上。 这个定律将哥白尼学说推进了一大步。而第二定律与第一定律几乎同时发现 2.行星的向径在单位时间内扫过的面积相等。

这也就是说,行星在近地点公转得较快,在远地点公转得较慢。换而言之,行星的运动并不是匀速的。综合第一及第二定律,我们可以知道,行星并不是以往所想像的在进行匀速圆周运动。在发现这两条定律後,克卜勒继续他的工作,在几年之後,终於将第三定律完整的呈现在世人眼前 3.行星公转周期的平方正比於轨道半长轴的立方。这三条定律所揭示的,是一个力学的新境界,也是天体力学的成功。不过,克卜勒在.其一生中,却无法对这行星运动定律作出解释。一是因为当时的数学工具,另一个原因是他的生命没那麽长。但是克卜勒也对於重力的存在作出了猜测,事实上,这行星运动定律正是牛顿力学在天体力学的展现,而这定律在科学使上之所以如此举足轻重,就是因为在这三大定律导致了数十年後重力理论的发现。其一生中,却无法对这行星运动定律作出解释。一是因为当时的数学工具,另一个原因是他的生命没那麽长。但是克卜勒也对於重力的存在作出了猜测,事实上,这行星运动定律正是牛顿力学在天体力学的展现,而这定律在科学使上之所以如此举足轻重,就是因为在这三大定律导致了数十年後重力理论的发现。


转载文章请首先阅读有关转载说明


文章作者:
责任编辑:skylook

[1]
上一篇:天文学所研究的对象
下一篇:从牛顿定律到爱因斯坦相对论(1)
相关信息:

文章评论:
标题: (可选)
内容:
验证: --输入图片中的字母/数字,点击图片刷新.
系统菜单

热点信息

站内搜索
关键字:
包含:
搜索于:

系统登录
昵 称:
密 码:
 [取回密码]

企业合作