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天文學(xué)家的故事

生活百科天文學(xué)家


天文學(xué)家的故事


張衡（公元78-139年），字平子，南陽(yáng)西鄂人（今河南省南陽(yáng)市石橋鎮(zhèn)夏村），曾任尚書和河間相等職 。他"天資睿哲，敏而好學(xué)，如川之逝，不舍晝夜 。道德漫流，文章云浮，數(shù)術(shù)窮天地，制作侔造化，奇技偉藝，磊落煥炳 。"他"不患位之不尊，而患德之不崇；不恥祿之不伙，而恥智之不博 。"是我國(guó)東漢時(shí)期偉大的科學(xué)家、文學(xué)家、發(fā)明家和政治家，在世界科學(xué)文化史上樹起了一座巍巍豐碑 。石申，一名石申夫，魏國(guó)人，戰(zhàn)國(guó)中期天文學(xué)家、占星家 。生卒年不詳，大約生活在公元前4世紀(jì) ?！妒酚洝ぬ旃贂酚涊d，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期著名的天文學(xué)家有四家：“在齊，甘公；楚，唐昧；趙，尹皋；魏，石申 ?！边€說(shuō)各家的天文學(xué)都有占星術(shù)的內(nèi)容，在他們的著作中能夠看到當(dāng)時(shí)戰(zhàn)亂相尋的形勢(shì)，記錄著為政治事件占驗(yàn)的各種各樣的說(shuō)法，即“田氏纂齊，三家分晉，并為戰(zhàn)國(guó) 。爭(zhēng)于攻取，兵革更起，城邑?cái)?shù)屠，因以饑謹(jǐn)疾疫焦苦，臣主共憂患，其察視祥候星氣尤急，近世十二諸侯七國(guó)相王，言從(縱)衡者繼踵，而皋、唐、甘、石因時(shí)務(wù)論其書傳，故其占驗(yàn)凌雜米鹽 ?！薄妒酚浾x》引南朝時(shí)代梁阮孝緒的《七錄》說(shuō)，“石申，魏人，戰(zhàn)國(guó)時(shí)作《天文》八卷也 。”可惜書已失傳 。石申在天文學(xué)方面的貢獻(xiàn)，是他與甘德所測(cè)定并精密記錄下的黃道附近恒星位置及其與北極的距離，是世界上最古的恒星表 。相傳他所測(cè)定的恒星，有138座，共880顆 。從唐代《開(kāi)元占經(jīng)》中保存下來(lái)的石申著作的部分內(nèi)容看，其中最重要的是標(biāo)有“石氏曰”的121顆恒星的坐標(biāo)位置(今本《開(kāi)元占經(jīng)》中佚失6個(gè)星官的記載) 。現(xiàn)代天文學(xué)家根據(jù)對(duì)不同時(shí)代天象的計(jì)算來(lái)驗(yàn)證，表明其中一部分坐標(biāo)值(如石氏中、外星官的去極度和黃道內(nèi)、外度等)可能是漢代所測(cè)；另一部分(如二十八宿距度等)則確與公元前4世紀(jì)，即石中的時(shí)代相合 。郭守敬(1231-1316)，中國(guó)元代的大天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、水利專家和儀器制造家 。字若思，順德邢臺(tái)(今河北邢臺(tái))人 。生于元太宗三年，卒于元仁宗延二年 。郭守敬幼承祖父郭榮家學(xué)，攻研天文、算學(xué)、水利 。元十三年(公元1276年)元世祖忽必烈攻下南宋首都臨安，在統(tǒng)一前夕，命令制訂新歷法，由張文謙等主持成立新的治歷機(jī)構(gòu)太史局 。太史局由王恂負(fù)責(zé)，郭守敬輔助 。在學(xué)術(shù)上則王恂主推算，郭主制儀和觀測(cè) 。至元十五年(或十六年)，太史局改稱太史院，王恂任太史令，郭守敬為同知太史院事，建立天文臺(tái) 。當(dāng)時(shí)，有楊恭懿等來(lái)參予共事 。經(jīng)過(guò)四年努力，終于在至元十七年編出新歷，經(jīng)忽必烈定名為《授時(shí)歷》 。祖沖之（公元429-500年）是我國(guó)南北朝時(shí)期，河北省淶源縣人．他從小就閱讀了許多天文、數(shù)學(xué)方面的書籍，勤奮好學(xué)，刻苦實(shí)踐，終于使他成為我國(guó)古代杰出的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家． 祖沖之在數(shù)學(xué)上的杰出成就，是關(guān)于圓周率的計(jì)算．秦漢以前，人們以"徑一周三"做為圓周率，這就是"古率"．后來(lái)發(fā)現(xiàn)古率誤差太大，圓周率應(yīng)是"圓徑一而周三有余"，不過(guò)究竟余多少，意見(jiàn)不一．直到三國(guó)時(shí)期，劉徽提出了計(jì)算圓周率的科學(xué)方法--"割圓術(shù)"，用圓內(nèi)接正多邊形的周長(zhǎng)來(lái)逼近圓周長(zhǎng)．劉徽計(jì)算到圓內(nèi)接96邊形，求得π=3.14，并指出，內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)越多，所求得的π值越精確．祖沖之在前人成就的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)刻苦鉆研，反復(fù)演算，求出π在3.1415926與3.1415927之間．并得出了π分?jǐn)?shù)形式的近似值，取為約率 ，取為密率，其中取六位小數(shù)是3.141929，它是分子分母在1000以內(nèi)最接近π值的分?jǐn)?shù)．祖沖之究竟用什么方法得出這一結(jié)果，現(xiàn)在無(wú)從考查．若設(shè)想他按劉徽的"割圓術(shù)"方法去求的話，就要計(jì)算到圓內(nèi)接16，384邊形，這需要化費(fèi)多少時(shí)間和付出多么巨大的勞動(dòng)啊！由此可見(jiàn)他在治學(xué)上的頑強(qiáng)毅力和聰敏才智是令人欽佩的．祖沖之計(jì)算得出的密率，外國(guó)數(shù)學(xué)家獲得同樣結(jié)果，已是一千多年以后的事了．為了紀(jì)念祖沖之的杰出貢獻(xiàn)，有些外國(guó)數(shù)學(xué)史家建議把π=叫做"祖率"． 補(bǔ)充： 國(guó)外的有： 哥白尼 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 。1497年3月9日，他在波洛尼亞作了他遺留下的第一個(gè)天文觀測(cè)記錄：月球遮掩金牛座□(畢宿五)的時(shí)刻 。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(guó)，正式宣誓加入神父團(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) 。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 。哥白尼從護(hù)衛(wèi)大教堂的城墻上選一座箭樓做宿舍，并選擇頂上一層有門通向城上的平臺(tái)作為天文臺(tái) 。這地方后來(lái)被稱為“哥白尼塔”，自十七世紀(jì)以來(lái)被人們作為天文學(xué)的圣地保存下來(lái) 。日心地動(dòng)說(shuō)的創(chuàng)立和《天體運(yùn)行論》的出版 哥白尼的主要貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了科學(xué)的日心地動(dòng)說(shuō)，寫出“自然科學(xué)的獨(dú)立宣言”──《天體運(yùn)行論》 。當(dāng)時(shí)的歐洲正處在黑暗的中世紀(jì)的末期 。亞里士多德-托勒密的地球中心說(shuō)早已被基督教會(huì)改造成為基督教義的支柱 。然而,由于觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,在托勒密的地心體系里必須用八十個(gè)左右的均輪和本輪才能獲得同觀測(cè)比較相合的結(jié)果，而且這類小輪的數(shù)目還有繼續(xù)增加的趨勢(shì) 。當(dāng)時(shí)一些具有進(jìn)步思想的哲學(xué)家和天文學(xué)家都對(duì)這個(gè)復(fù)雜的體系感到不滿 。哥白尼接受了這種進(jìn)步思想 。他在意大利時(shí)研究過(guò)大量的古希臘哲學(xué)和天文學(xué)著作 。他贊成畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的治學(xué)精神，主張以簡(jiǎn)單的幾何圖形或數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)表達(dá)宇宙的規(guī)律 。他了解到古希臘人阿利斯塔克等曾有過(guò)地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的學(xué)說(shuō)，受到很大啟發(fā) 。哥白尼分析了托勒密體系中的行星運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)每個(gè)行星都有三種共同的周期運(yùn)動(dòng),即:一日一周、一年一周和相當(dāng)于歲差(見(jiàn)歲差和章動(dòng))的周期運(yùn)動(dòng) 。他認(rèn)為，如果把這三種運(yùn)動(dòng)都?xì)w到被托勒密視為靜止不動(dòng)的地球上，就可消除他的體系里不必要的復(fù)雜性 。因此，哥白尼建立起一個(gè)新的宇宙體系，即太陽(yáng)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(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的日心體系 。離太陽(yáng)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(yáng)很遠(yuǎn)的一個(gè)天球面上靜止不動(dòng) 。哥白尼把統(tǒng)率整個(gè)宇宙的支配力量賦予太陽(yáng)，而各個(gè)天體則都有其自然的運(yùn)動(dòng) 。他系統(tǒng)而明晰地批判了地球中心說(shuō)，并且從物理學(xué)的角度對(duì)日心地動(dòng)說(shuō)可能遭到的責(zé)難提出了答復(fù) 。哥白尼用了“將近四個(gè)九年的時(shí)間”去測(cè)算、校核、修訂他的學(xué)說(shuō) 。他曾寫過(guò)一篇《要釋》，簡(jiǎn)要地介紹他的學(xué)說(shuō) 。這篇短文曾在他的友人中間手抄流傳 。但是，他遲遲不愿將他的主要著作──《天體運(yùn)行論》公開(kāi)出版 。因?yàn)椋芰私?，他的書一?jīng)刊布，便會(huì)引起各方面的攻擊 。批判可能從兩種人那里來(lái)：一種人是頑固的哲學(xué)家，他們堅(jiān)持亞里士多德、托勒密的說(shuō)法，把地球當(dāng)作宇宙的固定的中心；另一種人是教士，他們會(huì)說(shuō)日心說(shuō)是離經(jīng)叛道的異端邪說(shuō)，因?yàn)椤妒ソ?jīng)》上明白指出地是靜止不動(dòng)的 。當(dāng)哥白尼終于聽(tīng)從朋友們的勸告，將他的手稿送去出版時(shí)，他想出一個(gè)辦法，在書的序中寫明將他的著作大膽地獻(xiàn)給教皇保羅三世 。他認(rèn)為，在這位比較開(kāi)明的教皇的庇護(hù)下，《天體運(yùn)行論》也許可以問(wèn)世 。除了這篇序之外，《天體運(yùn)行論》還有另外一篇?jiǎng)e人寫的前言 。哥白尼當(dāng)時(shí)已重病在身，輾轉(zhuǎn)委托教士奧塞安德?tīng)柸マk理排印工作 。這位教士為使這書能安全發(fā)行，假造了一篇無(wú)署名的前言，說(shuō)書中的理論不一定代表行星在空間的真正運(yùn)動(dòng)，不過(guò)是為編算星表、預(yù)推行星的位置而想出來(lái)的一種人為的設(shè)計(jì) 。這篇前言里說(shuō)了許多稱贊哥白尼的話，細(xì)心的讀者很容易發(fā)現(xiàn)這是別人寫的 。然而，這個(gè)“迷眼的沙子”起了很大的作用，在半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間里，騙過(guò)了許多人 。1542年秋，哥白尼因中風(fēng)已陷入半身不遂的狀況，到1543年初已臨近死亡 。延至5月24日,當(dāng)一本印好的《天體運(yùn)行論》送到他的病榻的時(shí)候，已是他彌留的時(shí)刻了 ?！短祗w運(yùn)行論》出版后很少引起人們的注意 。一般人不能了解，而許多天文工作者則正如奧塞安德?tīng)査f(shuō)的那樣，只把這本書當(dāng)作編算行星星表的一種方法 ?！短祗w運(yùn)行論》在出版后七十年間，雖然遭到馬丁·路德的斥責(zé)，但未引起羅馬教廷的注意 。后因布魯諾和伽利略公開(kāi)宣傳日心地動(dòng)說(shuō)，危及教會(huì)的思想統(tǒng)治，羅馬教廷才開(kāi)始對(duì)這些科學(xué)家加以迫害，并于公元1616年把《天體運(yùn)行論》列為禁書 。然而經(jīng)過(guò)開(kāi)普勒、伽利略、牛頓等人的工作，哥白尼的學(xué)說(shuō)不斷獲得勝利和發(fā)展；恒星光行差、視差的發(fā)現(xiàn)，使地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的學(xué)說(shuō)得到了令人信服的證明 。哥白尼的學(xué)說(shuō)不僅改變了那個(gè)時(shí)代人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)，而且根本動(dòng)搖了歐洲中世紀(jì)宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ) ?！皬拇俗匀豢茖W(xué)便開(kāi)始從神學(xué)中解放出來(lái)”，“科學(xué)的發(fā)展從此便大踏步前進(jìn)” 。伽利略（Galileo Galilei，1564-1642），意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者 。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里斯多德“物體下落速度和重量成比例”的學(xué)說(shuō)，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900年之久的錯(cuò)誤結(jié)論 。1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡（后被稱為伽利略望遠(yuǎn)鏡），并用來(lái)觀測(cè)天體，他發(fā)現(xiàn)了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖 。1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，為哥白尼學(xué)說(shuō)找到了確鑿的證據(jù)，標(biāo)志著哥白尼學(xué)說(shuō)開(kāi)始走向勝利 。借助于望遠(yuǎn)鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽(yáng)黑子、太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧現(xiàn)象、月球的周日和周月天平動(dòng)，以及銀河是由無(wú)數(shù)恒星組成等等 。這些發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了天文學(xué)的新時(shí)代 。伽利略著有《星際使者》、《關(guān)于太陽(yáng)黑子的書信》、《關(guān)于托勒玫和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》和《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》 。為了紀(jì)念伽利略的功績(jī)，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四命名為伽利略衛(wèi)星 。人們爭(zhēng)相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙” 。

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