哥白尼天體運行論Nicolaus Copernicus, On the Revolutions of Heavenly Spheres 朱明中香港中文大學物理系
哥白尼 < 天體運行論 > 1543 年春天出版 http://www.bj.uj.edu.pl/bjmanus/revol/titlpg_e.html Perhaps there will be babblers who claim to be judges of astronomy although completely ignorant of the subject and, badly distorting some passage of Scripture to their purpose, will dare to find fault with my undertaking and censure it. I disregard them even to the extent of despising their criticism as unfounded. For it is not unknown that Lactantius, otherwise an illustrious writer but hardly an astronomer, speaks quite childishly about the Earth's shape, when he mocks those who declared that the Earth has the form of a globe. Hence scholars need not be surprised if any such persons will likewise ridicule me. Astronomy is written for astronomers. http://www.webexhibits.org/calendars/year-text-copernicus.html
哥白尼 < 天體運行論 > 歷史背景 哥白尼為甚麼要建構日心說? 為甚麼哥白尼的學說推動了科學革命? 參考書目 : T. S. Kuhn, The Copernican Revolution (Harvard, Cambridge, 1976). J. Repcheck, Copernicus Secret (Simon and Schuster, New York, 2007). A. Rupert Hall, The Revolution in Science 1500-1750 (Longman, London, 1983). O. Gingerich, The Book Nobody Read : Chasing the Revolutions of Nicolaus Copernicus (Walker, New York, 2004). 陳天機 王永雄 彭金滿 :< 地心論與日心論之爭 >, 大學通識報第 2 期, 第 125-149 頁 ; < 太陽系理論的突破 >, 大學通識報第 3 期, 第 133-151 頁 (2007) http://www.cuhk.edu.hk/oge/rcge/publication/bulletin.htm
歷史背景
哥白尼七十歲時的面貌 ( 科學鑑證重塑 ) http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/europe/4405958.stm Frombork 大教堂 : 哥白尼遺體存放處 From J. Repcheck, Copernicus Secret, Simon & Schuster, 2007.
哥白尼生平 : http://www.frombork.art.pl/ang11.htm
http://www.frombork.art.pl/ang11.htm
十五世紀歐洲醫生手冊 古人認為星星主宰人生, 以至國家大事 占星學 / 天文學成為重要學問 Photo from Encyclopedia Britannica 唐朝敦煌星圖部份 http://en.wikipedia.org/wiki/chinese_astronomy 已發現最古老的星圖 (~ 705AD) www.britannica.com/ebchecked/topic/39971/astrology/35971/astral-omens-in-egypt-greece-india-and-china
柏拉圖 (Plato)- 阿里斯多德 (Aristotle) 宇宙論 柏拉圖 : 天堂物件皆完美, 以完美軌跡運行 天體以圓周均速運動 地球為宇宙中心, 眾星拱照 多重圓球包圍地球 宇宙有限 人類獨一 地球
阿里斯多德系統的缺失 黄道 ecliptic 火星 逆行現象 (retrograde motion) 行星及月亮時快時慢 行星及月亮時大時小 人馬座 Sagitarius 火星 Mars
月球視角度變化 Credit: Antonio Cidadao 近地點 Perigee 遠地點 Apogee Photo credit: Galileo Project, NASA
托勒密 (Ptolemy) 系統 柏拉圖的聖旨 : 天體以圓周均速運行 行星在均輪 (Deferent) 上繞本輪 (Epicycle) 運行 地球在偏心點 (Eccentric), 非正中心, 靜止不動 行星相對均衡點 (Equant) 角速不變 托勒密 (90-168 AD) Earth 地球 x Equant 均衡點 Planet 行星 Epicycle 本輪 阿波羅尼奧斯 (Apollonius), 喜帕恰斯 (Hipparchus) 托勒密系統 Deferent 均輪
托勒密系統 ( 簡化版 ) 月 水星 太陽 木星 地 金星 火星 土星 恆星
均衡點 (Equant) B a a A C x 均衡點圓心 偏心點 相對均衡點均速 ( 紅色虛線 ): 由 A 到 B 所需時間 = 由 B 到 C 相對地心 ( 偏心點 ) 或圓心皆非均速! 哥白尼 : 違反天條! Axiom: The movement of the heavenly bodies is regular except for seeming irregular with respect to appearances.
哥白尼日心說 ( 簡化版 ) 地球及其他行星繞日以圓周軌道運行 Revolution!
哥白尼日心說 恆星 黃道平面 火星軌道 地球軌道 地球在繞日軌道上移動較火星快 視角不均勻改變 逆行現象
行星逆行 金星在繞日軌道上移動較地球快 逆行現象
哥白尼日心說的成功 簡單地解釋逆行現象 ( 定性卻非定量 ) 簡單地解釋金星及水星出現時間及位置 ( 晨星或昏星 ) 成功推算出行星排列次序及相對距離 預測恆星視差 (parallax) 預測恆星非常遙遠 ( 沒有視差 ) 宇宙很大 恆星愈遠, 視差愈小 水星 q q 太陽 地球 金星
金星 木星
哥白尼日心說的缺失 堅持圓周運動 開普勒 (Kepler) 第一定律 行星 均速 運動 開普勒第二定律 絕對座標 : 日不動 複雜 不準確
日心說與地心說其實大致一樣 均速運動及位置皆只有相對意義 Omitting minor epicycles and eccentrics, which have no bearing on the harmonies of Copernicus system, the Tychonic system is transformed to the Copernican system simply by holding the sun fixed instead of the earth.the only possible difference between the motions in the two systems is a parallactic motion of the stars T. Kuhn, The Copernican Revolution, p. 204.
陳天機 王永雄 彭金滿 :< 地心論與日心論之爭 >, 大學通識報第 2 期,p. 143-144: The preface to the De Revolutionibus opens with a forceful indictment of Ptolemaic astronomy for its inaccuracy, complexity, and inconsistency, yet before Copernicus text closes, it has convicted itself of exactly the same shortcomings. T. Kuhn, The Copernican Revolution, p. 171.
為甚麼哥白尼的學說推動了科 學革命?
哥白尼日心說的影響 動搖阿里斯多德力學及宇宙論, 宗教神權 宇宙很大 很多太陽系 行星 甚至生物 (G. Bruno) 行星運動的準確觀測及計算 ( 第谷 Tycho 開普勒 Kepler) 地球以高速運行 - 為甚麼人停留地上? 力學 萬有引力理論 ( 伽利畧 Galileo 牛頓 Newton) 推動科學革命
為甚麼哥白尼的學說推動了科學革命? 大大貶低人的地位, 令人對自然謙卑 指出人類由日常生活經驗發展出的直覺之不可靠 亦展示理性思考的可能性 理性討論作為工具的示範 錯誤的重要性 求真 vs. 求善? 執着甚麽? 放棄甚麼?
哥白尼天體運行論Nicolaus Copernicus, On the Revolutions of Heavenly Spheres 朱明中香港中文大學物理系