天文学家的故事

天文学家的故事

张衡（公元78-139年），字平子，南阳西鄂人（今河南省南阳市石桥镇夏村），曾任尚书和河间相等职。他"天资睿哲，敏而好学，如川之逝，不舍昼夜。道德漫流，文章云浮，数术穷天地，制作侔造化，奇技伟艺，磊落焕炳。"他"不患位之不尊，而患德之不崇；不耻禄之不伙，而耻智之不博。"是我国东汉时期伟大的科学家、文学家、发明家和政治家，在世界科学文化史上树起了一座巍巍丰碑。 石申，一名石申夫，魏国人，战国中期天文学家、占星家。生卒年不详，大约生活在公元前4世纪。 《史记·天官书》记载，战国时期著名的天文学家有四家：“在齐，甘公；楚，唐昧；赵，尹皋；魏，石申。”还说各家的天文学都有占星术的内容，在他们的著作中能够看到当时战乱相寻的形势，记录着为政治事件占验的各种各样的说法，即“田氏纂齐，三家分晋，并为战国。争于攻取，兵革更起，城邑数屠，因以饥谨疾疫焦苦，臣主共忧患，其察视祥候星气尤急，近世十二诸侯七国相王，言从(纵)衡者继踵，而皋、唐、甘、石因时务论其书传，故其占验凌杂米盐。”《史记正义》引南朝时代梁阮孝绪的《七录》说，“石申，魏人，战国时作《天文》八卷也。”可惜书已失传。 石申在天文学方面的贡献，是他与甘德所测定并精密记录下的黄道附近恒星位置及其与北极的距离，是世界上最古的恒星表。相传他所测定的恒星，有138座，共880颗。从唐代《开元占经》中保存下来的石申著作的部分内容看，其中最重要的是标有“石氏曰”的121颗恒星的坐标位置(今本《开元占经》中佚失6个星官的记载)。现代天文学家根据对不同时代天象的计算来验证，表明其中一部分坐标值(如石氏中、外星官的去极度和黄道内、外度等)可能是汉代所测；另一部分(如二十八宿距度等)则确与公元前4世纪，即石中的时代相合。 郭守敬(1231-1316)，中国元代的大天文学家、数学家、水利专家和仪器制造家。字若思，顺德邢台(今河北邢台)人。生于元太宗三年，卒于元仁宗延二年。 郭守敬幼承祖父郭荣家学，攻研天文、算学、水利。元十三年(公元1276年)元世祖忽必烈攻下南宋首都临安，在统一前夕，命令制订新历法，由张文谦等主持成立新的治历机构太史局。太史局由王恂负责，郭守敬辅助。在学术上则王恂主推算，郭主制仪和观测。 至元十五年(或十六年)，太史局改称太史院，王恂任太史令，郭守敬为同知太史院事，建立天文台。当时，有杨恭懿等来参予共事。经过四年努力，终于在至元十七年编出新历，经忽必烈定名为《授时历》。 祖冲之（公元429-500年）是我国南北朝时期，河北省涞源县人．他从小就阅读了许多天文、数学方面的书籍，勤奋好学，刻苦实践，终于使他成为我国古代杰出的数学家、天文学家． 祖冲之在数学上的杰出成就，是关于圆周率的计算．秦汉以前，人们以"径一周三"做为圆周率，这就是"古率"．后来发现古率误差太大，圆周率应是"圆径一而周三有余"，不过究竟余多少，意见不一．直到三国时期，刘徽提出了计算圆周率的科学方法--"割圆术"，用圆内接正多边形的周长来逼近圆周长．刘徽计算到圆内接96边形， 求得π=3.14，并指出，内接正多边形的边数越多，所求得的π值越精确．祖冲之在前人成就的基础上，经过刻苦钻研，反复演算，求出π在3.1415926与3.1415927之间．并得出了π分数形式的近似值，取为约率 ，取为密率，其中取六位小数是3.141929，它是分子分母在1000以内最接近π值的分数．祖冲之究竟用什么方法得出这一结果，现在无从考查．若设想他按刘徽的"割圆术"方法去求的话，就要计算到圆内接16，384边形，这需要化费多少时间和付出多么巨大的劳动啊！由此可见他在治学上的顽强毅力和聪敏才智是令人钦佩的．祖冲之计算得出的密率， 外国数学家获得同样结果，已是一千多年以后的事了．为了纪念祖冲之的杰出贡献，有些外国数学史家建议把π=叫做"祖率"． 补充： 国外的有： 哥白尼 1473年2月19日生于波兰维斯瓦河畔的托伦城。10岁丧父，由舅父瓦琴洛德抚养。18岁时进克拉科夫大学，在校受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏陶，抱定献身天文学研 究的志愿。三年后转回故乡。当时已任埃尔梅兰城大主教的瓦琴洛德，派他去意大利学教会法规。1497～1500年间他在波洛尼亚大学读书，除教会法规外，还同时研究多种学科，尤其是数学和天文学。对他最有影响的老师是文艺复兴运动的领导人之一、天文学教授诺法腊。1497年3月9日，他在波洛尼亚作了他遗留下的第一个天文观测记录：月球遮掩金牛座□(毕宿五)的时刻。 哥白尼在意大利的时候,因他舅父的推荐,于1497年被选为弗龙堡大教堂僧正。1501年他从意大利回国，正式宣誓加入神父团体，但随即又请假再次去意大利。先在帕多瓦大学，同时研究法律与医学。1503年，在费拉拉大学获得教会法博士学。1506年，哥白尼从意大利回到波兰。1512年他舅父死后，他就定居在弗龙堡。作为僧正的哥白尼，职务是轻松的。他把大部分精力都用在天文学的研究上。 哥白尼从护卫大教堂的城墙上选一座箭楼做宿舍，并选择顶上一层有门通向城上的平台作为天文台。这地方后来被称为“哥白尼塔”，自十七世纪以来被人们作为天文学的圣地保存下来。 日心地动说的创立和《天体运行论》的出版 哥白尼的主要贡献是创立了科学的日心地动说，写出“自然科学的独立宣言”──《天体运行论》。 当时的欧洲正处在黑暗的中世纪的末期。亚里士多德-托勒密的地球中心说早已被基督教会改造成为基督教义的支柱。然而,由于观测技术的进步,在托勒密的地心体系里必须用八十个左右的均轮和本轮才能获得同观测比较相合的结果，而且这类小轮的数目还有继续增加的趋势。当时一些具有进步思想的哲学家和天文学家都对这个复杂的体系感到不满。哥白尼接受了这种进步思想。他在意大利时研究过大量的古希腊哲学和天文学著作。他赞成毕达哥拉斯学派的治学精神，主张以简单的几何图形或数学关系来表达宇宙的规律。他了解到古希腊人阿利斯塔克等曾有过地球绕太阳转动的学说，受到很大启发。哥白尼分析了托勒密体系中的行星运动，发现每个行星都有三种共同的周期运动,即:一日一周、一年一周和相当于岁差(见岁差和章动)的周期运动。他认为，如果把这三种运动都归到被托勒密视为静止不动的地球上，就可消除他的体系里不必要的复杂性。因此，哥白尼建立起一个新的宇宙体系，即太阳居于宇宙的中心静止不动，而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。离太阳最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静止不动。哥白尼把统率整个宇宙的支配力量赋予太阳，而各个天体则都有其自然的运动。他系统而明晰地批判了地球中心说，并且从物理学的角度对日心地动说可能遭到的责难提出了答复。 哥白尼用了“将近四个九年的时间”去测算、校核、修订他的学说。他曾写过一篇《要释》，简要地介绍他的学说。这篇短文曾在他的友人中间手抄流传。但是，他迟迟不愿将他的主要著作──《天体运行论》公开出版。因为，他很了解，他的书一经刊布，便会引起各方面的攻击。批判可能从两种人那里来：一种人是顽固的哲学家，他们坚持亚里士多德、托勒密的说法，把地球当作宇宙的固定的中心；另一种人是教士，他们会说日心说是离经叛道的异端邪说，因为《圣经》上明白指出地是静止不动的。当哥白尼终于听从朋友们的劝告，将他的手稿送去出版时，他想出一个办法，在书的序中写明将他的著作大胆地献给教皇保罗三世。他认为，在这位比较开明的教皇的庇护下，《天体运行论》也许可以问世。 除了这篇序之外，《天体运行论》还有另外一篇别人写的前言。哥白尼当时已重病在身，辗转委托教士奥塞安德尔去办理排印工作。这位教士为使这书能安全发行，假造了一篇无署名的前言，说书中的理论不一定代表行星在空间的真正运动，不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。这篇前言里说了许多称赞哥白尼的话，细心的读者很容易发现这是别人写的。然而，这个“迷眼的沙子”起了很大的作用，在半个多世纪的时间里，骗过了许多人。1542年秋，哥白尼因中风已陷入半身不遂的状况，到1543年初已临近死亡。延至5月24日,当一本印好的《天体运行论》送到他的病榻的时候，已是他弥留的时刻了。《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不能了解，而许多天文工作者则正如奥塞安德尔所说的那样，只把这本书当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后七十年间，虽然遭到马丁·路德的斥责，但未引起罗马教廷的注意。后因布鲁诺和伽利略公开宣传日心地动说，危及教会的思想统治，罗马教廷才开始对这些科学家加以迫害，并于公元1616年把《天体运行论》列为禁书。然而经过开普勒、伽利略、牛顿等人的工作，哥白尼的学说不断获得胜利和发展；恒星光行差、视差的发现，使地球绕太阳转动的学说得到了令人信服的证明。 哥白尼的学说不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识，而且根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。“从此自然科学便开始从神学中解放出来”，“科学的发展从此便大踏步前进”。 伽利略（Galileo Galilei，1564-1642），意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。 1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。 1609年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动，以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。 伽利略著有《星际使者》、《关于太阳黑子的书信》、《关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的谈话和数学证明》。 为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。 人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。