资源简介

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。天文望远镜
1609年，伽利略创制了(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”。
意大利著名数学家、天文学家、物理学家、哲学家，是首先在科学实验的基础上融合贯通了数学、天文学、物理学三门科学的科学巨人。伽利略是科学革命的先驱，毕生把哥白尼、开普勒开创的新世界观加以证明和广泛宣传，并以自己在教会迫害下的牺牲唤起人们对日心说的公认，在人类思想解放和文明发展的过程中作出了划时代的贡献。
????300多年后的1979年11月10日，罗马教皇才公开承认对伽利略审判的不公正，1980年10月，世界主教会再一次声明，为科学巨人伽利略沉冤昭雪。
?????伽利略1564年出生于意大利比萨城的一个没落贵族大家庭。他从小表现聪颖，17岁时被父亲送入比萨大学学医，但他对医学不感兴趣。由于受到一次数学演讲的启发，开始热衷于数学和物理学的研究。1585年辍学回家。此后曾在比萨大学和帕多瓦大学任教，在此期间他在科学研究上取得了不少成绩。由于他反对当时统治知识界的亚里士多德世界观和物理学，同时又由于他积极宣扬违背天主教教义的哥白尼太阳中心说，所以不断受到教授们的排挤以及教士们和罗马教皇的激烈反对，最后终于在1633年被罗马宗教裁判所强迫在写有“我悔恨我的过失，宣传了地球运动的邪说的“悔罪书”上签字，并被判刑入狱（后不久改为在家监禁）。这使他的身体和精神都受到很大的摧残。但他仍然致力于力学的研究工作。1637年双目失明。1642年他由于寒热病在孤寂中离开了人世，时年78岁。（时隔347年，罗马教皇多余地于1980年宣布承认对伽利略的压制是错误的，并为他“恢复名誉”。）?
伽利略自制的望远镜
??伽利略的主要传世之作是两本书，一本是1632年出版的《关于两个世界体系的对话》，简称《对话》，主旨是宣扬哥白尼的太阳中心说。另一本是1638年出版的《关于力学和局部运动两门新科学的谈话和数学证明》，简称《两门新科学》，书中主要陈述了他在力学方面研究的成果。伽利略在科学上的贡献主要有以下几方面：
????（1）论证和宣扬了哥白尼学说，令人信服地说明了地球的公转、自转以及行星的绕日运动，他还用自制的望远镜仔细地观测了木星的4个卫星的运动，在人们面前展示了一个太阳系的模型，有力地支持了哥白尼学说。
????（2）论证了惯性运动，指出维持运动并不需要外力。这就否定了亚里士多德“运动必须推动”的教条。不过伽利略对惯性运动理解还没有完全摆脱亚里士多德的影响，他也认为“维护宇宙完善秩序”的惯性运动“不可能是直线运动，而只能是圆周运动”。这个错误理解被他的同代人笛卡尔和后人牛顿纠正了。
????（3）论证了所有物体都以同一加速度下落。这个结论直接否定了亚里士多德的重物比轻物下落得快的说法。两百多年后，从这个结论萌发了爱因斯坦的广义相对论。
伽利略做落体实验的比萨斜塔
????（4）用实验研究了匀速运动。他通过使小球沿`斜面滚下的实验测量验证了他推出的公式：从静止开始的匀加速运动的路程和时间的平方成正比，他还把这一结果推广到自由落体运动，即倾角为90°的斜面上的运动。
????（5）提出运动合成的概念，明确指出平抛运动是相互独立的水平方向的匀速运动和竖直方向的匀加速运动的合成，并用数学证明合成运动的轨迹是抛物线。他还根据这个概念计算出了斜抛运动在仰角45°时射程最大，而且比45°大或小同样角度时射程相等。
????（6）提出了相对性原理的思想。他生动地叙述了大船内的一些力学现象，并且指出船以任何速度匀速前进时这些现象都一样地进行，从而无法根据它们来判断船是否在动。这个思想后来被爱因斯坦发展为相对性原理而成了狭义相对论的基本假设之一。
????（7）发现了单摆的等时性并证明了单摆振动的周期和摆长的平方根成正比。他还解释了共振和共鸣现象。
????此外，伽利略还研究过固体材料的强度、空气的重量、潮汐现象、太阳黑子、月亮表面的隆起与凹陷等等问题。
?????除了具体的研究成果外，伽利略还在研究方法上为近代物理学的发展开辟了道路 ，是他首先把实验引进物理学并赋予重要的地位，革除了以往只靠思辨下结论的恶习。他同时也很注意严格的推理和数学的运用，例如他用消除摩擦的极限情况来说明惯性运动，推论大石头和小石块绑在一起下落应具有的速度来使亚里士多德陷于自相矛盾的困境，从而否定重物比轻物下落快的结论。这样的推理就能消除直觉的错误，从而更深入地理解现象的本质，爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》一书中曾评论说：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”。
????伽利略一生和传统的错误观念进行了不屈不挠的斗争，他对待权威的态度也很值得我们学习。他说过：“老实说，我赞成亚里士多德的著作，并精心地加以研究。我只是责备那些使自己完全沦为他的奴隶的人，变得不管他讲什么都盲目地赞成，并把他的话一律当作毫不能违抗的圣旨一样，而不深究其他任何依据”。
伽利略在宗教裁判所接受审判
卡文迪什（Henry Cavendish）英国物理学家和化学家。1731年10月10日生于法国尼斯。1749年考人剑桥大学，1753年尚未毕业就去巴黎留学。后回伦敦定居，在他父亲的实验室中做了许多电学和化学方面的研究工作。1760年被选为英国皇家学会会员。1803年当选为法国科学院外国院土。卡文迪什毕生致力于科学研究，从事实验研究达50年之久，性格孤僻，很少与外界来往。卡文迪什的主要贡献有：1781年首先制得氢气，并研究了其性质，用实验证明它燃烧后生成水。但他曾把发现的氢气误认为燃素，不能不说是一大憾事。1785年卡文迪什在空气中引入电火花的实验使他发现了一种不活泼的气体的存在。他在化学、热学、电学、万有引力等方面进行地行多成功的实验研究，但很少发表，过了一个世纪后，麦克斯韦整理了他的实验论文，并于1879年出版了名为《尊敬的亨利·卡文迪什的电学研究》一书，此后人们才知道卡文迪什做了许多电学实验。麦克斯韦说：“这些论文证明卡文迪什几乎预料到电学上所有的伟大事实，这些伟大的事实后来通过库仑和法国哲学家们的著作而闻名于科学界。”
早在库仑之前，卡文迪什已经研究了电荷在导体上的分布问题。1777年，他向皇家学会提出报告说：“电的吸引力和排斥力很可能反比于电荷间距离的平方，如果是这样的话，那么物体中多余的电几乎全部堆积在紧靠物体表面的地方，而且这些电紧紧地压在一起，物体的其余部分处于中性状态。”他还通过实验证明电荷之间的作用力。他还早于法拉第用实验证明电容器的电容取决于两极板之间的物质。他最早建立电势概念，指出导体两端的电势与通过它的电流成正比（欧姆定律在1827年才确立）。当时还无法测量电流强度，据说他勇敢地用自己的身体当作测量仪器，以从手指到手臂何处感到电振动来估计电流的强弱。
卡文迪什的重大贡献之一是1798年完成了测量万有引力的扭秤实验，后世称为卡文迪什实验。他改进了英国机械师米歇尔（John Michell，1724～1793）设计的扭秤，在其悬线系统上附加小平面镜，利用望远镜在室外远距离操纵和测量，防止了空气的扰动（当时还没有真空设备）。他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺木杆，杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球，另用两颗直径12英寸的固定着的大铅球吸引它们，测出铅球间引力引起的摆动周期，由此计算出两个铅球的引力，由计算得到的引力再推算出地球的质量和密度。他算出的地球密度为水密度的5.481倍（地球密度的现代数值为5.517g／cm3），由此可推算出万有引力常量G的数值为 6.754×10-11 Nm2/kg2（现代值前四位数为6.672）。这一实验的构思、设计与操作十分精巧，英国物理学家J.H.坡印廷曾对这个实验下过这样的评语：“开创了弱力测量的新时代”。
卡文迪什在1766年发表了《论人工空气》的论文并获皇家学会科普利奖章。他制出纯氧，并确定了空气中氧、氮的含量，证明水不是元素而是化合物。他被称为“化学中的牛顿”。
卡文迪什一生在自己的实验室中工作，被称为“最富有的学者，最有学问的富翁”。卡文迪什于1810年2月24日去世。
后来，他的后代亲属德文郡八世公爵S.C.卡文迪什将自己的一笔财产捐赠剑桥大学于1871年建成实验室，它最初是以 H.卡文迪什命名的物理系教学实验室，后来实验室扩大为包括整个物理系在内的科研与教育中心，并以整个卡文迪什家族命名。该中心注重独立的、系统的、集团性的开拓性实验和理论探索，其中关键性设备都提倡自制。近百年来卡文迪什实验室培养出的诺贝尔奖金获得者已达26人。麦克斯韦、瑞利、J.J.汤姆孙、卢瑟福等先后主持过该实验室。
一、?? 生平简介
亨利 ·卡文迪许(Henry Cavendish，1731一1810)，英国化学家、物理学家。1731年10月出生于法国尼斯，他的父亲是英国公爵的后裔。卡文迪许在两岁时失去了母亲，这使他形成一种过于孤独和羞怯的性格。
1742一1748年，卡文迪许在伦教附近的海克纳学校读书，1749年考入剑桥大学彼得豪斯学院求学，1753年他在毕业前几天离开了剑桥大学去巴黎留学。回伦敦定居后，在他父亲的实验室中当助手，做了大量的化学、电学实验研究。1760年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员，1803年又成为法国研究院的18名外籍院士之一。1810年，卡文迪许在伦敦逝世，终身未婚。
二、科学成就
卡文迪许的才能是多方面的，他的科学兴趣广泛，富于创造，在化学、电学、力学、热学等方面进行过很多成功的实验研究，取得了卓越的成就。
1 . 勤研究，成为"化学中的牛顿"
1766年，卡文迪许首先研究出二氧化碳、氢气等气体的收集方法，较系统地研究了二氧化碳和氢气的性质。卡文迪许指出收集二氧化碳必须用汞代替水；用物理方法测出了二氧化碳的密度是空气密度的一倍半;从实验上证明了二氧化碳能溶解于同体积的水中，且与动物呼出的、木炭燃烧后产生的气体相同。卡文迪许还用稀硫酸或盐酸跟锌、铁、锡等反应制得氢气，并用排水集气法收集了这种气体，他发现不管用什么酸来溶解同样重量的某种金属，都能得到相同质量的氢气。
1781年，卡文迪许用不同比例的氢气和空气的混合物进行爆鸣实验，他根据生成的液体的物理性质确定这种液体就是纯水。他又用氢气和氧气的混合物进行实验，得到同样的生成物。他由此认定水是由氢和氧组成的，并测出氢气和氧气化合成水时的体积之比为2.02：1，从而证明了水不是元素而是化合物。
卡文迪许在做氢气和过剩的、不纯净氧气通电爆炸实验时发现所得到的水有酸味，用足量的碱使之完全中和后，经蒸发、结晶，能得到少量硝酸盐，他由此推断这种水中含有少量硝酸，并认为这些硝酸是由反应混合气体中的少量氮气与其中过剩的氧气化合生成的二氧化氮溶于水后产生的。1784年，卡文迪许发现电火花通过空气时也能生成氮的化合物，他由此断言氮元素是硝酸的组分之一。
1784年，卡文迪许在玻璃容器里用电火花使氮和氧化合，他发现不论放电多久，总有一个小气泡不能被氧化，由此推断大气中有一种不能被氧化的特殊“浊气”，其总量不超过全部空气的1/120。这个特殊的“浊气"就是惰性气体。卡文迪许的这个预言在110余年之后由英国物理学家瑞利发现第一个惰性元素氩、英国化学家拉姆塞发现新族元素-----惰性元素而得以证实。由于卡文迪许在化学领域的杰出贡献，后人称他为“化学中的牛顿”。
2 . 巧类比，发现电力平方反比律
1687年，牛顿在他的《自然哲学的数学原理》中阐述了牛顿运动定律和万有引力定律。牛顿在推导万有引力定律时曾提出并证明过这样一个命题：“如果粒子间的吸引力随着它们之间距离平方的增加而下降的话，那么一个质量分布均匀的空心球壳对其内部任意一个质点的引力的合力为零，而不管这个质点位于球壳内的哪一点。”由牛顿的命题可以推知：凡是遵守平方反比律的物理量都应遵守这一结论，换言之。凡能表现出这种特性的作用力都应服从平方反比律。受牛顿研究的影响，卡文迪许圆满解释了电荷在导体表面分布并严格遵守距离平方反比律的原因。他说：“从牛顿的证明中同样能得到这样的结论：如果排斥力反比于稍高于二次方的幂，电荷将被推向中心；如果排斥力反比于稍低于二次方的幂，电荷将被从中心推向外缘。”
1773年，卡文迪许用两个同心金属球壳做实验验证了自己的结论，发现了电荷间的作用规律。在他的实验中，外球壳由两个半球组成，两半球合起来正好形成内球的同心球壳，如图1所示。
卡文迪许这样描述他的装置：“我取一个直径为12.1英寸的球，用一根实心的玻璃棒穿过中心当作轴，并覆盖以封蜡。…然后把这个球封在两个中空的半球中间，半球直径为13.3英寸1/20英寸厚。…然后，我用一根导线将莱顿瓶的正极接到半球，使半球带电。”卡文迪许通过一根导线将内外球联在一起，外球壳带电后，取走导线打开外球壳，用木髓球验电器检验内球是否带电。结果发现木髓球验电器没有指示，说明内球没有带电，电荷完全分布在外球上，从而证明了静电斥力服从平方反比定女律。
卡文迪许将这个实验重复了多次，确证静电力服从平方反比定律，指数偏差不超过0.02。卡文迪许这个实验的设计相当巧妙。他用的是最原始的电测仪器，却获得了相当可靠而且精确的结果。他成功的关键在于将静电力规律与牛顿万有引力定律进行类比，通过数学处理，将直接测量变为间接测量，并且用示零法精确地判断结果，从而得到了静电力的平方反比定律。
后来，法国物理学家库仑(C. A. Coulomb，1736~1806)利用“扭秤实验"、"电引力单摆实验"直接测量了同种电荷之间、异种电荷之间的作用力，并于1785年发表论文“电力定律”指出:带电体之间的作用力与它们距离的平方成反比。这就是我们现在所说的库仑定律，与库仑的扭秤实验相比，卡文迪许的同心金属球实验早11年，结果也比库仑的扭秤实验精确。
3 . 改扭秆，"称量地球第一人"
卡文迪许在物理学上最为人推崇的重大贡献之一，是他在年近70岁时完成了测量万有引力常量的扭秤实验，从而使牛顿的万有引力定律不再是一个比例性的陈述，而成为一项精确的定量规律，引力常量的测定也为牛顿的万有引力定律的可靠性提供了最重要的实验佐证。
卡文迪许性情孤僻，很少与人交往，但却与他的老师、英国剑桥大学的天文学家、机械师约翰·米歇尔(John Michell，1724一1793)来往密切，他们的共同理想是要把牛顿的引力思想从天体扩展到地球，进而扩展到磁力和电力。1750年，约翰·米歇尔把一块磁铁用线悬挂起来，再用另一块磁铁去推斥它，从线的扭转程度来测定磁力的大小，发现了两个磁极之间的作用力与磁极间距离的平方成反比。
1798年，卡文迪许改进了约翰·米歇尔所设计的扭秤，在其悬挂扭秤的金属丝上附加一块小平面镜M，如图2所示，
实现了对金展丝扭转角度的放大，利用望远镜在室外远距离操纵和测量，防止了空气的扰动(当时还没有真空设备)。他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺长的木杆，杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球m，另用两个直径12英寸的固定着的大铅球m'吸引它们，测出铅球间引力引起的摆动周期，由此计算出两个铅球的引力，从而推算出万有引力常量G的数值为6.754X1O-11N·m2/kg2。他的测定方法非常精巧，在八、九十年间竟无人能赶超他的测量精度，就是现在看来，卡文迪许的测量仍有相当的精确度(1979年G的测量值为6.6720XlO-11N·m2/kg2)。卡文迪许把自己的这个实验称做“测量地球的重量”，他通过测定的G值算出地球的平均密度为水密度的5.481倍(地球密度的现代数值为5.517g/cm3)，成为“称量地球第一人”。
对这一构思、设计与操作极其精巧的实验，英国物理学家J. H. 坡印廷在《地球》一书中给予高度赞扬，称其“开创了测量弱力的新时代”。
4 . 涉猎广泛，成果丰硕
卡文迪许早年主攻化学和热学，取得许多研究成果，他通过对硫磺、炭、玻璃等物质的试验，发现它们在质量相等、吸热相等的情况下温度的变化不一样，这一结论成为后来比热定律发现的根据；他还认为热不是一种物质而是组成物体的微粒的机械运动，这种观点比较接近近代对热的认识。
卡文迪许还成功地完成了许多电学实验，做出了很多重要发现，他提出每个带电体的周围都有“电气”，这与电场理论很接近;早于法拉第用实验证明电容器的电容取决于两极板之间的物质;他最早建立起电势概念。由于当时没有测定电流的仪器，卡文迪许就把自己的身体当做实验仪器，根据身体的麻木感觉来估计电流的强弱，发现了导体两端的电势(差)与通过它的电流成正比，相当于后来由德国物理学家欧姆确立的欧姆定律。
三、轶闻趣事
1 . 最富有的学者，最博学的富翁
卡文迪许出身于贵族家庭，家产丰厚，在50多岁时又先后从去世的父亲和姑母处得到两大笔遗产，成为百万富翁。不过他依然一心倾注于科学研究，生活朴素，不修边幅，他穿的衣服几乎都是掉扣子的。他对金钱也没有什么兴趣，有一次，他的一个仆人病了，向他借钱治病，他毫不犹豫地开了一张一万英镑的支票，还问够不够用，弄得仆人惊讶不已，不何所措。
卡文迪许一生不愿接近女人。就连自己的女仆也不例外，每天他写好菜单放在餐桌上，等他走后，女仆才能进来，按莱单做好饭菜，等仆人离开后，他才进餐厅吃饭。
卡文迪许是一位活到老、干到老的学者，为了搞科学研究，他把客厅改作实验室，在卧室的床边放着许多观察仪器，以便随时观察现象。卡文迪许的实验研究持续达50年之久，直到79岁高龄逝世的前夜他还在做实验。 厂·
卡文迪许富有，却一心扑在研究上，有人称他是“一切有学问的人当中最富有的，一切最富有的人当中最有学问的”。
2 . 潜心研究，淡泊名利
卡文迪许一生不好交际，不善言谈，很不喜欢那些慕名而来的客人打扰他的研究工作，奉陪客人时，他常常两眼盯着天花板，脑子里思索着自己实验中的问题，为此往往便客人尴尬扫兴，不辞而别。一位最了解他的科学家说：“和卡文迪许谈话，最好不要看他，而要把头仰起，两眼望天，恍若对着空间交谈一样，这样一来，你就可以听到他的长篇大论了。”有一次卡文迪许出席宴会，一位奥地利来的科学家当面奉承卡文迪许几句，他听了起初大为忸怩，继而手足无措，终于坐不住站了起来，冲出室外径自坐上马车回家了。
卡文迪许淡泊名利，不善应酬，但对好学的育年，他却表现出少有的耐心和极大的热情，他曾将一些价格昂贵的铂(白金)送给青年科学家(后成为英国著名的化学家)戴维做实验，有时还放下自己的实验前往皇家学会参观戴维的实验，表现出了令人敬佩的长者风范。
3 . 一本名著，两代风流
卡文迪许一生致力于科学研究，成果丰硕，但却很少公开发表论文，1810年卡文迪许逝世后，他的侄子把卡文迪许遗留下的近20捆实验笔记完好地放进了书橱里，谁也没有去动它。直到1871年，著名物理学大师麦克斯韦(j. C. Maxwell，1831一1879)负责筹建剑桥大学卡文迪许实验室时，这些充满了智慧和心血的笔记才获得重返人间的机会。麦克斯韦仔细阅读了卡文迪许的手稿后，感叹不已：“卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家，这些论文证明卡文迪许几乎预料到电学上所有的伟大事实，这些伟大的事实后来通过库仑和法国哲学家们的著作而闻名于世。”“卡文迪许对研究的关心远甚于对发表著作的关心。…卡文迪许把自己的研究成果捂得如此严实，以至于电学的历史失去了本来面目。”此后麦克斯韦放下自己的研究课题，亲自重复并改进卡文迪许做过的一些实验，呕心沥血5年时间整理这些手稿，于1879年出版了名著，《尊敬的亨利·卡文迪许的电学研究》，使卡文迪许的研究成果流传于世。
4 . 永远的纪念-----卡文迪许实验窒
卡文迪许逝世后，剑桥大学将他工作过的物理系教学实验室命名为卡文迪许实验室。后来，卡文迪许的后代亲属将一笔财产捐赠给剑桥大学扩建该实验室，并以整个卡文迪许家族命名，实验室也发展为包括整个物理系在内的科研与教育中心，该中心注重独立的、系统的、集团性的开拓性实验和理论探索，造就了许多著名的物理学大师;近百年来先后培养出诺贝尔奖获得者26人，卡文迪许实验室也被誉为“培养人才的苗圃”、“物理学家的科学殿堂”、“世界物理实验室的典范”。
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尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473～1543)是波兰伟大的天文学家、太阳中心说的创始人、近代天文学的奠基人。他也是一位多才多艺、学识渊博的巨人，是一位杰出的医生、社会活动家、数学家、经济学家和画家。
??? 哥白尼于1473年2月19日出生在波兰西部维斯杜拉河畔，托伦城圣阿娜巷的一个商人家庭。父亲尼古拉原是克拉科夫的商人，1458年迁居托伦城，因商致富，被选为托伦市的议员和市长。母亲巴巴娜是当地一位富商的女儿。夫妻俩供生两女两男，哥白尼是最小的一个。
??? 在哥白尼10岁时，他父亲去世了，此后一直由舅父路加斯·瓦兹洛德(1447～1512)大主教抚养。大主教是一位具有人文主义思想的进步人士，因此哥白尼从小就受到了良好的教育。舅父先后把他送到了自己主持的圣约翰学校和弗洛科拉维克的教会学校学习。
??? 哥白尼从少年时期就热爱天文学，中学时就曾在老师的指导下，制造了一具按日影以定时刻的日冕，从而培养了他对天文学的浓厚兴趣。
??? 1491年至1495年，哥白尼进入克拉科夫大学学习。克拉科夫是当时波兰的首都，也是东欧最大的贸易和文化中心，有许多国家的留学生在这里学习。由于它地处东西欧交通要冲，所以比较早地受到意大利文艺复兴的影响。
??? 该校教师中对他的影响最大的，是一位具有进步思想的数学家和天文学家沃伊切赫·布鲁泽夫斯基教授。这位学者对公元二世纪古希腊天文学家托勒密的“地心说”提出了怀疑。哥白尼经常去向着位学者请教天文学和数学方面的问题，还学会了运用天文仪器进行天象观测。教授的启蒙教育促使哥白尼决定将自己的一生奉献给天文科学。
??? 哥白尼从克拉科夫大学毕业后，1495年奉哥白尼舅父路加斯·瓦兹洛德之命，越过阿尔卑斯山，前往当时欧洲文化中心意大利留学。原来，大主教为了与所辖的埃尔门兰德教区的条顿骑士团进行斗争，就必须有人精通教会的法律，于是决定派自己的外甥哥白尼去意大利学习教会法。哥白尼是一个懂得维护民族利益的爱国者，尽管他爱好天文学，但他还是欣然同意了舅父的安排。
??? 哥白尼在意大利先后进入博洛尼亚大学、帕多瓦大学和费拉拉大学学习和研究法律、天文学、数学、神学和医学，他同时还学会了希腊文。1503年，哥白尼完成舅父的委托，获得了教会法规博士学位。这期间，哥白尼的主要精力依然放在天文学和数学的研究上。在博洛尼亚大学对他影响最大的是天文学教授达·诺法纳，哥白尼同他一道观测天象，共同探讨改革关于托勒密的学说的问题。后来哥白尼基本上是沿着他的老师所指引的方向，进行伟大的天文学革命的。
??? 1499年，26岁的哥白尼应聘当了罗马大学的天文学教授。1500年11月6日，他在罗马做了月食观察，证实了地动说的正确性。1506年，他从意大利返回祖国。
??? 哥白尼回到波兰後，便在他舅父路加斯·瓦兹洛德大主教手下做私人医生和秘书工作，经办教区的外交事宜，并兼任弗洛恩堡修道院的神甫，直到他舅父路加斯·瓦兹洛德大主教1512年病逝为止。
??? 后来，哥白尼移居弗洛恩堡，从此就在该地担任神甫职务。同时他还利用业余时间行医，免费为贫苦人治病。他的医道高明，被当地人称为“神医”。
??? 虽然哥白尼的工作繁多，但他依然能把主要精力放在天文学的研究上。1512年3月，他在曾购得城堡西北角的一座箭楼，把它作为自己的住所和观测天象之用，这实际上是一座小型天文台。这座箭楼至今尚存，被称为“哥白尼塔”，自十七世纪以来一直被人们作为天文学的圣地。他用自治的简陋仪器，夏去冬来，无论刮风下雨，还是天寒地冻，坚持观测天体长达30年之久。
??? 1516年，当时波兰政府滥发劣质货币，造成物价飞涨，货币贬值，给国内市场带来极大的混乱。为此他写了一本《货币的一般理论》的小册子。主张对货币实行改革，建立“货币同盟”，并规定加入同盟的国家只准流通一种货币，只准一个机关发行，货币发行量必须得到控制……。由于封建主的反对，他的主张未能实行，然而，他是近代第一个提出 进行劣币淘汰的良币理论的经济学家。
??? 哥白尼不仅是一位杰出的经济学家，而且也是一位伟大的爱国主义者，当条顿骑士团疯狂侵略波兰时，他挺身而出，起来保卫自己的祖国。1519年，条顿骑士团来犯，埃尔门兰德地区的僧侣全给吓跑了，而他却勇敢的组织和领导了奥尔兹丁城的人民奋勇反击侵略者，经过五天五夜的激战，终于打退了敌人的进攻。波兰国王为了表彰他在保卫战中的功绩，委任他为“埃尔门兰德总理”，主管这地区的一切政务。
??? 哥白尼是一位多才多艺的学者，他精通拉丁文和希腊文，对古希腊罗马文学也颇有研究；他是一位画家，做过自画像；他还绘制过埃尔门兰德地区的地图，设计过埃尔门兰德个城市的自来水。哥白尼还是一位出色的数学家，他的巨著《天体运行论》附录里，发表过他的球面三角论文。
??? 在哥白尼的一生事业中，无论是在数学、医学还是在法学、经济学等领域都做出了可喜的成绩，然而他之所以能名垂青史，却是因为他的天文学方面的伟大贡献。
??? 1515年，哥白尼开始写作《天体运行论》一书。1525年，哥白尼原来的女管家安娜衷心爱上了这位伟大的科学家，她不顾别人的流言蜚语，毅然来到了被教会剥夺了结婚权利的哥白尼身边，和他一起生活。由于她的精心照顾和帮助，才使得《天体运行论》一书的写作得以顺利进行。1936年，这本书已基本完成，1540年，经过最后一次修改定稿。
??? 早在1530年，哥白尼曾将自己的研究成果，加工整理，写成一篇科学论文，称为《短论》，以手稿的形式赠给欧洲的一些学者传阅。人们对他的学说的态度反映不一，有的拥护，有的坚决反对。由于它害怕教会的迫害，一直未敢发表。1541年秋，哥白尼唯一的弟子。德国维登堡大学年轻的数学教授雷提卡斯，把《天体运行论》的手稿，送往纽伦堡出版。
??? 1543年5月24日，伟大的波兰科学家哥白尼病逝。
太阳中心说
??? 哥白尼的“日心说”发表之前，“地心说”在中世纪的欧洲一直居于统治地位。自古以来，人类就对宇宙的结构不断地进行着思考，早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张，只是当时缺乏依据，因此没有得到人们的认可。
??? 在古代欧洲，亚里士多德和托勒密主张“地心说”，认为地球是静止不动的，其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合，处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说，把“地心说”和上帝创造世界融为一体，用来愚弄人们，维护自己的统治。因而“地心学”说被教会奉为和《圣经》一样的经典，长期居于统治地位。
??? 随着事物的不断发展，天文观测的精确度渐渐提高，人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期，人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右，这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。在这种历史背景下，哥白尼的地动学说应运而生了。
??? 约在1515年前，哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文，他认为天体运动必须满足以下七点：
??? 不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心；地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的中心；所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近；地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的；在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运动产生的，而是地球运动引起的，地球同时进行着几种运动；人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。
??? 此外，哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动。书中，哥白尼批判了托勒密的理论。科学地阐明了天体运行的现象，推翻了长期以来居于统治地位的地心说，并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论，从而实现了天文学中的根本变革。
??? 《天体运行论》
??? 哥白尼认识到《浅说》中的论断是假设的方式提出的，且他的模型所用数据并非亲自观测得出，因此缺乏可信度。1515年，哥白尼便开始着手准备撰写《天体运行论》这一更为完整的论著。十几年来，哥白尼进行了大量的天文观测，收集了大批资料，终于在1533年完成了这部巨著的初稿，随后，他又长期进行观测、验证、修改，使得他的宇宙体系更具说服力，成为一种科学理论。
??? 《天体运行论》的全书共六卷。第一卷为宇宙论，简述了整个宇宙的结构，是全书的精髓。这一卷分四章，先后论述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动”。哥白尼说，“天体的这种旋转运动对于球来说是固有的性质，它反映了球形的特点。球这种形状的特点是简单、没有起点、也没有终点，旋转时不能将各部分相区别。而且球体形状也正是旋转作用本身造成的。”
??? 哥白尼赞同毕达哥拉斯学派的主张，即应当用简明的几何图象来表示宇宙的结构和天体的运行规律。在第一卷的第四章中，哥白尼正确地将行星以及地球绕日运转轨道进行排列，并刊载了他的宇宙模型图。这张我们现在看似普通的天球次序图，在当时却是人类认识宇宙的一次巨大的飞跃。
??? 第二卷运用三角学论证天体运行的基本规律，其中哥白尼首创了平面三角和球面三角的演算方法；第三卷为恒星表；第四卷叙述了地球绕轴运行和周年运行；第五卷阐述了地球的卫星月球；第六卷是关于行星运行的理论。
??? 哥白尼在《天体运行论》中还详细讲解了地球的三种运动(自转、公转、赤纬运动)所引起的一系列现象，岁差现象、月球运动、行星运动的及金星、水星的纬度偏离和轨道平面的倾角。《天体运行论》的诞生使当时所知道的太阳系内天体的位置和运状况更为完整了。
??? 然而，这部伟大著作的出版却经历了一个艰难而曲折的过程。
??? 早在1530年，哥白尼曾将自己的研究成果，加工整理，写成一篇科学论文，称为《短论》，以手稿的形式赠给欧洲的一些学者传阅。人们对他的学说的态度反映不一，有的拥护，有的坚决反对。他的朋友们更竭力在意大利高级教会人士中传播他的新理论和观点。他们试图通过这种办法为哥白尼公布自己的学说铺平道路，从而实现当时的科学革命。
??? 在众多好友的努力下，红衣主教尼古拉·申伯格对哥白尼的学说产生了巨大的兴趣，他在1536年11月1日给哥白尼写了一封信，想了解哥白尼的学说，信中用肯定态度谈到了日心学说中的日、土、月三个天体的位置。然而这位开明的红衣主教在第二年便去世了，没能够成为哥白尼学说的庇护人。
??? 在《天体运行论》完成后，哥白尼却对它的出版犹豫不决了。他但心这部书出版后会遭受到地心说信徒们的攻击，并受到教廷的压制。在朋友和学生的支持鼓励下，经过长期反复的考虑，哥白尼终于决定出版这部著作。1542年，哥白尼给教皇保罗三世写了一封信，寻求教皇的庇护。他相信教皇将用自己的威严与威望保护他，令他的学说免遭谴责。然而，这一切并没有如他所愿，这封哥白尼用来做为《天体运行论》序言的信却只是起到引子的作用。
??? 1541年秋，哥白尼唯一的弟子，德国维登堡大学年轻的数学教授雷提卡斯，把《天体运行论》的手稿，送往纽伦堡出版。由于雷提卡斯坚信哥白尼的学说，受到教会的迫害，不得不背井离乡逃避教会的追捕。临走之前他委托自己的朋友，牧师奥西安德尔代他出版哥白尼的著作。
??? 然而就是这个牧师在《天体运行论》中，按自己的意愿写了一篇没有署名的怯懦的序言，这篇序言完全改变了作者的主张，他和书中的内容很不协调。说这本书中的学说只是为了计算星历表之便而采用的假设，不一定和实际情况相符。这也是在《天体运行论》出版后几十年时期内很少有人重视哥白尼理论的一个重要原因。哥白尼的学生雷提卡斯对此事感到十分愤概，他曾多次要求著作的出版人发行改正版，但这些要求都未能实现。
??? 1543年5月24日，弥留之际的哥白尼终于见到刚刚出版的《天体运行论》，可惜当时的他已经因为脑溢血而双目失明，他只摸了摸书的封面，便与世长辞了。
??? 由于哥白尼的学说触犯了基督教的教义，遭到了教会的反对，就连当时反对天主教的新教也根据《圣经》的记载，群起反对“日心说”。他的著作更是被列为禁书。但真理是封锁不住的，继哥白尼之后，开普勒、布鲁诺、伽利略和牛顿等科学家，又进一步丰富和发展了哥白尼的学说。这一光辉学说经过三个世纪的艰苦斗争，终于获得完全胜利并为社会所承认。1882年，罗马教皇也不得不承认哥白尼的学说是正确的。
??? 哥白尼的历史地位
??? 哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观，这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。因此使天文学从宗教神学的束缚下解放出来，自然科学从此获得了新生，这在近代科学的发展上具有划时代的意义。
??? 哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学，为后世留下了宝贵的遗产。由于时代的局限，哥白尼只是把宇宙的中心从地球移到了太阳，并没有放弃宇宙中心论和宇宙有限论。在德国的开普勒总结出行星运动三定律、英国的牛顿发现万有引力定律以后，哥白尼的太阳中心说才更加的稳固。从后来的研究结果证明，宇宙空间是无限的，它没有边界，没有形状，因而也就没有中心。虽然哥白尼的观点并不完全正确，但是他的理论人类的宇宙观带来了巨大的变革。
??? 恩格斯在《自然辩证法》中对哥白尼的《天体运行论》给于了高度的评价。他说：“自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动，便是哥白尼那本不朽著作的出版，
多普勒的故事
　　多普勒生于1803年，是萨尔茨堡一名石匠的儿子．父母本来期望他子承父业，可是他自小体弱多病，无法当一名石匠．他们接受了一位数学教授的意见，让多普勒到维也纳理工学院学习数学．多普勒毕业后又回到萨尔茨堡修读哲学课，然后再到维也纳大学学习高等数学、天文学和力学．
　　毕业后，多普勒留在维也纳大学当了四年教授助理，又当过工厂的会计员，然后到了布拉格一所技术中学任教，同时任布拉格理工学院的兼职讲师．到了1841年，他才正式成为理工学院的数学教授．多普勒是一位严谨的老师．他曾经被学生投诉考试过于严厉而被学校调查．繁重的教务和沉重的压力使多普勒的健康每况愈下，但他的科学成就使他闻名于世．1850年，他获委任为维也纳大学物理学院的第一任院长，可是他在三年后便辞世，年仅四十九岁． 　　著名的多普勒效应首次出现在1842年发表的一篇论文上．多普勒推导出当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的波频会改变．他试图用这个原理来解释双星的颜色变化．虽然多普勒误将光波当作纵波，但多普勒效应这个结论却是正确的．多普勒效应对双星的颜色只有些微小的影响，在那个时代，根本没有仪器能够量度出那些变化．不过，从1845年开始，便有人利用声波来进行实验．他们让一些乐手在火车上奏出乐音，请另一些乐手在月台上写下火车逐渐接近和离开时听到的音高．实验结果支持多普勒效应的存在．多普勒效应有很多应用，例如天文学家观察到遥远星体光谱的红移现象，可以计算出星体与地球的相对速度；警方可用雷达侦测车速等． 　　多普勒的研究范围还包括光学、电磁学和天文学，他设计和改良了很多实验仪器，例如光学仪器．多普勒天才横溢，创意无限，脑里充满各种新奇的点子．虽然不是每一个构想都行得通，但往往为未来的新发现提供线

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