从哥白尼到开普勒
武际可:科技史选讲之四
1
夫天文者，朝廷之实政、儒者之实学，非
比一人一事，可以掉三寸之舌、立地雌黄、 洒笔端之墨，依稀形似者也。此其道在于测 验。
南怀仁：《不得已辨》
丁福保等，《四部总录算法编》，商务 印书馆，1957年，《补遗》，第46页
武际可:科技史选讲之四
2
温家宝说（2007,5,16）
在天球上徘徊地从西向东运行， 399日一徘徊
在天球上徘徊地从西向东运行， 378日一徘徊
武际可:科技史选讲之四
18
(
水 星
晨 星
)
武际可:科技史选讲之四
19
(
金 星
太 白
)
武际可:科技史选讲之四
20
地 球
武际可:科技史选讲之四
21
(
火 星
荧 惑
)
武际可:科技史选讲之四
22
(
木 星
岁 星
)
武际可:科技史选讲之四
毕达哥拉斯提出地球是球形的见解并给出了论证。 提出天球是多个透明球的见解，这些球带着5大行星旋 转。
阿里斯塔恰斯（Aristarchus,310-230BC）第一个尝试 测量太阳、月亮的大小及其与地球的距离。他知道月 亮反光，如以三角形EMS中，E为地球、M为月亮、S 为太阳，当正好为半月时，角M为直角，测得角E的值 为87°（准确值为89.87°），由此估出太阳与月亮的 距离的比值为18－20（准确值是346）。他的这个测量 月亮、太阳距离之比的简单方法一直被天文界使用到 15世纪。他第一个提出过日心说。
武际可:科技史选讲之四
40
哥白尼自画像
武际可:科技史选讲之四
41
武际可:科技史选讲之四
42
中世纪后，在认识论上有很大的进步， 英国教士培根（Roger Bacon,?－1250） 最早喊出号召实验与观察，“看看这世 界”，“结束教条和权威的统治”的口 号。这种思想为广大学者所赞同，从而 逐渐跳出中世纪以纯思辨作为真理标准 的方法论的约束。正是在这些背景下， 新的天文学才得以诞生。
武际可:科技史选讲之四
47
奥赛安德尔为了此书能安全发行，擅自增加了 一篇《关于本书的假说告读者》的未加署名的 前言，大意说书中的理论并不代表行星在空间 的真实运动，而是为编算星表、预推行星位置 的一种人为的设计。当时哥白尼已经身患重病， 无力反对这篇前言。后来这篇前言一直被当作 哥白尼的亲笔，多次出版都被保留在书中。直 到上一世纪中叶，有人在布拉格的图书馆里发 现了《天体运行论》的原稿才搞清楚，在以后 再版时将它删去了。1543年5月24日哥白尼收 到刚印好、飘着油墨香味的《天体运行论》的 样书时，已经不能说话了，不久，他便离开了 人世。
武际可:科技史选讲之四
44
哥白尼在30岁时回到波兰，那时他舅父在一个大教堂 里当教士，他也就在舅父的教堂里当一名博学教士。 此后他就一直在那里工作到去世。在教堂里，他的任 务是记帐、看病等教堂事务，在余下的时间就去思考 他的宇宙模式。
1512年，他的舅父去世了，他继续在那里工作，并且 在教堂附近的平台上安装了一些简陋的天文仪器，以 供他观察之用。
武际可:科技史选讲之四
46
在唯一的学生雷蒂库斯与其他朋友的极力劝说之下， 哥白尼终于同意出版《天体运行论》了，雷蒂库斯以 极大的热情帮他缮写手稿并且以这本书的编辑的身份 前往纽伦堡联系出版事宜。在纽伦堡，雷蒂库斯收到 了哥白尼补写的将此书献给教皇保罗三世的献词。这 份献词的目的是向教皇阐述此书绝无亵渎之意，以求 得教皇的谅解和庇护。在献词中，哥白尼提到他出版 这本书的忧虑是怎样被他的一些好友消除的，但是， 由于疏忽，哥白尼没有一处提到雷蒂库斯。也许是由 此引起雷蒂库斯的不快，从而丧失了对出版此书的热 情，并放弃了此书的编辑工作，转由纽伦堡的出版商 奥赛安德尔（A.Osiander, 1498－1552）继续。
武际可:科技史选讲之四
43
从幼年到青年时期他在当地求学，除了学习古典著作 以外，还研究天文学，并且学会了使用简单的天文仪 器。之后，他的舅父本来想培养他成为教职人员，所 以送他到意大利游学，在那里他学习了教会法律、希 腊文，并且得到了博士学位。在意大利，他继续对天 文学保持浓厚的兴趣，除了阅读拉丁文的天文著作之 外，他还学会阅读希腊文的天文著作。他26岁时，来 到罗马，在那里教授天文学与数学。后来又学习了两 年医学。
武际可:科技史选讲之四
8
武际可:科技史选讲之四
9
2002年2月的 星图
武际可:科技史选讲之四
10
武际可:科技史选讲之四
11
武际可:科技史选讲之四
12
(
太 阳
金 乌 ）
武际可:科技史选讲之四
13
月亮由西向东运行一周时间为27.3日（即每日 运行12°－13°）每周运行约90°。朔（月亮 暗的时候）、望（月亮圆的时候）周期（与运 行周期不同）为29.5306日。如果仔细观察可 发现月亮在天空中的运行不是等速的。
有一句哲言，一个民族有一 些关注天空的人，他们才有 希望；一个民族只是关心脚 下的事情，那是没有未来的。 我们的民族是大有希望的民 族，希望同学们经常地仰望 天空，学会做人，学会思考， 学会知识和技能，做一个关 心国家命运的人。”
武际可:科技史选讲之四
3
竺可祯先生：
为什么中国古代没有产生自然科学，原载《科学》28卷第3期（1946 年9月）
2． 预言它们以后的位置； 3． 讨论它们可能的真实运动图形。
这些一直是17世纪之前天文学追求的 目标。
武际可:科技史选讲之四
27
•1．2 在托勒密以前古希腊天文学 的成就
• 图2 阿里斯塔恰斯测日月距离比的示意图
武际可:科技史选讲之四
28
古希腊在托勒密之前的天文学已经相当发达，资料也 已相当多。
武际可:科技史选讲之四
5
•§1 古希腊人的天文学和托勒密系统
天文学作为自然科学最早的学科，它的 任务主要是描述、记载和观测天体的运 动。也可以说，主要是天体这种特殊物 体的运动学。近代精密力学的最早萌芽 即是从天文学开始的。
武际可:科技史选讲之四
6
•1．1 天体的视运动
从远古起，人类就注意并观察日、 月、星辰的运动和变化。世界各民 族都是这样。所观察到的这些变化 大致可以归纳如下：
武际可:科技史选讲之四
29
阿波罗尼对行星运动提出均轮（deferent 即行星匀速 地绕地球运动的圆形轨道）与本轮（epicycle即行星 以匀速绕均轮上匀速运动点的又一种圆周运动）的方 案。根据这一方案可以正确解释行星的。
伊巴谷(Hiparchus,?-126BC)测得四季长短不等、一年为 365.25日。他还得到月亮的距离，他将太阳、月亮运动 编制了精密的表，用以推算日月食。他发现了岁差， 即黄道和赤道之间的交点在缓慢地改变，每年为46.8〃 （现今为48〃）。他编制了星图、发明了球面三角学。 他曾被称为天文学之父，是古代在有成就的天文学家 逆行。
在引用钱宝琮先生当年在 浙江大学《吾国自然科学 不发达的原因》演说里的 几句话：“我国历史上亦 曾提倡过科学，而科学所 以不为人重视者，实因中 国人太重实用。而外国人 则注重实用之外，尚能继 续研究，由无用而至有用， 故自然科学能大有发展。”
武际可:科技史选讲之四
4
1. 古希腊人的天文学和托勒密系统 2. 尼古拉·哥白尼及其贡献 3. 开普勒的行星运动三大定律
托勒密的系统是：
地球处于天球的中心；
各行星与日、月绕地球作等速圆周运动，而且还
进行沿着绕自己平均位置为中心的小圆（本轮）作等
速运动。对行星的轨道圆来说，地球的位置是偏心的；
星空是一个以地球为中心的24小时旋转一周的球
体。
武际可:科技史选讲之四
32
托 勒 密 地 心 说 系 统 图
武际可:科技史选讲之四
33
武际可:科技史选讲之四
34
武际可:科技史选讲之四
35
武际可:科技史选讲之四
36
武际可:科技史选讲之四
37
托勒密的系统建立后，被人们普 遍认可，被宗教统治者定为天经 地义一成不变的真理。经过了一 千多年，到16世纪由哥白尼开始 的天文学革命打破了整个人类追 求知识的长期沉寂。这个重大时 代变革的时代背景是：
武际可:科技史选讲之四
39
§2 尼古拉·哥白尼及其贡献
2．1 哥白尼的生平简历
尼 古 拉 · 哥 白 尼 （ Nicholas Copernicus,1473－1543）出生于波兰的普 鲁士地区，10岁时他父亲去世，由他舅 父抚养长大。他的舅父是这个地区的主 教，在当时政教合一的西方，实际上是 这个地区的最高统治者。
哥白尼最大的贡献是他积数十年如一日撰写的著作 《天体运行论》，这本书提出了日心说，从而结束了 一千多年的地心说的统治。
武际可:科技史选讲之四
45
《天体运行论》定稿之后，一直未付印，因为他意识 到他的体系与教会所提倡的地心说是根本对立的，必 为教会所不容，所以踌躇再三。
1539年，有一位名叫雷蒂库斯（G. J. Rheticus, 1514－ 1574）的青年数学家专程到波兰拜访哥白尼，在两年 之中学会了哥白尼的学说，成为哥白尼的热烈的拥护 者和亲密的朋友。雷蒂库斯写了一篇《天体运行论浅 说》，这篇文章是以写信的方式介绍了《天体运行论》 的基本要点。文中对这本书赞美备至，但未提作者的 名字，称作者为“托伦的神父”。大约在1540－1541 年间，这篇文章以单行本的形式出版了，并且引起了 社会上强烈的反响。
23
(
土 星
镇之四
24
5大行星运行规律，从表中可 发现，前2个和后3个不同，前 者称为内行星，后者称为外 行星。
从哥白尼到开普勒
武际可:科技史选讲之四
6
武际可:科技史选讲之四
7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2002年2月的 星图
武际可:科技史选讲之四
8
武际可:科技史选讲之四
9
武际可:科技史选讲之四
10
太 阳 金 乌 ）
武际可:科技史选讲之四 11
(
月亮由西向东运行一周时间为27.3日（即每日 运行12°－13°）每周运行约90°。朔（月亮 暗的时候）、望（月亮圆的时候）周期（与运 行周期不同）为29.5306日。如果仔细观察可 发现月亮在天空中的运行不是等速的。 除了太阳与月亮之外，古代人们把位置变化 的星称为行星，肉眼能看见的行星有5个，即： 金星（太白）、木星（岁星）、水星（晨星）、 火星（荧惑）、土星（镇星或填星）。它们的 运行规律各不相同，分别描述如表。
武际可:科技史选讲之四
4
•1．1 天体的视运动
从远古起，人类就注意并观察日、
月、星辰的运动和变化。世界各民 族都是这样。所观察到的这些变化 大致可以归纳如下：
武际可:科技史选讲之四
5
天球每一昼夜旋转一周，天上的恒星相对位置 不变。天球旋转轴的北极在北极星附近。一切 天体都参加天球的周日运动。方向从东向西。 太阳在天球上每日由西向东约1°，365.24天 运行一周，其轨迹称为黄道。太阳运行的速度 夏季比冬季慢，如在6月1日到6月30日运行了 27.5° ， 而 在 12 月 1 日 到 12 月 30 日 运 行 了 29.5°。将周日运动星图上与北极星呈90°的 星连起来，称为赤道。黄道和赤道交角为 23.5°。
武际可:科技史选讲之四
12
月 亮 玉 兔 ）
武际可:科技史选讲之四
自然科学论文开普勒三定律及其意义
开普勒三定律及其意义开普勒（1571-1630年）是德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。
他将数学和天文观测结合起来，在天文学方面做出了巨大的贡献。
开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫日心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的立法者”。
开普勒定律：也统称“开普勒三定律”，也叫“行星运动定律”，是指行星在宇宙空间绕太阳公转所遵循的定律。
由于是德国天文学家开普勒根据丹麦天文学家第谷·布拉赫等人的观测资料和星表，通过他本人的观测和分析后，于1609～1619年先后早归纳提出的，故行星运动定律即指开普勒三定律。
开普勒定律是开普勒发现的关于行星运动的定律。
他于1609年在他出版的《新天文学》上发表了关于行星运动的两条定律，又于1618年，发现了第三条定律。
开普勒很幸运地能够得到，著名的丹麦天文学家第谷·布拉赫所观察与收集的，非常精确的天文资料。
大约于1605年，根据布拉赫的行星位置资料，开普勒发现行星的移动遵守三条相当简单的定律。
开普勒的定律给予亚里士多德派与托勒密派在天文学与物理学上极大的挑战。
他主张地球是不断地移动的；行星轨道不是周转圆(epicycle的，而是椭圆形的；行星公转的速度不等恒。
这些论点，大大地动摇了当时的天文学与物理学。
经过了几乎一世纪披星戴月，废寝忘食的研究，物理学家终于能够用物理理论解释其中的道理。
牛顿利用他的第二定律和万有引力定律，在数学上严格地证明开普勒定律，也让人们了解其中的物理意义。
开普勒的三条行星运动定律改变了整个天文学，彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系，完善并简化了哥白尼的日心说。
一、开普勒第一定律开普勒第一定律，也称椭圆定律；也称轨道定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
二、开普勒第二定律开普勒第二定律，也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线（向量半径）所扫过的面积都是相等的。
探索宇宙的历程中涌现出的历史人物
探索宇宙的历程中涌现出的历史人物在探索宇宙的历程中，涌现出了许多具有重要影响力的历史人物。
以下是其中一些人物的简要介绍：1. 哥白尼（Nicolaus Copernicus）：哥白尼是现代天文学的奠基人之一。
他提出了“地心说”的观点，认为太阳是宇宙的中心，而地球是围绕太阳运行的。
这一观点颠覆了旧有的地心说观念，为后来的天文学研究铺平了道路。
2. 开普勒（Johannes Kepler）：开普勒是一位重要的德国天文学家和数学家。
他通过对天体观测数据的分析，发表了“开普勒定律”，以解释行星运动规律。
这些定律为后来的宇宙探索提供了重要的指导。
3. 伽利略（Galileo Galilei）：伽利略是意大利天文学家、物理学家和数学家，被誉为现代科学之父。
他利用望远镜观测到了许多重要的宇宙现象，例如月球表面的山脉和陨坑，木星的卫星等。
他的观测结果支持了哥白尼的太阳中心观点，但遭到当时教会的强烈反对。
4. 牛顿（Isaac Newton）：牛顿是一位英国物理学家、数学家和天文学家，他发表了《自然哲学的数学原理》（Principia Mathematica），提出了经典物理学的三大定律，即牛顿运动定律。
这些定律为宇宙的运动规律提供了基础，并且对后来的宇宙探索产生了重要的影响。
5. 哈勃（Edwin Hubble）：哈勃是一位美国天文学家，他通过观测星系的红移现象，提出了“哈勃定律”，揭示了宇宙的膨胀现象，从而支持了宇宙大爆炸理论。
他的发现深刻影响了宇宙学的发展和人类对宇宙的认识。
6. 格里戈里·佩列斯基（Grigori Perelman）：佩列斯基是一位俄罗斯数学家，他通过解决庞加莱猜想的问题，为数学家们在宇宙结构和拓扑学等领域做出了重要的贡献。
他的工作对宇宙结构和空间形态的理解具有深远影响。
这些历史人物通过他们的研究和贡献，在探索宇宙的历程中推动了科学的发展，改变了人类对宇宙的认知和理解。
他们的工作为后来的研究和探索提供了重要的基础。
哥白尼式革命的真正完成
哥白尼式革命的真正完成哥白尼式革命无疑是人类历史上的一项重要事件，这场革命彻底颠覆了古老的天动说和地心说的观念，将我们从封闭和迷信的世界中解放出来，为人类的科技和文明进步打开了崭新的大门。
但是，这场革命究竟是什么样的呢？她又是如何完成的呢？本文将逐一阐述此问题，并结合5个例子来证明这场革命的真正完成。
首先，谈论什么是哥白尼式革命。
哥白尼式革命也被称为科学革命，是指在16世纪末至17世纪初期，数学家、天文学家尼古拉·哥白尼提出了“地球绕日运动”的理论，彻底颠覆了“天动说”的观念。
在这个过程中，人们的思想突破了“天圆地方”的枷锁，探索和发现性质和规律，形成了一种独立于古代传统和宗教、基于经验和实验的新型自然科学体系。
革命必须有革命的方式，哥白尼式革命也不例外。
在哥白尼的思想渐渐被人们所认可的时候，革命也正在隐隐地发生。
这场革命主要通过三种方式进行：哲学方面的追求、科学实验的不断推进以及传统权威的挑战。
一、哲学追求科学的重要基础是哲学，所以在哥白尼式革命中，哲学思想的追求成为了一个重要的课题。
哥白尼的理论认为，地球绕日而转，这一观点背后的思想是天体运动规律和地球的位置，而这一思想的发源地是古希腊哲学。
亚里士多德主张的是宇宙由一个不动的核心——天球以及各个固定不动的天体组成，而地球则是存在于这些天体中的一个天体。
然而，哥白尼式革命主要是从亚里士多德的哲学思想中突破了出来，尝试去探索和发现新的规律和本质。
二、科学实验推进哥白尼式革命的突破来源于对现象的深入观察和实验。
众所周知，哥白尼是参军打战的身世，可是在现实生活中，他会研究气象、测量地球的大小、和时间有关的计算等等。
他甚至在自家的天文台进行了仔细的观察和研究，以确保自己的科学理论的可靠性。
当时，人们需要精确的观察和研究，来验证哥白尼的理论是否正确，于是就开始进行精确的观察和测量，以及实验验证，这是科学实验推进的新里程碑。
三、传统权威挑战在哥白尼式革命中，传统权威是一个非常大的挑战。
自然科学论文开普勒三定律及其意义
开普勒三定律及其意义开普勒（1571-1630年）是德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。
他将数学和天文观测结合起来，在天文学方面做出了巨大的贡献。
开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫日心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的立法者”。
开普勒定律：也统称“开普勒三定律”，也叫“行星运动定律”，是指行星在宇宙空间绕太阳公转所遵循的定律。
由于是德国天文学家开普勒根据丹麦天文学家第谷·布拉赫等人的观测资料和星表，通过他本人的观测和分析后，于1609～1619年先后早归纳提出的，故行星运动定律即指开普勒三定律。
开普勒定律是开普勒发现的关于行星运动的定律。
他于1609年在他出版的《新天文学》上发表了关于行星运动的两条定律，又于1618年，发现了第三条定律。
开普勒很幸运地能够得到，著名的丹麦天文学家第谷·布拉赫所观察与收集的，非常精确的天文资料。
大约于1605年，根据布拉赫的行星位置资料，开普勒发现行星的移动遵守三条相当简单的定律。
开普勒的定律给予亚里士多德派与托勒密派在天文学与物理学上极大的挑战。
他主张地球是不断地移动的；行星轨道不是周转圆(epicycle的，而是椭圆形的；行星公转的速度不等恒。
这些论点，大大地动摇了当时的天文学与物理学。
经过了几乎一世纪披星戴月，废寝忘食的研究，物理学家终于能够用物理理论解释其中的道理。
牛顿利用他的第二定律和万有引力定律，在数学上严格地证明开普勒定律，也让人们了解其中的物理意义。
开普勒的三条行星运动定律改变了整个天文学，彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系，完善并简化了哥白尼的日心说。
一、开普勒第一定律开普勒第一定律，也称椭圆定律；也称轨道定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
二、开普勒第二定律开普勒第二定律，也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线（向量半径）所扫过的面积都是相等的。
经典力学的建立和发展
经典⼒学的建⽴和发展第⼆章经典⼒学的建⽴和发展⽜顿在“原理”⼀书中⼀开始便说:我把这部著作叫做《⾃然哲学的数学原理》，因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种⾃然之⼒，⽽后⽤这些⼒去论证其他的现象。
本章主要四⽅⾯内容:1.近代科学诞⽣是从天⽂学的突破开始 —— 哥⽩尼⽇⼼说。
2.经典⼒学是从伽利略和开普勒时代开始的，到⽜顿时代到达成熟阶段。
3.⽜顿的哲学思想、科学研究⽅法和⼒学机械观。
4.具体知识 —— 着重⼏个守恒定律。
§2.1 坐标系、位置⽮量、速度先介绍在⼒学中的基本物理量:1.⼒学是定量的科学，为了描写物体运动，必须引⼊基本量位置、时间、速度。
2. 在⽜顿⼒学中，坐标和时间是独⽴的，且测量长度的尺在不同参考系中“长度是不变的”和所⽤的钟测得的是“绝对时间”（即不同参考系中钟的快慢⼀样）。
3. 速度是⽮量，速度合成⽤平⾏四边形法则。
4.在数学和物理中，作图法很重要，可帮助我们理解。
希望同学们在学习中重视图形的⽤处，体会⽤图形来分析说明问题的重要性和必要性。
§2.2 从哥⽩尼到开普勒⼀、向地⼼说挑战——哥⽩尼创⽴⽇⼼说1.为什么近代科学诞⽣是从天⽂学的突破开始的？早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚⾥⼠多德就已提出了“地⼼说”，即认为地球位于宇宙的中⼼。
公元140年，古希腊天⽂学家托勒密发表了他的13卷巨著《天⽂学⼤成》，在总结前⼈⼯作的基础上系统地确⽴了地⼼说。
根据这⼀学说，地为球形，且居于宇宙中⼼，静⽌不动，其他天体都绕着地球转动。
这⼀学说从表观上解释了⽇⽉星⾠每天东升西落、周⽽复始的现象，⼜符合上帝创造⼈类、地球必然在宇宙中居有⾄⾼⽆上地位的宗教教义，因⽽流传时间长达1300余年。
2. ⽇⼼说提出的科学根源、哲学根源和历史根源是什么？(1) 科学根源：随着天⽂学观察数据越来越多，为了给予解释，托勒密的地⼼说不断修补，越来越复杂，难以使⼈信服。
(2) 哲学根源：他接受毕达哥拉斯学派提出的“宇宙是和谐的，可⽤简单的数学关系来表达宇宙规律”的基本思想。
从托勒密到开普勒
从托勒密到开普勒从托勒密到开普勒从托勒密到开普勒，人类对天体运动规律的认识经历了质的飞跃。
先是托勒密总结前人的天文研究成果，形成地心说，后是哥白尼提出日心说，再是开普勒对日心说的定量描述。
托勒密，生于公元85年。
是公元127～151年在亚历山大城进行天文研究最重要的人物之一，也是影响人类达1000余年之久的“地心说”理论的集大成者和代表者。
托勒密的地心理论，用了近80个以地球为圆心的同心球壳来解释天体运动。
它的宇宙理论的基础就是，地球是宇宙的中心。
当时的教会依据他的理论，提出了宇宙结构的“多重天理论”把宇宙看成是以地球为中心的多个同心球壳，上帝居于球壳的最高层，统治和主宰着宇宙万物。
运用托勒密的理论，能对一些天文现象作出比较合理的解释，能够反映一定的天体运行状况，最主要的是托勒密的天文理论符合教会麻痹人民，确定上帝至高无上地位的需要，被当时的教会统治者奉为“金科玉律”，得以广泛流传。
托勒密的天文理论，其中有科学的成分，也不乏缺少有力的事实依据的推测与杜撰，特别是将地球作为宇宙的中心，这是根本性的错误。
这对他个人和对人类，都是一个悲剧。
公元165年，托勒密逝世。
托勒密逝世1000多年后的1473年2月19日，哥白尼出放浪潮。
对日心说的继续研究和完善，最主要的是第谷和开普勒，这是一对师生，是天文研究的黄金搭档，第谷擅长观测，开普勒擅长数学推理。
开普勒出生的公元1571年，恰好是哥白尼发表《天体运行论》的第二十八年。
他的老师第谷临终前，把一生对750多颗星的观测记录交给了他。
开普勒运用数学知识与方法，研究老师的记录数据，他利用匀速圆周运动模型分析这些数据，发现利用哥白尼的理论计算出的结果与观测资料记载的数据总是相差0.133度的微小差别。
但细心的开普勒没有把这当成误差，当他把行星的运动轨道设想成椭圆，太阳就处在椭圆的一个焦点时，计算结果与观测结果几乎完全相同。
再经过大量的仔细观测，他终于发现，行星的运动轨道是椭圆而不是圆，并以此为基础，继哥白尼之后，再次对天体的运动科学立法，提出了行星运动三大定律。
第二讲 从天上到地上———哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿
第二讲从天上到地上———哥白尼—开普勒—伽利略—牛顿近代科学始于仰望星空，文艺复兴时期的哥白尼和开普勒，思想直承古希腊，眼光还在天空；直到伽利略才把数学从天空中拉回到地面上，最后是牛顿，对天上地上的自然现象做了第一次大综合，他的著作就是《自然哲学的数学原理》。
至此，数学从理型世界回归到了现实世界。
这个过程当中有两点值得注意。
第一点，数学与实验的结合。
毕达哥拉斯—柏拉图的数学传统有一种鄙薄实用、厌弃现实世界的倾向，这虽然也表现了一种对数学的执着，即，不被纷乱的表相所迷惑，坚信数学对事物的本质有一种理解力，不是用现实的不完美的材质去建立数学，去改变数学，反而要用数学的形式去解释现实。
柏拉图的学生亚里士多德的观点与此相反，在亚里士多德那里，数学的地位不高，只是描述事物的形式属性的。
数学的作用肯定是要大于亚里士多德所说的，因此亚里士多德的数学观在数学界一直没有什么市场，当然了，科学界和经济学界那些认为数学永远只有工具性价值的人一定是亚里士多德的门徒。
柏拉图的数学观对科学的阻碍作用是显然的，把数学的领地限制在了理型世界。
上一讲说过，这种观点在亚历山大时期就已经大打折扣了，那里已经出现了数学与经验知识相结合的苗头，并且产生了阿基米德这样完全具有近代科学思想素质的天才。
数学的发展需要一种自由的气氛，既要有对物理世界的问题的惊奇感，又要有从抽象方面思考这些问题的兴趣，而不必去关心是否会带来实际的利益。
亚历山大时期的数学和科学已经有了这种迹象，它似乎能够把雅典时期的超凡脱俗的数学拉回到现实世界中来。
但是强大的罗马文明和随之而来的漫长的欧洲中世纪文明打断了这种自然的进程，数学和科学的发展此后几乎都完全停滞了。
如果说罗马文明产生不出好的数学是因为它太过重视实用效果的话，那么欧洲中世纪文明不能产生数学成果则出于正好相反的原因，它根本就不关心现实的物理世界，现世的俗务都是不重要的，重要的是死后的天国，以及为此而做的心灵上的长期训练。
哥白尼与天体运行论第谷与开普勒运动学的奠基
对火星轨道的研究是开普勒重新研究天体运动的起点。开 始，开普勒用正圆编制火星的运行表，发现火星老是出轨。他 便将正圆改为偏心圆。可是，依照这个方法来预测火星的位置， 跟第谷的观测数据仍然不符，产生8’的误差。 开普勒知道第谷观测数据的准确性，所以他没有将这一误 差“观测范围内的允许误差”，而是认为“匀速圆周运动”的 假设存在错误。此后，开普勒转向了用第谷的观测数据去确定 行星的运行轨道。从而发现火星轨道是一种椭圆，并进而发现 每个行星都沿椭圆轨道运动，太阳就在一个焦点上；接着又发 现面积定律。上述两定律发表在1609年出版的《新天文学》上。 在1619年出版的《世界的和谐》中公布了周期定律。 ※开普勒的上述重要发现，为牛顿创立天体力学理论奠定 了基础。开普勒是用数学公式表达物理定律并成功的人之一。 从此开始，数学方程就成为表达物理定律的基本方式。
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”
二.第谷与开普勒
1.第谷(Tycho
Brahe,1546-1601)的天文观测
丹麦人，生于贵族家庭，1576年在丹麦国王腓特烈二世 资助下在哥本哈根海峡的一个小岛上修建了一座完善的天文 台，测量精度较前人提高了几十倍至上百倍，在21年的观测 中，各行星角位置的误差仅为2’(即0.033°，1°=60’)。他 将亚里士多德理论和哥白尼体系进行了折中，认为，除地球 和围绕它的月亮外，其他天体都绕太阳运转，太阳率领众行 星围绕地球运转，地球是静止不动的。被人誉为“星学之 王”。 腓特烈二世逝世后，第谷失去了资助。1599年，他在布 拉格得到了奥皇卢道夫的一份赠款，于是他把部分仪器搬到 了布拉格。在这里，他得到了一个青年助手开普勒。他们共 同进行观察，直到1601年第谷去世。
关于哥白尼的故事
关于哥白尼的故事 篇一：哥白尼生平主要简介 一. 哥白尼生平主要简介 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的一个商人家庭。
家里 兄妹四个， 哥白尼是最小的。
在他 10 岁时， 父亲去世了， 舅父卢卡斯承担起了抚育他的重任。
1489 年哥白尼的舅舅当上了主教，他运用影响力帮哥白尼在义大利当上神父，并为他申 请到一笔助学金让他继续深造， 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。
因此在这座古老的大学里，新兴的资产阶级人文主 义思想和腐朽的封建教会的经院哲学之间展开了激烈的斗争。
哥白尼在先进的人文主义思想的 熏陶下，在心灵里埋下了向经院哲学挑战的种子。
在这里，他遇到了对他的一生产生深远影响 的数学家和天文学家布鲁楚斯基（Brudzewski）教授。
是这位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。
1496 年哥白尼前往意大利求学，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。
1497 年，哥白尼就任瓦尔半米亚牧师的僧正。
1502 年， 哥白尼修读完硕士学位之後， 又到巴多瓦大学攻读教会法律和研究医学。
1503 年，哥白尼获得了教会法规博士学位。
1506 年返回波兰故乡，担任舅舅瓦克金路德主教的秘书兼教会的医生 1510 年后，他先后从事过管理、外交等工作。
他是一个杰出的经济学家，写过《货币的 一般理论》一书。
他是近代第一个提出劣币淘汰良币理论的经济学家。
哥白尼医术高明，他利 用业余时间行医，免费为穷苦人治病，是一位颇有名望的医生，被人们誉为“神医”。
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。