FTP: http://biodiv.sinica.edu.tw/cmyang.htm 淡江大學版 佛光人文社會學院 科技未來 第03章 時空宇宙(1) 楊棋明 博士 中央研究院生物多樣性研究中心 Email: cmyang@gate.sinica.edu.tw Tel: 02-27821258#612, 613 FTP: http://biodiv.sinica.edu.tw/cmyang.htm
時空宇宙 一、古典宇宙觀 二、時間與空間 三、膨脹中的宇宙 四、恆星的演化 五、太空的探險 六、結語
古典宇宙觀 概論 地心說 日心說 行星運動定律 牛頓的萬有引力定律
古典宇宙觀~概論 五千年前古人類即有極簡陋的天文知識，包括著名的埃及和馬雅的金字塔、英國巨石柱群、亞述石碑、中國的古籍記載等 人類早期的宇宙觀是以他們『看到的一切』為依據，因此『天圓地方』幾乎是人類最早對這世界共同的看法
古典宇宙觀~概論 『蓋天說』…天如張開的傘，地方如棋盤 『渾天說』…張橫製作渾天儀，呈現天體運轉的情形，天是一個圓球，地球漂浮於天體之間 『宣夜說』…天是無邊無涯無限高遠的氣體， 而日月星辰皆漂浮其中
古典宇宙觀~地心說 古希臘天文學家重視探討天文現象的內在關係和宇宙的結構 希臘人認為地球一定是球形的，而日、月和行星都在同心的圓周軌道上以均速繞地球運行 柏拉圖與亞里斯多德，認為宇宙是由地球為中心的同心球殼所組成
古典宇宙觀~地心說 地心說的集大成者是公元二世紀的希臘學者托勒密，發展出地心宇宙論，因此後世稱『地心體系』為『托勒密體系』 地心系
古典宇宙觀~地心說 由於觀測的精確度提升，簡單的繞地等速圓周運動已不足以解釋當時所觀察到的行星運動現象，如行星的逆行及金星和火星亮度的變化 行星逆行現象
古典宇宙觀~地心說 托勒密體系引進『本輪』及『均輪』的想法 因托勒密體系有不少牽強之處，且不能完全符合實際的觀測結果，最終被較簡潔的日心說所取代
古典宇宙觀~日心說 公元前三世紀有一些希臘哲學家懷疑地心說並首次提出日心說的觀念 真正挑戰『地心說』的是文藝復興時期的波蘭天文學家哥白尼，奠定了現代天文學的基礎，也冒犯了歐洲天主教廷
古典宇宙觀~日心說 日心系
古典宇宙觀~日心說 義大利科學家伽利略發現了木星的四顆衛星，給『地心說』帶來一大反證，因此觸犯教廷，被終身監禁 哥白尼的日心體系靠著：觀測者—第谷‧布拉赫及計算者—刻卜勒，得到科學界的接受
古典宇宙觀~行星運動定律 第谷 歐洲最後一位用肉眼觀測天象的天文學家 1572年發現一顆超新星，證明亞里斯多得『天不變』理論的謬誤 因宗教緣故未接受『日心說』，主張『半日心半地心說』：行星繞太陽，太陽率行星再繞地球運行
古典宇宙觀~行星運動定律 刻卜勒 刻卜勒第一行星運動定律：行星的軌道是橢圓的，太陽在橢圓的一個焦點上 刻卜勒
古典宇宙觀~行星運動定律 刻卜勒第二行星運動定律：行星和太陽的速線在相同的時間內所掃過的面積是相同的 橢圓軌道與等面積速率定律
古典宇宙觀~行星運動定律 刻卜勒第三行星運動定律：行星公轉週期的平方正比於其軌道長軸的立方
古典宇宙觀~牛頓的萬有引力定律 牛頓總結當時力學和天文學的重大成果，並以他創立的微積分理論，建立一套完整的力學體系，開創了天文學的一個分支—天體力學
古典宇宙觀~牛頓的萬有引力定律 牛頓領悟到讓蘋果下落的力，和使月球繞地運行的力是同一種力，這就是萬有引力思想的開始 月球的下墜運動
古典宇宙觀~牛頓的萬有引力定律 在瞭解月球的運動後，牛頓推想地球及其他星球的繞日運動也必然是受同一太陽引力所影響，成功推導出刻卜勒的三條行星運動定律 因『彗星的運動』及『海王星的發現』， 使牛頓理論普遍被接受