第四章 科學革命

托勒密地球中心說

　托勒密地球中心說 二世紀的托勒密不僅認同亞里斯多德的天文觀，更衍生發明「周轉圓圈」的觀念，即用很多層周轉圓來解釋行星、月球、太陽的複雜運動，認為天體運動並非等速圓周運動，有快有慢，甚至會後退，亮度也會有變化，藉由這些圓圈可以計算天體未來運動情形。當時地球被認為是宇宙的中心，太陽、月球、行星、恆星則繞著地球旋轉（天動說）。

天動說（左）與地動說（右）示意圖

亞里斯多德的天文觀 1.理論： (1)根據人所能看到的所有東西為證，天空看起來就像是一個以地球為中心的球面，所有東西皆繞地球跑，所以假設地球是宇宙的中心。 (2)天體是由太陽、月球、行星、恆星及第五元素以太組成，以太能幫助太陽讓行星運行不息，是不可捉摸、不會變化的流質或本原物質，代表難以解釋的自然力量。

亞里斯多德的天文觀 2.理論證據： (1)地球不會運動，因為沒有什麼巨大推力能夠推動地球。 (2)地球如果有運動應該會有風，但我們不曾感到有地球運轉的風。 (3)從肉眼觀察，天空天象相同，所以地球沒有繞太陽走的證據。 (4)人類是宇宙中最重要的部分，所以人類會在宇宙的中心點。

歐洲的科學革命 (一)科學革命的背景 1. 文藝復興時代產生質疑、探討精神→ 不再盲目、迷信過去的權威 2. 印刷術的傳入→書籍日益流通，知識交流迅速→ 加速科學進展 3. 精密科學儀器的進步－望遠鏡、鐘擺、顯微鏡、氣壓計 溫度計、天平…

十七世紀的 印刷工廠 伽利略望遠境

十七世紀所使用的顯微鏡

(二)天文學革命 1.中古宇宙觀：「地球中心說」 2.始自：波蘭人哥白尼－「太陽中心說」 A.出版《天體運行論》1543年 B.主張所有行星都繞著太陽運轉 3.克卜勒：提出行星運行三大定律 4.伽利略：證實哥白尼與克卜勒的正確 A.以新發明的望遠鏡觀察 B.發表《關於兩種世界體系的對話》1632年 C.遭羅馬教會迫害

哥白尼革命、哥白尼發明的天象儀

哥白尼像、哥白尼發明的天象儀 1.太陽屹立在宇宙的中心，行星圍繞著太陽運行。 2.月亮繞著地球運行，是地球的衛星。 哥白尼推翻基督教所謂上帝選定地球為宇宙中心的理論，提出了「太陽中心說」（地動說），主要的觀點如下： 1.太陽屹立在宇宙的中心，行星圍繞著太陽運行。 2.月亮繞著地球運行，是地球的衛星。 3.離太陽最近的是水星，其次是金星，再次是地球，地球每年公轉一圈，每日自轉一圈。 4.行星離太陽愈遠，運行的軌道就愈大，週期愈長。在地球之外的行星，依次是火星、木星和土星。

天動說（左）與地動說（右）示意圖

　克卜勒像 日耳曼天文學家克卜勒深受良好的數學訓練，認為宇宙現象可以用數學來解釋。他以既有天文觀測資料為基礎，在對火星運動探索的過程中，進一步提出行星運動三定律。

克卜勒的運動三定律 1.橢圓軌道定律：太陽系行星運動軌跡是橢圓形，太陽位於這些橢圓軌道的一個焦點上。 2.等面積定律：每個行星繞太陽運轉的速率不同，但是單位元時間內行星的向徑所掃過的面積相等。 3「週期定律」：他以數學公式說明距離太陽愈遠的星球，其公轉所費的時間愈長。

克卜勒的等面積定律 行星以橢圓形軌道繞太陽運行，行星與太陽的連線在相等的時間內掃過的面積會相等。 　克卜勒的等面積定律 行星以橢圓形軌道繞太陽運行，行星與太陽的連線在相等的時間內掃過的面積會相等。 S是太陽， 是行星在相等時間內移動的距離，扇形SAB、SCD、SEF 面積相等。 ︵ ︵ ︵ AB、CD、EF

伽利略像、伽利略的天文望遠鏡

伽利略像、伽利略的天文望遠鏡 義大利物理學家伽利略以改良的望遠鏡，觀察天體並發現了凹凸不平的月球表面。1610年1月7日，伽利略又發現了木星的四顆衛星，這無疑印證了哥白尼的學說。借助於望遠鏡，他還先後觀察到了土星光環、太陽黑子、太陽的自轉、金星和水星的盈虧等現象。1632年，伽利略發表關於《兩種世界體系的對話》一書，伽利略聲稱他的觀測結果是所有的行星繞著太陽運轉，而不是地球，公開支持哥白尼學說。

(三)天才的世紀－十七世紀 1.成就： A.學術：天文學、數學、物理學、生物學、醫學 B.科學觀念和方法的革新 最具代表人物 a.培根－「歸納法」 b.笛卡兒－「演譯法」 2.科學革命集大成－牛頓

物理學 三大定律 1.自由落體定律 a.1586年斯蒂文進行自由落體實驗 b.伽利略 2.慣性定律：靜者恆靜，動者恆動（伽利略） 3.力學與萬有引力三定律：牛頓 4.波以耳定律：1661年，波以耳 物質是由原子所構成，在恆溫下，氣體的體積與壓力成反比。

醫學 16th以前，仍依賴巫術、占星術 16th中期，瑞士的帕拉切爾蘇斯從事醫學改革，發現疾病的發生導因人體內的物質成分失衡，於是研發內含礦物質的新藥。 比利時的維薩留斯出版《人體構造》，圖文並茂，描述人體的結構，解剖學成為生物學的基礎。

醫學 1628年，英國醫學家哈維發表《論動物心臟及血液之運動》一文，提出了血液循環理論，對日後醫學有重大的影響。

化學 英國波以耳認為，所有的物質均由微小的粒子所構成。 確定化學元素的定性反應，區分混合物、化合物。 被稱為『現代化學之父』

培 根 英國哲學家 1620年《新工具》 歸納法 實驗→資料蒐集→歸納實驗→建立通則 知識就是力量 任何不能由實驗證明者，皆不能成為通則

笛卡兒 法國哲學家、數學家、物理學家 1637年，《方法論》 反對培根 一個科學的假設是否正確，端賴於是否被演繹推論。非僅依據實驗證明。 『我思，故我在』

牛 頓 發表：《自然哲學的數學原理》 提出：「萬有引力定律」 宇宙觀：機械論 A.宇宙有一定法則 B.靠理性可測量

(四)科學革命的影響 1.歐洲國家陸續成立科學研究機構→ 促進科學研究風氣 A.著名：英「皇家學會」、法「科學院」 B.常舉行討論會，發行刊物 2.新宇宙觀產生－機械論 3.改變思考方式－理性

路易十四接見法蘭西科學院院士