数学史与科学史06世界科学史3课件

1、牛顿Isaac Newton 1642-1727 不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。 拉普拉斯Pierre Laplace (1749-1827)第 5 讲牛顿革命The Newtonian Revolution 1642年12月25日 林肯郡Lincolnshire伍尔索普Woolsthope 1647年，入乡村学校 1658年，重返格兰珊公学 Kings School in Grantham 1656年，回乡务农Trinity College 1661年，剑桥大学三一学院 1665年6月1666年12月，回乡避鼠疫 1665年，学士学位 Bachelor of Art 1668年

2、，硕士学位 Master of Art 1669年，卢卡斯讲座教授 1672年，皇家学会会员FRS 与胡克之争Robert Hooke (1635-1703) 光的本质 引力与椭圆运动 万有引力定律发明权 如果我曾看得更远一些，那时因为我站在巨人肩上的缘故。 自然哲学的数学原理 一六八七年出版1713年版 1689年，代表剑桥大学的国会议员 1696年，造币局局长/总监 1703年，皇家学会会长 1704年，光学出版 与莱布尼兹之争Gottfried Leibniz (1646-1716) Isaac Newton (1642-1727) 1727年3月20日逝于伦敦 Nature and N

3、atures Laws lay hid in night God said: let Newton be - and all was Alexander Pope 1688-1744 自然和自然法则在黑暗中隐藏上帝说，让牛顿去吧于是一切都已照亮 牛顿运动三定律 原理：运动的公理或定律 惯性定律: 静止、匀速直线运动状态 力改变运动状态: F = am 作用与反作用: F = - F 牛顿行星运动理论的基础F1F2F 运动公理与力的合成 流数法（微积分）开普勒Johannes Kepler (1571-1630) 1650年左右在科学家们脑海中占据最主要地位的问题是：能否在伽利略的地上物体运动定

4、律和开普勒的天体运动定律之间建立一种联系。 开普勒第一定律：所有行星的运动轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。SPvF? 问题 什么力量使得行星沿着椭圆轨道围绕太阳运动？SP 笛卡尔：1644年 哲学原理 牛顿：1687年 自然哲学的数学原理 旋涡理论笛卡尔Ren Descartes (1596-1650)惠更斯Christiaan Huygens (1629-1695)莱布尼兹Gottfried Leibniz (1646-1716) 引力理论胡克 Robert Hooke (1635-1703)雷恩Christopher Wren (1632-1723)哈雷Edmund Halley

5、(1656-1742)牛顿Isaac Newton (1642-1727) 笛卡尔的旋涡假说笛卡尔Ren Descartes (1596-1650) 一个行星在一个以太旋涡或者以太球中漂流，并且为它所带动。FaAO惠更斯Christiaan Huygens (1629-1695) 向心力 F 向心加速度aBvFBvCvDEvAOR 向心加速度FBvAORa 向心力与距离的平方反比雷恩Christopher Wren (1632-1723)胡克 Robert Hooke (1635-1703)16831684: 椭圆运动与平方反比定律哈雷Edmund Halley (1656-1742) 原理第

6、一编“命题1113” 设一物体沿椭圆（双曲线、抛物线）运动，指向该图形焦点的向心力反比于距离的平方。F = ？地球月亮F = am苹果地球M月亮mF1F2F = amF1 = F2 万有引力理论的胜利开普勒三大定律 两种力学的统一三大定理 开普勒第二定律：行星的向径在相同的时间内扫过相同的面积。PS 问题 什么原因（力量）使得行星的向径在相同的时间扫过相同的面积？ABCDOHFv 匀速直线运动ABOCBC 向心力与面积定律OABCDCD 向心力对匀速直线运动的改变 开普勒第三定律: 牛顿修正:T: 行星的公转周期；R: 行星轨道半长径M: 太阳的质量；m: 地球的质量 如果在均匀无限的流体中，

7、固体球绕一已知的方向的轴均匀转动，流体只受这种球体的冲击而转动，且流体各部分在运动中保持均匀，则流体各部分的周期正比于它们到球心的距离。原理第二编“定理40” 旋涡假说的否定 I 旋涡理论: 开普勒第三定律: 还是让哲学家们去考虑怎样由旋涡来说明3/2次幂的现象吧！赤道赤道 旋涡假说的否定 II 旋涡理论：两极突出 引力理论：赤道突出 自然现象的解释 潮汐的成因 岁差的成因 哈雷彗星的预测地球月亮的引力造成了地球表面的潮汐运动 潮汐现象的成因月亮地球地球 岁差现象的成因地球赤道月亮哈雷Edmund Halley (1656-1742) 论彗星天文学 1705哈雷彗星1986年 1682年 16

8、07年、1531年 1758年/1759年 周期: 76年 武王伐纣，东面而迎岁，至汜而水，至共头而坠，彗星出，而授殷人其柄。淮南子 1057年 鲁文公十四年（公元前613年）“秋七月，有星孛如于北斗。”春秋克莱洛Alexis-Claide Clairaut1713-1765 1758年11月14日 巴黎科学院 哈雷彗星将于1759年4月中旬返回近日点 发现海王星 三体问题与摄动理论SP1F1P2Fs 1748-1752：欧拉创立任意常数变易法 拉格朗日、高斯、拉普拉斯 提丢斯-波得定律星名观测距离提丢斯计算n水星3.94金星7.270地球10.0101火星15.2162283木星52.052

9、4土星95.510051966（海王星）3887行星到太阳的距离 1766年，提丢斯定律发表 Johann Daniel Titius (1729-1796) 1772年，柏林天文台台长波得 引用提丢斯定律波得 Johann Elert Bode (1747-1826)赫歇尔 William Herschel (1738-1822） 一七八一年 发现天王星 提丢斯-波得定律星名观测距离提丢斯计算n水星3.94金星7.270地球10.0101火星15.2162283木星52.0524土星95.510051966（海王星）3887行星到太阳的距离天王星 192.5皮亚齐Giuseppe Piazz

10、i (1746-1826) 一八零一年发现谷神星 1772年，提丢斯预言在火星与木星之间存在一颗行星。 提丢斯-波得定律星名观测距离提丢斯计算n水星3.94金星7.270地球10.0101火星15.2162283木星52.0524土星95.510051966（海王星）3887行星到太阳的距离天王星 192.5谷神星 27.7 谷神星 绝大多数位于火星与木星之间 其总质量约为地球的万分之四博瓦德Alexis Bouvard (1767-1843) 1821年 博瓦德断言：在天王星之外可能存在一个未知行星。亚当斯John Couch Adams (1819-1892) 1841年7月3日 本周初想出了一个计划，要在取得学位之后，尽快地研究尚未被说明的天王星运动的不规则性，以便把这些不规则性归之于天王星以外某颗未发现的行星对天王星的作用。 1845年9月，亚当斯将研究结果报告剑桥天文台台长查理斯。查理斯James Challis (1803-1882)艾里George Airy (1801-1892)勒威耶 Urbain Jean Joseph Leverrier (1811-1877) 1846年1月，勒威耶提交法国