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天文学的流行创作故事是错误的

关于科学与教堂的旧故事很多标记。

在17世纪早期,约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)认为宇宙中包含数千个强大的物体,这些物体是如此巨大

一世在17世纪早期,约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)提出,宇宙包含数千个强大的物体,这些物体如此巨大,它们本身就可以成为宇宙。开普勒说,这些巨大的天体证明了全能的造物主上帝的巨大力量和个人品味。这些巨大的天体就是恒星,它们围绕着太阳排列,太阳是宇宙中相对较小的中心天体,它的周围环绕着更小的行星。

这种奇怪的宇宙视图由开普勒举办的宇宙,创新的天文学家,为艾萨克牛顿设定了舞台,通过从亚里士多德的完美圈子中释放天文学并锻炼轨道运动的椭圆性的天文学,由一个数字举行尼古拉·哥白尼的早期支持者及其天真心(“以”太阳为中心“)理论。开普勒的观点是,科学 - 可重复观察明星的恒星和严格的数学分析从这些观察结果所引人注目的数据。这也是哥白尼理论的阿基尔的脚跟。维护地球维护地球的天文学家在宇宙中心坐落,袭击了巨星作为荒谬的荒谬,被哥白尼人击败,使他们的宠物理论适应数据。这个“巨大恒星”的故事宇宙的观点已经遗忘了。

旋转类:这些插图是科里奥利效应的表现,科里奥利效应是一种作用在旋转球体表面上移动的几乎所有物体上的力。这些画是17世纪耶稣会士克劳德·弗朗西斯·米列·德卡莱斯(Claude Francis Milliet Dechales)画的,他用这些画来反驳地球的运动。左边的插图显示了一个球(F)正从塔上落下。如果地球在旋转,那么由于塔顶离地球中心的距离比塔底离地心的距离要远,所以在球下落的过程中塔顶离塔底的距离要远一些:顶部的末端在H,而最终在I .球底部,这是移动的速度上面发布时,不会在我,但在l .球不会直接指向地球上一个旋转塔的底部。右边的插图也是同样的想法,但是针对射弹的。一门大炮向北方的目标开火。如果地球不旋转,球就会径直飞向大炮瞄准的地方。如果地球在旋转,那么由于大炮比目标更接近赤道,所以它向右移动的速度要快于目标,就像炮弹从大炮里飞出来的速度一样。所以,球没有击中目标,而是向右移动,没有击中。 In either case, Earth’s rotation should be detectable. The argument was that, since deflection was not detectable, then the Earth must not rotate. The anti-Copernicans were dead right. But detecting the effects turned out to be a lot more complicated than it seemed at the time.

这是不幸的。开普勒和巨星的故事说明了科学从诞生之日起就呈现出强大的活力。这种活力与我们通常听到的关于科学诞生的故事形成了鲜明对比,这些故事将围绕哥白尼理论的辩论描绘成科学被强大的、根深蒂固的机构压制的场景。科学压制的故事,而不是科学的活力,并没有很好地为科学服务。巨星的故事确实如此。

Johannes Kepler在1606年召开的书中写下他写的一本书中的巨型明星的想法德斯特拉诺瓦在新明星。这本书是关于一个新星这颗新星于1604年在天空中短暂出现。根据开普勒的说法,新星超越了所有其他恒星,甚至可以与天狼星相匹敌,后者是装点夜空的所有恒星中最亮的。在在新明星在美国,开普勒研究了新星的大小,得出结论说,新星的周长大大超过了土星(当时已知的距离最远的行星)的轨道。天狼星同样巨大,即使是最小的恒星也比地球的轨道还要大。

恒星实际上是宇宙的大小。Kepler的前老板Tycho Brahe曾提出过从哥白尼借来的宇宙理论,但它保持了固定在宇宙中心的地球。在他在1601年之前去世之前,Brahe一直是他一天的“大科学”,拥有一个大天文台,最好的乐器,大量的顶级助手(如开普勒),他自己的出版业务,以及大量的钱。太阳,月亮和星星在Brahe的地理(“以地为中心”)理论中圈出了固定地球,而行星在阳光下盘旋。星星刚刚超越土星,标志着可观察宇宙的边缘。新星和天狼星的开普勒大小比Brahe的整个宇宙大,而他对大量其他恒星的尺寸与这种宇宙相当。

一个相信哥白尼和数学的天文学家,就必须相信所有的恒星都是巨大的。

为什么开普勒会说恒星是宇宙大小的?因为数据表明它们是正确的,至少日心说是正确的。在这个理论中,地球每年绕太阳一周。所以,如果在一年中的某个时候它朝着某一颗恒星移动,六个月后它就会远离同一颗恒星。由于地球的靠近,我们可能会看到一些恒星在整个春天变得更亮,然后在整个秋天变得更暗。这种效应有一个名字:视差。但没有人能看到任何视差。Copernicus对此进行了解释:地球的轨道必须像与星星的距离相比一样微小的点。关于星星的规模,地球的轨道可以忽略不计,地球运动效果可忽略不计。由于哥白尼才提出,“没有这样的[视差]在固定的恒星之间出现,认为它们处于巨大的高度,这使得[地球]年度运动的圈子或其形象消失。”

问题在于这种可忽略的尺寸和巨大的距离。有良好的愿景和仰望天空的人会看到明星的圆点,尺寸很小但可衡量的尺寸。天文学家在第二个世纪的追溯到帕博的一路达到塔勒密,确定了这些星点的突出率在十分之一到一代的范围内,圆形月亮似乎的直径。在在新明星开普勒说,明亮恒星的直径是月球的十分之一,天狼星的直径略大一些。问题是,当我们在天空中看到一颗看起来是月亮直径十分之一的星星时,只有当它与我们的距离与月亮相同时,它才会是月亮真实物理直径的十分之一。但是星星比月亮更遥远。如果那颗恒星比月球远10倍,那么它的真实大小将与月球相同——由于距离更大,它看起来只有月球的十分之一大小。如果这颗恒星的距离再远100倍,它的真实直径将是月球的100倍。如果它距离月球的距离是月球的1000倍,那么它的实际大小将是月球的1000倍。

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如果这颗直径看起来是月球十分之一的恒星,距离哥白尼理论所要求的距离不存在可检测视差,那会怎么样?开普勒说,这颗恒星将和土星的轨道一样大。天空中每一颗可见的恒星都至少和地球轨道一样大。即使是最小的恒星也比太阳大几个数量级。这对今天的我们来说似乎很奇怪,因为我们现在知道恒星有很多尺寸,虽然很少有恒星比地球轨道大(猎户座的参宿四就是一个突出的例子),但绝大多数是“红矮星”,远远超过太阳。然而,在开普勒的时代,这只是一个简单的观察、测量和数学问题——这是科学的普通东西。当时一位相信哥白尼、相信测量数据、相信数学的天文学家不得不相信所有的恒星都是巨大的。(稍后,更多关于他们错在哪里的信息)。

巨大恒星的存在是如此可靠,以至于测量它们的细节都无关紧要。Johann Georg Locher和他的导师Christoph Scheiner在他们1614年的天文学书中很好地总结了巨星问题探讨Mathematicae数学事业. 他们写道,在哥白尼理论中,地球的轨道就像恒星宇宙中的一个点;但是恒星的大小是可以测量的,它们比点还要大;因此,在哥白尼式宇宙中,每颗恒星都必须比地球轨道大,当然也比太阳本身大得多。

人们在科学的黑暗中看到阴谋机构的手,我们不应感到惊讶。

由于巨星的存在,Locher和Scheiner拒绝了哥白尼理论,并支持Brahe的理论。这一理论与最新的望远镜发现相一致,比如金星的相位显示它绕太阳运行。在布拉赫的理论中,恒星距离土星不远。开普勒时代的一位天文学家相信布拉赫,相信测量数据,相信数学,他做到了必须相信恒星是巨大的。(布拉赫计算出它们的大小介于较大的行星和太阳之间。)对于许多天文学家来说,包括第一个提出这个问题的布拉赫本人,Locher和Scheiner并不孤单,这些巨星实在是太多了。

但是开普勒与巨星没有问题。对他来说,他们是宇宙整体结构的一部分;并且在行星布置中看到轨道和柏拉图固体中的椭圆形的开普勒总是盯着结构。他看到巨星作为一个例证,上帝的力量和上帝的意图在一起将宇宙放在一起。在讨论宇宙的部分 - 太阳能系统(“移动的系统”(“移动)”,作为开普勒调用它们),以及地球 - 单词在新明星几乎可以达到诗歌的水平,甚至在翻译中。

在幅度蜡,有完美的航行,贵族散发散装散发。根据哥白尼的固定恒星的球体肯定是最大的;但它是惰性的,没有动作。接下来,移动的宇宙是下一步。现在这个 - 如此小,所以更多的神圣已经接受了如此令人钦佩,如此令人愉快的运动。尽管如此,那个地方都没有含有动画教师,也不是它的原因,也没有运行。它进来,条件是它被移动了。它没有开发,但它从一开始就保留对此印象深刻。它不是什么,永远不会。它是什么,它不是由它的 - 与建造一样的持久性。 Then comes this our little ball, the little cottage of us all, which we call the Earth: the womb of the growing, herself fashioned by a certain internal faculty. The architect of marvelous work, she kindles daily so many little living things from herself—plants, fishes, insects—as she easily may scorn the rest of the bulk in view of this her nobility. Lastly behold if you will the little bodies which we call the animals. What smaller than these is able to be imagined in comparison to the universe? But there now behold feeling, and voluntary motions—an infinite architecture of bodies. Behold if you will, among those, these fine bits of dust, which are called Men; to whom the Creator has granted such, that in a certain way they may beget themselves, clothe themselves, arm themselves, teach themselves an infinity of arts, and daily accomplish the good; in whom is the image of God; who are, in a certain way, lords of the whole bulk. And what is it to us, that the body of the universe has for itself a great breadth, while the soul lacks for one? We may learn well therefore the pleasure of the Creator, who is author both of the roughness of the large masses, and of the perfection of the smalls. Yet he glories not in bulk, but ennobles those which he has wished to be small.

最后,通过这些从地球到太阳,从太阳到土星,从土星到恒星的间隔,我们可以逐渐学会提升,认识到神的力量的无限。

其他哥白尼主义者也赞同开普勒的观点。哥白尼主义者,如托马斯·迪格斯,克里斯托夫·罗斯曼和菲利普·兰斯伯根,用上帝的力量,上帝的宫殿,天使的宫殿,甚至上帝自己的战士来谈论巨星。哥白尼本人在讨论恒星的巨大距离时曾援引上帝的力量,指出“最优秀、最伟大的艺术家的神来之笔是多么美妙。”

反哥白名人是不支持的。Locher和Scheiner指出,哥白尼的“奴才”并没有否认星星必须在哥白尼宇宙中巨人。“相反,”这两个天文学家写道,“他们继续这个人如何更好地察觉着创造者的威严,”他们称之为“可笑”。一位反哥白尼天文学家Giovanni Battista Riccioli写道,呼唤神圣权力支持理论“不能满足更谨慎的男人”。另一个,关于明星的大小,评论说:“我不明白宇宙的毕业主义者或宇宙的哥白尼系统都能生存。”的彼得克鲁格

科学压制的故事,而不是科学动力的故事,并没有很好地为科学服务。

反哥白尼人不仅仅是洛克和谢琳默尔的党报告了伸缩的发现。他们敦促天文学家从事系统伸缩观测的程序,以利用木星的卫星的eClips来衡量到木星的距离,并使用土星的“服务员”(尚未理解为戒指)来探测土星的运动。他们制定了一个解释地球如何绕太阳轨道的解释:通过不断朝向它,就像铁球可能不断朝向地球落下一样。(这个洞察力在牛顿诞生前几十年来,他会给我们我们的现代解释轨道是一种堕落,并通过从山顶被解雇的炮弹来解释轨道。)他们还调查了地球旋转的问题可能会影响下降机构和射弹的轨迹。事实上,像Riccioli这样的其他17世纪的反哥白名人会进一步发展这个想法,了解今天我们称之为“科里奥利效应”(这是在19世纪描述的科学家的名字)并争论缺席任何这种效果都是另一种证据表明地球实际上不会移动。

当我们在学校学习了哥白尼革命时,我们没有听到涉及明星尺寸和科里奥利效应的论据。我们听到了一个不那么科学的动态故事,在这种科学家中,商人都在努力看看强大,根深蒂固和顽固的建立科学的科学纠正的想法。今天,尽管技术和知识的进步,科学面临着那些声称它被强大的企业受到恶意,阴谋或数据抑制所讨厌的人的拒绝。

但哥白尼革命的故事表明,从出生,科学是一个动态过程,在辩论的两侧都有良好的积分和坏点。在开普勒后直到几十年在新明星还有Locher和Scheiner的数学事业天文学家开始发现证据,表明他们测量的恒星大小,无论是用眼睛还是早期的望远镜,都是虚假的光学效应,恒星在哥白尼的宇宙中不需要那么大。

当通常的哥白尼革命以清晰的发现为特色,受到强大机构的反对时,我们不应该惊讶于有些人期望科学能产生快速、清晰的答案和发现,并在科学的黑暗中看到阴谋机构的手。我们可能都有一个更为现实的期望科学的工作如果我们知道哥白尼革命特色科学给予和获得动态,与聪明的演员在当时共发现和进步时断时续,有时导致盲点,如开普勒的巨星。当我们明白是否地球移动的简单的问题提出科学挑战性的问题很长一段时间,即使面对新想法和新仪器,然后我们将更好地理解今天的科学问题可能会产生复杂的答案,而这些只有在适当的时候。


克里斯托弗·m·格兰尼是本书的作者数学专题论文:伽利略不朽的论文集,罗谢尔和谢纳的拉丁文原著的译本。他鼓励对人文学科的支持,因为科学需要拉丁学家和历史学家,他们在翻译和分析早期科学著作方面比他作为物理学家做得更好。

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