天文学历史
天文学的历史非常久远,可以说是人类历史上最古老的一门科学,而且是人类历史上最早出现的精密科学。天文学的萌生和发展一是源于先民渔猎和农耕社会关于判断方向、观象授时、制定历法等等的需要,二是源于先人关于星象与人事神秘关系的占星术。中国是世界上天文学发展最早的国家之一,在战国、秦汉时期就已经形成了以历法和天象观测为主体的天学体系,在二十四史中有专门的《历志》《律历志》及《天文志》记载这些资料,它们对现代天文学也有重要参考价值。 近现代天文学思想的最早源头是古希腊,古希腊人的演绎推理方法和对事物的追根究底态度使他们对宇宙有了深刻而精密的认识,这种认识被文艺复兴时代的欧洲全盘接受。在历史上相当长的时期内,天文学与星占学是不分的,像著名的天文学家托勒密、第谷、开普勒等,也是大星占家。占星需要观测、推算天体的位置,这对天文学的发展有着不可忽视的影响。从哥白尼建立日心说、伽利略使用望远镜、牛顿创立了微积分解析天体的运动开始,天文学跨入近代,天文科学开始与占星术分道扬镳。赫歇耳把观测视野从太阳系扩展到恒星,分光技术使人类可以了解遥远天体的组成,今天,天文学及其相关技术已经发展到我们可以直探百亿光年外的类星体、可以飞近太阳系行星拍照的水平。 因为天文学史是自然科学史的组成部分,所以它是一门特殊的史学。天文学史研究在中国有悠久的传统,二十四史相关志中就有大量天文学发展史的描述,西方到18世纪,已有题为《天文学史》的著作问世。而现代,天文学史早已成为一门成熟的学科,有分学科、地域、断代等多种研究途径。了解天文学史,对我们认识人类思维发展规律、指导前沿研究、利用古代资料和历史信息、丰富史学研究都有重要意义
[编辑本段]天文学发展简史
起源
天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时候,人们为了指示方向,确定时间和季节,就自然会观察太阳、月亮和星星在天空中的位置,找出它的随时间变化的规律,并在此基础上编制历法,用于生活和农牧业生产活动。从这一点上来说,天文学是最古老的自然科学学科之一。早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学。
对数对天文学推动作用
对数是中学初等数学中的重要内容,那么当初是谁首创“对数”这种高级运算的呢?在数学史上,一般认为对数的发明者是十六世纪末到十七世纪初的苏格兰数学家——纳皮尔(Napier,1550-1617年)男爵。 他一生研究数学,以发明对数运算而著称。那时候天文学家Tycho Brahe(第谷,1546~1601)等人做了很多的观察,需要很多的计算,而且要算几个数的连乘,因此苦不堪言。1594年,他为了寻求一种球面三角计算的简便方法,运用了独特的方法构造出对数方法。这让他在数学史上被重重地记上一笔,然而完成此对数却整整花了他20年的工夫。1614年6月在爱丁堡出版的第一本对数专著《奇妙的对数表的描述》("Mirifici logarithmorum canonis descriptio")中阐明了对数原理,后人称为纳皮尔对数:Nap logX。1616年Briggs(亨利·布里格斯,1561 - 1630)去拜访纳皮尔,建议将对数改良一下以十为基底的对数表最为方便,这也就是后来常用的对数了。可惜纳皮尔隔年于1617年春天去世,后来就由Briggs以毕生精力继承纳皮尔的未竟事业,以10为底列出一个很详细的对数表。并且于1619年发表了《奇妙对数规则的结构》,于书中详细阐述了对数计算和造对表的方法。 纳皮尔对数字计算特别有研究,他的兴趣在于球面三角学的运算,而球面三角学乃因应天文学的活动而兴起的。他重新建立了用于解球面直角三角形的10个公式的巧妙记法——圆的部分法则("纳皮尔圆部法则")和解球面非直角三角形的两个公式——"纳皮尔比拟式",以及做乘除法用的"纳皮尔算筹"。此外,他还发明了纳皮尔尺,这种尺子可以机械地进行数的乘除运算和求数的平方根 在纳皮尔所处的年代,哥白尼的“太阳中心说”刚刚开始流行,这导致天文学成为当时的热门学科。可是由于当时常量数学的局限性,天文学家们不得不花费很大的精力去计算那些繁杂的“天文数字”,因此浪费了若干年甚至毕生的宝贵时间。纳皮尔也是当时的一位天文爱好者,为了简化计算,他多年潜心研究大数字的计算技术,终于独立发明了对数。
经过多年的探索,纳皮尔男爵于1614年出版了他的名著《奇妙的对数定律说明书》,向世人公布了他的这项发明,并且解释了这项发明的特点。
所以,纳皮尔是当之无愧的“对数缔造者”,理应在数学史上享有这份殊荣。伟大的导师恩格斯在他的著作《自然辩证法》中,曾经把笛卡尔的坐标、纳皮尔的对数、牛顿和莱布尼兹的微积分共同称为十七世纪的三大数学发明。法国著名的数学家、天文学家拉普拉斯(Pierre Simon Laplace,1749-1827)曾说:对数,可以缩短计算时间,“在实效上等于把天文学家的寿命延长了许多倍”。