万有引力全集.doc

万有引力论文集目录卷首语3第一部分：伟大的先哲开普勒和第谷6牛顿：星空运动的决策者8第二部分：历史的足迹地日之争11经典力学之痛14天文学发展简史17第三部分：科技的力量宇宙速度和人造卫星21畅游星空25第四部分：神秘的宇宙太阳系的形成30宇宙中的幽灵：黑洞34宇宙起源36卷首语太阳为什么每天照常升起？白昼与黑夜为什么循环交替？日月星辰从哪里出现又落到了哪里？牵牛星和织女星为什么从来无缘相遇？我们到底生存在一个怎样的空间里？地球为什么从不停息地绕着太阳转动？我们为什么从来不曾从太阳系里飞离这个太阳系，甚至整个宇宙，到底藏了多少奥秘？当我们仰望星空时，我们总是陷入无尽的思索，想把真相从那片深邃的黑暗里搜寻出来。是混沌之神卡俄斯生出了天神与地母，还是盘古从混沌中劈开了天地？从女娲补天到嫦娥奔月，从驾黄金马车的太阳神阿波罗到守护月亮的阿尔忒弥斯，从远古时代开始，人类就一直尝试着用各种方式来解开天空的奥秘。天空，无论是踮起脚尖还是站在至高的地方，即使我们伸出手来，也还是遥不可及。那是一片让人神往又让人敬畏的领域。那片神圣的空间，到底是谁的领地？一个又一个的疑问牵引着人们向前。人们由此渴望飞翔，渴望能够抵达那片难以企及的领域，揭开一层又一层神秘的面纱。从天圆地方到浑天说，从哥伦布发现新大陆到麦哲伦环球旅行，人类从蒙昧一步一步走向智慧，眼界一点一点扩大，终于发现我们不是唯一的存在，地球在宇宙中并不寂寞。是天动，还是地动？这个问题曾困扰了人类一千多年。古希腊天文学家托勒密提出地心说，让人类振奋不已人类所处的地球竟然是宇宙的中心！所有的光环与荣耀瞬间萦绕在我们的周围。感谢天神的眷顾，我们才有了这样尊贵的地位。然而16世纪，“神医”哥白尼却在临死前发表了他的狂言，击垮了人类心中的骄傲：地球并不是宇宙的中心，它只是太阳的一颗行星而已，不会发光发热，离开太阳，她就面临毁灭。而人类，只是这微小的行星上微不足道的一份子罢了。人们拒绝承认这样的理论，拒绝从至尊的位子走下来，他们决定让这样的妖言死在地狱的烈焰里。然而1610年，那个不安分的男人伽利略，竟然发现了木星的四颗卫星，为哥白尼找到了证据。他甚至发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动，银河是由无数恒星组成这个人将人类带入一个全新的宇宙。也许真有神的存在，他让智慧果实砸在了那个名叫牛顿的年轻人头上，这粒果实激发这位年轻的科学家去思考一个新问题：苹果会落地，而月球却不会掉落到地球上，苹果和月亮有什么不同呢？由此，牛顿发现了重力，进而发现了重力的“万有”。 牛顿的万有引力定律说，任何两个物体都相互吸引。那么，就让前人智慧吸引着我们，顺着前人的足迹，走进那广袤无垠的星空!2010年元月第一部分：伟大的先哲为什么我能够比其他人看得更远一些？那是因为我站在巨人的肩膀上！艾萨克牛顿开普勒和第谷周精晶, 孟宇, 潘一平, 金雯昕, 孔艺, 刘雯, 颜睿（高一（12）班，武汉三中，430050）摘要：第谷是丹麦的天文学家，也是一位出色的观测家，他用了二十年的时间观测并记录了行星，月亮和彗星的位置，他的记录为后人的研究提供了坚实的基础。第谷去世后，曾与第谷一起工作过的开普勒认真的整理了第谷的观测资料，在哥白尼学说的基础上有迈进了一步，抛弃了圆轨道的说法，于1609年提出了开普勒三大定律的前两条，十年后又提出了第三条。关键词：第谷，观察家，偏心圆轨道，开普勒三大定律，天文仪器制造家第谷和开普勒在推动天文学到一个新的领域中作出了不可磨灭的贡献。第谷是一位丹麦贵族，他是一位伟大的观察家，也是卓越的天文仪器制造家，1576年，第谷在汶岛建立名为天文堡的天文台，后来又制作了一种可以读出星的仰角的象限仪，1597年，他制造了能将星的仰角准确度测量到分的六分仪。在汶岛上，他经过24年的精心观测，记录了大量数据，其精确度之高是空前的，他对行星位置的测定误差仅为0.067度，几乎达到了肉眼观察的极限。他在天文学上的成就不仅是极小的误差那么简单，还有他的慧眼识才，让贫穷的开普勒来到他身边，就这样，他造就了另一位伟大的天文学家，让天文学更迈进一步。开普勒是德国的天文学家，数学家，他首先利用了第谷的观测数据去寻找行星绕日运行的规律。最初他以火星为例，设想了一个偏心圆轨道，然后不断加以调整，以便与老师的观测数据相符，经过70多次的努力，终于找到了一个与观测结果比较符合的方案，但当应用这一方案预测火星位置时，却出现了微小的偏差。开普勒以一个科学家应有的严谨治学态度，毫不犹豫的抛弃了原方案中偏心圆运动轨道和圆周匀速涌动的设想，重新寻找行星运行轨道图形和速度分布的规律性，经过数年努力，他终于找到了行星运行的轨道图形椭圆形，并发现行星在轨道上并不是做一成不变的匀速运动，而是有规律的变速运动。这便是开普勒发现轨道定律和面积定律的过程。这样开普勒以同天文观测高度相符的行星运动定律否定了第谷的折衷体系，证明了哥白尼的日兴说，同时又以精确数学模型完善了哥白尼的日兴说，纠正了哥白尼关于行星圆形运行轨道和作匀速运动的错误结论，从而给日心说以精确的定量论证。开普勒的发现，使人类对太阳系的认识进入了一个新的阶段，同时，它也表明：尊重客观观察所反映的客观事实和严谨的治学态度，是一切科学发展的最基本的前提。开普勒三大定律是关于行星运动的规律，它是在摒弃地心说采用日心说的基础上，分析，研究她的导师第谷在20多年时间里连续不断对行星位置所观测记录的数据的基础上发现的，开普勒对观测数据的分析研究经历了艰辛，也走过弯路，他开始采用天体运动的“神圣的”“完美的”，“和谐的”匀速圆周运动模型，但是得出的结果与观测数据的误差较大，后来，他怀疑并放弃了匀速圆周运动模型，相信并尊重观测的结果，最终发现了行星围绕太阳晕的那个的轨道是椭圆而不是圆。这三大定律是指：（1）所有的行星分别在不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳处在这些椭圆的一个焦点上；（2）对每个行星而言，行星和太阳的连线在任意相等的时间内扫过的面积都相等（“面积速度”不变）；（3）所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。开普勒三大定律的发现，是近代天文学在数理方面的一个重大转折：首先，由于行星运动三大定律的发现，使哥白尼的日心说进一步获得了科学的数理基础；其次，开普勒的行星运动三定律从数学上摧毁了托勒密的地心体系；同时，行星运动三大定律对天文学本身的进一步发展也具有重要意义。开普勒三大定律的提出，告诉我们：成功的科研必须从实际出发，尊重事物发展的规律，敢于打破常规，建立符合客观规律的模型，并在此基础上进行分析，综合，接受实践的考验，才能得出正确结论。如果不是他们日复一日年复一年不断的探索，如果不是他们竭尽生命的追寻，这些真理的曙光怎么照亮人类世界，第谷用肉眼测出最美丽细微的天空数据，开普勒大胆的猜想，天才的计算，为我们提出开普勒三大定律，他们的功绩永垂不朽！他们的精神让人类的未来更加光明！参考文献：1. 百度百科, 牛顿：星空运动的决策者 冉汝昌,吴熊俊子,高兆文,王者,陆俊杰（高一（12）班，武汉三中，430050）摘要：牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。而这四项定律，在宇宙形体的定量计算以及解释地球上的各种地理现象起决定性作用。关键词：牛顿，万有引力定律，星体运动牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。而这四项定律，在宇宙形体的定量计算以及解释地球上的各种地理现象起决定性作用。在牛顿以前，天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运行？天文学家无法圆满解释这个问题。万有引力的发现说明，天上星体运动和地面上物体运动都受到同样的规律力学规律的支配。早在牛顿发现万有引力定律以前，已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比如开普勒就认识到，要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用，他认为这种力类似磁力，就像磁石吸铁一样。1659年，惠更斯从研究摆的运动中发现，保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。胡克等人认为是引力，并且试图推到引力和距离的关系。1664年，胡克发现彗星靠近太阳时轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果；1673年，惠更斯推导出向心力定律；1679年，胡克和哈雷从向心力定律和开普勒第三定律，推导出维持行星运动的万有引力和距离的平方成反比。 一个苹果的偶然落地，却是人类思想史的一个转折点，它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。牛顿高明的地方就在于他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题。1679年，胡克曾经写信问牛顿，能不能根据向心力定律和引力同距离的平方成反比的定律，来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿没有回答这个问题。1685年，哈雷登门拜访牛顿时，牛顿已经发现了万有引力定律：两个物体之间有引力，引力和距离的平方成反比，和两个物体质量的乘积成正比。当时已经有了地球半径、日地距离等精确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明地球的引力是使月亮围绕地球运动的向心力，也证明了在太阳引力作用下，行星运动符合开普勒运动三定律。由此可见，宇宙亿万形体的运动都离不开万有引力，也离不开牛顿这位伟大的学家所做的贡献。万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次解释了（自然界中四种相互作用之一）一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。万有引力定律揭示了天体运动的规律，在天文学上和宇宙航行计算方面有着广泛的应用。它为实际的天文观测提供了一套计算方法，可以只凭少数观测资料，就能算出长周期运行的天体运动轨道。例如1846年8月法国青年天文学家勒维烈肚子得出了一个未知行星的有关数据。他于9月18日给柏林天文台的伽勒写信，恳切地请他根据自己算出的未知行星的质量，轨道等数据，耐心地巡天查找。他说：“请您把你们的望远镜指向黄径326处宝瓶座内黄道的一点上，您就将在此点约1的区域内发现一颗圆而亮的新行星，亮度相当于9等。它的圆面依稀可辨，其视直径不小于3，每天运行约69。”伽勒接信的当晚便进行了观测，在偏移预言位置仅3的地方发现了一颗在星图上未标出的8等星，第二天晚上，又发现它向本移动了大约70。这颗行星后来被命名为海王星，人们称它为“笔尖上发现的行星”，因为在此之前，所有行星都是先观测发现，再计算出运行轨道的，唯独海王星是先计算出相关数据，后根据数据观测得到的。科学史上哈雷彗星、海王星、冥王星的发现，都是应用万有引力定律取得重大成就的例子。利用万有引力公式，开普勒第三定律等还可以计算太阳、地球等无法直接测量的天体的质量。牛顿还解释了月亮和太阳的万有引力引起的潮汐现象。他依据万有引力定律和其他力学定律，对地球两极呈扁平形状的原因和地轴复杂的运动，也成功的做了说明。推翻了古人类认为的神之引力这种迷信的书法，也再一次证明科学的权威性。他是站在巨人肩膀上的伟大的物理学家，他将力与天体的运动联系在一起，他是一个时代的里程碑，带领着人们进入了新的时代。现在人们能够很简单的对天体的运动轨迹做出比较精确的描述，离不开万有引力定律，他决策了整个星空，他是星空的决策者，他的名字叫牛顿。参考文献：1、百度百科, 2、基维百科, http:/zh.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:%E9%A6%96%E9%A1%B5第二部分：历史的足迹我曾测量天空，如今测量幽冥，灵魂飞向天国，肉体安息土中。约翰尼斯开普勒地日之争韩谦, 易帆, 童喆, 谢晓梦, 叶德胜, 何文健（高一（12）班，武汉三中，430050）摘要；公元二世纪，古希腊天文学家托勒密(90168年)创立了地心宇宙体系，提出地球静止在宇宙中心，日、月、星辰沿圆形轨道围绕地球作昼夜旋转。在以后的一千多年里，托勒密的地心说被世人奉为经典，后来更被教会所利用，成为上帝创造世界的理论支柱。在15、16世纪，随着社会生产力的提高和航海事业的发展，推进了对天象的观测，人们对宇宙的认识开始发生革命性的改变。1543年，波兰天文学家哥白尼（14771543）出版了他的不朽著作天体运行论，提出了太阳中心说，认为：地球不是宇宙的中心，太阳是宇宙的中心，日心说从被哥白尼提出到最终为世人接受，期间的斗争一直持续了三个世纪，是科学史上具有划时代意义的观念革命。关键词；地心说，日心说，托勒密，哥白尼。 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。 托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的圆轨道上绕地球运转。其中，行星的运动要比太阳、月球复杂些：行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。在太阳、月球行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球恒星天。再外面，是推动天体运动的原动天。 地心说是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“球形”的，并把行星从恒星中区别出来，着眼于探索和揭示行星的运动规律，这标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就是运用数学计算行星的运行，托勒密还第一次提出“运行轨道”的概念，设计出了一个本轮均轮模型。按照这个模型，人们能够对行星的运动进行定量计算，推测行星所在的位置，这是一个了不起的创造。在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象，因而在生产实践中也起过一定的作用。地心说中的本轮均轮模型，毕竟是托勒密根据有限的观察资料拼凑出来的，他是通过人为地规定本轮、均轮的大小及行星运行速度，才使这个模型和实测结果取得一致。但是，到了中世纪后期，随着观察仪器的不断改进，行星位置和运动的测量越来越精确，观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差，就逐渐显露出来了。 但是，信奉地心说的人们并没有认识到这是由于地心说本身的错误造成的，却用增加本轮的办法来补救地心说。当初这种办法还能勉强应付，后来小本轮增加到80多个，但仍不能满意地计算出行星的准确位置。这不能不使人怀疑地心说的正确性了。到了16世纪，哥白尼在持日心地动观的古希腊先辈和同时代学者的基础上，终于创立了“日心说”。从此，地心说便逐渐被淘汰了。日心说:认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动，日心说又称为“日心地动说”或“日心体系”。十六世纪，波兰天文学家哥白尼经过近四十年的辛勤研究，在分析过去的大量资料和自己长期观测的基础上，于1543年出版的天体运行论中，系统地提出了日心说。在托勒密的地心体系中，每个行星运动都含一年周期成分，但托勒密对此无法作出合理的解释。哥白尼认为，地球不是宇宙的中心，而是一颗普通行星，太阳才是宇宙的中心，行星运动的一年周期是地球每年绕太阳公转一周的反映。哥白尼体系另一些内容是：水星、金星、火星、木星、土星五颗行星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕太阳公转。 月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上，每月绕地球转一周，同时跟地球一起绕太阳公转。 地球每天自转一周，天穹实际上不转动，因地球自转才出现日月星辰每天东升西落的现象。 恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地间的距离要大得多。哥白尼曾列举了许多主张地球自转和行星绕太阳公转的古代学者名字，他发扬了这些学者的思想，竭尽毕生精力，经过艰辛的观测和数学计算，以严格的科学论据建立了日心体系。后来的观测事实不断地证实并发展了这一学说。 限于当时的科学发展水平，哥白尼的日心说也有缺点和错误，这就是： 认为太阳是宇宙的中心，实际上，太阳只是太阳系中的一个中心天体，不是宇宙的中心； 沿用了行星在圆轨道作匀速圆周运动的旧观念，实际上行星轨道是椭圆的，运动速度的大小也不是恒定的。理论是人对人与自然关系的实践总结，或由实践直接总结而成，或通过现象、本质及之间逻辑关系间接总结而成，无数前辈的实践总结去其精华去其糟粕，指导后人在实践过程中减少行骗作差，不能回到实践的理论或可借鉴但失去指导意义；真理是自然界及其规律作用下的自然界核心原理，不为人的主观意愿而有所改变，但却不具备物质形态，由人的意识总结而成，人对自然界核心原理的认识并非物质，同样是从实践中来回实践中去自然学科可以经由实践验证意识对物质判断真伪，而人文学科是由意识对意识判断，间接进入实践。“对”或“错”不过是由人的意识形成的判断而已。主观、客观都是人的意识形成的观点，正确、错误需要有明确的标准作为参照物。以人的思想为参照物，对错不过是人的主观判断，以自然为参照物，人为的主观判断认为则需越少越好以前曾有“地心说”与“日心说”之争，难以从自然实践的理论只是在观点与观点间互为矛盾，之后权力否认了哥白尼。由于自然科学发展发现了太阳习、银河系以及银河系外，“地心说”与“日心说”之争通过人在自然学科的发展得以实践，从而证明“地心说”不见的正确，“日心说”也未必正确而人文学科或者说意识与意识上的思辨，间接进入实践的对与错，其结论未必能够等到几百年后的实践。所谓“成王败寇”经常仅是一时得失，孔夫子圣贤了两千余年终被拉下神坛，“五四”以来“非圣贤薄古今”的茫动也常在现实中不得不反思。“实践是检验真理的唯一标准”不必怀疑，问题出在人文学科什么是实践而真理又是什么？从前面“地心说”与“日心说”之争的例子来看，观点与观点间的争论限于时代的认知能力，持“地心说”者未必站在地心，地心找到了围绕地心边界从而肯定地心是世界的中心，持“日心说”者更不可能来到太阳中心实践从而证明“日心说”才是真理，所持观点不论是否真理衡量的标准不可能是自然学科中的人的体力活动。思维对思维的论证来自本质与逻辑，因此透过现象看本质、通过对自然界一般规律的认识与总结并对应成逻辑的思维方法哲学的作用至为重要哲学是科学（这点马克思已有定义），科学有结论但科学不等同于结论，学科的结论是未验证的真理当作实践不准确，进而用未验证的理论定义实践更是唯心主义的表现。因此哲学作为对于思维方法、观点主张等非物质的理论、结论通过现象、本质及其间关系逻辑间接联系实践的学科是各人文类学科的根本，不容有失。“实践是检验真理的唯一标准”在这里可以套用但需要增补，、可以推出、，“经过实践的逻辑是推断真理的间接实践”。可以假设即使自然学科的火箭上天的结果也经历理论与逻辑验证，人文学科同理失败是成功之母”，对于普通人可以是不要拘泥于一时成败，对于政策制定者或者说学者而言还是把这句话忘掉吧。理论引导实践作用往往深远，等着吃一堑再去长一智，恶果已成本来不费力的规避变成费力也不见得能竟全功的改正。太多打倒之后平反不知平反能有多大意义，推翻然后重建再怎么恢复也不等同于原有，“变失败为胜利”很简单“推翻是胜利，重建又是胜利”只要自认为是“客观”的所以意识就可以反作用于物质“自以为胜利”就是“胜利”了“阶级”是谁划分的，“主义”又是谁划分的？阶级尚可以说存在有自然现象，但是“总结与主张”是物质的结论还是意识的结论，在为“矛”服务时矛与盾是对立但是统一又哪里去了？摸象的瞎子都在实践，结论都是“客观的结果”并不妨碍他们结论同时也都是主观的。“真理”不依主观觉得如何而定，但瞎子的实践又如何能成为真理的标准呢？参考文献:1. 哥白尼, 天体运行论2. 牛顿, 自然哲学的数学原理经典力学之痛许诗怡, 李莹, 刘允中, 刘灿, 曾嵘, 段卿（高一（12）班，武汉三中，430050）摘要：经典力学曾经有着辉煌的成就与地位，但这一切却又被不久之后的一系列实验事实推翻了。对经典力学这样的痛苦，其实也是精彩绝伦的科学家间的战争。而现代力学平息了战争之后，里面思想的珍珠，让我久久的凝视。关键词：经典力学，现代力学，相对论，量子力学，电子，牛顿，爱因斯坦 力学是物理学中发展最早的一个分支，它与人类的生产的生活息息相关。在遥远的古代，从们就在生产劳动中应用了杠杆、螺旋、滑轮等简单机械，促进了静力学的发展。古希腊时代，阿基米德亚力士多德等众多科学家从生活经验中，对力、运动、重心展开了思考与讨论。力学科学开始萌芽。16世纪以后，由于航海、战争和工业的需要，力学的研究得到了真正的发展。钟表工业促进了匀速运动的理论，水摩机促进了摩擦和齿的研究天文学的发展也极大推进了力学的发展，克卜勤三大定律的发现则成为了万有引力的重要基石。与此同时，以伽利略为代表的物理学对力学开展了广泛研究，得到 了自由落体定律。伽利略的两部著作关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话和关于力学和运动两种新科学的谈话为力学的发展奠定了思想基础。随后，牛顿把天体运动规律和地面上的实验研究成果加以综合，进一步得出了力学的基本规律，建立了牛顿三大运动定律。牛顿建立的力学体系经过伯努力、拉格朗日、达朗贝等人的推广和完善，形成了系统的理论，取得了广范的应用并发展出了流体力学，弹性力学和分析力学等分支。到了18世纪末，经典物理理论已经相当成熟，成了自然科学中主导和领先的学科。到了19世纪末，经典物理理论已经相当完善，当时物理学界较为普遍地认为物理已大功告成，剩下的不过是提高计算和测量的高度而已。在随后的一百年里，人们所做的仅仅只是对牛顿创建的这个力学体系加以扩充、完善。然而美中不足的是，牛顿力学中的绝对时间观却与伽利略的相对性原相违背，并相继受到了许多科学家的反对。在这样激烈的交锋中，不但是相关学校的科学家，整个社会都处于混乱中，一些怪谈开始流行如：“物理学破产了”“世界上本没有物质，一切都是虚幻”“当物理学走到尽头，世界都将不存在！”人心动荡，甚至有了引进哲学来解释物理，而在机械唯物主义的物理学家与哲学家的交锋中，却是大部分物理学家盲目的支持经典力学的权威，而否认物理学本身存在危机，这使他们无法对症下药，动荡在继续。危机是科学发展进程中的一个重要阶段，是新理论诞生的前奏。危机的意义在于，它可以指示更换工具的时刻已经到来。危机是新理论出现所必需的前提条件，只有清醒地认识到危机和产生危机的根源，才有可能毅然决然地抛弃旧理论框架，自觉地寻找新理论框架，并以此为基础重建新的理论体系；相反，看不到危机的根源和危机的严重性，就难以感觉到变革旧理论基础的必要性和紧迫性，至多只能在旧理论的框架内修修补补，甚至还会把别人所发现的触及旧理论基础的新现象、所提出的革命性的新概念和新理论当做异端邪说而加以反对。而不能容忍危机的人，无疑已经被迫抛弃科学。19世纪后半叶，马赫在力学史中对牛顿的绝对时间与绝对空间提出了尖锐的批评。他认为，牛顿力学的绝对时空观缺乏经验事实根据，是站不住脚，并对牛顿的水桶实验作了新的解释。马赫对牛顿绝对时空观的批判只是定性的，为解决经典力学中空危机，1889年爱尔兰物理学家菲茨杰拉德在在太和地球的大气层一文中提出了“收缩”的假说是指保持静止的“以太的观念，而认为物在以太”中运动时，在运动方向上，其长度会发生收缩。这一假说成功地解释了在“以太”中运动所造成的光程差。1865年，麦克斯韦在电磁场动力学理论中，从波动方程得不出了电磁波的传播速度，并且证明：电磁波的传播速度只取决于传播介质。1890年，赫兹将麦克斯韦的电磁场方程改造得更加简洁。他指出，电磁波的速度C下波源的运动速度无关。这个结论却是与伽利略的变换相抵触的。Maxwell Equotion: 为了解决这些矛盾，1982年，洛伦兹提出了长度的收缩假说，用以解释以太漂移的零结果，同时发展了动体电动力学。他同样假设以太是绝对静止的，从他的电磁理论推出了菲理引力系数。1904年，洛伦兹在运动物体小于光速的电磁现象一文中提出，只要相对运动的坐标系之间存在一定的数学变换关系，则麦克斯 韦方程组对于各匀速运动的坐标就会保持不变。这就是有名的洛伦兹变换 。后来洛伦兹给出了洛伦兹变换具体形式：Lorentz Transformation: 但洛伦兹认为t不代表真正时间，只是为了方便才引入的，他认为只有t才是真正的时间，虽然洛伦兹变换依旧保留了以太为前提，人为引入了大量假设，致使概念庞杂，逻辑混乱，但他的对坐标进行学变换的观念却走进了狭义相对论的边缘。1895年英国物理学家发现了外磁场中电子的运动，1898年，他完成了以太物质一文，文中不但包含了精确的变换方程，而且还推伦兹长度收缩假设。1904年，彭加勒提出了“相对性原理”:“对于固定不动和匀速平移的观察者而言，各种物理现象的应该是相同的，因此，我们没有任何方法来判断是否处于匀速运动之中”。1905年，彭加勒在电子的电动力学中说“表明绝对运动的不可能 性是自然界的普遍规律。”他还对洛伦兹变换相关的，是不同参照系里测量到的空间和时间的坐标。因此一种真实的变换，于是，长度收缩不再是一种特定假设，而是满足物理学的相对性原理的结果 。基于爱因斯坦的狭义相对论，我们可以得到以下结论：某些涉及高速运动的物理现象显示了与经典理论的冲突。而且整个经典的物理理论显得很不和谐：电磁理论按照经典的伽利略变换不满足相对性原理，表明存在绝对静止的参考系，而探测绝对静止参考系的种种努力均告失败，似乎存在着经典力学无法说明的极限速度电子的质量依赖于它的速度。在这种形势下，在见的物理学家预感到物理学中孕育着一场深刻的革命。爱因斯坦立足于物理概念要以观察到的事实为依据而不能以先验的概念强加于客观事实，他考察了一些普遍的物理事实和经典物理学中如运动、时间 、空间等基本概念，得出以下两点具有根本意义的重要性，并把它们作为建立新理论的基本原理：狭义相对性的原理，不仅力学实验，而且电磁学实验也无法确定自身惯性系的运动状态。也就是说，在一切惯性系中的物理定律都具有相同的形式；光速不变的原理，即真空中的光速对不同的惯性系的观察者来说都是。承认这两条原理，牛顿的绝对时间、绝对空间观念必须修改，异地同时概念只具有相对意义。以上实验与大量实验事实相符合，但只是有在高度运动时，效果才显著，在一般情况下，相对论效应极其微小，因此牛顿力学习可以认为是相对论力学在低速情况正反近似。1900年，普朗克在对热辐射的研究中第一个窥见了量子，并在同年宣布了他的伟大发现能量量子化假说。随后爱因斯坦于1905年提出光量子假说，进一步发展了量子的概念。1913年，玻尔进一步发现了原子系统的量子特性。1924年德布罗提出了物质假说，最终将光所具有的波粒二象性赋于了所有的物质。量子力学的测不准原理，与经典力学产生了严重的矛盾。十九世纪以来，经典力学与现代暂行办法宾种种交锋中，经典力学都败下阵来。难道这颗璀璨的科学明珠就要在这个时代陨落吗？这颗明珠将依旧璀璨，只是那个属于经典力学的时代必将终结。一方面那些先人所创造的概念，今天仍然指导着我们的物理学思想，对于宏观的低速的运动，经典力学仍具有其普遍的适用性，另一方面诚如恩格斯所说：“凡是人类历史领域中是现实的随着时间推移，都会成为不合理的。”正是由于其历史的局限性，每个时期的末端必然需要一种新的启蒙，这也就会使过往的那时期走向终结，正是这种永不止息的启蒙精神，才使科学有了进步，不至于变为僵化的教条。而亚力士多德、哥白尼的伟大之处不正是开启一个时代的新纪源吗？悲观的认为这场革命是经典力学的一个伤疤，不如乐观的将这次革命看成是一次伟大的孕育。现代力学从经典力学中应运而生，为力学开拓了一片更广阔的天地，对于经典力学，仅仅只是为其定下了一个更为明确的定义域。在日常生活中，经典力学仍有着广范的适用性，经典力学虽然对一切的物理现象在理论上表述没有提供一个足够的广阔的基础，但经典力学在相当大程度 上是“真理”，这仍是我们所必需承认的，因为在对天体的实际运动的描述中，经典力学所达到的精确度简直令人惊奇。参考文献：1、爱因斯坦. 相对论2、史蒂芬.霍金. 物理简史3、维基百科. http:/zh.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:%E9%A6%96%E9%A1%B54、科技部门户网站. 天文学的发展简史郑晨、徐晓晗、李宜娟、桑诗颖、郭雅迪、霍柳青（高一（12）班，武汉三中，430050）摘要：古代天文学家创造了天体测量学，20世纪后期的天文学四大发现使空间天文学得到巨大发展，对现代天文学有着很大的影响，古欧洲的四大学派对天文学有着巨大贡献。爱奥尼亚学派由泰勒斯创立，他的门生：阿那克西曼德是有史以来第一个认为宇宙是球形的人。毕达哥拉斯学派由著名的几何学家毕达哥拉斯创建，该学派的一位伟大学者：德谟克利特，提出了著名的原子学说。柏拉图学派由雅典哲学家柏拉图创立，他在蒂迈欧一文中提出以地球为中心的同心球壳结构的宇宙模式，该学派的一位杰出学者：亚里士多德，将上帝是第一推动力的思想引进宇宙论中来。亚历山大学派形成于公元前3世纪，亚利山大城拥有一座世界著名的图书馆，该图书馆里面的几位为首人物均对天文学做出了杰出贡献。关键词：天体测量学，天文学四大发现，四大学派对天文学的贡献 古代天文学家通过测量太阳、月球和其他一些天体及现象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。天文学的历史至少有5、6千年了，在人类早期文明史中，占有非常重要的地位。2世纪的托勒密，提出了地心说。16世纪，哥白尼提出了日心说。到了1610年，伽利略发明了折射望远镜，首次看到了太阳黑子、月球表面以及一些行星的表面和盈亏。同时代的牛顿创立的牛顿力学，使天文学出现了分支学科天体力学。19世纪的中叶天体摄影、分光技术的发明，使天文学又出现了新的分支学科天体物理学。到了1960年，天文学的四大发现：微波背景辐射、脉冲星、类星体、星际有机分子，使空间天文学得到了巨大的发展，也对现代天文学的成就产生很大的影响。 古欧洲四大学派的天文学贡献： 爱奥尼亚学派（公元前6前5世纪）是小亚细亚米利都市的哲学家泰勒斯创立的。泰勒斯对太阳的直径进行了测量和计算，结果他宣布太阳的直径约为日道的七百二十分之一。这个数字与现在所测得的太阳直径相差很小。通过对日月星辰的观察和研究，他确定了三百六十五天为一年。他曾经预言了公元前585年5月28日所发生的一次日全食。正确的解释了日食的原因。泰勒斯继承了埃及人的基本思想，认为构成宇宙的基本物质是水，而大地则是浮在水上的扁平圆盘或扁平圆筒。他的门生阿那克西曼德（公元前611前547年）。阿那克西曼德认为天空是围绕着北极星旋转的，因此得出结论说，天空可见的穹隆是一个完整的球体的一半，扁平圆盘状的大地就处在这个球体的中心，在大地的周围环绕着空气天、月亮天、行星天和太阳天。阿那克西曼德是有史以来第一个认为宇宙不是平面形或半球形，而是球形的人。 毕达哥拉斯学派（公元前6前4世纪）创始人是著名几何学家毕达哥拉斯（公元前560前490年）。他的名字与“毕达哥拉斯定理”同样不朽。可以说是希腊所产生的最伟大的数学家。他认为数本身、数与数之间的关系构成宇宙的基础。毕达哥拉斯主张地圆说，并且他是人类科技史上第一个主张“太阳、月亮、行星遵循着和恒星不同的路径运行”的人。在毕达哥拉斯学派中，对宇宙观提出杰出见解的是菲洛劳斯（公元前450前400年）他主张“宇宙的中心有炽热的火焰，10个天球环绕着它运行”。于是，他们把天球分为10层。但是，地球、太阳、月亮、水星、金星、火星、木星、土星，再加上恒星，才只有9重天，还缺少一重天，怎么办呢？他假定在地球和中央火之间，还有一个“反地球”，这个所谓反地球以和地球同样的角速度绕中央火运行，因此地球上的人永远看不到它。这样，终于凑够了10重天。该学派中另一位伟大学者是德谟克利特（公元前460前370年），他提出了著名的原子学说。德谟克利特认为万物都是由原子组成的，原子是不可分割的最小微粒，它既不生也不灭，永远处在运动状态。德谟克利特推测出太阳远比地球庞大；月亮本身并不发光，靠反射的太阳光才显得明亮；银河是众多恒星集合而成的。无疑，这是完全正确的。但他认为地球是宇宙的中心。柏拉图学派是由雅典哲学家柏拉图（公元前427前347年）创立的。柏拉图认为哲学是来自于天文学的。在蒂迈欧一文中提出以地球为中心的同心球壳结构的宇宙模式。他认为地球是宇宙的中心，其他各个天体处于不同的球壳上，这些球壳离地球由近到远，依次是：月亮、太阳、金星、水星、 木星、土星、恒星。各同心圆之间由正多面体联结 着。用这种宇宙体系解释天象，自然会出现一些困难。太阳和恒星的运动是比较规则的，但行星的运动却十分可疑。就以火星来说，如果你在较长的一段日子里仔细注意火星的行踪，将会发现它在恒星之间缓慢地由西向东移动着，这叫“顺行”。过一段时间，它又停滞不前了，这叫“留”。然后，它扭转头来向西移动，这叫逆行。顺便指出，正是由于火星颜色发红，而且行踪诡秘，所以我国古代称它为“荧惑”。金星的行踪又是另一番景象，它在一段时间内以晨星的面目出现在东方天空（我国称它为启明星），再过一段时间他又以昏星的面目出现在西方天空（我国把它叫长庚星），总之，在人们的眼里，它总是徘徊在太阳的东西两侧。为了解释行星的神秘行踪，柏拉图的门生欧多克斯（公元前409前356年）修改了他老师的观点。他认为，所有的恒星都处在同一个球面上，这个球半径最大，它围绕着通过地心的轴线每日旋转一周，其他的天体则有许多同心球结合。太阳、月亮各有3个，行星各有4个，把每个球用想象的轴线和邻近的球体联系起来，这些轴线可以选取不同的方向，各个球绕轴线旋转的速度也可以任意选择。这样，把27个球（恒星1，太阳、月亮2(3，行星4(5)经过组合以后，就可以解释当时所观测到的天象。后来观测资料积累的愈来愈多，欧多克斯的学生卡利普斯，又给每个天体加上一个球层，球的总数增加到34个