天文学与数学(上)

郑英元

(原载《数学教学》2011年第4期)

一、 欧洲天文学家与数学

研究天文学主要有两个手段: 一是观察,早期凭肉眼,现在当然有很多先进的天文望远镜, 能够观察到更加遥远的星球(图1为1986年澳大利亚发行的射电望远镜和星球运行轨道的邮票); 二是计算,根据观察的结果推算出星球的运行轨道,这使得许多天文学家在研究工作中都善于应用数学方法,甚至发现(或者创造)新的数学理论和方法。 因此,好些天文学家也是数学家,这里举几个例子。

古希腊科学家泰勒斯(Thales,约公元前624-公元前547,图2为1994年希腊发行的纪念泰勒斯的邮票)曾计算出公元前585年的一次日食, 并因此平息一场战争。他也是首次运用相似三角形原理测出埃及金字塔高的学者。

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图 1(左);  图 2(右)

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图 3

波兰天文学家哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473-1543,图3为1972年波兰发行的纪念哥白尼诞生500周年的邮资封)是日心说创立者, 近代天文学的奠基人。他赞成以简单的几何图形或数学关系来表达宇宙的规律。

意大利天文学家伽利略(Galileo Galilei,1564-1642,图4为1971年匈牙利发行的纪念伽利略诞生400周年的纪念邮票) 年轻时最喜欢的书是欧几里得的《几何原本》和阿基米德的著作。1589年,他25岁时获得比萨大学数学和科学教授的职位。 1609年,伽利略创制了天文望远镜观察天体,他绘制出了第一幅月面图。1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星, 为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说开始走向胜利。

德国天文学家开普勒(Johannes Kepler,1571-1630,图5为1964年德国发行的纪念开普勒诞生400周年邮票和邮戳)正是凭借着自己的数学才能, 才发现了行星运动的三大定律。他还提出行星沿椭圆轨道运行,太阳处在椭圆的一个焦点上。正因他对二次曲线的研究,才把“焦点”一词引入数学。

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图 4(左);  图 5(右)


(点击邮票小图可以显示更清晰大图)

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