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作者杨光晰
出版社中国原子能出版传媒有限公司
ISBN9787522112909
出版时间2021-06
装帧平装
开本16开
定价52元
货号11050509
上书时间2024-12-22
第一章回顾经典力学发展简史
为了发现产生行星转动的力学原理,首先需要回顾经典力学发展过程,从中找出哪些学术观点贻误探讨行星转动成因的进程。在广袤的宇宙中,至今只知道在地球上的生物进化中诞生了具有高度思维的人类,经成千上万年的进化,人类逐渐积累了丰富的知识及精湛的技能,人类从无知到有知过程中,历经坎坎坷坷。在人类文明初期通过生产劳动使用了简单的机械、杠杆、滑轮、斜面等,了解了与静力学相关的基本概念和原理。亚里士多德(公元前384一前322年),是世界古代史上伟大的哲学家、科学家、教育家之一。亚里士多德认为各物体只有在一个不断作用的推动者直接接触下,才能保持运动,否则物体就会停止,任何运动都是通过接触方能产生。他认为介质对运动(速度)起阻碍作用,而且运动(速度)越大阻碍越大,介质阻碍作用的大小取决于密度,密度越大阻碍作用越大,还取决物体自身重量,物体的重量越大速度越快,速度与动力成正比,与阻力成反比,体积相同的两个物体重者下落比轻者快。虽然亚里士多德的理论是错误的,但对力学理性的发展起了先导作用。在公元140年左右,托勒密在《天文学大成》提出“地心说”,认为太阳绕地球作匀速圆周运动。由于宗教势力介入科学领域,科学受到神学的束缚,把当时历史条件下不完整的认知,如托勒密的地心说,奉为经典不容违反,阻碍了科学进步发展。随着欧洲的资本主义生产方式的需求,商业和航海得已迅速发展,航海需要天文观测,天文观测和天体运行规律受到重视。1543年,哥白尼的《天体运行论》出版,“日心说”取代托勒密的“地心说”,从此结束了在天文学上的千年迷途。从纯几何的观点来看,“日心说”和“地心说”没有本质上的差别,但是观测研究太阳行星运行来说,选择“日心说”才能展现其精简的规律。丹麦天文学家第谷毕生积累了大量天文观测数据,德国天文学家开普勒(1571一1630年)总结了老师第谷的观测数据,在1609年和1619年先后发现行星运动的三大定律:开普勒第一定律,也称椭圆定律和轨道定律。每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳运行,而太阳则处在椭圆的一个焦点中。开普勒第二定律,也称面积定律。在相等时间内,太阳和运动中的行星连线向量半径所扫过的面积都是相等的。开普勒第三定律,也称调和定律和周期定律。各个行星绕太阳公转周期的平方和它们轨道半长轴的立方成正比。开普勒定律对牛顿的经典力学有着极其重要的影响,为牛顿发现万有引力定律作出重要的提示。开普勒定律在科学思想上表现出无比勇敢创新精神,打破天体遵循完美的均匀圆周运动观念。开普勒定律彻底摧毁了托勒密的本轮系,能够简单地精确推算行星的运动。开普勒定律使人们对行星运动的认识得到明晰概念,它证明行星世界是一个匀称的系统,这个系统的中心是太阳,太阳位于每个行星椭圆轨道的一个焦点上。伽利略(1564-1642年)是意大利伟大的天文学家、力学家、哲学家。伽利略提出著名的相对性原理。在描述力学过程中,各个惯性参考系是等效的。设一个惯性参考系S和相对于S作匀速度v运动的另一个惯性参考系S’,如图1-1所示。
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