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在熙攘的人群中，我们的身影却倍显孤单

对行星运动的研究 ， 经历了一个漫长的历史过程 ， 自有人类历史以来 ， 人们就一直在研究它 ， 众所周知现在我们还在研究天体的运动 。 古人由于历史的局限性 ， 不认识行星的运动规律 ， 以至认为其规律是不可认识的 ， 把其运动神化了 ， 即使是科学技术相当发展的今天 ， 我们还有许多未知的空间领域等着我们去认识和探索 。 现在的学生来学习《万有引力与航天》这一章 ， 仍然存在许多困难 。 天体离我们很遥远 ， 限于观测条件我们不方便观察 ， 并且对天体的观测要长期进行；天体运动的规律很抽象；天体运动在实际生活中很难找到相似的例证；天体运动的相关数据很庞大 ， 学生心中有恐惧阴影 。 为此笔者想就行星运动的物理学的历史知识 ， 特别是人们对行星运动的历史认识过程作一个简单的回顾 ， 以弥补课本知识的不足、拓展学生视野、增长学生的见识、培养学生学习《万有引力与航天》知识的兴趣；更重要的是让学生对行星的运动有更全面的评估和正确的认识 。在16世纪之前 ， 由于宗教神学统治着人们的思想意识形态 ， 人们对天体运动停留在日常经验上 ， 人们看到的是太阳每天从东方升起、从西方落下 ， 月亮大多也是从东方出现、在西方湮没；而我们生活的地球与人是相对静止的 ， 人们认为地球是不动的 ， 太阳、月亮及其他星辰环绕地球不停地旋转 。 在这一时期之前 ， 宗教（如基督教、伊斯兰教等）统治着人们的思想 ， 在社会上宗教者更是处于统治地位 ， 他们借神、主为名统治着社会的政治、经济、文化、思想等各个领域 ， 他们认为神、主是至高无上的 ， 人们对神、主顶礼膜拜绝对神服 ， 很自然他们认为地球是宇宙的中心 ， 太阳、月亮及其他星辰绕地球不停地运转 ， 唯我独尊；其中持这种学说并形成一套理论的代表人物是古埃及的著名数学家天文学家托勒密 ， 这套学说被称为“地心说” 。到16世纪前期 ， 文艺复兴带来的思想与艺术的繁荣在意大利萌发并已扩展到整个欧洲 。 此时波兰人哥白尼坚信宇宙与自然是美的 ， 而美的东西一定是简单而和谐的 ， 他采取了比前人更广阔的视野来洞察自然 ， 就象那个时期的艺术家的眼光超越了宗教艺术、旅行家哥伦布的眼光超越了欧洲大陆一样 ， 哥白尼的眼光也超越了地球 ， 他把地球看成是空间的一个物体 ， 一个与其他天体相似的物体 ， 他认为行星和地球绕太阳做完美的匀速圆周运动 ， 月亮也绕地球做匀速圆周运动 ， 只不过由于地球的自转 ， 我们才看到太阳、月亮和其他星辰是自东向西运转的 ， 事实上由于地球自西向东的自转 ， 我们看到的是一个相反的现象而已 。到了17世纪初 ， 意大利科学家伽利略发明了望远镜 ， 他利用望远镜首先发现了木星也有一颗绕其旋转的“月球” ， 进一步说明了地球不是所有天体的中心 。 这是打击“地心说”最有效最直接的证据 ， 但由于统治着人们思想意识的传统观念是如此的顽固 ， 这一发现没有从根本上颠覆“地心说”这一理论 ， 甚至意大利天文学家将地球不是宇宙的中心这一观点公开说出来后 ， 遭到了罗马教庭的审判被定为有罪 ， 并被罗马宗教裁判所烧死在罗马的鲜花广场上 。 传统观念是如此难改变 ， 传统势力如此强大 ， 有时科学家在传统势力面前是如此无力 ， 科学家为追求真理甚至会付出生命的代价 。在哥白尼去世后的三年 ， 第谷·布拉赫在丹麦出生了 ， 他在丹麦国王的资助下 ， 在丹麦海峡中的汶岛创建了当时欧洲最先进最豪华的天文观测台 ， 国王建造天文台是想让第谷帮他观察天象 ， 绘制并排算天宫图 ， 卜测吉凶 。 他在这里工作21年 ， 一方面他为欧洲许多权贵算命 ， 另一方面他也积累了大量精确的天文观测数据 ， 他将天体位置由原来的10′误差降为2′ 。 丹麦国王去世后 ， 继任的国王不再大力资助他观测天象 ， 于是他来到布位格 ， 在罗马大帝的资助下继续进行天文学的研究 ， 可惜他才安顿下来一年多后竞以54岁的有为之年被疾病夺去了生命 ， 但是他总算来得及在去世之前做了一件自己根本无法想象其重要性和历史意义的重大事件——他将一位29岁的年轻人召来成为自己的学生兼助手 ， 这个年轻人就是当时已显露才能尚无地位的开普勒 。开普勒属于那种对神秘主义十分入迷的天才人物 ， 开普勒秉承了他老师第谷的“哲人主宰星辰”的思想 ， 一方面他为欧洲的达官贵人排算算命天宫图 ， 当时流传很广的是他为一个捷克贵族占卜 ， 在这之前他的老师为瑞典国王占卜 ， 他们对这两个欧洲的大人物的占卜做的星占预言 ， 后来都应验了 。 开普勒被称为那个时代最成功的星占预言家 。 另一方面 ， 他用近20年的时间研究他老师第谷留下来的大量的天文观测数据 ， 他以他超凡的数学才能 ， 经过复杂的数学运算 ， 计算结果与第谷的观测数据至少有8′的误差 ， 若天体不是做匀速圆周运动 ， 而是做椭圆运动 ， 则刚好是吻合的 。 长期以来人们一直视为真理的“完美”的匀速圆周运动第一次受到了怀疑 ， 他最终总结得出了开普勒行星三大运动定律 ， 进一步完善了“日心说” 。 从表面看 ， 这次日、地之争好象是参考系之争 ， 但这是一次真正的科学革命 ， 人们的世界观发现了重大的变命 。尽管如此 ， 人们还是无法解释天体为什么这么运动 ， 是什么维持地球的运动 ， 空中的飞鸟和浮云为什么不落在后面等问题 ， 直至伽利略和牛顿提出关于运动和力的新观念之后 ， 才得到合理的解释 。 牛顿是怎样科学地解释天体运动的本源问题的呢？这跟一个苹果的故事有关 。 据说1665年的秋天牛顿坐在自家院中的苹果树下苦苦思索着行星绕日运动的原因 ， 一只苹果恰巧落下来 ， 它落在牛顿的脚边 ， 引起了牛顿的注意 。 牛顿这样想苹果为什么会落下来呢 ， 它为什么不飞到天外去呢？如果把这个苹果送到月球那么远去 ， 或者想象月球就是一个熟透了大红苹果 ， 它还会砸到地球上来吗 ， 他想月球没有砸下来而是年复一年日复一日地绕地球运转 ， 那么地球将苹果拉下来的引力和地球牵引月球着使绕地不运转的引力是不是同种力呢？他做了一个著名的月——地检验 ， 他认为两物体间的引力与两者质量乘积成正比 ， 跟两者距离的二次方成反比 。 若月球绕地球运转的向心加速度是地面的重力加速度之比等于地球半径与月地距离的平方之比 ， 则说明地球对月球的引力和地面上的物体受到的引力受同一性质的力 ， 不仅天体间的引力 、天体与地面上物体的引力 、地面上的物体间的引力 ， 都受同一性质的引力 ， 即任何两物体间引力都受同一性质的力 ， 这种引力牛顿称为万有引力 ， 使天上人间和谐统一 ， 打破了原来的宇宙不可知论 。浩瀚的宇宙一直是人们不断探索、渴望了解的空间 ， 人们对其的形成、组成、演变及其运动规律的认识 ， 经历了一个漫长的历史过程 ， 该过程是一个辩证发展的过程 ， 该过程是一个螺旋前进上升的发展过程 ， 该过程说明人们认识客观事物和自然规律遵循一个由表面现象到本质认识的发展过程 ， 该过程说明了人们认识客观规律要经历一个由日常经验到理性认识的发展过程 。我国在远古时期就有许多关于星辰的传说 ， 牛郎星和织女星有牛郎和织女的美丽传说 ， 有嫦娥奔月的故事 ， 敦煌有飞天的壁画 ， 明朝有万户飞天的惊人之举 ， 明朝政府还设有观象台 。 我国的航空航天事业在解放后得到飞速发展 ， 1970年4月24日我国成功发射了第一颗人造地球卫星——“东方红一号”；1984年4月8日我国用长征三号火箭成功发射了同步卫星 ， 成为世界上少数几个掌握轨道转移、同步定点的国家之一；1999年至今我国发射了神舟系列飞船 ， 特别是2003年9月我国自行研究的神舟五号飞船成功将杨利伟送入太空 ， 并在绕地球14圈后成功返回地球；2008年9月发射的神舟七号飞船 ， 实现了宇航员的太空行走；2011年11月3日发射的神舟八号飞船实现了与“天宫一号”对接 ， 成为世界上第三个独立掌握无人与载人飞行器空间对接的国家 。 同学们 ， 努力吧！你们将在我国的航空航天事业大有作为 。


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