資源簡(jiǎn)介

伽利略
(Galileo Galilei，1564-1642)，意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。
　　1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里斯多德“物體下落速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。天文望遠(yuǎn)鏡
1609年，伽利略創(chuàng)制了(后被稱為伽利略望遠(yuǎn)鏡)，并用來觀測(cè)天體，他發(fā)現(xiàn)了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，為哥白尼學(xué)說找到了確鑿的證據(jù)，標(biāo)志著哥白尼學(xué)說開始走向勝利。借助于望遠(yuǎn)鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽黑子、太陽的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧現(xiàn)象、月球的周日和周月天平動(dòng)，以及銀河是由無數(shù)恒星組成等等。這些發(fā)現(xiàn)開辟了天文學(xué)的新時(shí)代。
　　伽利略著有《星際使者》、《關(guān)于太陽黑子的書信》、《關(guān)于托勒玫和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》和《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》。
　　為了紀(jì)念伽利略的功績(jī)，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四命名為伽利略衛(wèi)星。
　　人們爭(zhēng)相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。
意大利著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家，是首先在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融合貫通了數(shù)學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)三門科學(xué)的科學(xué)巨人。伽利略是科學(xué)革命的先驅(qū)，畢生把哥白尼、開普勒開創(chuàng)的新世界觀加以證明和廣泛宣傳，并以自己在教會(huì)迫害下的犧牲喚起人們對(duì)日心說的公認(rèn)，在人類思想解放和文明發(fā)展的過程中作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。
????300多年后的1979年11月10日，羅馬教皇才公開承認(rèn)對(duì)伽利略審判的不公正，1980年10月，世界主教會(huì)再一次聲明，為科學(xué)巨人伽利略沉冤昭雪。
?????伽利略1564年出生于意大利比薩城的一個(gè)沒落貴族大家庭。他從小表現(xiàn)聰穎，17歲時(shí)被父親送入比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)，但他對(duì)醫(yī)學(xué)不感興趣。由于受到一次數(shù)學(xué)演講的啟發(fā)，開始熱衷于數(shù)學(xué)和物理學(xué)的研究。1585年輟學(xué)回家。此后曾在比薩大學(xué)和帕多瓦大學(xué)任教，在此期間他在科學(xué)研究上取得了不少成績(jī)。由于他反對(duì)當(dāng)時(shí)統(tǒng)治知識(shí)界的亞里士多德世界觀和物理學(xué)，同時(shí)又由于他積極宣揚(yáng)違背天主教教義的哥白尼太陽中心說，所以不斷受到教授們的排擠以及教士們和羅馬教皇的激烈反對(duì)，最后終于在1633年被羅馬宗教裁判所強(qiáng)迫在寫有“我悔恨我的過失，宣傳了地球運(yùn)動(dòng)的邪說的“悔罪書”上簽字，并被判刑入獄（后不久改為在家監(jiān)禁）。這使他的身體和精神都受到很大的摧殘。但他仍然致力于力學(xué)的研究工作。1637年雙目失明。1642年他由于寒熱病在孤寂中離開了人世，時(shí)年78歲。（時(shí)隔347年，羅馬教皇多余地于1980年宣布承認(rèn)對(duì)伽利略的壓制是錯(cuò)誤的，并為他“恢復(fù)名譽(yù)”。）?
伽利略自制的望遠(yuǎn)鏡
??伽利略的主要傳世之作是兩本書，一本是1632年出版的《關(guān)于兩個(gè)世界體系的對(duì)話》，簡(jiǎn)稱《對(duì)話》，主旨是宣揚(yáng)哥白尼的太陽中心說。另一本是1638年出版的《關(guān)于力學(xué)和局部運(yùn)動(dòng)兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》，簡(jiǎn)稱《兩門新科學(xué)》，書中主要陳述了他在力學(xué)方面研究的成果。伽利略在科學(xué)上的貢獻(xiàn)主要有以下幾方面：
????（1）論證和宣揚(yáng)了哥白尼學(xué)說，令人信服地說明了地球的公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)以及行星的繞日運(yùn)動(dòng)，他還用自制的望遠(yuǎn)鏡仔細(xì)地觀測(cè)了木星的4個(gè)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，在人們面前展示了一個(gè)太陽系的模型，有力地支持了哥白尼學(xué)說。
????（2）論證了慣性運(yùn)動(dòng)，指出維持運(yùn)動(dòng)并不需要外力。這就否定了亞里士多德“運(yùn)動(dòng)必須推動(dòng)”的教條。不過伽利略對(duì)慣性運(yùn)動(dòng)理解還沒有完全擺脫亞里士多德的影響，他也認(rèn)為“維護(hù)宇宙完善秩序”的慣性運(yùn)動(dòng)“不可能是直線運(yùn)動(dòng)，而只能是圓周運(yùn)動(dòng)”。這個(gè)錯(cuò)誤理解被他的同代人笛卡爾和后人牛頓糾正了。
????（3）論證了所有物體都以同一加速度下落。這個(gè)結(jié)論直接否定了亞里士多德的重物比輕物下落得快的說法。兩百多年后，從這個(gè)結(jié)論萌發(fā)了愛因斯坦的廣義相對(duì)論。
伽利略做落體實(shí)驗(yàn)的比薩斜塔
????（4）用實(shí)驗(yàn)研究了勻速運(yùn)動(dòng)。他通過使小球沿`斜面滾下的實(shí)驗(yàn)測(cè)量驗(yàn)證了他推出的公式：從靜止開始的勻加速運(yùn)動(dòng)的路程和時(shí)間的平方成正比，他還把這一結(jié)果推廣到自由落體運(yùn)動(dòng)，即傾角為90°的斜面上的運(yùn)動(dòng)。
????（5）提出運(yùn)動(dòng)合成的概念，明確指出平拋運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻加速運(yùn)動(dòng)的合成，并用數(shù)學(xué)證明合成運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線。他還根據(jù)這個(gè)概念計(jì)算出了斜拋運(yùn)動(dòng)在仰角45°時(shí)射程最大，而且比45°大或小同樣角度時(shí)射程相等。
????（6）提出了相對(duì)性原理的思想。他生動(dòng)地?cái)⑹隽舜蟠瑑?nèi)的一些力學(xué)現(xiàn)象，并且指出船以任何速度勻速前進(jìn)時(shí)這些現(xiàn)象都一樣地進(jìn)行，從而無法根據(jù)它們來判斷船是否在動(dòng)。這個(gè)思想后來被愛因斯坦發(fā)展為相對(duì)性原理而成了狹義相對(duì)論的基本假設(shè)之一。
????（7）發(fā)現(xiàn)了單擺的等時(shí)性并證明了單擺振動(dòng)的周期和擺長(zhǎng)的平方根成正比。他還解釋了共振和共鳴現(xiàn)象。
????此外，伽利略還研究過固體材料的強(qiáng)度、空氣的重量、潮汐現(xiàn)象、太陽黑子、月亮表面的隆起與凹陷等等問題。
?????除了具體的研究成果外，伽利略還在研究方法上為近代物理學(xué)的發(fā)展開辟了道路 ，是他首先把實(shí)驗(yàn)引進(jìn)物理學(xué)并賦予重要的地位，革除了以往只靠思辨下結(jié)論的惡習(xí)。他同時(shí)也很注意嚴(yán)格的推理和數(shù)學(xué)的運(yùn)用，例如他用消除摩擦的極限情況來說明慣性運(yùn)動(dòng)，推論大石頭和小石塊綁在一起下落應(yīng)具有的速度來使亞里士多德陷于自相矛盾的困境，從而否定重物比輕物下落快的結(jié)論。這樣的推理就能消除直覺的錯(cuò)誤，從而更深入地理解現(xiàn)象的本質(zhì)，愛因斯坦和英費(fèi)爾德在《物理學(xué)的進(jìn)化》一書中曾評(píng)論說：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端”。
????伽利略一生和傳統(tǒng)的錯(cuò)誤觀念進(jìn)行了不屈不撓的斗爭(zhēng)，他對(duì)待權(quán)威的態(tài)度也很值得我們學(xué)習(xí)。他說過：“老實(shí)說，我贊成亞里士多德的著作，并精心地加以研究。我只是責(zé)備那些使自己完全淪為他的奴隸的人，變得不管他講什么都盲目地贊成，并把他的話一律當(dāng)作毫不能違抗的圣旨一樣，而不深究其他任何依據(jù)”。
伽利略在宗教裁判所接受審判
卡文迪什（Henry Cavendish）英國物理學(xué)家和化學(xué)家。1731年10月10日生于法國尼斯。1749年考人劍橋大學(xué)，1753年尚未畢業(yè)就去巴黎留學(xué)。后回倫敦定居，在他父親的實(shí)驗(yàn)室中做了許多電學(xué)和化學(xué)方面的研究工作。1760年被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1803年當(dāng)選為法國科學(xué)院外國院土。卡文迪什畢生致力于科學(xué)研究，從事實(shí)驗(yàn)研究達(dá)50年之久，性格孤僻，很少與外界來往。卡文迪什的主要貢獻(xiàn)有：1781年首先制得氫氣，并研究了其性質(zhì)，用實(shí)驗(yàn)證明它燃燒后生成水。但他曾把發(fā)現(xiàn)的氫氣誤認(rèn)為燃素，不能不說是一大憾事。1785年卡文迪什在空氣中引入電火花的實(shí)驗(yàn)使他發(fā)現(xiàn)了一種不活潑的氣體的存在。他在化學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、萬有引力等方面進(jìn)行地行多成功的實(shí)驗(yàn)研究，但很少發(fā)表，過了一個(gè)世紀(jì)后，麥克斯韋整理了他的實(shí)驗(yàn)論文，并于1879年出版了名為《尊敬的亨利·卡文迪什的電學(xué)研究》一書，此后人們才知道卡文迪什做了許多電學(xué)實(shí)驗(yàn)。麥克斯韋說：“這些論文證明卡文迪什幾乎預(yù)料到電學(xué)上所有的偉大事實(shí)，這些偉大的事實(shí)后來通過庫侖和法國哲學(xué)家們的著作而聞名于科學(xué)界。”
早在庫侖之前，卡文迪什已經(jīng)研究了電荷在導(dǎo)體上的分布問題。1777年，他向皇家學(xué)會(huì)提出報(bào)告說：“電的吸引力和排斥力很可能反比于電荷間距離的平方，如果是這樣的話，那么物體中多余的電幾乎全部堆積在緊靠物體表面的地方，而且這些電緊緊地壓在一起，物體的其余部分處于中性狀態(tài)。”他還通過實(shí)驗(yàn)證明電荷之間的作用力。他還早于法拉第用實(shí)驗(yàn)證明電容器的電容取決于兩極板之間的物質(zhì)。他最早建立電勢(shì)概念，指出導(dǎo)體兩端的電勢(shì)與通過它的電流成正比（歐姆定律在1827年才確立）。當(dāng)時(shí)還無法測(cè)量電流強(qiáng)度，據(jù)說他勇敢地用自己的身體當(dāng)作測(cè)量?jī)x器，以從手指到手臂何處感到電振動(dòng)來估計(jì)電流的強(qiáng)弱。
卡文迪什的重大貢獻(xiàn)之一是1798年完成了測(cè)量萬有引力的扭秤實(shí)驗(yàn)，后世稱為卡文迪什實(shí)驗(yàn)。他改進(jìn)了英國機(jī)械師米歇爾（John Michell，1724～1793）設(shè)計(jì)的扭秤，在其懸線系統(tǒng)上附加小平面鏡，利用望遠(yuǎn)鏡在室外遠(yuǎn)距離操縱和測(cè)量，防止了空氣的擾動(dòng)（當(dāng)時(shí)還沒有真空設(shè)備）。他用一根39英寸的鍍銀銅絲吊一6英尺木桿，桿的兩端各固定一個(gè)直徑2英寸的小鉛球，另用兩顆直徑12英寸的固定著的大鉛球吸引它們，測(cè)出鉛球間引力引起的擺動(dòng)周期，由此計(jì)算出兩個(gè)鉛球的引力，由計(jì)算得到的引力再推算出地球的質(zhì)量和密度。他算出的地球密度為水密度的5.481倍（地球密度的現(xiàn)代數(shù)值為5.517g／cm3），由此可推算出萬有引力常量G的數(shù)值為 6.754×10-11 Nm2/kg2（現(xiàn)代值前四位數(shù)為6.672）。這一實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)與操作十分精巧，英國物理學(xué)家J.H.坡印廷曾對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)下過這樣的評(píng)語：“開創(chuàng)了弱力測(cè)量的新時(shí)代”。
卡文迪什在1766年發(fā)表了《論人工空氣》的論文并獲皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)隆Ｋ瞥黾冄酰⒋_定了空氣中氧、氮的含量，證明水不是元素而是化合物。他被稱為“化學(xué)中的牛頓”。
卡文迪什一生在自己的實(shí)驗(yàn)室中工作，被稱為“最富有的學(xué)者，最有學(xué)問的富翁”。卡文迪什于1810年2月24日去世。
后來，他的后代親屬德文郡八世公爵S.C.卡文迪什將自己的一筆財(cái)產(chǎn)捐贈(zèng)劍橋大學(xué)于1871年建成實(shí)驗(yàn)室，它最初是以 H.卡文迪什命名的物理系教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，后來實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大為包括整個(gè)物理系在內(nèi)的科研與教育中心，并以整個(gè)卡文迪什家族命名。該中心注重獨(dú)立的、系統(tǒng)的、集團(tuán)性的開拓性實(shí)驗(yàn)和理論探索，其中關(guān)鍵性設(shè)備都提倡自制。近百年來卡文迪什實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出的諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者已達(dá)26人。麥克斯韋、瑞利、J.J.湯姆孫、盧瑟福等先后主持過該實(shí)驗(yàn)室。
一、?? 生平簡(jiǎn)介
亨利 ·卡文迪許(Henry Cavendish，1731一1810)，英國化學(xué)家、物理學(xué)家。1731年10月出生于法國尼斯，他的父親是英國公爵的后裔。卡文迪許在兩歲時(shí)失去了母親，這使他形成一種過于孤獨(dú)和羞怯的性格。
1742一1748年，卡文迪許在倫教附近的海克納學(xué)校讀書，1749年考入劍橋大學(xué)彼得豪斯學(xué)院求學(xué)，1753年他在畢業(yè)前幾天離開了劍橋大學(xué)去巴黎留學(xué)。回倫敦定居后，在他父親的實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)助手，做了大量的化學(xué)、電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。1760年卡文迪許被選為倫敦皇家學(xué)會(huì)成員，1803年又成為法國研究院的18名外籍院士之一。1810年，卡文迪許在倫敦逝世，終身未婚。
二、科學(xué)成就
卡文迪許的才能是多方面的，他的科學(xué)興趣廣泛，富于創(chuàng)造，在化學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等方面進(jìn)行過很多成功的實(shí)驗(yàn)研究，取得了卓越的成就。
1 . 勤研究，成為"化學(xué)中的牛頓"
1766年，卡文迪許首先研究出二氧化碳、氫氣等氣體的收集方法，較系統(tǒng)地研究了二氧化碳和氫氣的性質(zhì)。卡文迪許指出收集二氧化碳必須用汞代替水；用物理方法測(cè)出了二氧化碳的密度是空氣密度的一倍半;從實(shí)驗(yàn)上證明了二氧化碳能溶解于同體積的水中，且與動(dòng)物呼出的、木炭燃燒后產(chǎn)生的氣體相同。卡文迪許還用稀硫酸或鹽酸跟鋅、鐵、錫等反應(yīng)制得氫氣，并用排水集氣法收集了這種氣體，他發(fā)現(xiàn)不管用什么酸來溶解同樣重量的某種金屬，都能得到相同質(zhì)量的氫氣。
1781年，卡文迪許用不同比例的氫氣和空氣的混合物進(jìn)行爆鳴實(shí)驗(yàn)，他根據(jù)生成的液體的物理性質(zhì)確定這種液體就是純水。他又用氫氣和氧氣的混合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到同樣的生成物。他由此認(rèn)定水是由氫和氧組成的，并測(cè)出氫氣和氧氣化合成水時(shí)的體積之比為2.02：1，從而證明了水不是元素而是化合物。
卡文迪許在做氫氣和過剩的、不純凈氧氣通電爆炸實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)所得到的水有酸味，用足量的堿使之完全中和后，經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶，能得到少量硝酸鹽，他由此推斷這種水中含有少量硝酸，并認(rèn)為這些硝酸是由反應(yīng)混合氣體中的少量氮?dú)馀c其中過剩的氧氣化合生成的二氧化氮溶于水后產(chǎn)生的。1784年，卡文迪許發(fā)現(xiàn)電火花通過空氣時(shí)也能生成氮的化合物，他由此斷言氮元素是硝酸的組分之一。
1784年，卡文迪許在玻璃容器里用電火花使氮和氧化合，他發(fā)現(xiàn)不論放電多久，總有一個(gè)小氣泡不能被氧化，由此推斷大氣中有一種不能被氧化的特殊“濁氣”，其總量不超過全部空氣的1/120。這個(gè)特殊的“濁氣"就是惰性氣體。卡文迪許的這個(gè)預(yù)言在110余年之后由英國物理學(xué)家瑞利發(fā)現(xiàn)第一個(gè)惰性元素氬、英國化學(xué)家拉姆塞發(fā)現(xiàn)新族元素-----惰性元素而得以證實(shí)。由于卡文迪許在化學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，后人稱他為“化學(xué)中的牛頓”。
2 . 巧類比，發(fā)現(xiàn)電力平方反比律
1687年，牛頓在他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中闡述了牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律。牛頓在推導(dǎo)萬有引力定律時(shí)曾提出并證明過這樣一個(gè)命題：“如果粒子間的吸引力隨著它們之間距離平方的增加而下降的話，那么一個(gè)質(zhì)量分布均勻的空心球殼對(duì)其內(nèi)部任意一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的引力的合力為零，而不管這個(gè)質(zhì)點(diǎn)位于球殼內(nèi)的哪一點(diǎn)。”由牛頓的命題可以推知：凡是遵守平方反比律的物理量都應(yīng)遵守這一結(jié)論，換言之。凡能表現(xiàn)出這種特性的作用力都應(yīng)服從平方反比律。受牛頓研究的影響，卡文迪許圓滿解釋了電荷在導(dǎo)體表面分布并嚴(yán)格遵守距離平方反比律的原因。他說：“從牛頓的證明中同樣能得到這樣的結(jié)論：如果排斥力反比于稍高于二次方的冪，電荷將被推向中心；如果排斥力反比于稍低于二次方的冪，電荷將被從中心推向外緣。”
1773年，卡文迪許用兩個(gè)同心金屬球殼做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自己的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)了電荷間的作用規(guī)律。在他的實(shí)驗(yàn)中，外球殼由兩個(gè)半球組成，兩半球合起來正好形成內(nèi)球的同心球殼，如圖1所示。
卡文迪許這樣描述他的裝置：“我取一個(gè)直徑為12.1英寸的球，用一根實(shí)心的玻璃棒穿過中心當(dāng)作軸，并覆蓋以封蠟。…然后把這個(gè)球封在兩個(gè)中空的半球中間，半球直徑為13.3英寸1/20英寸厚。…然后，我用一根導(dǎo)線將萊頓瓶的正極接到半球，使半球帶電。”卡文迪許通過一根導(dǎo)線將內(nèi)外球聯(lián)在一起，外球殼帶電后，取走導(dǎo)線打開外球殼，用木髓球驗(yàn)電器檢驗(yàn)內(nèi)球是否帶電。結(jié)果發(fā)現(xiàn)木髓球驗(yàn)電器沒有指示，說明內(nèi)球沒有帶電，電荷完全分布在外球上，從而證明了靜電斥力服從平方反比定女律。
卡文迪許將這個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)了多次，確證靜電力服從平方反比定律，指數(shù)偏差不超過0.02。卡文迪許這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)相當(dāng)巧妙。他用的是最原始的電測(cè)儀器，卻獲得了相當(dāng)可靠而且精確的結(jié)果。他成功的關(guān)鍵在于將靜電力規(guī)律與牛頓萬有引力定律進(jìn)行類比，通過數(shù)學(xué)處理，將直接測(cè)量變?yōu)殚g接測(cè)量，并且用示零法精確地判斷結(jié)果，從而得到了靜電力的平方反比定律。
后來，法國物理學(xué)家?guī)靵?C. A. Coulomb，1736~1806)利用“扭秤實(shí)驗(yàn)"、"電引力單擺實(shí)驗(yàn)"直接測(cè)量了同種電荷之間、異種電荷之間的作用力，并于1785年發(fā)表論文“電力定律”指出:帶電體之間的作用力與它們距離的平方成反比。這就是我們現(xiàn)在所說的庫侖定律，與庫侖的扭秤實(shí)驗(yàn)相比，卡文迪許的同心金屬球?qū)嶒?yàn)早11年，結(jié)果也比庫侖的扭秤實(shí)驗(yàn)精確。
3 . 改扭稈，"稱量地球第一人"
卡文迪許在物理學(xué)上最為人推崇的重大貢獻(xiàn)之一，是他在年近70歲時(shí)完成了測(cè)量萬有引力常量的扭秤實(shí)驗(yàn)，從而使牛頓的萬有引力定律不再是一個(gè)比例性的陳述，而成為一項(xiàng)精確的定量規(guī)律，引力常量的測(cè)定也為牛頓的萬有引力定律的可靠性提供了最重要的實(shí)驗(yàn)佐證。
卡文迪許性情孤僻，很少與人交往，但卻與他的老師、英國劍橋大學(xué)的天文學(xué)家、機(jī)械師約翰·米歇爾(John Michell，1724一1793)來往密切，他們的共同理想是要把牛頓的引力思想從天體擴(kuò)展到地球，進(jìn)而擴(kuò)展到磁力和電力。1750年，約翰·米歇爾把一塊磁鐵用線懸掛起來，再用另一塊磁鐵去推斥它，從線的扭轉(zhuǎn)程度來測(cè)定磁力的大小，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)磁極之間的作用力與磁極間距離的平方成反比。
1798年，卡文迪許改進(jìn)了約翰·米歇爾所設(shè)計(jì)的扭秤，在其懸掛扭秤的金屬絲上附加一塊小平面鏡M，如圖2所示，
實(shí)現(xiàn)了對(duì)金展絲扭轉(zhuǎn)角度的放大，利用望遠(yuǎn)鏡在室外遠(yuǎn)距離操縱和測(cè)量，防止了空氣的擾動(dòng)(當(dāng)時(shí)還沒有真空設(shè)備)。他用一根39英寸的鍍銀銅絲吊一6英尺長(zhǎng)的木桿，桿的兩端各固定一個(gè)直徑2英寸的小鉛球m，另用兩個(gè)直徑12英寸的固定著的大鉛球m'吸引它們，測(cè)出鉛球間引力引起的擺動(dòng)周期，由此計(jì)算出兩個(gè)鉛球的引力，從而推算出萬有引力常量G的數(shù)值為6.754X1O-11N·m2/kg2。他的測(cè)定方法非常精巧，在八、九十年間竟無人能趕超他的測(cè)量精度，就是現(xiàn)在看來，卡文迪許的測(cè)量仍有相當(dāng)?shù)木_度(1979年G的測(cè)量值為6.6720XlO-11N·m2/kg2)。卡文迪許把自己的這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱做“測(cè)量地球的重量”，他通過測(cè)定的G值算出地球的平均密度為水密度的5.481倍(地球密度的現(xiàn)代數(shù)值為5.517g/cm3)，成為“稱量地球第一人”。
對(duì)這一構(gòu)思、設(shè)計(jì)與操作極其精巧的實(shí)驗(yàn)，英國物理學(xué)家J. H. 坡印廷在《地球》一書中給予高度贊揚(yáng)，稱其“開創(chuàng)了測(cè)量弱力的新時(shí)代”。
4 . 涉獵廣泛，成果豐碩
卡文迪許早年主攻化學(xué)和熱學(xué)，取得許多研究成果，他通過對(duì)硫磺、炭、玻璃等物質(zhì)的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谫|(zhì)量相等、吸熱相等的情況下溫度的變化不一樣，這一結(jié)論成為后來比熱定律發(fā)現(xiàn)的根據(jù)；他還認(rèn)為熱不是一種物質(zhì)而是組成物體的微粒的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，這種觀點(diǎn)比較接近近代對(duì)熱的認(rèn)識(shí)。
卡文迪許還成功地完成了許多電學(xué)實(shí)驗(yàn)，做出了很多重要發(fā)現(xiàn)，他提出每個(gè)帶電體的周圍都有“電氣”，這與電場(chǎng)理論很接近;早于法拉第用實(shí)驗(yàn)證明電容器的電容取決于兩極板之間的物質(zhì);他最早建立起電勢(shì)概念。由于當(dāng)時(shí)沒有測(cè)定電流的儀器，卡文迪許就把自己的身體當(dāng)做實(shí)驗(yàn)儀器，根據(jù)身體的麻木感覺來估計(jì)電流的強(qiáng)弱，發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)體兩端的電勢(shì)(差)與通過它的電流成正比，相當(dāng)于后來由德國物理學(xué)家歐姆確立的歐姆定律。
三、軼聞趣事
1 . 最富有的學(xué)者，最博學(xué)的富翁
卡文迪許出身于貴族家庭，家產(chǎn)豐厚，在50多歲時(shí)又先后從去世的父親和姑母處得到兩大筆遺產(chǎn)，成為百萬富翁。不過他依然一心傾注于科學(xué)研究，生活樸素，不修邊幅，他穿的衣服幾乎都是掉扣子的。他對(duì)金錢也沒有什么興趣，有一次，他的一個(gè)仆人病了，向他借錢治病，他毫不猶豫地開了一張一萬英鎊的支票，還問夠不夠用，弄得仆人驚訝不已，不何所措。
卡文迪許一生不愿接近女人。就連自己的女仆也不例外，每天他寫好菜單放在餐桌上，等他走后，女仆才能進(jìn)來，按萊單做好飯菜，等仆人離開后，他才進(jìn)餐廳吃飯。
卡文迪許是一位活到老、干到老的學(xué)者，為了搞科學(xué)研究，他把客廳改作實(shí)驗(yàn)室，在臥室的床邊放著許多觀察儀器，以便隨時(shí)觀察現(xiàn)象。卡文迪許的實(shí)驗(yàn)研究持續(xù)達(dá)50年之久，直到79歲高齡逝世的前夜他還在做實(shí)驗(yàn)。 廠·
卡文迪許富有，卻一心撲在研究上，有人稱他是“一切有學(xué)問的人當(dāng)中最富有的，一切最富有的人當(dāng)中最有學(xué)問的”。
2 . 潛心研究，淡泊名利
卡文迪許一生不好交際，不善言談，很不喜歡那些慕名而來的客人打擾他的研究工作，奉陪客人時(shí)，他常常兩眼盯著天花板，腦子里思索著自己實(shí)驗(yàn)中的問題，為此往往便客人尷尬掃興，不辭而別。一位最了解他的科學(xué)家說：“和卡文迪許談話，最好不要看他，而要把頭仰起，兩眼望天，恍若對(duì)著空間交談一樣，這樣一來，你就可以聽到他的長(zhǎng)篇大論了。”有一次卡文迪許出席宴會(huì)，一位奧地利來的科學(xué)家當(dāng)面奉承卡文迪許幾句，他聽了起初大為忸怩，繼而手足無措，終于坐不住站了起來，沖出室外徑自坐上馬車回家了。
卡文迪許淡泊名利，不善應(yīng)酬，但對(duì)好學(xué)的育年，他卻表現(xiàn)出少有的耐心和極大的熱情，他曾將一些價(jià)格昂貴的鉑(白金)送給青年科學(xué)家(后成為英國著名的化學(xué)家)戴維做實(shí)驗(yàn)，有時(shí)還放下自己的實(shí)驗(yàn)前往皇家學(xué)會(huì)參觀戴維的實(shí)驗(yàn)，表現(xiàn)出了令人敬佩的長(zhǎng)者風(fēng)范。
3 . 一本名著，兩代風(fēng)流
卡文迪許一生致力于科學(xué)研究，成果豐碩，但卻很少公開發(fā)表論文，1810年卡文迪許逝世后，他的侄子把卡文迪許遺留下的近20捆實(shí)驗(yàn)筆記完好地放進(jìn)了書櫥里，誰也沒有去動(dòng)它。直到1871年，著名物理學(xué)大師麥克斯韋(j. C. Maxwell，1831一1879)負(fù)責(zé)籌建劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室時(shí)，這些充滿了智慧和心血的筆記才獲得重返人間的機(jī)會(huì)。麥克斯韋仔細(xì)閱讀了卡文迪許的手稿后，感嘆不已：“卡文迪許也許是有史以來最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，這些論文證明卡文迪許幾乎預(yù)料到電學(xué)上所有的偉大事實(shí)，這些偉大的事實(shí)后來通過庫侖和法國哲學(xué)家們的著作而聞名于世。”“卡文迪許對(duì)研究的關(guān)心遠(yuǎn)甚于對(duì)發(fā)表著作的關(guān)心。…卡文迪許把自己的研究成果捂得如此嚴(yán)實(shí)，以至于電學(xué)的歷史失去了本來面目。”此后麥克斯韋放下自己的研究課題，親自重復(fù)并改進(jìn)卡文迪許做過的一些實(shí)驗(yàn)，嘔心瀝血5年時(shí)間整理這些手稿，于1879年出版了名著，《尊敬的亨利·卡文迪許的電學(xué)研究》，使卡文迪許的研究成果流傳于世。
4 . 永遠(yuǎn)的紀(jì)念-----卡文迪許實(shí)驗(yàn)窒
卡文迪許逝世后，劍橋大學(xué)將他工作過的物理系教學(xué)實(shí)驗(yàn)室命名為卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。后來，卡文迪許的后代親屬將一筆財(cái)產(chǎn)捐贈(zèng)給劍橋大學(xué)擴(kuò)建該實(shí)驗(yàn)室，并以整個(gè)卡文迪許家族命名，實(shí)驗(yàn)室也發(fā)展為包括整個(gè)物理系在內(nèi)的科研與教育中心，該中心注重獨(dú)立的、系統(tǒng)的、集團(tuán)性的開拓性實(shí)驗(yàn)和理論探索，造就了許多著名的物理學(xué)大師;近百年來先后培養(yǎng)出諾貝爾獎(jiǎng)獲得者26人，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室也被譽(yù)為“培養(yǎng)人才的苗圃”、“物理學(xué)家的科學(xué)殿堂”、“世界物理實(shí)驗(yàn)室的典范”。
?

尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473～1543)是波蘭偉大的天文學(xué)家、太陽中心說的創(chuàng)始人、近代天文學(xué)的奠基人。他也是一位多才多藝、學(xué)識(shí)淵博的巨人，是一位杰出的醫(yī)生、社會(huì)活動(dòng)家、數(shù)學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家和畫家。
??? 哥白尼于1473年2月19日出生在波蘭西部維斯杜拉河畔，托倫城圣阿娜巷的一個(gè)商人家庭。父親尼古拉原是克拉科夫的商人，1458年遷居托倫城，因商致富，被選為托倫市的議員和市長(zhǎng)。母親巴巴娜是當(dāng)?shù)匾晃桓簧痰呐畠骸７蚱迋z供生兩女兩男，哥白尼是最小的一個(gè)。
??? 在哥白尼10歲時(shí)，他父親去世了，此后一直由舅父路加斯·瓦茲洛德(1447～1512)大主教撫養(yǎng)。大主教是一位具有人文主義思想的進(jìn)步人士，因此哥白尼從小就受到了良好的教育。舅父先后把他送到了自己主持的圣約翰學(xué)校和弗洛科拉維克的教會(huì)學(xué)校學(xué)習(xí)。
??? 哥白尼從少年時(shí)期就熱愛天文學(xué)，中學(xué)時(shí)就曾在老師的指導(dǎo)下，制造了一具按日影以定時(shí)刻的日冕，從而培養(yǎng)了他對(duì)天文學(xué)的濃厚興趣。
??? 1491年至1495年，哥白尼進(jìn)入克拉科夫大學(xué)學(xué)習(xí)。克拉科夫是當(dāng)時(shí)波蘭的首都，也是東歐最大的貿(mào)易和文化中心，有許多國家的留學(xué)生在這里學(xué)習(xí)。由于它地處東西歐交通要沖，所以比較早地受到意大利文藝復(fù)興的影響。
??? 該校教師中對(duì)他的影響最大的，是一位具有進(jìn)步思想的數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家沃伊切赫·布魯澤夫斯基教授。這位學(xué)者對(duì)公元二世紀(jì)古希臘天文學(xué)家托勒密的“地心說”提出了懷疑。哥白尼經(jīng)常去向著位學(xué)者請(qǐng)教天文學(xué)和數(shù)學(xué)方面的問題，還學(xué)會(huì)了運(yùn)用天文儀器進(jìn)行天象觀測(cè)。教授的啟蒙教育促使哥白尼決定將自己的一生奉獻(xiàn)給天文科學(xué)。
??? 哥白尼從克拉科夫大學(xué)畢業(yè)后，1495年奉哥白尼舅父路加斯·瓦茲洛德之命，越過阿爾卑斯山，前往當(dāng)時(shí)歐洲文化中心意大利留學(xué)。原來，大主教為了與所轄的埃爾門蘭德教區(qū)的條頓騎士團(tuán)進(jìn)行斗爭(zhēng)，就必須有人精通教會(huì)的法律，于是決定派自己的外甥哥白尼去意大利學(xué)習(xí)教會(huì)法。哥白尼是一個(gè)懂得維護(hù)民族利益的愛國者，盡管他愛好天文學(xué)，但他還是欣然同意了舅父的安排。
??? 哥白尼在意大利先后進(jìn)入博洛尼亞大學(xué)、帕多瓦大學(xué)和費(fèi)拉拉大學(xué)學(xué)習(xí)和研究法律、天文學(xué)、數(shù)學(xué)、神學(xué)和醫(yī)學(xué)，他同時(shí)還學(xué)會(huì)了希臘文。1503年，哥白尼完成舅父的委托，獲得了教會(huì)法規(guī)博士學(xué)位。這期間，哥白尼的主要精力依然放在天文學(xué)和數(shù)學(xué)的研究上。在博洛尼亞大學(xué)對(duì)他影響最大的是天文學(xué)教授達(dá)·諾法納，哥白尼同他一道觀測(cè)天象，共同探討改革關(guān)于托勒密的學(xué)說的問題。后來哥白尼基本上是沿著他的老師所指引的方向，進(jìn)行偉大的天文學(xué)革命的。
??? 1499年，26歲的哥白尼應(yīng)聘當(dāng)了羅馬大學(xué)的天文學(xué)教授。1500年11月6日，他在羅馬做了月食觀察，證實(shí)了地動(dòng)說的正確性。1506年，他從意大利返回祖國。
??? 哥白尼回到波蘭後，便在他舅父路加斯·瓦茲洛德大主教手下做私人醫(yī)生和秘書工作，經(jīng)辦教區(qū)的外交事宜，并兼任弗洛恩堡修道院的神甫，直到他舅父路加斯·瓦茲洛德大主教1512年病逝為止。
??? 后來，哥白尼移居弗洛恩堡，從此就在該地?fù)?dān)任神甫職務(wù)。同時(shí)他還利用業(yè)余時(shí)間行醫(yī)，免費(fèi)為貧苦人治病。他的醫(yī)道高明，被當(dāng)?shù)厝朔Q為“神醫(yī)”。
??? 雖然哥白尼的工作繁多，但他依然能把主要精力放在天文學(xué)的研究上。1512年3月，他在曾購得城堡西北角的一座箭樓，把它作為自己的住所和觀測(cè)天象之用，這實(shí)際上是一座小型天文臺(tái)。這座箭樓至今尚存，被稱為“哥白尼塔”，自十七世紀(jì)以來一直被人們作為天文學(xué)的圣地。他用自治的簡(jiǎn)陋儀器，夏去冬來，無論刮風(fēng)下雨，還是天寒地凍，堅(jiān)持觀測(cè)天體長(zhǎng)達(dá)30年之久。
??? 1516年，當(dāng)時(shí)波蘭政府濫發(fā)劣質(zhì)貨幣，造成物價(jià)飛漲，貨幣貶值，給國內(nèi)市場(chǎng)帶來極大的混亂。為此他寫了一本《貨幣的一般理論》的小冊(cè)子。主張對(duì)貨幣實(shí)行改革，建立“貨幣同盟”，并規(guī)定加入同盟的國家只準(zhǔn)流通一種貨幣，只準(zhǔn)一個(gè)機(jī)關(guān)發(fā)行，貨幣發(fā)行量必須得到控制……。由于封建主的反對(duì)，他的主張未能實(shí)行，然而，他是近代第一個(gè)提出 進(jìn)行劣幣淘汰的良幣理論的經(jīng)濟(jì)學(xué)家。
??? 哥白尼不僅是一位杰出的經(jīng)濟(jì)學(xué)家，而且也是一位偉大的愛國主義者，當(dāng)條頓騎士團(tuán)瘋狂侵略波蘭時(shí)，他挺身而出，起來保衛(wèi)自己的祖國。1519年，條頓騎士團(tuán)來犯，埃爾門蘭德地區(qū)的僧侶全給嚇跑了，而他卻勇敢的組織和領(lǐng)導(dǎo)了奧爾茲丁城的人民奮勇反擊侵略者，經(jīng)過五天五夜的激戰(zhàn)，終于打退了敵人的進(jìn)攻。波蘭國王為了表彰他在保衛(wèi)戰(zhàn)中的功績(jī)，委任他為“埃爾門蘭德總理”，主管這地區(qū)的一切政務(wù)。
??? 哥白尼是一位多才多藝的學(xué)者，他精通拉丁文和希臘文，對(duì)古希臘羅馬文學(xué)也頗有研究；他是一位畫家，做過自畫像；他還繪制過埃爾門蘭德地區(qū)的地圖，設(shè)計(jì)過埃爾門蘭德個(gè)城市的自來水。哥白尼還是一位出色的數(shù)學(xué)家，他的巨著《天體運(yùn)行論》附錄里，發(fā)表過他的球面三角論文。
??? 在哥白尼的一生事業(yè)中，無論是在數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)還是在法學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域都做出了可喜的成績(jī)，然而他之所以能名垂青史，卻是因?yàn)樗奶煳膶W(xué)方面的偉大貢獻(xiàn)。
??? 1515年，哥白尼開始寫作《天體運(yùn)行論》一書。1525年，哥白尼原來的女管家安娜衷心愛上了這位偉大的科學(xué)家，她不顧別人的流言蜚語，毅然來到了被教會(huì)剝奪了結(jié)婚權(quán)利的哥白尼身邊，和他一起生活。由于她的精心照顧和幫助，才使得《天體運(yùn)行論》一書的寫作得以順利進(jìn)行。1936年，這本書已基本完成，1540年，經(jīng)過最后一次修改定稿。
??? 早在1530年，哥白尼曾將自己的研究成果，加工整理，寫成一篇科學(xué)論文，稱為《短論》，以手稿的形式贈(zèng)給歐洲的一些學(xué)者傳閱。人們對(duì)他的學(xué)說的態(tài)度反映不一，有的擁護(hù)，有的堅(jiān)決反對(duì)。由于它害怕教會(huì)的迫害，一直未敢發(fā)表。1541年秋，哥白尼唯一的弟子。德國維登堡大學(xué)年輕的數(shù)學(xué)教授雷提卡斯，把《天體運(yùn)行論》的手稿，送往紐倫堡出版。
??? 1543年5月24日，偉大的波蘭科學(xué)家哥白尼病逝。
太陽中心說
??? 哥白尼的“日心說”發(fā)表之前，“地心說”在中世紀(jì)的歐洲一直居于統(tǒng)治地位。自古以來，人類就對(duì)宇宙的結(jié)構(gòu)不斷地進(jìn)行著思考，早在古希臘時(shí)代就有哲學(xué)家提出了地球在運(yùn)動(dòng)的主張，只是當(dāng)時(shí)缺乏依據(jù)，因此沒有得到人們的認(rèn)可。
??? 在古代歐洲，亞里士多德和托勒密主張“地心說”，認(rèn)為地球是靜止不動(dòng)的，其他的星體都圍著地球這一宇宙中心旋轉(zhuǎn)。這個(gè)學(xué)說的提出與基督教《圣經(jīng)》中關(guān)于天堂、人間、地獄的說法剛好互相吻合，處于統(tǒng)治地位的教廷便竭力支持地心學(xué)說，把“地心說”和上帝創(chuàng)造世界融為一體，用來愚弄人們，維護(hù)自己的統(tǒng)治。因而“地心學(xué)”說被教會(huì)奉為和《圣經(jīng)》一樣的經(jīng)典，長(zhǎng)期居于統(tǒng)治地位。
??? 隨著事物的不斷發(fā)展，天文觀測(cè)的精確度漸漸提高，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了地心學(xué)說的破綻。到文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)時(shí)期，人們發(fā)現(xiàn)托勒密所提出的均輪和本輪的數(shù)目竟多達(dá)八十個(gè)左右，這顯然是不合理、不科學(xué)的。人們期待著能有一種科學(xué)的天體系統(tǒng)取代地心說。在這種歷史背景下，哥白尼的地動(dòng)學(xué)說應(yīng)運(yùn)而生了。
??? 約在1515年前，哥白尼為闡述自己關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)學(xué)說的基本思想撰寫了篇題為《淺說》的論文，他認(rèn)為天體運(yùn)動(dòng)必須滿足以下七點(diǎn)：
??? 不存在一個(gè)所有天體軌道或天體的共同的中心；地球只是引力中心和月球軌道的中心，并不是宇宙的中心；所有天體都繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，宇宙的中心在太陽附近；地球到太陽的距離同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何運(yùn)動(dòng)，都是地球運(yùn)動(dòng)引起的；在空中看到的太陽運(yùn)動(dòng)的一切現(xiàn)象，都不是它本身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，而是地球運(yùn)動(dòng)引起的，地球同時(shí)進(jìn)行著幾種運(yùn)動(dòng)；人們看到的行星向前和向后運(yùn)動(dòng)，是由于地球運(yùn)動(dòng)引起的。地球的運(yùn)動(dòng)足以解釋人們?cè)诳罩幸姷降母鞣N現(xiàn)象了。
??? 此外，哥白尼還描述了太陽、月球、三顆外行星(土星、木星和火星)和兩顆內(nèi)行星(金星、水星)的視運(yùn)動(dòng)。書中，哥白尼批判了托勒密的理論。科學(xué)地闡明了天體運(yùn)行的現(xiàn)象，推翻了長(zhǎng)期以來居于統(tǒng)治地位的地心說，并從根本上否定了基督教關(guān)于上帝創(chuàng)造一切的謬論，從而實(shí)現(xiàn)了天文學(xué)中的根本變革。
??? 《天體運(yùn)行論》
??? 哥白尼認(rèn)識(shí)到《淺說》中的論斷是假設(shè)的方式提出的，且他的模型所用數(shù)據(jù)并非親自觀測(cè)得出，因此缺乏可信度。1515年，哥白尼便開始著手準(zhǔn)備撰寫《天體運(yùn)行論》這一更為完整的論著。十幾年來，哥白尼進(jìn)行了大量的天文觀測(cè)，收集了大批資料，終于在1533年完成了這部巨著的初稿，隨后，他又長(zhǎng)期進(jìn)行觀測(cè)、驗(yàn)證、修改，使得他的宇宙體系更具說服力，成為一種科學(xué)理論。
??? 《天體運(yùn)行論》的全書共六卷。第一卷為宇宙論，簡(jiǎn)述了整個(gè)宇宙的結(jié)構(gòu)，是全書的精髓。這一卷分四章，先后論述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天體的運(yùn)動(dòng)是均勻永恒之圓運(yùn)動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)”。哥白尼說，“天體的這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)于球來說是固有的性質(zhì)，它反映了球形的特點(diǎn)。球這種形狀的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、沒有起點(diǎn)、也沒有終點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)時(shí)不能將各部分相區(qū)別。而且球體形狀也正是旋轉(zhuǎn)作用本身造成的。”
??? 哥白尼贊同畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的主張，即應(yīng)當(dāng)用簡(jiǎn)明的幾何圖象來表示宇宙的結(jié)構(gòu)和天體的運(yùn)行規(guī)律。在第一卷的第四章中，哥白尼正確地將行星以及地球繞日運(yùn)轉(zhuǎn)軌道進(jìn)行排列，并刊載了他的宇宙模型圖。這張我們現(xiàn)在看似普通的天球次序圖，在當(dāng)時(shí)卻是人類認(rèn)識(shí)宇宙的一次巨大的飛躍。
??? 第二卷運(yùn)用三角學(xué)論證天體運(yùn)行的基本規(guī)律，其中哥白尼首創(chuàng)了平面三角和球面三角的演算方法；第三卷為恒星表；第四卷敘述了地球繞軸運(yùn)行和周年運(yùn)行；第五卷闡述了地球的衛(wèi)星月球；第六卷是關(guān)于行星運(yùn)行的理論。
??? 哥白尼在《天體運(yùn)行論》中還詳細(xì)講解了地球的三種運(yùn)動(dòng)(自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、赤緯運(yùn)動(dòng))所引起的一系列現(xiàn)象，歲差現(xiàn)象、月球運(yùn)動(dòng)、行星運(yùn)動(dòng)的及金星、水星的緯度偏離和軌道平面的傾角。《天體運(yùn)行論》的誕生使當(dāng)時(shí)所知道的太陽系內(nèi)天體的位置和運(yùn)狀況更為完整了。
??? 然而，這部偉大著作的出版卻經(jīng)歷了一個(gè)艱難而曲折的過程。
??? 早在1530年，哥白尼曾將自己的研究成果，加工整理，寫成一篇科學(xué)論文，稱為《短論》，以手稿的形式贈(zèng)給歐洲的一些學(xué)者傳閱。人們對(duì)他的學(xué)說的態(tài)度反映不一，有的擁護(hù)，有的堅(jiān)決反對(duì)。他的朋友們更竭力在意大利高級(jí)教會(huì)人士中傳播他的新理論和觀點(diǎn)。他們?cè)噲D通過這種辦法為哥白尼公布自己的學(xué)說鋪平道路，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)時(shí)的科學(xué)革命。
??? 在眾多好友的努力下，紅衣主教尼古拉·申伯格對(duì)哥白尼的學(xué)說產(chǎn)生了巨大的興趣，他在1536年11月1日給哥白尼寫了一封信，想了解哥白尼的學(xué)說，信中用肯定態(tài)度談到了日心學(xué)說中的日、土、月三個(gè)天體的位置。然而這位開明的紅衣主教在第二年便去世了，沒能夠成為哥白尼學(xué)說的庇護(hù)人。
??? 在《天體運(yùn)行論》完成后，哥白尼卻對(duì)它的出版猶豫不決了。他但心這部書出版后會(huì)遭受到地心說信徒們的攻擊，并受到教廷的壓制。在朋友和學(xué)生的支持鼓勵(lì)下，經(jīng)過長(zhǎng)期反復(fù)的考慮，哥白尼終于決定出版這部著作。1542年，哥白尼給教皇保羅三世寫了一封信，尋求教皇的庇護(hù)。他相信教皇將用自己的威嚴(yán)與威望保護(hù)他，令他的學(xué)說免遭譴責(zé)。然而，這一切并沒有如他所愿，這封哥白尼用來做為《天體運(yùn)行論》序言的信卻只是起到引子的作用。
??? 1541年秋，哥白尼唯一的弟子，德國維登堡大學(xué)年輕的數(shù)學(xué)教授雷提卡斯，把《天體運(yùn)行論》的手稿，送往紐倫堡出版。由于雷提卡斯堅(jiān)信哥白尼的學(xué)說，受到教會(huì)的迫害，不得不背井離鄉(xiāng)逃避教會(huì)的追捕。臨走之前他委托自己的朋友，牧師奧西安德爾代他出版哥白尼的著作。
??? 然而就是這個(gè)牧師在《天體運(yùn)行論》中，按自己的意愿寫了一篇沒有署名的怯懦的序言，這篇序言完全改變了作者的主張，他和書中的內(nèi)容很不協(xié)調(diào)。說這本書中的學(xué)說只是為了計(jì)算星歷表之便而采用的假設(shè)，不一定和實(shí)際情況相符。這也是在《天體運(yùn)行論》出版后幾十年時(shí)期內(nèi)很少有人重視哥白尼理論的一個(gè)重要原因。哥白尼的學(xué)生雷提卡斯對(duì)此事感到十分憤概，他曾多次要求著作的出版人發(fā)行改正版，但這些要求都未能實(shí)現(xiàn)。
??? 1543年5月24日，彌留之際的哥白尼終于見到剛剛出版的《天體運(yùn)行論》，可惜當(dāng)時(shí)的他已經(jīng)因?yàn)槟X溢血而雙目失明，他只摸了摸書的封面，便與世長(zhǎng)辭了。
??? 由于哥白尼的學(xué)說觸犯了基督教的教義，遭到了教會(huì)的反對(duì)，就連當(dāng)時(shí)反對(duì)天主教的新教也根據(jù)《圣經(jīng)》的記載，群起反對(duì)“日心說”。他的著作更是被列為禁書。但真理是封鎖不住的，繼哥白尼之后，開普勒、布魯諾、伽利略和牛頓等科學(xué)家，又進(jìn)一步豐富和發(fā)展了哥白尼的學(xué)說。這一光輝學(xué)說經(jīng)過三個(gè)世紀(jì)的艱苦斗爭(zhēng)，終于獲得完全勝利并為社會(huì)所承認(rèn)。1882年，羅馬教皇也不得不承認(rèn)哥白尼的學(xué)說是正確的。
??? 哥白尼的歷史地位
??? 哥白尼的“日心說”沉重地打擊了教會(huì)的宇宙觀，這是唯物主義和唯心主義斗爭(zhēng)的偉大勝利。因此使天文學(xué)從宗教神學(xué)的束縛下解放出來，自然科學(xué)從此獲得了新生，這在近代科學(xué)的發(fā)展上具有劃時(shí)代的意義。
??? 哥白尼是歐洲文藝復(fù)興時(shí)期的一位巨人。他用畢生的精力去研究天文學(xué)，為后世留下了寶貴的遺產(chǎn)。由于時(shí)代的局限，哥白尼只是把宇宙的中心從地球移到了太陽，并沒有放棄宇宙中心論和宇宙有限論。在德國的開普勒總結(jié)出行星運(yùn)動(dòng)三定律、英國的牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律以后，哥白尼的太陽中心說才更加的穩(wěn)固。從后來的研究結(jié)果證明，宇宙空間是無限的，它沒有邊界，沒有形狀，因而也就沒有中心。雖然哥白尼的觀點(diǎn)并不完全正確，但是他的理論人類的宇宙觀帶來了巨大的變革。
??? 恩格斯在《自然辯證法》中對(duì)哥白尼的《天體運(yùn)行論》給于了高度的評(píng)價(jià)。他說：“自然科學(xué)借以宣布其獨(dú)立并且好像是重演路德焚燒教諭的革命行動(dòng)，便是哥白尼那本不朽著作的出版，
多普勒的故事
　　多普勒生于1803年，是薩爾茨堡一名石匠的兒子．父母本來期望他子承父業(yè)，可是他自小體弱多病，無法當(dāng)一名石匠．他們接受了一位數(shù)學(xué)教授的意見，讓多普勒到維也納理工學(xué)院學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)．多普勒畢業(yè)后又回到薩爾茨堡修讀哲學(xué)課，然后再到維也納大學(xué)學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、天文學(xué)和力學(xué)．
　　畢業(yè)后，多普勒留在維也納大學(xué)當(dāng)了四年教授助理，又當(dāng)過工廠的會(huì)計(jì)員，然后到了布拉格一所技術(shù)中學(xué)任教，同時(shí)任布拉格理工學(xué)院的兼職講師．到了1841年，他才正式成為理工學(xué)院的數(shù)學(xué)教授．多普勒是一位嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦蠋煟?jīng)被學(xué)生投訴考試過于嚴(yán)厲而被學(xué)校調(diào)查．繁重的教務(wù)和沉重的壓力使多普勒的健康每況愈下，但他的科學(xué)成就使他聞名于世．1850年，他獲委任為維也納大學(xué)物理學(xué)院的第一任院長(zhǎng)，可是他在三年后便辭世，年僅四十九歲． 　　著名的多普勒效應(yīng)首次出現(xiàn)在1842年發(fā)表的一篇論文上．多普勒推導(dǎo)出當(dāng)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的波頻會(huì)改變．他試圖用這個(gè)原理來解釋雙星的顏色變化．雖然多普勒誤將光波當(dāng)作縱波，但多普勒效應(yīng)這個(gè)結(jié)論卻是正確的．多普勒效應(yīng)對(duì)雙星的顏色只有些微小的影響，在那個(gè)時(shí)代，根本沒有儀器能夠量度出那些變化．不過，從1845年開始，便有人利用聲波來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．他們讓一些樂手在火車上奏出樂音，請(qǐng)另一些樂手在月臺(tái)上寫下火車逐漸接近和離開時(shí)聽到的音高．實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持多普勒效應(yīng)的存在．多普勒效應(yīng)有很多應(yīng)用，例如天文學(xué)家觀察到遙遠(yuǎn)星體光譜的紅移現(xiàn)象，可以計(jì)算出星體與地球的相對(duì)速度；警方可用雷達(dá)偵測(cè)車速等． 　　多普勒的研究范圍還包括光學(xué)、電磁學(xué)和天文學(xué)，他設(shè)計(jì)和改良了很多實(shí)驗(yàn)儀器，例如光學(xué)儀器．多普勒天才橫溢，創(chuàng)意無限，腦里充滿各種新奇的點(diǎn)子．雖然不是每一個(gè)構(gòu)想都行得通，但往往為未來的新發(fā)現(xiàn)提供線

展開更多......

收起↑