【期刊信息】

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刊名:水动力学研究与进展
主办:中国船舶科学研究中心
ISSN:1001-6058
CN:31-1563/T
语言:中文
周期:双月刊
被引频次:9745
数据库收录:
CSCD中国科学引文库(2017-2018);期刊分类:水利建筑

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地铁站里的时空旅行:从柏拉图立体到引力波涟(2)

来源:水动力学研究与进展 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-06-10

作者:网站采编

关键词:

【摘要】图3. KTH地铁站台展示的达芬奇设计的鸟类翅膀模型和设计草图(点击看大图) 文艺复兴见证了“日心说”从开创走向兴盛的过程。波兰数学家和天文学家

图3. KTH地铁站台展示的达芬奇设计的鸟类翅膀模型和设计草图(点击看大图)

文艺复兴见证了“日心说”从开创走向兴盛的过程。波兰数学家和天文学家尼古拉·哥白尼 (Nicolaus Copernicus,1473-1543,图1.3) 深受古希腊先哲的影响,相信宇宙结构取决于单纯和谐的数学关系。他去世前在著作《天体运行论》中指出,地球是和五大行星一样围绕太阳这个不变的中心作匀速圆周运动的普通行星,其自身又绕地轴自转。

日心说引起了人类宇宙观的重大变革,将自然科学从神学中解放出来,标志着第一次科学革命的开始。德国天文学家约翰内斯·开普勒 (Johannes Kepler,1571-1630,图1.4) 是哥白尼学说的忠实信徒,在柏拉图宇宙模型启发下,他在1596年的著作《宇宙的奧秘》中,从最简单的正六面体开始,按照正四面体、正十二面体、正二十面体、正八面体的从内向外的顺序,利用每个正多面体的外接和内切球面,依次定义了土星、木星、火星、地球、金星的轨道球面。

在1609年的著作《新天文学》及1618年出版的《世界的和谐》中,开普勒整理分析了丹麦天文学家第谷长达20年的天文观测数据,发现了与哥白尼体系的偏差,从而提出了“开普勒三定律”,即,行星沿着以太阳为一个焦点的椭圆轨道运动,行星与太阳的连线在相同的时间内扫过同样的面积,行星公转周期的平方与其轨道半长轴的三次方成正比。

1632年,意大利物理学家、数学家、天文学家及哲学家伽利略·伽利莱的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书问世,被认为是这次科学革命的转折点,由希腊与罗马时代旧有科学知识的复兴转为现代科学的兴起。图4上是站台西端的日心说模型,铭牌上是哥白尼在《天体运行论》中的七条假说及开普勒的行星运动三定律,右下图是开普勒的行星运动模型。

图4. (上)KTH地铁站台上的日心说模型;(右下)行星运动模型(点击看大图)

站台主体建筑的背景是近代第一个物理天文学体系,即17世纪法国哲学家、数学家和物理学家勒内·笛卡尔 (René Descartes,1596-1650;图1.5,弗兰斯·哈尔斯作) 的涡旋宇宙论模型。笛卡尔是二元论唯心主义与欧陆理性主义的代表、西方现代哲学的奠基人,他认为人类应该可以使用理性的数学方法来进行哲学思考,其名言是:“我思,故我在。”笛卡尔曾将人类的全部知识比作一棵大树,树根是形而上学、树干是物理学、树枝是其他科学,他的主要哲学著作包括《方法论》、《几何学》、《形而上学的沉思》 和《哲学原理》等。笛卡尔对数学最重要的贡献是成功地将代数与几何学整合,创立了以自己名字命名的平面直角坐标系,因而被认为是解析几何之父,为牛顿和莱布尼兹在微积分学的工作提供了坚实的基础。

笛卡尔根据亚里士多德的以太学说在《哲学原理》中提出了涡旋宇宙论,最早赋予以太一种力学性质。他认为宇宙是均质无中心无边界的,所有物体都由同等的微粒构成,原初物质在混沌状态下由匀速直线运动过渡为涡旋运动,在这种旋风式的运动中分化结合而生产万事万物,笛卡尔把行星的圆周运动、重物的下落都归之于旋涡吸引的结果。站台的一个铭牌上借用了英国大文豪威廉·莎士比亚在1602年创作的悲喜剧《特洛勒斯与克瑞西达》中的一段台词,用来形容笛卡尔的涡旋理论,其大意是:当行星开始在船队周围徘徊时,看看会发生什么吧!瘟疫爆发,飓风咆哮,一切统统粉粹,海水将地球一口吞噬。图5中的左上图是1973年Salin年度大奖的标牌,右上图和下图是涡旋宇宙论模型。

图5. (左上)KTH地铁站台上Salin1973年度大奖标牌;(右上、下)涡旋宇宙论模型(点击看大图)

笛卡尔与斯德哥尔摩有着不解之缘,1649年秋天,他接受瑞典克里斯蒂娜女王之邀,前来担任女王的私人教师。克里斯蒂娜 (Kristina Alexandra,1626-1689) 是1632-1654年间的瑞典女王,她的曾祖父Gustav Vasa是16世纪瑞典王国瓦萨王朝的开国君主,并确立基督教新教路德宗为国教;她的父亲Gustav II Adolf是瑞典史上唯一被国会尊为“大帝”的君主,于欧洲三十年战争的吕岑会战中阵亡。克里斯蒂娜女王被认为是17世纪最博学多闻的女性,有“北方智慧女神”之誉。她对宗教、哲学、数学与炼金术均十分感兴趣,吸引了许多想使斯德哥尔摩成为“北方雅典”的科学家,其中包括笛卡尔。克里斯蒂娜年轻时秘密改信罗马天主教,是反对宗教改革的重要人物,她于1654年6月5日退位,后来正式皈依天主教并移居罗马。


文章来源:《水动力学研究与进展》 网址: http://www.sdlxyjyjzzz.cn/zonghexinwen/2021/0610/610.html


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