復原的古希臘天文儀
據說圖中是一幫科學家根據古羅馬沉船上發現的古天文儀殘物，複製的古希臘天文儀，能測太陽、月亮運轉什麼的。總之神奇極了。把文章貼在此，用翻譯軟體欣賞吧。
據路透社2006年11月30日報導，科學家們最近發現，一個公元前二世紀的天文儀器(Antikythera Mechanism)其精巧程度與計算結果的準確，是隨後一千多年中都沒有過的。科學家們認為，這項發現使得人們不得不重新認識古希臘文明的科技發達程度。
這個古天文儀器是上個世紀初在希臘附近打撈古代沉船時發現的，但直到最近它都是一個迷。這個儀器有著複雜的齒輪組，但現在已經是82塊碎片。來自英國、希臘、美國的科學家們合作，並用X射線等方法探測其結構，又重新組建起一個類似的機器來研究其功能。
英國Cardiff大學的Mike Edmunds教授認為，它可能是迄今為止人們知道的最早的計算器。科學家們發現，這台儀器不僅能夠加減乘除，而且還能夠計算農曆的年月，並顯示太陽在其運行軌跡黃道(zodiac)中的位置及月球的位置。
此外，這台儀器還能預測日食和月食，而且考慮到了月球的橢圓形軌跡。這台儀器也能推算行星的運行。Mike Edmunds教授說該儀器極其準確的反映出天文現象。令人讚歎的是，當時的人們不僅能夠設計出這樣精巧的儀器，而且還能夠用金屬製造出來。
2006 年11月30日的《自然》雜誌對這項發現進行了報導。報導中說，早在上個世紀50至70年代，考古學家就意識到這台儀器的發達程度，但並沒有引起公眾的廣泛重視。近年來，幾個國家的科學家開始合作研究，並利用了許多最先進的技術來探測這些齒輪的結構。人們對儀器結構與性能有了進一步了解，並將其年代確定為公元前150年到100年。事實上，從目前的認識來看，這台儀器比幾十年前人們知道的要精巧許多。
《自然》雜誌的報導中說，現在也並不意味著我們對該儀器已經完全了解了，但至少現有的發現可以讓我們進一步去探索。有一點要注意的是，在二千多年前就有如此複雜的儀器，這是考古學家始料不及的。人們不禁要問，如此發達的文明，是什麼原因與後世斷層了呢？
Edmunds教授最後表示，如果當時的人們連這樣精巧的儀器都能製造出來，我們很難想像他們還會做些什麼。《自然》雜誌的報導則指出，這項發現不僅讓我們對歷史上人類的技術再認識，而且對歷史的本身也要重新思考。
無獨有偶，東漢時期張衡製作的候風地動儀，能精確檢測千里之外的地震情況。後世失傳，至今人們也不知道其原理。再比如河北省趙縣交河之上的趙州橋，至今已有 1300多年的歷史，是現存中國最古老的石造拱橋。石橋兩端為開放式造型的三角壁拱洞(又稱為側拱)，不僅在在漲水期間成為排水口從而效減低水流所造成的壓力，而且可節省大約七百噸石材。
趙州橋在1300年間，經歷了10次水災，8次戰亂和多次地震。1966年3月發生的7.2級邢台大地震，其震央離趙州橋僅40公里，附近建築物都遭受到極大的毀損，而石橋卻安然無恙。如此強烈的抗震性，引起許多專家的興趣。此外，架設的橋墩地基堅固無比，歷經1300多年後的今天，兩端的橋墩僅下沉5厘米。
或許，我們對人類歷史的認識，才剛剛開始。《安靜》周國平 北嶽文藝出版社請先讀讀該書的小序，在鬧哄哄中能使人神清氣爽：回國後，我橫下了一條心，對於約稿、採訪以及好事者組織的各種會議一律拒絕，真感到耳根和心地都清凈了。我當然不是一個脫俗到了拒絕名聲的人，但是，比名聲更重要的是，我需要回到我自己。我必須為自己的心靈保留一個自由的空間，一種內在的從容和悠閑。惟有保持這樣一種內在狀態，我在寫作時才能真正品嘗到精神的快樂。我的寫作應該同時也是我的精神生活。周國平講的這種心態，這種境界，其實對讀書來說，也是第一等重要。不靜下心來，不甘於寂寞，是進入不了狀態的。當你讀畢小序之後，我建議你翻到第351頁，從頭一直讀到第352頁末尾。這可以看做是周國平其文其人的總綱。他說，我們時代的特點是，人們普遍沉淪於功利性的外在生活。因而特別希望青年人保持清醒，認識到心智生活在人生中的重要價值。當然，對於一個正常人來說，內在生活和外在生活都是需要的。但正如馬克思所言，「吃、喝、性行為等等，固然也是真正的人的機能，但是，如果使這些機能脫離了人的其他活動，並使它們成為最後的和惟一的終極目的，那麼，在這種抽象中，它們就是動物的機能。」心智生活能使人獲得一種內在的自由和充實，能使人獲得一種內在的自信和寧靜，彷彿有了另一個更高的自我，能與自己的外在遭遇保持一個距離，不完全受其支配，並能與外部世界建立恰當的關係，不會沉淪其中，也不會去湊熱鬧。擁有一個豐富的內心世界，便在自己身上有了永久愉悅的最大源泉。是否擁有心智生活，與職業關係不大。事實上，大學和研究單位里，許多人並無真正意義上的精神生活，只是在做死學問，或謀生謀利。職業化的弊病是：精神活動往往蛻變為功利活動；行業規矩束縛了人才的自由發展。一個民族擁有一批以純粹精神創造為樂的人，並且以擁有這樣一批人為榮，那麼，在這樣的民族中，最有希望產生出世界級的文化偉人。《巴比倫以來的科學》[美]D·普賴斯 河北科技出版社讀D·普賴斯，如同讀赫伯特·巴特菲爾德（《近代科學的起源》），讀山田慶兒（《古代東西哲學與科學文化》）一樣，使人深刻。這部科學史，不是我們常見的科學通史，而是抓取科學發展的若干關鍵點，深入發掘，清理出科學發展中的一條條主線，使人領略到科學發展的內在邏輯。所謂關鍵點，有時可能是一項重要的技術突破。比如鐘錶中的擒縱輪裝置，關於它起源的問題，在作者看來，就絕不是一個單純的技術細節問題，而是關係到科學發展中的關鍵線索。作者考察歷來的鐘錶史，發現擒縱輪的發明一直是個空白。如此深奧複雜的機械裝置，不可能因某個天才的靈感突然產生出來。他對19世紀末已打撈出的古希臘天文儀器，進行曲折、天才的考證，確認為約公元前80年的古希臘精密儀器，從而把擒縱輪裝置的發明，上溯至阿基米德時期，為科學史理出了一條「古希臘天文儀→16世紀高度複雜的鐘錶裝置→胡克為早期英國皇家學會製造的那些先進精密儀器→今天物理實驗室中的回旋加速器和射電望遠鏡，以及底特律的生產裝配線，這樣一條非常清晰的邏輯發展順序」。不但解決了長期以來懸而未決的16世紀精密儀器突然出現的重大難題，同時從打撈上來的古希臘儀器齒輪系的精巧程度，也促使我們不得不完全重新思考我們對古希臘技術的觀點。「古希臘人不可以再被視為頭腦偉大卻因為他們的奴隸社會而厭惡體力勞動或拒絕技術了。技術存在於古希臘社會之中，而不是僅僅殘存於宏偉的大理石建築、雕像以及表現出文化高度的不斷重印的文學著作之中。」而科學發展的關鍵點，有時也指人們不得不採用新的思想，或在思維中注入新因素的那些轉折點。密切關注現實，是這個科學史的又一突出特點。例如，針對許多國家對科學採取急功近利的錯誤觀點和決策，作者專門用一章的篇幅，深刻闡述了科學活動的極為特殊之處：科學是一種不斷增長的拼圖玩具，它是多繁殖的，知識的所有家庭都會生出孩子——每年提供新的知識。舊知識以指數速率導致新知識的產生。新的知識分支時時出現，而總體進程則不受影響地發展，甚至不因貧困和戰爭而停滯，也不會在需要時特別加速。知識之樹的果實具有這樣一個習性，總要在它自己的季節成熟。在技術上你可以極端地依賴購買你所想要的東西。在科學中你必須花費。不管願意不願意，喜歡不喜歡，每一個社會都不得不需要科學，因為它幾乎就是我們文明的全部。真正有識的國家，每年至少將國民生產總值的0.7%花在科學家的身上。每1億美元的GNP或國民收入每年恰好有1篇物理學論文、10篇化學論文……追隨每一學科的發展。不遵守這一遊戲規則，歷史就不客氣了。本書作者不僅是古天文學和科學儀器製造學研究方面的公認權威，同時還是科學計量學的奠基人。他在本書以及《小科學，大科學》這兩本引用率奇高的經典中，為科學計量學確立了基本方法，奠定了理論基礎，吸引世界上許多學者投身到該學科的研究中來，使該學科成為一個迅速成長的學術領域，並對相關學科和學術領域都產生了相當的影響。為此，《科學計量學雜誌》在他逝世後，立即設立以他尊名命名的紀念獎，激勵在科學計量學上做出傑出貢獻的學者。1/15度的故事
北京古天文台
1/15度是什麼概念，這相當於把手臂伸直手拿細針，有眼睛觀察針孔的角度。這是人類不憑藉儀器肉眼所能達到的最大角解析度。在科學史上，有兩位天文學家達到了1/15度。一位是大名鼎鼎的丹麥天文學家第谷·布拉赫（1546－1601）。第谷支持地心說，懷疑日心說，他認為地球太重了，如何讓這麼重的物體運動起來，實在難以想像。第谷在科學史上的地位是他以驚人的精度測量了天空中行星的位置，他設計了很多大型的六分儀和星盤盤儀，藉助這些儀器，花了二十多年時間確定和記錄了上千個星的坐標，所有測量的誤差都沒有超過1/15度。第谷還未來得及分析他的這些數據，就去世了。這些珍貴的數據後來到了他的助手開普勒（1571-1630）手上，開普勒信奉哥白尼（1473-1543）的日心說，但開普勒發現第谷的數據與哥白尼建議的勻速圓形軌道並不吻合，偏差大約是2/15度。這個角度相當於時鐘的秒針在0.02秒時間內走過的角度。難道第谷·布拉赫錯了嗎？或許，是冬季的嚴寒把他的手指凍僵或使他的視力變遲鈍了？但開普勒是了解第谷工作的嚴謹性的。他選擇相信第谷的數據，而否定了哥白尼的勻速圓形軌道。
「這個2/15度角將改變天文學。」開普勒帶著這種想法開始了新的探索，與第谷相比，開普勒是很好的數學家，他開始使用各種橢圓軌道來擬合第谷·布拉赫的數據，最終發現了行星運動的開普勒三定律。
- 每個行星都沿橢圓軌道繞太陽運行，太陽位於橢圓的一個焦點上。
- 行星與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。
- 所有行星軌道半長軸的立方與運行周期的平方之比為常數：`frac{R^3}{T^2}=C`
另一個1/15度則是古希臘天文學家希帕庫斯（Hipparchus，也譯作喜帕恰斯，190-120BC）所達到的。他從古代世界的學術中心亞歷山大里亞圖書館畢業後，在羅德島建立天文台，並發明了許多天文儀器，按照巴比倫的方式把天文儀上的圓周劃分為360度，被後人稱為天文學之父。他對角度測量的精確程度也達到了驚人的1/15度，希帕庫斯花費大量時間繪製了1080顆恆星及其相對位置的星表。但很可惜，希帕庫斯的著作幾乎沒有流傳下來，但他的工作被後來的托勒密（90-168AD）做了充分的介紹。希帕庫斯和300年後的托勒密及1600年後的第谷·布拉赫一樣也支持地心說。他假設地球是中心，然後說明，只要假定日、月、行星等每一個天體都在一個軌道，即本輪上運動，而這一軌道又在大得多的園軌道，即均輪上，圍繞著地球運行，就可以解釋日、月、行星的視運動。根據直接的觀察，可以確定這些均論和本輪的位置和大小。然後，他又制出一些數字表，根據這些數字表就可以預測未來任何時候的日、月、行星的位置，並可相當準確地預測日食和月食。
希帕庫斯曾計算過月球到地球的距離和月球的大小，根據他的計算，月球到地球的距離是地球直徑的33又2/3倍，月球直徑是地球直徑的1/3，實際的數值分別為30.2和0.27。
在開普勒的偉大工作之前，人們很難在地心說和日心說之間作出選擇，二者都是基於某種哲學的信念。用亞里士多德的格言來說是「自然從不做徒勞的事，不做多餘的事。」只不過有些人認為日心說會比較簡潔優美，而另一些人認為讓大地不動比較讓人踏實。而在1609年伽利略發明瞭望遠鏡，能將物體的直徑放大30倍，並觀測到了木星的衛星，一個袖珍版本的太陽系，人們對太陽系的概念才更多了一些直觀上的認識。
開普勒是1618年5月發現第三定律的，這個月份也標誌著蹂躪歐洲的三十年戰爭（1618- 1648）的開始。而幾乎與此同時，東方的中國正在醞釀曆法改革。明萬曆三十八年（1629），欽天監預報日食錯誤顯著，當時徐光啟（1562-1633）根據西法預測比較準確，徐光啟所依賴的西法就是希帕庫斯-托勒密-第谷的地心說體系。崇禎二年（1629），崇禎皇帝授權徐光啟組織歷局，進行改歷。他堅決主張參用西法，提出『欲求超勝，必須會通；會通之前，必須翻譯』的方針。歷局先後聘請耶穌會士鄧玉函、羅雅谷、湯若望參與工作，編譯成46種 137卷的《崇禎曆書》，其中包括歐洲古典天文學的理論、儀器、計算和測量方法、基礎數學知識以及天文表的編算使用方法等。徐光啟主持的《崇禎曆書》編譯工作是中國大規模引入西方學術的先聲，而此時牛頓（1642-1727）甚至還未出生。由於明末戰亂，新曆要等到清順治朝的1645年以《時憲歷》為名頒行的，在其封面上印有「依西洋新法」字樣，這幾個字在康熙（1654-1722，1661-1722在位）時引起爭議，於是有人主張廢洋法，改回舊法。幸好康熙帝腦子還算清楚，1714年康熙皇帝令南懷仁（1623-1688）等對《時憲歷》重加修訂，改名為《御制皇家曆象考成》。而此時牛頓早已出版其最重要的著作《自然哲學的數學原理》（1687）。
參考- Cooper，《物理世界·上卷》，海洋出版社，1981，pp72；
- 丹皮爾，《科學史——及其與哲學和宗教的關係》，廣西師範大學出版社，2001，pp45；
- 康熙與西學（探索·發現2004-160）
By jiyanjiang at 2007-04-10 12:48 | 科學史 | jiyanjiang『s blog
1月7日
雅典學院－－拉菲爾
這一路旅遊，進了不少教堂博物館，準備寫點這方面的文字，好歹也裝迴文化人。最映象深刻的是梵蒂岡博物館拉菲爾室裡面的《雅典學院》，拉斐爾將西方文明不同時期的人集中在同個空間，古希臘、古羅馬和作者所在時代義大利哲學家、藝術家、科學家薈萃一堂。壁畫裡面不僅彙集了古希臘的先哲，更有意思的是，拉菲爾把達芬奇、米開朗基羅和自己的肖像放在了裡面，哈哈。
這圖片看起來很小，其實實物是很大的，長7.7米，寬5米。
好，我們下來來認識一下裡面的牛人吧：
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