行星的运动充满了谜。托勒密、开普勒和牛顿三位大科学家的开拓性工作帮助我们揭开了其中的奥秘。本书依据文献资料,合理想象,对他们的探索工作进行生动、具体和感人的描述,奉献给读者一幅怎样探索科学真理的画卷。
托勒密、开普勒和牛顿使用的数学方法和工具,主要是初等数学、特别是几何学的知识,微积分正是在这个探索过程中诞生的。本书追随三位大家的脚步,着重用初等几何学的方法解决问题,同时详细阐述由初等数学向高等数学过渡、提炼出微分积分算法的要点,特别适合高中文化水平的读者阅读。对于学习大学低年级天文物理和数学课程的读者也能提供有益的启发。
样章试读
目录
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序
第1章 托勒密:本轮和偏心圆
1.1 不守规矩的星空漫游者 / 3
1.2 火星会合天象 / 8
1.3 本轮和均轮 / 11
1.4 平行四边形法则 / 12
1.5 科学真理从哪里来? / 14
1.6 金星会合天象 / 16
1.7 偏心圆和对位点 / 20
1.8 殊途同归 / 27
第2章 开普勒:天空秩序立法者
2.1 卡尔洛瓦街的天文学家 / 30
2.2 哥白尼和第谷的学说 / 34
2.3 奇思巧构量天尺 / 40
2.4 距离背后藏秘密 / 44
2.5 从面积定律到开普勒方程 / 47
2.6 撼天动地八角分 / 50
2.7 身在此山中 / 52
2.8 真相大白 / 54
2.9 宇宙和谐交响曲 / 58
2.10 今欲测地深 / 65
第3章 牛顿:速度和加速度
3.1 速度和导数 / 69
3.2 向量 / 75
3.3 面积速度、面积常数和比角动量 / 79
3.4 向心加速度——月球与苹果 / 82
3.5 椭圆轨道的几何性质 / 86
3.6 椭圆轨道上的速度和加速度 / 91
3.7 逆问题——几何方法 / 93
3.8 分析方法 / 99
3.9 逆问题——分析方法 / 102
3.10 中心差 / 106
第4章 牛顿:引力加速度
4.1 引力常数和质量 引力场 / 114
4.2 牛顿运动定律 / 116
4.3 二体问题 / 120
4.4 修正的开普勒第三定律 / 128
4.5 功,向量的数量积 / 130
4.6 能量积分 / 136
4.7 引力势的梯度,偏导数 / 140
4.8 球对称天体的引力势 / 142
练习解答 / 150
主要参考文献 / 169
后记 / 171