早在公元前600 年, 在现代文明之源希腊, 生于米利都的希腊哲学家 塔 利 斯 已经提出宇宙自有其规律并可为人所了解。大 约 公 元 前 400 年 , 帕 拉 图 相信宇宙是完美的, 而正圆是最完美的图形, 所以所有天体皆应以正圆运行, 而地球则处于宇宙的中心, 这是 地 心 说 的 滥 觞 。
由于早期的地心说解释不了行星逆行的现象, 所以在公元140 年, 托 密 勒 提出他的改良版地心说( 他提出了不少修订, 但我们只会简述他的学说) 。
根据托密勒的宇宙观, 行星皆以一个称为 均 轮 的轨迹运动, 而均轮的中心则依着一个称为 本 轮 的 大 正 圆 绕 着 地 球 旋 转 。水星和金星的均轮中心, 和地球及太阳中心永远连成一条直线。众星则依附在一个最外层的大天球上。
这个理论所预测的行星位置, 和实际位置的误差在数度之内。当时的人对此已心满意足, 结果托密勒地心说主宰了西方世界约一千五百年。
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简单来说, 伽利略和梵蒂冈的冲突源于伽利略以观测和实验来寻找真理, 但僵化的教廷却认为真理可以在信心中获得。宗教裁判所最后作出判决, 把伽利略终生监禁, 伽利略被幽禁在一间村屋之中, 度过了他人生中最后的十年。
伽利略是日心说的忠实拥护者, 也是世上第一个利用望远镜窥探天空的人, 这是人类首次在天文上利用仪器增强自己的观测能力。
伽 利 略 有 四 个 主 要 发 现 :
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开 普 勒 第 一 定 律 : 所 有 行 星 皆 以 椭 圆 形 轨 道 环绕太阳运行, 而太阳则处于椭圆其中一个 焦 点 之 上 。绘画椭圆形其中一个方法是固定一条绳子的两端, 然后用笔把绳绷紧, 在绳子拘束之下, 笔所绘出来的图形便是一个椭圆, 而绳子两个固定点则是椭圆的两个焦点。
开 普 勒 第 二 定 律 : 假若在行星和太阳之间画一条直线, 无论行星在什么位置, 在同等时间之下, 这条直线所扫过的面积皆会相等。简言之, 行星越接近太阳, 运行速度越高。
开 普 勒 第 三 定 律 : 行星公转周期的平方和其与太阳平均距离的立方成正比。
公式中常数的数值, 对所有行星以至一切环绕太阳运动的人造或天然物体皆适用。假若以地球取代太阳, 例如研究月球或地球人造卫星时, 我们会发觉上式的常数会有所变更。
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牛顿可以说是现代物理的建基者。虽然苹果掉在牛顿头上, 令他悟出万有引力定律的轶事, 很有可能是杜撰的, 但无论如何, 万有引力定律无疑是牛顿芸芸成就中其中一个重要发现。
牛顿认为万物皆会互相吸引, 例如原子笔掉到地上, 便是由于原子笔和地球互相吸引。假 若 两 件 物 体 的 质 量 分 量 为 M1 及 M2 , 而它们之间的距离为r , 那么它们之间的吸引力F 为
公 式 中 的 G 被 称 为 引 力 常 数 , 是一个非常小的数目, 所以当物体的质量很小的时候, 它们之间的引力便微不足道, 我们看不到日常的物件会互相吸引, 例如两个人由于万有引力而互相碰撞, 便是这个原因。
现在, 我们终于明白为什么月球会环绕地球运行。如果地球不存在, 月球便会以直线运行, 飞向宇宙深处。由于地球和月球互相吸引, 月球便向地球靠拢, 月球不断向地球方向落下, 而落下的距离刚好和月球飞离地球的距离抵销, 结果月球便能够以接近圆形的轨道绕着地球运行。地球和其他行星也是这样不断向太阳落下, 才会以现时的轨道绕日运行。
牛顿的引力定律亦断言, 星体的轨迹除了以直线前进外, 也会是四种 圆 锥 截 线 ─ 圆形、 椭圆形、 抛物线或双曲线─ 中其中一种。我们称这四种形状为圆锥截线, 是由于以不同方法切割圆锥体, 便可以得到这些形状。太阳系大部分成员以椭圆形绕日运行, 但有些彗星的轨道则为抛物线或双曲线。
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被誉为二十世纪最伟大的物理学家─ 爱 恩 斯 坦 。他从最根本的地方检视了牛顿理论, 然后提出划时代的广义相对论。现在, 我们相信广义相对论仍不是终极真理。科学发展的规律一向如是, 有人提出理论, 假若它和实验结果吻合, 我们便会接受这个理论, 但当日后出现更佳的仪器, 发现理论与新实验结果有所偏差, 这个理论便须要再度修正, 然后再进行实验, 循环不息。
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