Microsoft PowerPoint - 静岡大学理学部 V2

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1 科学史上忘れられない年月日 静岡大学理学部理科教育法 IV 大辻永茨城大学教育学部 2004,2006,2008,2010, 2012, 2014, 2015 第 2 日目 9/8( 火 ) 理論の変遷をたどって 1543 天球回転論 ニコラス コペルニクス 人体の構造 アンドレアス ヴェサリウス ガリレオ 星界の報告 (1610) 第一回裁判(1616) 天文対話 (1632) 第二回裁判(1633) 新科学対話 (1638) ケプラー (1609) 宇宙の調和 (1619) 1687 自然哲学の数学的諸原理( プリンキピア ) ニュートン 17c 個 の発見原子論? 18c フランス革命 百科全書 1774 解体新書 杉田玄白ら訳 1776 アメリカ合衆国建国 1800s ドルトン分圧の法則 (1801) 原子論(1802) 倍数比例の法則(1804) 1905 特殊相対性理論 ( 質量 長さ 同時性は相対的 ) 一般相対性理論 (+ 加速度運動と重力 ) 1910s フォードシステム ( 大量生産 ) 真珠湾攻撃 (WWII) :15 / :02 広島 長崎 第五福竜丸 四大公害病水俣病 (1956-) 第二水俣病(1965-) イタイイタイ病 ( 大正 S40s) 四日市ぜんそく(1960-) スプートニク ショック NASA:1958 アポロ計画: アポロ11 号月面着陸 :23 チェルノブイリ原子力発電所事故 ( 兵庫県南部地震約 6400) もんじゅナトリウム漏洩事故発生 東海村 JCO 臨界事故 アメリカ同時多発テロ事件 東日本大震災 西欧近代科学の大まかな流れ あとづけの古代ギリシアギリシア語 イスラムの台頭アラビア語 12cルネサンスアラ ギリ ラテン語 14cルネサンス ( 先祖捜し ) 16-17c 科学革命 認識の技術化 実証 1543 鉄砲伝来 17c 日本 ( 文字文化 - 出版業 ) 18c 産業革命 フランス革命百科全書 19c 科学者 の登場 明治維新 20c 戦争 商品 ( 大量生産 ) 分化 21c サステイナビリティ学? アテネの学堂 La Scuola d Atene ピタゴラス学派 (1) 惑星は球形をして表面はツルツルしている (2) 惑星の軌道は円である 理科基礎 第 2 部第 4 章宇宙 地球を探る 第 1 節宇宙像の変遷 (Pythagoras Samos 出身 BC590 頃 -510 頃 ) ギリシアの科学 中央公論社, p

2 わかっていたこと 惑星の動き 見え方 惑星は黄道の上下 ±8 水星は約 23, 金星は約 46 までしか太陽から離れない 主に西から東へ進む ( 順行 ) ただし速度は一定でない 逆行時いろいろな形をする 会合周期 水星 116, 金星 584, 火星 779, 木星 399, 土星 378[ 日 ] 金星, 火星は明るさが変化する 観測精度は 10 分 一年は 365. 日 1 等星は 2 分 =120 秒 プトレマイオスの考え方 (Ptolemaios Klaudios 頃 ) 天文学体系 ( アルマゲスト ( 最大の書, 偉大なる書 ) 宇宙の大きさは地球の直径の一万倍 プトレマイオスとコペルニクスの間 (Ptolemaios Klaudios 頃 ) 2 つの大翻訳運動 (Nicolaus Copernicus ポ : ) 知恵の館 (813-33) ギリシア語 アラビア語 12 世紀ルネサンス ラテン語 世界の広がり Marco Polo Ex.9 世紀末までに アルマゲスト は 5 回も翻訳 Ex. アルマゲスト 1160 ギ ラ 1175 ア ラ 13c 末金属加工技術が飛躍的発達脱進機時計 1415 エンリケ航海皇子 (Henriqueo Navegador, ポ ) 調査隊 ( 大航海時代の始まり ) 1419 エンリケ皇子天文台 航海学校サグレス ( ポ ) の宮廷 1488 Bartholomeu Dias 約 Christopher Columbus ジェノババハマ諸島 Vasco da Gama 約 インド航路発見 1522 Ferdinand Magellan ポ世界周航 /3( 天文 12 年 8 月 25 日 ) 種子島火縄銃 1543 コペルニクス 天球回転論 1543 ベザリウス 1569 メルカトル世界地図を完成 (Gerhardus Mercator ) コペルニクス (Nicolaus Copernicus ポ : ) 10 歳頃父他界母親系の伯父に兄と育てられる 1491(18 歳 ) クラクフ大 1497(24 歳 ) 参事会員 1497 頃ボローニャへノヴァラと出会うアルデバランの星食を観測 ローマで月食を観測 一時帰国パドヴァ大学で医学 (2 年 ) 1510 頃まで伯父の秘書官 コメンタリオルス 伯父逝去 1514 改暦で意見聴取 ワーミア筆頭行政官 司教区総執政官 レティクス (25 歳 ) が訪問 9. 第一解説 1541 再版 1541 から改訂 天球回転論 臨終の床へ コペルニクスの地動説 誘因 新プラトン主義 ( ヘルメス主義 ) ピタゴラス主義 教会暦の改暦 大航海時代 プトレマイオス体系の不備 ( 月 ) 惑星の逆行モデル 等速円運動の大原則限界 天球概念を保持 巨大な宇宙プの75 倍惑星間の隙間恒星が巨大化 1539ルター 馬鹿者 ブラーエの反論 デ 学生時代部分日食興味ライプチッヒ留学中決闘銀の鼻国王からベーン島 20 年も大型化精度 :10 1~4[ 分 ] 新星 ( ティコの星 : カシオペア座 ) 月より遠い?? 1577,1580,1585,1593 彗星 天球? 1575 頃 コメンタリオルス 視差を探そう! ケプラーを雇う 2

3 視差 ブラーエの体系 ガリレイの発見 ( 伊 ) 7 人兄弟の長男 (17 歳 ) ピサ大医学退屈 19 歳移動貴族学校聴講 1583 振り子の等時性 1585(21 歳 ) 退学 1589 ピサ大就任 3 年 1592 パドバ大 (-1610) 1604 新星観察 (45 歳 ) 望遠鏡作成 プトレマイオス 火星の視差を観測したと主張 火星と太陽の天球がぶつかる 対物凸接眼凹最大 32 倍 月の観測?? ガリレイの発見 -2- 恒星の観測 ( 天の川, 星雲, 見えない恒星 ) 木星 4 衛星 コペルニクスを支持 星界の報告 ケプラー絶賛 アナグラム ケプラー 11 土星は3つの星 フィレンツェへ コジモ 2 世おかかえ哲学者兼数学者 ガリレイの発見 金星大きさの変化 (6 倍 ) と満ち欠け 太陽黒点自転 ケプラーの楕円軌道説 (1609) には反対 天文対話 1636 新科学対話 ガリレイの離れ業 科学 自然認識優劣は言えない 普遍性技術 数値的尺度優劣は明らか 普遍性 数式で書き表せる ことをもって わかった こととする 認識の技術化 川崎謙 2005 神と自然の科学史 講談社 3

4 余談 : 望遠鏡と顕微鏡 凸レンズ : 古代からプトレマイオスも研究 1280 頃北イタリア凸レンズの老眼鏡 16 世紀初頭凹レンズの近眼鏡 ガリレイ対物凸接眼凹正立像視野狭いケプラー対物凸接眼凸倒立像視野広いニュートン反射望遠鏡色収差の克服 1668 フック 顕微鏡 ケプラーの思い入れ ( ド ) 虚弱体質 3 歳で天然痘から視力が落ちる 1588(16 歳 ) 父戦死母は精神不安定チュービンゲン大 神学部グラーツ, プロテスタント神学校数学教師占星術 1596 宇宙の神秘 コを支持正多面体説 火星正 12 面体地球正 20 面体金星正 8 面体水星土星正 6 面体木星正 4 面体 ケプラーの貢献 1597 結婚 ブラーエの助手に 火星の軌道を計算せよ 1601 ブラーエ他界 わが生涯が, 無駄であったなどと思わせないでくれ 1604 ケプラーの新星 ( へびつかい座 ) 最初に 第二法則 : 面積速度一定 Newton 次に, 円 卵型 楕円 第一法則 : 楕円軌道 1609 新天文学 に第一 第二法則を発表 惑星どうしの関係性 天然痘で妻子を失う 王室からの研究費が途絶える 月旅行科学小説 夢 のため母親があわや 魔女狩り 1613 再婚 1619 世界の調和 第三法則 Newton 1627 ルドルフ表 航海者, 天文学者 1630 死去 1631 水星の太陽面通過を予測 1634 ケプラーの夢 遺族が出版 ニュートンの統一的な説明 ニュートン ( 英 ) 父は 3 ヶ月前に他界 1645 母隣村の司祭と再婚義父を憎む 13 歳グラマースクール 1657?(14 歳 ) 義父他界母異父兄弟 3 人を連れ帰る薬屋の屋根裏に下宿化学実験, 絵画, 日時計, etc. 数学, 力学, 光学, 錬金術 地球は球ではない回転楕円体 ピタゴラス学派 mm b 扁平率 f: 天上界も地上界も運動は同じ原理 F=G r 2 a a-b 1687 f= a =

5 ニュートンの力学的業績 ニュートン プリンキピア, 力 の概念を拡張 平行四辺形による力の合成 2. 質量 重さ 3. 運動の 3 法則 1 慣性の法則 力がなければ等速直線運動 ( ガリレイも指摘 ) 2F=ma ( 運動方程式 ) ベクトル 3 作用反作用の法則 4. 万有引力 F=G 1-3 とケプラーの3 法則 mm r 2 m F M r ケプラーからニュートンへ 等速円運動 ( 周期 T, 半径 r) をする質量 mの物体を考える 中心 Oに向けて加速度 aは a=v 2 /r 運動の第二法則 F=ma より, 中心 Oに向けて力 F r F=mv 2 /r ここでvは v=2πr/t m F F M また, ケプラーの第三法則 T 2 r 3 より v v 2 =4π 2 r 2 /T 2 1/r F=mv 2 /r m/r 2 a Fはmに比例しr 2 に反比例する 中心にある質量 Mの物体 P に働く力 F は, 作用反作用の法則により, F=F F M より,mM/r 2 に比例する 比例定数をGとすれば ( 万有引力定数 ) F=GmM/r 2 G= [Nm 2 /kg 2 ] まとめニュートン後 7 惑星 太陽, 月を除き, 地球を惑星にコペルニクス 天王星 1781 ハーシェル 18cの大事件 海王星 1846 ニュートン力学の確証 冥王星 1930 トンボー ( 準惑星に ) ピタゴラス球 回転楕円体ニュートン円軌道 楕円軌道ケプラープラトン等速 面積速度一定ケプラーエウドクソスほか天球 天球はないブラーエプトレマイオス地球中心説エカント 太陽中心説コペルニクス 地球中心説ブラーエ 視差が観測できない 視差発見アリストテレス天上界と地上界の区別?? ブラーエ新星は天上界アリストテレス天上界と地上界は別々の原理 同じ原理ニュートン自転 公転の証拠なし 1727 光行差 ( 公転 ) ブラッドレー 1838 年周視差 ( 公転 ) ベッセル白鳥座 振り子 ( 自転 ) フーコー光の直進性 光は曲がる 皆既日食時確認 特殊相対性理論 1905 一般性相対論