数学简史论文 《数学简史》——数学对天文学的推动

甘肃农业大学论文数学简史 数学对天文学的推动专业：11级土地资源管理姓名：孙伯清指导老师：梁玥日期：2013年5月26日星期日摘要：数学是包括天文学在内的一切自然科学的基础。天文学是一门最古老的科学，它一开始就同数学密切相关。天文学家观测从行星、恒星、星系等各种天体来的辐射，小到星际的分子，大到整个宇宙。天文学家测量它们的位置，计算它们的轨道，研究它们的诞生，演化和死亡，探讨它们的能源机制，都会运用到数学。数学的产生，推动的天文学的极大的发展，也正是数学的发展，也帮助了天文学家能够对天文现象进行预测和分析。关键词：数学，天文学，空间，经典力学，测量学，理论研究英文摘要：Mathematics is the foundation of all science, including astronomy,. Astronomy is the oldest science, it begins with the closely related to mathematics. Astronomers observed from various objects such as planets, stars, galaxies to the radiation, small to interstellar molecules, big to the whole universe. Astronomers measure where they are, calculating their orbits, study their birth, evolution and death, to explore their energy mechanism, will be applied to mathematics. Mathematics, promote the great development of astronomy, it is also the development of mathematics, also help astronomers can carry on the forecast and analysis to the astronomical phenomena英文关键词：Mathematics, astronomy, space, classical mechanics, surveying, and theoretical research正文：天文学是研究天体、宇宙的结构和发展的自然科学，内容包括天体的构造、性质和运行规律等。人类生在天地之间，从很早的年代就在探索宇宙的奥秘，因此天文学是一门最古老的科学，它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。它同数学、物理、化学、生物、地学同为六大基础学科。天文学主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。但它们都离不开数学的运用。数学是包括天文学在内的一切自然科学的基础。微积分、概率、线性代数等现代科学的发展，促进了物理学的大发展，导致了包括牛顿三定律、爱因斯坦的广义相对论等一批物理学理论的问世，正是在这些物理学理论的指导下，天文学也经历了翻天覆地的变化世界上最早的学科是什么?天文学还是数学？答案是数学，因为人们之间的交换慢慢形成了数学，数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。透过抽象化和逻辑推理的使用，由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学家们拓展这些概念，为了公式化新的猜想以及从合适选定的公理及定义中建立起严谨推导出的真理。 数学属性是任何事物的可量度属性，即数学属性是事物最基本的属性。可量度属性的存在与参数无关，但其结果却取决于参数的选择。例如：时间，不管用年、月、日还是用时、分、秒来量度；空间，不管用米、微米还是用英寸、光年来量度，它们的可量度属性永远存在，但结果的准确性与这些参照系数有关。 数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学。简单地说，是研究数和形的科学。由于生活和劳动上的需求，即使是最原始的民族，也知道简单的计数，并由用手指或实物计数发展到用数字计数。 基础数学的知识与运用总是个人与团体生活中不可或缺的一块。其基本概念的精炼早在古埃及、美索不达米亚及古印度内的古代数学文本内便可观见。从那时开始，其发展便持续不断地有小幅的进展，直至16世纪的文艺复兴时期，因著和新科学发现相作用而生成的数学革新导致了知识的加速，直至今日。 天文学和物理学、数学、地理学、生物学等一样，是一门基础学科。 天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位。随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。 天文事件如同高能天文粒子事件一样是随机的，在人们意想不到的时候发生了，人们根本就没有思想上的准备，特别是我们不是专业的天文学家，因此，得不到天文观测设备的准确记录，有的不过是十秒钟，有的也只有十几天。 。 由于二颗星的相互吸引作用发生于一九八三年，因此，如果能够准确测量二颗星发生相互吸引作用时的位置和光度以及现在的位置和光度，对于研究其他恒星的距离和运动速度等将具有重要的意义。天文学是最早运用数学的科学领域，这可以上溯到2 000多年前的古希腊时代。17世纪，牛顿完成了哥白尼所开创的天文学革命，为经典天文学奠定了基础，而他的天文学（天体力学）本质上是数学的而不是物理学的。借助数学方法和计算技术，天体力学在当代获得了引人注目的成就。例如，应用牛顿定律和高速计算机，天文学家们已经预测了太阳系在未来2亿年内的运动情形。 另一个著名的例子是天体物理中的数值模拟。天文学研究的许多问题，如宇宙、星系的演化，太阳系中行星、卫星的形成，其尺度常常是以光年计算的（例如，离太阳系最近的恒星是半人马座比邻星，距离大约为4.3光年；银河系的范围约为10万光年；最近的河外星系的距离约为100万光年），其时间常常是以亿年计算的（例如，太阳系是在距今5046亿年前形成的），天体及宇宙空间中的超高温、超低温、超高压、超高密度以及其他许多物理条件，都不是世界上任何实验室所能达到的，研究有关的物理过程又涉及极为复杂的多变量微分方程和积分方程。例如，太阳表面的温度为5770 K，白矮星的密度为 克/ ；20世纪20年代，人们发现天狼星的一颗伴星，其质量约为太阳的1.053倍，但半径却只有太阳半径的0.0074倍，平均密度高达 克/ ，温度约 K；中子星的密度为 克/厘米3等。因此，对这些问题的研究既需要进行大型的复杂计算，又需要进行大量的模拟试验。随着大型计算机的出现以及计算机科学的发展，数值模拟方法应运而生，成为天文学家手中的强有力工具。世界上最早的学科是什么?天文学还是数学？答案是数学，因为人们之间的交换慢慢形成了数学，数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。透过抽象化和逻辑推理的使用，由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学家们拓展这些概念，为了公式化新的猜想以及从合适选定的公理及定义中建立起严谨推导出的真理。 自远古以来，由于农业生产需要确定季节，人们就进行天文观察。16世纪后期，人们对行星绕太阳的运动进行了详细、精密的观察。17世纪开普勒从这些观察结果中总结出了行星绕日运动的三条经验规律。差不多在同一时期，伽利略进行了落体和抛物体的实验研究，从而提出关于机械运动现象的初步理论。 牛顿深入研究了这些经验规律和初步的现象性理论，发现了宏观低速机械运动的基本规律，为经典力学奠定了基础。亚当斯根据对天王星的详细天文观察，并根据牛顿的理论，预言了海王星的存在，以后果然在天文观察中发现了海王星。于是牛顿所提出的力学定律和万有引力定律被普遍接受了。 经典力学中的基本物理量是质点的空间坐标和动量：一个力学系统在某一时刻的状态，由它的某一个质点在这一时刻的空间坐标和动量表示。对于一个不受外界影响，也不影响外界，不包含其他运动形式(如热运动、电磁运动等)的力学系统来说，它的总机械能就是每一个质点的空间坐标和动量的函数，其状态随时间的变化由总能量决定。 在经典力学中，力学系统的总能量和总动量有特别重要的意义。物理学的发展表明，任何一个孤立的物理系统，无论怎样变化，其总能量和总动量数值是不变的。这种守恒性质的适用范围已经远远超出了经典力学的范围，现在还没有发现它们的局限性。 早在19世纪，经典力学就已经成为物理学中十分成熟的分支学科，它包含了丰富的内容。例如：质点力