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1、天文与艺术,科学学与美学的交叉,目的,文科学生：从科学的观察和思考中获得艺术的激情和灵感 理科学生：从艺术的鉴赏中开拓科学思考的心智和更深刻地认知科学规律 较轻松地学习一些天文知识,内容提要,科学与艺术 天文与美学 天文与神话 天文与绘画,天文与建筑 天文与诗词 天文与考古 天文与音乐,绪论：科学与艺术,爱因斯坦论科学与艺术 李政道论科学与艺术 科学与艺术的内在联系,哥白尼日心说的美学,我们认为，太阳是宇宙的中心。正如人们所说的，只要“睁开眼睛”正视事实的话，就会看到星体合理的秩序与宇宙的和谐，都使我们信服这一点。 这种顺序显示出宇宙具有令人赞叹的对称性和轨道的运动和大小的和谐，而这是其他方法
2、办不到的。,爱因斯坦论科学与艺术,科学思维中有诗意的成分存在。 科学在艺术上的不足的程度，恰好是科学上不完善的程度。 我记得最清楚的是，当我提出一个自认为有道理的设想时，爱因斯坦并不与我争辩，而只是说：“ 啊！多丑 。”只要觉得一个方程是丑的，他就对之完全失去兴趣。 -H.Bondi,李政道倡导科学与艺术联姻,1987.5“用并行机的格点规范理论”国际学术讨论会 1987.6“”粲物理”国际学术讨论会 1993 “科学与艺术”研讨会 1995 科技日报 “ 科学与艺术”研讨会 1998 主编科学与艺术大型画册 2000.6 “ 艺术与科学国际作品展”,李政道诗与画,道生物， 物生道， 道为物之
3、行， 物为道之成， 天地之一物之道。 李政道,李政道论科学与艺术,第一，科学与艺术的本原是一致的，两者都来源于人类的社会实践，来源于人类的智慧与创新； 第二，科学与艺术追求的目标都是真理的普遍性。艺术是用人类的想象，用人类的创新手法唤起人们意识里的情感。这种情感越真挚，表现的艺术就越优秀，反响就越普遍，就越能够跨越时空。科学是用创造性的思维和劳动对自然界进行研究与探索； 第三，科学与艺术是人类不通的文化范畴，是紧密结合在一起的，是一个硬币的两面，科学中有艺术，艺术中有科学，它们的结合和交流符合自身发展的需要，符合人类文化发展的规律； 第四，科学与艺术结合有利于科学、艺术和整个社会文化的发展。因
4、为科学可以因艺术情感的介入更富有创造性，艺术可以因汲取科学智慧而更加绚丽多彩。,不要用智者、贤者、圣者代替我们思考！,“硬币理论” 同源 同目标 相通 相互包容 相互促进,阐明 同源、同目的不一定相通 如何相通？ 怎样包容？ 为何能相互促进？,真和美的统一 真客观世界的本质 美客观世界在主观情感的反映 客观世界本身是美的。 真的才是美的。美的才是真的。 科学和艺术都是对真和美的追求 “ 科学求真，艺术求美。” 艺术也表现真，用用感性。用形、色、光、声 科学也感知美，用理性。用概念、定律 美和真都是科学和艺术的指导原则。,硬币理论,同源客观世界硬币 同目标表现真和美两面 相通、相包容真的才是美的
5、，美的才是真的 相互促进找到最美，就找到最真 找到最真，就找到最美,科学中的美 对称美 简约美 有序美 和谐美 统一和多样,对称性,镜对称/ 轴对称 更高的对称性 不变性/协变性 更高的和谐 对称与不对称/和谐与不和谐,庞卡莱论数学中的美,数学家。在解中在证明中给我们以雅致感大是什么呢？它是各部分的和谐。是他们的对称他们的巧妙平衡。一句话，是所有引入秩序的东西，是所有给出统一的东西，这种统一，是我们清楚观察和理解整体和细节。 正是这种特殊的审美感起着微妙的筛选作用，这充分地说明为什么缺乏这种审美感的人永远不会成为真正的创造者。 科学与方法,质朴性,在过去的几个世纪里，物理学已从很少的原理导出如
6、此多的结论，从几乎一无所有导出几乎每件事情。物理学曾是科学中最质朴者，它应当更加质朴。 -物理学家惠勒 艺术必须是朴素的，否则便不成其为艺术。 -钢琴家鲁宾斯坦,统一性/多样性,世界不是绝对统一的，规律的，是统一与多样的结合 偶然性=无规律性 多样性来源于偶然性 规律+偶然 对称+不对称 和谐+不和谐 更高的和谐+更高的不和谐 量子力学 宇称 非线性,艺术中的真,绘画：透视（投影几何），解剖，色的合成。 建筑：各种曲线曲面的利用（黄金分割，古桥 ） 诗词：超前感悟（天问） 音乐：音阶与倍频,诗人的科学直觉,东西南北，其修熟多？ 南北顺椭，其衍几何？ -天问,发现真和美的共同思维工具,想象力 科
7、学：模型方法 构筑连锁事件和复杂事物图象 艺术：加工自然美的过程，写实到写意 创新性 艺术：产生个性，开拓美 科学：重复不是科学,天文与艺术,天文是最富于美感的科学 形式美 图像美 奇特美 美是心灵的震撼。 理性美 简约之美 有序之美 无限之美 潜藏之美 神秘之美,提丢斯-波得定则,水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星 0.4 0.7 1 1.5 2.7 5.2 9.5 19.2 30.1 39.5 n 0.4 + 0.3 X 2 N= 0 1 2 3 4 5 6 7 0.4 0.7 1 1.6 2.8 5.2 10.0 19.6 38.8,庄子论宇宙美,天地有大美而不言
8、； 四时有明法而不议； 万物有成理而不说； 圣人者，原天地之美，而达万物之理。 外篇/知北游 判天地之美，析万物之理。 杂篇/天下,天文学浅说,1 天文概论 1-1 宇宙结构 1-2 天球及坐标 2 天文学方法 2-1 望远镜 2-2 天体的位置，距离 天体测量 2-3 天体运动与轨道 天体力学 2-4 天体的亮度及其变化 天体光度学 2-5 天体的物理化学 天体物理学 3 天体 3-1 太阳和太阳系 3-2 银河系 3-3 河外星系和活动星系核 3-4 现代天体物理,天文学浅说 -1,1 天文学概论 1-1 宇宙结构 地球 太阳系 银河系 河外星系 活动星系核 宇宙 | 行星，卫星，小行星，
9、彗星，流星 1-2 天球 地球自转与公转 天极 天顶 赤道 黄道 地平 赤经 赤纬 两分两至,球面几何,定理：任何平面和球面的交线都是正圆。 定义： 通过球心的平面与球面的交线，是直径最大的圆，叫做大圆。 不通过球心的平面与球面的交线，叫小圆。 大圆的极点 = 通过球心与大圆所在平面相垂直的直线与球面的两个交点。,大圆,小圆,球面角,球面角 =两个大圆在球面上构成的角度(ASB) =以两大圆交点(S)为极点的大圆上，与两大圆的两交点(A,B)在球心所张的角度(AOB)。 =该两交点(A,B)间的大圆弧AB,A,B,O,S,球面坐标,两个角度（二维） 参考架：两个基本点 1，基本大圆的极点 2，
10、基本大圆上一点（零点） 坐标 极距 过极点和天体的大圆与过极点和零点的大圆之间的球面角,地平坐标,以地平天顶南点为基本点和基本大圆 子午线+过天顶和南点的大圆SZN 地平经圈=过极点与天体的大圆ZXA 方位角A(低平经度）天体地平经圈与子午线见的球面角，SoA,从南向西量度 高度h(地平纬度）=地平经圈与地平交点与天体间的夹角AoX,想南北两极量度，向被为正，向难为负,Z,N,P,S,W,E,A,X,o,赤道坐标,第一第一赤道坐标,赤道,地平圈,W,S,N,Z,P,X,A,o,r,赤经圈=过天体与天北极的大圆 第一赤道坐标 时角=子午线与天体赤经圈的夹角，AB弧或AOB角 赤纬=天体赤经圈与赤道交点与天体间的夹角AOX,北正南负 第二赤道坐标 赤经=过春分点的赤经圈与天体赤经圈的夹角Aor 赤纬 同,B,