從地心說到日心說的變革

#/3從地心說到日心說的變革趙寧在天文學的發(fā)展歷程中，新的理論體系代替舊的理論體系是一種必然的鮮為人知的哲學定律，從地心說到日心說的變革就是一個很好的例證。地心說地心說最早是由古希臘學者歐多克斯提出的，后又經(jīng)過亞里士多德、托勒密進一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。亞里士多德的地心說認為我們?nèi)祟愃娴挠钪媸且粋€有限的球體，分為天和地兩層，地球之外有9個等距的天層，依次分別是月球天、水星天、金星天、太陽天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原動力天，在此之外空無一物，而我們宇宙中所有天層的運轉(zhuǎn)，是上帝推動的，人類居住的地球則靜靜的屹立在宇宙的中心。這是亞里士多德的地心說宇宙模型，其中某些思想含有宗教色彩，或多或少是由于當時社會宗教風氣盛行，亞里士多德受到宗教思想的一些影響的緣故，我們拋開上帝在此模型中的地位，得到的就是古樸的地心說模型。后來，古希臘的托勒密為了解釋宇宙中某些行星出現(xiàn)的逆行現(xiàn)象，也就是某些時候，人類從地球上觀看行星的運行軌道時，這些星體有時會向反方向行走，為了解決這一理論上的缺陷，托勒密提出了本輪的思想。托勒密的宇宙思想體系是這樣的，他認為地球處于宇宙的中心靜止不動，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星在各自的圓軌道上繞地球運轉(zhuǎn)，其中行星的運動比太陽，月球要復雜些，行星在一些小的圓上運動，這些小圓托勒密稱之為本輪，而本輪的中心又在一個稱為偏心均輪的大圓上運動。如圖所示：我們從圖中看到，地球并不是位于均輪的中心，而是偏離中心，這是就是所謂的偏心均輪。圖中還有一個等分點，行星在偏心均輪上運動，并不是勻速的，但相當于這一點，行星運動的角速度是均勻的。這些就是托勒密宇宙模型的中心思想。這一思想堅持了一段時間，到了中世紀的后期，隨著觀測儀器的不斷改進，行星的位置和運動的測量越來越精確，觀測行星的實際位置與這個模型所計算的結(jié)果出現(xiàn)了一些偏差，這時托勒密體系的端倪已經(jīng)顯現(xiàn)出來了。但是信奉地心說正確性的人們，并沒有認識到這是由于地心說本身的錯誤造成的，卻用增加本輪的方法來補救地心說。在開始，這種方法還湊效，能勉強應付，后來小本輪增加到80多個，但仍不能滿意的計算出行星的位置，于是人們開始懷疑地心說的正確性了，不止是在于它那像時鐘一樣的空間繁瑣布局，還在于它已經(jīng)不再起作用了。日心說托勒密地心說中的本輪均輪模型，畢竟是托勒密根據(jù)有限的觀察資料拼湊出來的，這個宇宙模型經(jīng)過托勒密人為的規(guī)定本輪、均輪的大小和行星的運行速度，才使這個模型和實驗結(jié)果相符。隨著時代的進步，觀測精度的不斷提高，托勒密地心說模型已經(jīng)無法再增加本輪進行補救了，人們也在尋求一種更好的理論來替代他解釋宇宙。這時，哥白尼出場了，哥白尼把宇宙的中心從地球移到最大的太陽上，不過哥白尼為了解決行星運動的不規(guī)則問題，還是用到了一系列的本輪和小本輪，一共是34個圓。雖然哥白尼的日心說模型相比托勒密的地心說模型要簡潔的多，但是他的日心說理論，直到16世紀才得發(fā)展開來，這是由于，當時人們一時無法從亞里士多德和托勒密的地心說模型中把思想扭轉(zhuǎn)過來，他的智慧不被認同。后來通過與觀測得到的行星位置與運動數(shù)據(jù)比對吻合的很好，人們才看到日心說所散發(fā)的光芒。哥白尼在發(fā)揚日心說期間，有人歡呼哥白尼用34個圓就解釋了宇宙復雜的行星運動，這和托勒密修正后的模型相比，少了50多個圈，事實上，哥白尼的偉大并不是在本輪的多少上戰(zhàn)勝了托勒密，而是他發(fā)現(xiàn)了太陽是宇宙的中心。同時，人們還發(fā)現(xiàn)以往在托勒密體系中，無法解釋水星和金星為什么會出現(xiàn)在太陽附近，火星經(jīng)常出現(xiàn)逆行現(xiàn)象等問題，在哥白尼日心說體系中都成了自然的結(jié)果，日心說理論比起地心說理論無疑占據(jù)了優(yōu)越的地位。關于日心說的提出者，我們記住了哥白尼，然而忘卻了歷史上的另一位人物，就是阿里斯塔克斯（Aristarchus,約公元前310年一約公元前230年），他是歷史有記載的首位提倡日心說的天文學者，古希臘時期最偉大的天文學家，數(shù)學家。他從日食、月食中月球和地球的陰影比例大小，推測出太陽實際比地球大的多，月球比地球小。他認為一個大的物體不會環(huán)繞小的東西轉(zhuǎn)動，于是他提出來日心地動說?？墒怯捎谒幌ＥD人控告有瀆神之罪，之后，他的理論就被埋沒了，直到哥白尼的出現(xiàn)，日心說才重現(xiàn)光芒。歷史意義地心說是人類歷史上的第一個行星體系模型，雖然被證明是錯誤的，但它從誕生到至今的1500多年歷史中，它帶給西方人的東西遠比哥白尼的日心說多，它塑造了西方人獨特的思維分析方法，用數(shù)學方法去研究與證明。地心說曾經(jīng)在一定的時期里，在一定的程度上能夠正確的預測天象，因而在生產(chǎn)實踐中也起到過一定的作用。但它在后來，被處于統(tǒng)治地位的教廷利用，并成為維護上帝創(chuàng)造世界的證據(jù)，地心說和《圣經(jīng)》一樣被教會奉為經(jīng)典，長期居于統(tǒng)治