除了一些狂熱的原教旨宗教信徒，今天受過教育的人都知道，地球和其他行星在圍繞著太陽運(yùn)行。但是在古代，除了少數(shù)的另類，人們都相信所有的天體，包括太陽、月亮、行星和恒星，都在圍繞著地球運(yùn)行，地球是宇宙的中心。正如一個人在嬰兒時期會覺得全世界都應(yīng)該圍繞著他轉(zhuǎn)，隨著長大才慢慢地學(xué)會站在別人的角度設(shè)身處地思考，人類在其幼稚時期也不可避免地會以自我為中心。各種宗教也在強(qiáng)化著人類的自戀：如果人類是上帝根據(jù)其影像創(chuàng)造出來執(zhí)行其計劃的，那么人類居住的地球就沒有理由不會是宇宙的中心。

這種觀念也符合人們的日常觀察。我們每天早晨都看到太陽從東方升起，傍晚從西方落下，非常直觀地表明太陽在圍繞著地球運(yùn)行。同樣，每天晚上也能看到月亮、星星都在天空中做周而復(fù)始的運(yùn)動，也表明它們?nèi)荚趪@著地球運(yùn)行。古巴比倫天文學(xué)家通過仔細(xì)觀察天體的運(yùn)行，甚至能夠通過數(shù)學(xué)計算預(yù)測天體的位置。在此基礎(chǔ)上，古希臘哲學(xué)家首先提出了天體運(yùn)行的模型。

特別喜歡幾何學(xué)的柏拉圖也對天體運(yùn)動做了一番幾何抽象，認(rèn)為天體都是以固定的速度圍繞著地球做完美的圓周運(yùn)動的，看似雜亂無章的行星運(yùn)動軌跡，都可以看成是幾個圓周運(yùn)動的組合。他的學(xué)生歐多克斯據(jù)此在公元前4世紀(jì)提出了第一個用來預(yù)測天體運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型。他認(rèn)為天體都位于某個透明的球形殼層上，由這些水晶球?qū)訋е鼈儑@地球運(yùn)行，地球位于球?qū)拥闹行摹榱私忉屚粋€天體的不同周期運(yùn)動 (例如月亮除了每天的運(yùn)動，還有每月的變化)，他認(rèn)為一個天體有多個球?qū)樱禾柡驮铝粮饔?個，5顆已知的行星各有4個，再加上最外面的一個恒星球?qū)樱偣灿?7個球?qū)?。柏拉圖的另一個學(xué)生亞里斯多德基本上采納了歐多克斯的模型，只是做了一些無關(guān)緊要的改動 (在各個球?qū)又g加了一些不必要的不動球?qū)?。

古希臘天文學(xué)家注意到，行星的運(yùn)行顯得很古怪。恒星在天球上的位置是固定的，而行星的位置卻是變化的，運(yùn)行速度和方向都在變，例如，它們有時運(yùn)行速度會慢下來，然后反方向運(yùn)行一段時間。歐多克斯給每顆行星加了4個球?qū)樱阂粋€解釋行星每天的運(yùn)動，一個解釋行星在黃道帶上的運(yùn)動，另外兩個球?qū)拥霓D(zhuǎn)動方向相反，用于解釋行星的逆行現(xiàn)象。但是這并不能完全解決行星的逆行問題。而且歐多克斯的模型還有個缺陷：因?yàn)樗鼈兪且缘厍驗(yàn)榍蛐牡耐那?，每個行星與地球的距離是固定的，那么從地球上看，它們的亮度應(yīng)該沒有變化，而實(shí)際上，除了金星的亮度大致不變外，其他行星的亮度是會有變化的，表明它們與地球的距離會改變。

為了解決行星逆行和亮度變化的問題，阿波羅尼奧斯在公元前三世紀(jì)末想到了一個解決辦法。在他的模型中，天體還繼續(xù)在以地球?yàn)榍蛐牡那驅(qū)由线\(yùn)行 (稱為均輪)，但是它們一邊沿著這個大圓圈向前運(yùn)行，一邊又在繞一個小圓圈(稱為本輪)，也就是說，天體在本輪上繞行，而本輪又在均輪上繞行，這樣從地球上看，天體與地球的距離就有所變化，有時會出現(xiàn)逆行。同時，為了解決行星運(yùn)行在黃道帶上的反常運(yùn)行，阿波羅尼奧斯又提出均輪不是以地球?yàn)橹行牡?，而是以偏離地球的某一點(diǎn)為中心的，它們是偏心圓。阿波羅尼奧斯用“本輪”和“偏心”巧妙地保留了柏拉圖天文學(xué)的兩個根本觀念：地球是宇宙的中心，天體運(yùn)行是完美的圓周運(yùn)動。

公元二世紀(jì)，托勒密根據(jù)阿波羅尼奧斯提出的這些觀念，補(bǔ)充了一些新觀念 (認(rèn)為行星不是做勻速運(yùn)動，而是等角速運(yùn)動)，并與實(shí)際觀測結(jié)果結(jié)合起來，提出了一個能夠相當(dāng)精確地描述天體運(yùn)行情況的模型，成了古希臘天文學(xué)的集大成者，以至現(xiàn)在我們想起地心說天文學(xué)，首先想到的是托勒密。

在以后的一千多年，雖然托勒密模型在西方世界占了統(tǒng)治地位，但是并沒有被天文學(xué)家們普遍接受。托勒密模型實(shí)際上已不認(rèn)為天體在做勻速圓周運(yùn)動，破壞了幾何之美，這讓一些堅信天體必定在做完美的運(yùn)動的天文學(xué)家很不滿。而且托勒密的模型非常復(fù)雜、繁瑣，為了能讓其模型符合觀測結(jié)果，解釋天體運(yùn)行的種種反常，就必須增加均輪和本輪的數(shù)量，到16世紀(jì)時，據(jù)說要用到80個左右的這些輪才能符合當(dāng)時的觀測結(jié)果。

因此有一些天文學(xué)家提出其他模型試圖替代他們認(rèn)為存在缺陷的托勒密模型。這些模型也都是以地球?yàn)橹行牡?，直?6世紀(jì)才出了一個另類——哥白尼在1543年提出太陽才是宇宙的中心。其實(shí)“日心說”并不是哥白尼首先提出的，它的出現(xiàn)比托勒密模型還要早。在公元前三世紀(jì)，古希臘天文學(xué)家阿利斯塔克已提出恒星和太陽靜止不動，地球和行星在以太陽為中心的不同圓形軌道上繞太陽運(yùn)行，地球每天繞軸自轉(zhuǎn)一周。

托勒密模型很難解釋的許多天文現(xiàn)象，“日心說”能夠輕而易舉地解釋。例如行星的逆行問題，很容易解釋成是因?yàn)樾行黔h(huán)繞太陽運(yùn)行，從同樣在環(huán)繞太陽運(yùn)行的地球上觀察時產(chǎn)生的視差。

“日心說”的另一個優(yōu)勢是可以確定各個行星軌道的次序。在柏拉圖的模型中，各個天體與地球的距離從近到遠(yuǎn)依次是月亮、太陽、金星、水星、火星、木星、土星和恒星。而在托勒密的模型中，這個順序則是月亮、水星、金星、太陽、火星、木星、土星和恒星。最成問題的是水星和金星，究竟哪一個與地球的距離更近，用地心說難以確定。改用“日心說”模型，則可以確定是金星更靠近地球。

在“地心說”模型中，各種天體不管它們多么不同，與地球的距離有多遠(yuǎn)，都每隔24小時環(huán)繞地球一周。這很難讓人理解。但是改用“日心說”模型，這個現(xiàn)象的原因就簡單明了：那是地球自轉(zhuǎn)造成的假象。

“日心說”也就是“地動說”，把天體的東升西沉解釋為地球繞自轉(zhuǎn)軸自西向東轉(zhuǎn)動造成的假象。但是這帶來了新的問題。地球的自轉(zhuǎn)速度應(yīng)該非常快(按現(xiàn)在的測量結(jié)果，在地球赤道上的自轉(zhuǎn)線速度為465米／秒)，那么為什么人們覺察不到地球的運(yùn)動？就像在快速行駛的車上人們能感覺到迎面吹來的風(fēng)一樣，地球以這么快的速度自西向東轉(zhuǎn)，那么就應(yīng)該有東風(fēng)持續(xù)在吹，為什么沒有？我們直直地往空中拋出一塊石頭，在它落地的時候，如果地球在自轉(zhuǎn)，它應(yīng)該落到了后面，為什么還落在原地？同理，為什么飛鳥和云彩沒有被地球的自轉(zhuǎn)甩到后頭？這些日常生活的觀察似乎都與地動說相矛盾。

“日心說”還存在另一個問題。如果地球在繞著太陽公轉(zhuǎn)，在公轉(zhuǎn)軌道的不同位置上觀測恒星，應(yīng)該看到恒星在天球上的位置發(fā)生了變化，也就是出現(xiàn)了視差，星座的形狀在一年之中會出現(xiàn)變化。但是肉眼和最初的望遠(yuǎn)鏡都看不到恒星視差，星座的形狀保持不變，這似乎意味著地球并沒有在圍繞著太陽運(yùn)動?？床坏胶阈且暡畹恼嬲蚴怯捎诤阈请x地球非常遠(yuǎn)，它們與地球的相對位置的變化極為細(xì)微(一直到1838年，人們才首次用太陽儀觀測到恒星視差)，但是這意味著宇宙非常浩瀚，超出了古代天文學(xué)家的想像，所以他們不考慮這種可能性。沒有恒星視差被認(rèn)為是“日心說”的一個致命弱點(diǎn)。

另一個觀察也對“地心說”有利。金星的亮度在一年的大部分時間內(nèi)都差不多，這似乎表明金星與地球的距離保持不變，符合“地心說”模型，用“日心說”則難以解釋。按“日心說”，金星和地球都在圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，它們之間的相對位置會發(fā)生變化，金星的亮度也應(yīng)該發(fā)生變化。

由于這些原因，雖然“日心說”早就有人提出，但一直沒有受到重視。何況阿利斯塔克提出的只是一個簡單的定性模型，并不能用于預(yù)測天體運(yùn)行。哥白尼為“日心說”創(chuàng)建了第一個數(shù)學(xué)模型，試圖與實(shí)際觀測結(jié)果結(jié)合起來，但是其精確程度還不如托勒密模型。這并不奇怪，托勒密模型本來就是根據(jù)實(shí)際觀察結(jié)果拼湊起來的。其實(shí)，在數(shù)學(xué)上，“日心說”和“地心說”模型可以做到等價，達(dá)到相同的精確程度。但是哥白尼并不是一個很好的天文觀測者，而且他的某些觀念比托勒密還落后(例如堅持認(rèn)為天體只能做勻速正圓運(yùn)動)，雖然為了能符合觀測結(jié)果，他也保留了托勒密模型中的行星本輪，但是精確度仍然不如托勒密模型。 (未完待續(xù))

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