“日心说”与“地心说”争夺之战

尧小瑶
汪洁的《天空的琴弦》是一本非常有意思的书,它一点都不枯燥,充满了故事性趣味性。科普读物在人们的眼里是严谨和枯燥的,但作者用虚构的小说化写法,使得一个个天文学家的故事可读性更高,让人有兴趣读下去,跟随作者的视角去了解天文学的发展历程,去探索宇宙的奥秘,去探秘未知的世界。作者虽然采用了小说化写法,但力求做到知识都是准确无误的。

人类探索天文的历史其实也是一部人类追求科学的历史,2500年以来人类一步步走出愚昧,产生理性,诞生了科学。回顾天文学的发展史,让人敬佩的是一代代科学家、天文学家为了人类文明的进步,孜孜不倦呕心沥血的工作,数十年如一日的监测星空,枯燥且严谨的演算公式,不畏教会的权威甚至于牺牲生命。他们展示了在追求科学真相的思维方式和求证方法,这就是科学精神,怀疑、探索、实证和理性。

我仍记小时仰望星空时,那满天的繁星犹如宝石般的眼睛,那银带般的银河更是充满了神秘感,使我的思绪遨游夜空。一个个美丽的神话故事过早的扎根在我的心底,随着年岁与知识的增长,我对身处的宇宙有了一个基本的认识:地球不过是太阳系中的一颗适宜生命的行星,太阳系不过是银河系中的一个恒星系,银河系也不过是本星...
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汪洁的《天空的琴弦》是一本非常有意思的书,它一点都不枯燥,充满了故事性趣味性。科普读物在人们的眼里是严谨和枯燥的,但作者用虚构的小说化写法,使得一个个天文学家的故事可读性更高,让人有兴趣读下去,跟随作者的视角去了解天文学的发展历程,去探索宇宙的奥秘,去探秘未知的世界。作者虽然采用了小说化写法,但力求做到知识都是准确无误的。

人类探索天文的历史其实也是一部人类追求科学的历史,2500年以来人类一步步走出愚昧,产生理性,诞生了科学。回顾天文学的发展史,让人敬佩的是一代代科学家、天文学家为了人类文明的进步,孜孜不倦呕心沥血的工作,数十年如一日的监测星空,枯燥且严谨的演算公式,不畏教会的权威甚至于牺牲生命。他们展示了在追求科学真相的思维方式和求证方法,这就是科学精神,怀疑、探索、实证和理性。

我仍记小时仰望星空时,那满天的繁星犹如宝石般的眼睛,那银带般的银河更是充满了神秘感,使我的思绪遨游夜空。一个个美丽的神话故事过早的扎根在我的心底,随着年岁与知识的增长,我对身处的宇宙有了一个基本的认识:地球不过是太阳系中的一颗适宜生命的行星,太阳系不过是银河系中的一个恒星系,银河系也不过是本星系中的一个漩涡星系,而本星系群不过是宇宙中无数个星系中的医院。我们的宇宙诞生与138亿年前的一次大爆炸,我们的宇宙在不断的膨胀,而且在加速膨胀。然而这些知识并不是一蹴而就的,一代又一代天文学家付出毕生心血,把人类对宇宙的认识提高到一个又一个新的高度。

天文学史要从古希腊说起,古希腊是一个政治民主,思想开放,言论自由的国度。2500年前数学家毕达哥拉斯提出了地球是球体的设想,在此之前,人们认为天是圆的,地是方的。毕达哥拉斯认为自然之美就是图形和数字之美,而球体是最完美的,可惜的是缺乏实证。100多年后,哲学家亚里士多德再次宣称地球是球体,他比毕达哥拉斯进步一些,采用了实证的方式。他给出了三个证据说明地球是球体。从海边看到一艘船离你而去,你总是看到船身消失,然后看到船帆消失。再有朝北极星方向走去,身后总会有一些星星消失在地平线,前方总会慢慢升起一些星星。最后是月食的发生,月亮的边缘是圆弧形的,那是地球的影子。亚里士多德是第一个通过实证的方式而非思辨的方式,去思考我们大地形状的人。

柏拉图提出“拯救现象”,他对毕达哥拉斯的说法提出疑问,他的徒弟欧多克斯提出了同心球理论,作者说如果放在现代,欧多克斯肯定能拿奥数金牌,因为这个同心球理论需要非常精深的几何知识,而且巧妙到让人窒息。又过了100多年,阿波罗尼提出了“本轮均轮”说,对欧多克斯提出了同心球理论做出了修正,行星除了绕地球匀速圆周运动外,本身也绕一个中心做圆周运动。

400年后,又一个天才出现了,托勒密提出了“地心说”理论。他画出了一个基本的宇宙图像,他为每个本轮和均轮都根据自己的天文观测详细的设计了大小、角度和速度值,并且以此来计算预测天体位置。他晚年著作《天文学大成》,作为天文学教科书1500年不变。

时间推进到1495年,一个伟大的天文学家哥白尼提出了日心说,就是太阳是宇宙中心的说法,地球和五大行星都是围绕太阳运转的,但他写的著作是《关于天体运行的假说》。这里要说明一点是中世界的欧洲,宗教裁判的权威可比任何法院都大,甚至可以剥夺一个人的生命。《圣经》上说太阳是围绕地球旋转,任何与《圣经》相违背的学说都是大逆不道的,所以哥白尼写的是假说。

直到1601年,开普勒首次提出了行星与太阳之间隐秘的数学关系,他称得上是人类英雄。1609年,伽利略用镜片发明了望远镜,他通过观察记录,证明了日心说是对的。并且解释了人类2000年的疑惑:地球自转,为什么我们感受不到?这可以用伽利略相对性原理解释:力学规律在惯性内保持不变。通俗地,地球上的一切都参与了地球的运动,整个地球就是一个巨大的惯性力,就好像在封闭的船舱中,人们无法感知船在均速行驶还是静止。

伽利略解释了地球自转的原因,还有一个困惑了人们2000年的问题,如果地球是一个球体,为什么“下面”的人掉不下去那?那么是谁解答了这个问题,他就是牛顿。

24岁的牛顿发现了这个宇宙中最基本的规律:万有引力。它是一把人类开启宇宙奥秘的钥匙,在天文学上有着不可估量的作用。这里要说说牛顿这个人,他用自己一生诠释了“人无完人”这个普遍规律。据后学者充分的考据,牛顿是这样分配他一生的时间的:三分之一用来研究《圣经》的年代学,三分之一时间用来研究炼金术,剩余的三分之一时间用来顺便研究物理、数学、天文等自然学科。牛顿还是一个怪人,他心胸不广,气量偏小,不爱说话,喜爱记仇。他有一个冤家胡克,也是一个大师级科学家,两人互相看着不顺眼。牛顿写《自然哲学的数学原理》第三卷写的特别数学化,明显比前两章艰深难懂。牛顿解释说为了让胡克看不懂。那个老家伙数学不好。可见,人无完人,每个人都是有缺点的。

接下来哈雷发现了恒星不恒,1838年德国职业数学家兼天文学家贝塞尔跑完了持续300多年的接力棒的最后一棒—天鹅61星的周年视差被测定为0.31角秒。反对哥白尼日心说的最后一座城堡被攻破,至此,持续了300多年的托勒密和哥白尼执政终于画上了句号,哥白尼完胜。

之所以简略叙述了天文学史上地心说和日心说发展和争执的过程,一个是因为我很感兴趣,再一个证明了是科学理论不会宣传自己豪无条件绝对正确。科学通过观察、假设、验证这套方法,可以保证理论不断迭代更新,越来越客观的接近真相。

近代200年来,天文学发展特别迅速,这还得益于高精密仪器的发明。人类一点点扩大探索的领域,从银河系到其他星系,从宇宙的由来到宇宙的最终去向,从宇宙的微波辐射、星际有机分子、类星体、脉冲星到暗物质、暗能量。宇宙是无限大的,它正在加速膨胀。因为不断探索宇宙,人类才知道自己的渺小。也许在将来,我们终能发现适合人类生存的一个星球。这并不是不可能,回顾历史,当时的人类也是不会相信现在发现的奥秘,而我们有什么理由不能放开想象呢?
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