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  • 1 # 科技袁人袁嵐峰

    如果地心說沿用至今,說明根本就沒有發生物理學革命,沒有開普勒三定律,沒有牛頓力學,沒有電磁理論,沒有相對論,沒有量子力學,沒有標準模型……你說這是什麼變化?簡單地說沒有物理學,都是可以的。

    這個問題其實相當於,地心說為什麼會被推翻。

    首先需要說明的是,地心說其實是個相當不錯的理論,並不像很多其他古代的理論一樣,現在一看就覺得很荒誕,例如天堂、地獄的世界體系。不錯的意思是,在當時的精度範圍內,地心說能夠很好地解釋天體執行的觀測資料。

    特別需要指出的是,地心說還有一個重要的優點,就是它是一個純粹描述性的模型,僅僅是用數學來描述各個天體應該怎麼運動,並沒有試圖去給這些運動找出一個“原因”。這句話你也許看不明白,那麼我們來解釋一下。地心說的宇宙模型當中,各個星球互相沒有接觸,只是認為有某些力使這些星球運動,但沒有說明這是些什麼力。有些人(例如亞里士多德)認為這樣很不好,就在真實的星球之間增加了若干個球,使得它們之間互相接觸,一個推動一個旋轉。這樣做,你覺得好還是不好?在外行看來,往往覺得這是個改進。但在科學界看來,純屬沒事找事!

    那麼,地心說究竟是怎麼描述天體運動的呢?基本的描述方法是“本輪”(epicycle)和“均輪”(deferent)。一行星P在中心為S的一個圓周上作勻速運動,而S本身則在以地球E為中心的一個圓周上作勻速運動。S所沿著運動的圓叫均輪,P所沿著運動的圓叫本輪。對某些行星來說,點S就是太陽,但在其他情形下則只不過是數學上假設的一個點。P與S的運動方向可能相符,也可能相反。太陽和月球的情況就屬於後一種。

    本輪和均輪

    哥白尼的日心說,跟地心說相比有什麼改進呢?其實很簡單,就是減少了本輪的數量。而在基本的框架上,跟地心說是完全相同的,都是基於本輪和均輪的語言。

    他用34個圓代替77個圓去解釋月球和六個已知行星的運動。後來他改善了這個方案,讓太陽只是靠近這個體系的中心而不是正在這中心。

    從與觀測結果相符合這點來說,哥白尼的理論並不比托勒玫的修正理論更好。哥白尼體系的優點乃是它用地球圍繞太陽運動來解釋行星運動的主要不規則性,而不是用許多週轉圓。此外,他的方案用同樣通用的方法對待所有的行星,而托勒玫對內部行星水星、金星和外部行星火星、土星、金星採用稍有不同的方法。最後,在哥白尼的方案中天體位置的計算是比較簡單的,以至於在1542年天文學家們開始用他的理論來計算天體位置的新的表。

    但是,這樣一個改進,已經足以摧毀人們對於絕對真理、對於古人、對於宗教的迷信,打開了以後所有進步的大門。所以,哥白尼是當之無愧的偉人,近代的科學革命要從他算起!

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