从地心说到日心说的变革

从地心说到日心说的变革

作 者：赵 宁

在天文学的发展历程中，新的理论体系代替旧的理论体系是一种必然的鲜为人知的哲学定律，从地心说到日心说的变革就是一个很好的例证。

地心说

地心说最早是由古希腊学者欧多克斯提出的，后又经过亚里士多德 、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。

亚里士多德的地心说认为我们人类所生存的宇宙是一个有限的球体，分为天和地两层，地球之外有9个等距的天层，依次分别是月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，在此之外空无一物，而我们宇宙中所有天层的运转，是上帝推动的，人类居住的地球则静静的屹立在宇宙的中心。

这是亚里士多德的地心说宇宙模型，其中某些思想含有宗教色彩，或多或少是由于当时社会宗教风气盛行，亚里士多德受到宗教思想的一些影响的缘故，我们抛开上帝在此模型中的地位，得到的就是古朴的地心说模型。

后来，古希腊的托勒密为了解释宇宙中某些行星出现的逆行现象，也就是某些时候，人类从地球上观看行星的运行轨道时，这些星体有时会向反方向行走，为了解决这一理论上的缺陷，托勒密提出了本轮的思想。

托勒密的宇宙思想体系是这样的，他认为地球处于宇宙的中心静止不动，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星在各自的圆轨道上绕地球运转，其中行星的运动比太阳，月球要复杂些，行星在一些小的圆上运动，这些小圆托勒密称之为本轮，而本轮的中心又在一个称为偏心均轮的大圆上运动。如图所示：

我们从图中看到，地球并不是位于均轮的中心，而是偏离中心，这是就是所谓的偏心均轮。图中还有一个等分点，行星在偏心均轮上运动，并不是匀速的，但相当于这一点，行星运动的角速度是均匀的。这些就是托勒密宇宙模型的中心思想。

这一思想坚持了一段时间，到了中世纪的后期，随着观测仪器的不断改进，行星的位置和运动的测量越来越精确，观测行星的实际位置与这个模型所计算的结果出现了一些偏差，这时托勒密体系的端倪已经显现出来了。但是信奉地心说正确性的人们，并没有认识到这是由于地心说本身的错误造成的，却用增加本轮的方法来补救地心说。在开始，这种方法还凑效，能勉强应付，后来小本轮增加到80多个，但仍不能满意的计算出行星的位置，于是人们开始怀疑地心说的正确性了，不止是在于它那像时钟一样的空间繁琐布局，还在于它已经不再起作用了。

日心说

托勒密地心说中的本轮均轮模型，毕竟是托勒密根据有限的观察资料拼凑出来的，这个宇宙模型经过托勒密人为的规定本轮、均轮的大小和行星的运行速度，才使这个模型和实验结果相符。

随着时代的进步，观测精度的不断提高，托勒密地心说模型已经无法再增加本轮进行补救了，人们也在寻求一种更好的理论来替代他解释宇宙。

这时，哥白尼出场了，哥白尼把宇宙的中心从地球移到最大的太阳上，不过哥白尼为了解决行星运动的不规则问题，还是用到了一系列的本轮和小本轮，一共是34个圆。虽然哥白尼的日心说模型相比托勒密的地心说模型要简洁的多，但是他的日心说理论，直到16世纪才得发展开来，这是由于，当时人们一时无法从亚里士多德和托勒密的地心说模型中把思想扭转过来，他的智慧不被认同。后来通过与观测得到的行星位置与运动数据比对吻合的很好，人们才看到日心说所散发的光芒。

哥白尼在发扬日心说期间，有人欢呼哥白尼用34个圆就解释了宇宙复杂的行星运动，这和托勒密修正后的模型相比，少了50多个圈，事实上，哥白尼的伟大并不是在本轮的多少上战胜了托勒密，而是他发现了太阳是宇宙的中心。

同时，人们还发现以往在托勒密体系中，无法解释水星和金星为什么会出现在太阳附近，火星经常出现逆行现象等问题，在哥白尼日心说体系中都成了自然的结果，日心说理论比起地心说理论无疑占据了优越的地位。

关于日心说的提出者，我们记住了哥白尼，然而忘却了历史上的另一位人物，就是阿里斯塔克斯（Aristarchus，约公元前310年—约公元前230年），他是历史有记载的首位提倡日心说的天文学者，古希腊时期最伟大的天文学家，数学家。

他从日食、月食中月球和地球的阴影比例大小，推测出太阳实际比地球大的多，月球比地球小。他认为一个大的物体不会环绕小的东西转动，于是他提出来日心地动说。可是由于他被希腊人控告有渎神之罪，之后，他的理论就被埋没了，直到哥白尼的出现，日心说才重现光芒。

历史意义

地心说是人类历史上的第一个行星体系模型，虽然被证明是错误的，但它从诞生到至今的1500多年历史中，它带给西方人的东西远比哥白尼的日心说多，它塑造了西方人独特的思维分析方法，用数学方法去研究与证明。地心说曾经在一定的时期里，在一定的程度上能够正确的预测天象，因而在生产实践中也起到过一定的作用。但它在后来，被处于统治地位的教廷利用，并成为维护上帝创造世界的证据，地心说和《圣经》一样被教会奉为经典，长期居于统治地位。这成为了阻碍日心说发展的一座不可翻越的大山，但是真理是早晚会暴露在阳光下，它不会因为势力的干预而埋藏在黑暗中。哥白尼日心说的确立，对后期天文学的影响也是深远，不可估量的。

2011-11-02于浙江金华