地心说日心说的故事

地心说与日心说



地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。

托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外，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，行星的运动要比太阳、月球复杂些:行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。在太阳、月球行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球--恒星天。再外面，是推动天体运动的原动天。下面是这种学说的示意图:



地心说是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“球形”的，并把行星从恒星中区别出来，着眼于探索和揭示行星的运动规律，这标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就是运用数学计算行星的运行，托勒密还第一次提出“运行轨道”的概念，设计出了一个本轮均轮模型。按照这个模型，人们能够对行星的运动进行定量计算，推测行星所在的位置，这是一个了不起的创造。在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象，因而在生产实践中也起过一定的作用。

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，他是通过人为地规定本轮、均轮的大小及行星运行速度，才使这个模型和实测结果取得一致。但是，到了中世纪后期，随着观察仪器的不断改进，行星位置和运动的测量越来越精确，观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差，就逐渐显露出来了。

但是，信奉地心说的人们并没有认识到这是由于地心说本身的错误造成的，却用增加本轮的办法来补救地心说。当初这种办法还能勉强应付，后来小本轮增加到80多个，但仍不能满意地计算出行星的准确位置。这不能不使人怀疑地心说的正确性了。到了16世纪，哥白尼在持日心地动观的古希腊先辈和同时代学者的基础上，终于创立了“日心说”。从此，地心说便逐渐被淘汰了。

日心说:认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动，日心说又称为“日心地动说”或“日心体系”。十六世纪，波兰天文学家哥白尼经过近四十年的辛勤研究，在分析过去的大量资料和自己长期观测的基础上，于1543年出版的《天体运行论》中，系统地提出了日心说。在托勒密的地心体系中，每个行星运动都含一年周期成分，但托勒密对此无法作出合理的解释。哥白尼认为，地球不是宇宙的中心，而是一颗普通行星，太阳才是宇宙的中心，行星运动的一年周期是地球每年绕太阳公转一周的反映。哥白尼体系另一些内容是:

①水星、金星、火星、木星、土星五颗行星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕太阳公转。

②月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上，每月绕地球转一周，同时跟地球一起绕太阳公转。

③地球每天自转一周，天穹实际上不转动，因地球自转才出现日月星辰每天东升西落的现象。

④恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地间的距离要大得多。哥白尼曾列举了许多主张地球自转和行星绕太阳公转的古代学者名字，他发扬了这些学者的思想，竭尽毕生精力，经过艰辛的观测和数学计算，以严格的科学论据建立了日心体系。后来的观测事实不断地证实并发展了这一学说。

限于当时的科学发展水平，哥白尼的日心说也有缺点和错误，这就是:

①认为太阳是宇宙的中心，实际上，太阳只是太阳系中的一个中心天体，不是宇宙的中心;

②沿用了行星在圆轨道作匀速圆周运动的旧观念，实际上行星轨道是椭圆的，运动速度的大小也不是恒定的。



日心说的故事

远古时代，人类祖先站在洪荒漠野上，抬头凝望着天上的日月星辰，产生出无穷的遐想。



有人说，天是由站在地上的擎天神扛在肩上的。 “盖天说”由此形成了:地是平的，天是圆的，中间隆起，四周下垂，就像盖在地上的一个半球形的大帐篷。



后来，人们在观察中发现，“盖天说”无法解释日月星辰的东升西落，只有在“盖天说”的半个球壳下面再加上半个球壳才对。于是，“浑天说”产生了。



到了公元前4世纪，亚里士多德创立了“地心说”。亚里士多德认为，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。地球之外有9个等距离天层，各个天层自己都不会运动，是上帝推动了恒星天层，才带动了所有的天层。人类居住的地球，巍然不动地居于宇宙中心。



作为古希腊的最后一位大天文学家，托勒密全面承袭了亚里士多德的“地心说”，把亚里士多德的9层天扩大为11层。



托勒密设想，各行星都绕着一个较小的圆周运动，而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。他把绕地球的那个圆叫“均轮”，每个小圆叫“本轮”，同时假设地球并不恰好在均轮的中心，而是偏开一定的距离，均轮都是一些偏心圆;日、月、行星除了作上述轨道运行外，还与众恒星一起，每天绕地球转动一周，从而使计算结果达到了与实测的一致，取得了航海上的实用价值。



托勒密的“地心说”恰好迎合了基督教义，便被基督教用来维护圣经学说。《圣经》宣扬，宇宙和地球都是上帝耶和华创造的，地球不动位居宇宙中心，圣地耶路撒冷位居大地中央，人类是神的骄子，宇宙间的万物都是神为了满足人的需要创造出来的……



于是，托勒密的“地心说”成了圣经，天文学成了宗教的奴婢，这种状况一直延续到哥白尼时代。



哥白尼，1473年出生在波兰托伦小城的一个商人家庭里。他10岁那年，瘟疫夺去了他的父亲。从那时起，哥白尼开始跟舅父务卡施生活在一起。18岁的时候，舅父把他送进了克拉科夫大学，在那里，思想敏锐的哥白尼对天文学和数学发生了极大的兴趣。他钻研了数学，广泛涉猎古代天文学书籍，潜心研究过“地心说”，做了许多笔记和计算，并开始用仪器观测天象，头脑里开始孕育新的天文体系。



后来，哥白尼来到意大利留学，在学术气氛十分活跃的帕多瓦大学学习。该校的天文学教授诺法拉对“地心说”表示怀疑，认为宇宙结构可以通过更简单的图式表现出来。在他的思想熏陶下，哥白尼萌发了关于地球自转和地球及行星围绕太阳公转的见解。



回到波兰后，哥白尼继续进行长期天象观测和研究，更进一步认定太阳是宇宙的中心。因为行星的顺行逆行，是地球和其他行星绕太阳公转的周期不同造成的假象，表面上看起来好像太阳在绕地球转，实际上则是地球和其他行星一起，在绕太阳旋转。这一点就像我们坐在船上，明明是船在走，但却感觉到岸在往后移一样。



哥白尼夜以继日地观测着，计算着，终于冲破重重阻力，创立了以太阳为中心的“日心说”。



哥白尼曾把他的“日心说”主要观点写成一篇《浅说》，抄赠给一些朋友。他的观点立即引起了欧洲各国的重视，可他不敢把它们全部写出来发表，害怕由此招致教会的迫害。



但是，哥白尼曾经说过:“人的天职在于探索真理。”在探索真理的强烈冲动下，他还是在踌躇中开始了《天体运行论》一书的写作。



这部6卷本的科学巨著《天体运行论》几经周折，终于艰难地面世了。此刻，哥白尼的生命也走到了尽头。他在临终前一个小时才看到这本还散发着油墨清香的著作，他颤抖的手摩挲着书页，磕然长逝。



《天体运行论》明确地提出所有的行星都是以太阳为中心并绕着太阳进行圆周运动的。书中写道:

“地球是动的。”

“地球除了旋转外，还有某些运动，还在游荡，它其实是一颗行星。”



“在所有这些行星中间，太阳傲然坐镇……太阳就这样高踞于王位之上，统治着围绕膝下的子女一样的众行星。”



《天体运行论》虽然也存在缺点，但它在人类历史上第一次描绘出了太阳系结构的真实图景，揭示了地球围绕太阳转的本质，把颠倒了1000多年的日地关系重新颠倒过来，引起了中世纪宇宙观的彻底革命，沉重打击了封建教会的神权统治。



地心说

地心说认为地球处于宇宙中心位置并静止不动，太阳、月亮、行星和其他卫星都围绕地球运转。



地心说的起源很早，最初是由古希腊哲学家亚里士多德提出的。公元140年前后，天文学家托勒玫进一步发展了前人的学说，建立了宇宙地心说。托勒玫的地心说的主要观点是:第一，地球位于宇宙中心静止不动。第二，每颗行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动。而本轮中心在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动，但地球不在均轮圆心，它与圆心有一定的距离。第三，水星和金星的本轮中心位于地球与太阳的联线上，本轮中心在均轮上一年转一周，火星、木星、土星到它们各自的本轮中心的直线决是一周。第四，恒星都位于被称为“恒星天”的固体壳层上。日、月、行星除上述运动外，还与“恒星天”一起，每天绕地球转一圈。



在16世纪“日心说”创立之前的1000多年中，“地心说”一直占统治地位。