日心說推翻了地心說嗎?並沒有,日心說推翻的,其實是一個觀念

2020-10-14 因林聊科技

關於日心說,地心說,我們小時候的教材,科普書籍,傳遞給我們的觀念,幾乎都是這樣——先進正確的日心說,推翻了錯誤落後的地心說,提出者哥白尼引發了天文學的革命,從此掀開了近代科學的革命云云。


日心說提出者哥白尼

這種說法,只能說給小學生聽,因為他們沒有系統地學過物理,也接受不了太複雜的事情。然而,只要你學過初中物理,只要你對託勒密的地心說,有最基本的了解,你就應該知道,這種說法並不正確。


地心說提出者託勒密

只要稍微學過物理,我們就知道,運動都是相對的。你是運動還是靜止,關鍵是你選哪一個物體作為參照系。比如你坐在車上,如果你選擇地面為參照系,那你就是運動的,如果你選擇車上的物體為參照系,你就是靜止的。

託勒密的地心說,其實就是一種以地球為參照系的宇宙模型。而哥白尼的日心說,就是一種以太陽為參照系的宇宙模型。這裡頭,沒有誰對誰錯,就是參考系不同罷了。

地心說認為,天上的行星,會圍繞地球做勻速圓周運動,這叫均輪。然後,行星自身又圍繞一個圓心做勻速圓周運動,這叫本輪。在人類的觀測技術比較落後的古希臘,中世紀早期,地心說跟觀測數據是非常吻合的。而且,地心說認為地球是圓的,這比起地平說,是非常巨大的進步。因此,在地心說剛剛誕生的時候,它是跟觀測高度吻合,正確先進的理論。


地心說

而提出日心說的哥白尼,他認為地球跟其他行星,圍繞太陽作圓形軌道運動,這其實是不對的。哥白尼提出的日心說,跟人們觀測到的數據,並不吻合。因此,在哥白尼最初提出日心說的四五十年裡頭,人們並不接受日心說。

直到六十年後,克卜勒用橢圓形軌道取代圓形軌道,日心說的數據才跟觀測高度吻合。再加上伽利略發明了天文望遠鏡,觀測到木星原來有四顆衛星,這為日心說提供了很有力的證據。哥白尼的日心說,才逐漸被人們接受。


克卜勒

既然地心說跟日心說,只是參照系不同而已,兩者的理論預測都跟觀測數據吻合,那為何日心說會取代地心說呢?關鍵,還是一個時間成本問題。

地心說那一套本輪均輪體系,計算起來非常麻煩。而且隨著人類觀測技術的進步,實際的觀測結果,跟地心說的理論預測,誤差越來越大,人們只能通過不斷地增加本輪來修正理論。

反觀日心說呢?每個行星就只有一個橢圓軌道,你要計算一顆行星的運行,只要計算一個橢圓軌道就行了,這比地心說可方便太多了。隨著時間推移,天文學家慢慢就都用日心說的橢圓軌道來計算,地心說就自然被日心說取代了。

這就好比牛頓力學跟相對論,我們都知道,相對論推翻了牛頓的絕對時空觀,是比牛頓力學更先進,更精確,更接近真理的理論。然而為何我們的初中高中教材,還要學牛頓三大定律,萬有引力公式這些牛頓力學知識呢?這是因為,我們的日常生活,是一種低速運動狀態,用牛頓定律計算,已經足夠精確了,而且牛頓定律,只需要用到初等數學知識就足夠了,不需要用到太多數學知識。

而相對論呢?要懂相對論的計算,就必須要懂黎曼幾何,微積分等一系列讓人頭大的高等數學。日常生活中的運動計算,我們根本不需要這麼高的精度,也沒有那麼多時間精力去學高數,所以我們的初高中物理,都是牛頓力學那一套。


牛頓三大定律

所以,科學理論,並不是簡單的是非對錯,而是要看理論計算跟實際觀測到底吻不吻合。如果吻合,哪怕這種理論有多違反人類的直覺跟生活經驗,科學家們都會承認這是正確的理論。比如相對論,量子力學,這些理論其實都挺違反人們的日常三觀的,但它們跟實驗高度吻合,所以科學家們都認了。如果理論計算與實驗不吻合,哪怕你的理論看上去有多完美和諧,大家都不認。

而如果有兩種理論,都跟觀測數據吻合,那麼,科學家們就會選擇更方便,更節省計算時間的理論。日心說能取代地心說,就是因為日心說計算更方便。相對論出現了,牛頓定律為何我們還要學,還是因為牛頓定律更方便,這就是一個時間成本問題,不是誰對誰錯的問題。

小孩子才分對錯,成年人只看利弊。


大人只看利弊

既然地心說也是科學理論,日心說並沒有推翻地心說,那為何我們講近代科學,都要從哥白尼的日心說講起?筆者認為,儘管哥白尼的日心說,並沒有推翻地心說,但他推翻了一種遠比地心說重要得多的錯誤認知觀念,那就是——人類的自我中心主義。

人總是喜歡以自我為中心,喜歡用自己的經驗,喜好來推斷他人,推斷世界。這種中心主義,如果放大到整個群體,就是人類總是喜歡以為,人是萬物之靈長,宇宙之中心。而地心說,就是這種自我中心主義的產物,它認為,地球是宇宙的中心,日月星辰都圍繞地球在旋轉。在中世紀,科學是神學的婢女,科學存在的目的,就是為了論證聖經,論證上帝的存在。地心說經過中世紀那些教士的努力,已經漸漸脫離了科學理論範疇,變成了跟人類的自我中心主義,跟宗教神學深度捆綁在一起的理論。

其實,不止老外是這樣,我們的老祖宗也是這樣。我們把國家的名字命名為中國,就是因為從古至今,我們的老祖宗,都認為我們處於天下的正中,是全天下最先進的文明,其他四周都是落後的蠻夷。直到一二次鴉片戰爭,大英帝國用堅船利炮狠狠教訓了清政府,清朝人才知道,原來我們不是世界的中央,原來蠻夷的槍械火炮這麼厲害,原來世界還有科技這種東西。


鴉片戰爭

老外把神學跟科學深度捆綁,而我們的老祖宗,同樣把自然現象跟儒學牢牢地綁在一起。古時候,如果有什麼地震之類的天災,皇帝就要下罪己詔,陳述自己的罪過,希望能得到老天爺的原諒,不要再降災禍給老百姓。今天人看來,這種做法簡直匪夷所思,自然災害跟皇帝的個人品德有一毛錢關係呀?但古人就是這樣想的,他們認為,人類就是宇宙自然萬物的中心,人的所作所為,都跟宇宙萬物,跟自然現象深深聯繫在一起。


漢武帝頒發輪臺罪己詔,這是中國歷史上第一份罪己詔

而近代科學革命,為何要從推翻人類的自我中心主義開始?這是因為,科學,就是一門研究自然界客觀規律的學科。什麼是客觀規律?就是一種獨立與人的意志之外,不以人的意志為轉移的規律。

所以,要學習科學,研究科學,首先要放下自我的偏執,放下自我中心主義。如果你認為自然現象,萬事萬物的規律,是跟人的思想、觀念、意志捆綁在一起的。如果你認為你的個人經驗,才是判斷是非對錯的標準。那你就不具備科學精神,你也許可以學到一些科學知識,但你無法跟其他真正學習科學,研究科學的人交流,也無法真正研究科學。

而哥白尼提出日心說,最大的意義也就是在這。他推翻了人類的自我中心主義,從此人類再也不是宇宙萬物的中心。日月星辰的運轉,自有其客觀規律,並不以人的意志為轉移。科學從此開始從神學中掙脫出來,擺脫了婢女的身份,逐漸成為了世界文明的主角。

相關焦點

  • 哥白尼推翻了地心說,建立日心說,是現代天文學的起點
    他40歲時提出了「日心說」。後來在費拉拉大學(University of Ferrara)獲宗教法博士學位。哥白尼作為一名醫生,由於醫術高明而被人們譽名為「神醫」。哥白尼成年的大部分時間是在費勞恩譯格大教堂任職當一名教士。哥白尼並不是一位職業天文學家,他的成名巨著是在業餘時間完成的。
  • 地心說被取代,證明科學可以被推翻?你的理解錯了
    地心說被取代,證明科學可以被推翻?你的理解錯了。為地心說正名:雖然落敗,但它依然是科學理論。經常看見某些不懂科學概念的朋友在說,「科學可以被推翻」,既然科學可以被推翻,則科學也不一定靠譜:「今天的科學推翻昨天的科學,明天的科學推翻今天的科學,所以科學也是不能被信任的」。
  • 推翻「地心說」難嗎?哥白尼去世前才敢發表日心說,布魯諾被燒死
    在過去眾多科學家建立的科學體系下,我們可以輕鬆地認識這個世界和宇宙,但對古人來說並沒有這麼容易。推翻「地心說」難嗎?哥白尼去世前才敢發布日心說,布魯諾被燒死。現在的人類大多知道太陽才是太陽系的中心,地球只是圍繞著太陽運動的眾多行星中的一顆而已。
  • 地心說被推翻、日心說被確立,對當時的歐洲產生了怎樣的影響?
    所以在日心說剛剛提出之時,並沒有很多人願意接受這一觀點。對此,天津大學馬克思主義學院碩士張云云和申曉娜在《對地心說和日心說的重新思考與再評價》一文中曾經提到:  "隨著理論研究的深入,觀測實踐的增多,哥白尼越來越多的看出託勒密地心體系的破綻。
  • 隨著科技的發展,相對論和量子力學會被推翻嗎?
    地心說是科學嗎?一直以來,許多人都有一個誤區,那就是地心說是偽科學。但不知道你想過沒有,地心說作為古希臘最大的學術成就,如果它是偽科學,那為什麼還會有人說,現代科學是起源於古希臘的?這難道不是相互矛盾了嗎?
  • 為什麼哥白尼的「日心說」是一個革命性的理論?
    在古代,全世界的人都認為地球是全宇宙的中心,「地心說」的理論延續了幾千年,沒有人質疑過,其實也難怪,因為沒有有力的理論和科技來證明地球不是宇宙的中心,而人類把自己當做宇宙的唯一,宇宙的主宰,也自然把地球當做宇宙的中心。
  • 《人類的本性》(四)二 「地心說」與「日心說」王大訓
    受希西塔斯(Hicetas)「地動說」啟發,哥白尼很早即對統治宇宙學千年之久的託勒密「地心說」的宇宙模型產生懷疑,終生以推翻「地心說」為使命,終於以其深刻而獨具的創新精神,完成並建立了科學的「太陽中心說」宇宙模型。但由於迫於「地心說」特別是宗教勢力的強大社會壓力,他的這一成果遲遲未能發表。
  • 太陽的故事(三)地心說vs日心說
    他的地心說模型就是這種努力的典範, 其精度之高, 甚至連一千四百年後的日心說模型也無法輕易超越。 當代科學史學家霍爾頓 (Gerald Holton, 1922-) 曾有過這樣一句感慨: 「沒有什麼事情比低估古希臘人的觀點更容易和更錯誤」。 我有同感。
  • 日心說與地心說
    彌留之際,他用手握住書的封面,嗅著油墨的芳香,臉上露出欣慰的笑容,溘然長逝。  他在書中結合大量觀察結果與嚴密的數學運算,提出地球圍繞太陽做公轉運動的理論,史稱「日心說」。  在中世紀的歐洲,人們普遍被告知:太陽圍繞地球旋轉。而哥白尼的發現,打破了「地心說」這一觀念的禁錮。  最終,歷史證明了一切。
  • 地心說很科學,日心說不全對
    因為一個理論科不科學,並不在於其是否正確,而在於其可以被證偽。地心說就可以被證偽。地心說是人類歷史上第一個建立在科學基礎上的宇宙模型,或者說是第一個太陽系模型。之所以說它是科學的,是因為該理論比較符合當時人類的天文觀測,並且能夠解釋一些天文現象。
  • 從地心說,到日心說,人類的內心戲都經歷了什麼?
    因此得到了廣泛的傳播和認可,也為後世推翻它增加了難度。圖1  地心說的宇宙構成 哥白尼之前,科學家就開始用一些工具比如六分儀來測量星星的位置。很快就發現,地心說很難正確地預測行星的位置,於是開始在原來的模型上做修正(圖2),因此有了本輪和均輪之說。簡單地說,就是行星圍繞地球運動,這個運動的軌跡是均輪。
  • 反抗的曙光——日心說的提出
    >周六 · 新手之路| 周日 · 下周天象每天兩分鐘,天文百事通反抗的曙光——日心說的提出°上期我們已經提到,中世紀時的天文學被困在宗教的枷鎖中,儘管如此,隨著科學技術的進步、越來越多科學家的觀測以及資本主義的發展,打破長達千年的「黑暗時代」的曙光與天文學的突破終於到來了。
  • 哥白尼的「日心說」峰迴路轉「勝於」託勒密的「地心說」奇妙之招
    驀然回首,不覺間,已經回到了400年後,也就是說,公元2世紀,一個名叫託勒密的人用高氣揚的說:阿利斯塔克的「日心說」不對,宇宙的中心是地球,地球是靜止的,後者稱之為「地心說」。其學說,剛好能解釋,我們常見到的自然現象。
  • 新地心說VS日心說
    新地心說VS日心說 所謂的新並不新
  • 為「地心說」正名:雖然落敗,但它依然是科學理論
    地心說被取代,證明科學可以被推翻?你的理解錯了。為地心說正名:雖然落敗,但它依然是科學理論。經常看見某些不懂科學概念的朋友在亂說,「科學可以被推翻」,既然科學可以被推翻,則科學也不一定靠譜:「今天的科學推翻昨天的科學,明天的科學推翻今天的科學,所以科學也是不能被信任的」。
  • 如何「推翻」相對論和量子力學?你需要做到這些,才能彪炳史冊
    常有人說,目前的科學理論不對,哪裡出了問題。相對論更是成為了「受災」最嚴重的科學理論。有些人甚至是提出了自己的一套歪理邪說,認為這就是一套可以取代現有理論的新理論。這我不多做評價!其實並不是說現有的所有理論不可以被推翻,但是我們首先要弄清楚現有的理論錯了沒有?如果沒有錯我們推翻個啥勁?還有要知道人類的科學是怎樣發展的?
  • 天文學發展的三個階段:地心說、日心說、大爆炸說
    地心說是世界上第一個行星體系模型。它承認地球是「球形」的,並把行星從恆星中分離開來,致力於探索和揭示行星的運動規律,極大地推動了人類對宇宙的認識。儘管地心說把地球當做宇宙中心是錯誤的,然而它的歷史功績不容置疑。地心說最重要的成就是運用科學的數學方法精確計算行星的運行,託勒密還第次提出了「運行軌道」的概念,設計出了一個本輪均輪模型。
  • 從地心說到日心說,科學的進步離不開對真理的質疑
    他也無法給出一個準確的結論。以至於2000多年來,這些問題一直困擾著人類。而如今,只要我們將這個問題在搜尋引擎上隨便一搜,幾分鐘時間便能得到想要的答案。這並非現代人比古人的智商高,而是一代又一代的科學家窮盡一生對未知世界的探索發現,積累下來的寶貴財富。才能讓如今的小學生都能夠理解宇宙的誕生與發展。
  • 被醜化的「地心說」,其實是科學史上最偉大的理論
    日心說從這時開始出現了逐步取代地心說的趨勢,但事情遠沒有這麼輕巧,因為地心說這種宇宙觀能夠統治人類數千年,它可不是一副沒用的皮囊,也不是光靠教會的權威在強行的推行和保障。並非一無是處,哥白尼剛提出日心說的時候,並沒有多少人理會,也沒有引起多大的反響,因為這套理論一開始並不完善,甚至是沒有地心說預測日食和月食來的更加準確。因為哥白尼當時只是被太陽和地球的位置調換了一下,並沒有否定自亞里斯多德以來發展出來的天球理論,依然延續著大球套小球的這個世界觀。
  • 日心說理論在現代天文學上並不正確,為什麼還被視為經典
    說起日心說就不得不先講地心說。地心說是最早的天體模型,無論是中國或者歐洲都有著不可撼動的位置,因為它是最直觀的的理論,每個人都會認為「太陽從東邊升起,從西邊落下」。地心說自人類文明仰望天空開始就已經存在,直到哥白尼提出日心說,然後經由伽利略驗證,人類才真正的認識到自己與自己腳下這片土地不過是眾多圍繞一個大火球轉動的土塊之一。