古人探索宇宙真正的中心,細說地心說和日心說兩大學說

2020-12-03 吉安科學講堂

大家好我是本文的作者吉安,歡迎閱讀我的科學文章,喜歡的記得關注我哦!我們的地球是宇宙的中心嗎?這個問題在現在看起來可能有一點小兒科了,宇宙廣袤無垠,小小的地球只不過是一顆行星,怎麼可能是宇宙的中心呢?但是在遙遠的古希臘時期,人們可不是這麼認為的,當時的人們根本沒有意識到宇宙的廣袤,它們認為我們的地球在一個天球裡面,同時也是這個天球的中心,而天上的繁星和太陽月亮,都是在這個天球上圍繞著地球轉的,這就是古希臘天文學家歐多克斯提出的地心說,後來經過亞里斯多德和託勒密逐漸建立完善起來。直到16世紀,天文學家哥白尼提出了日心說,這個統治了1300年的地心說才被推翻。

那麼在天文望遠鏡還沒有出現之前,人們是怎麼發現太陽系的中心是太陽而不是地球的呢?想知道這個問題的答案,吉安需要先給你講一個很久很久以前的故事。3000年前,在美麗的愛琴海邊,古希臘人經過了思考後,不僅發現了地球是圓的,還提出了一個可以表現宇宙是什麼樣子的模型,兩球模型。兩球是哪兩個球呢?我們生活的地方是地球,在地球的上面有一個天球包圍著我們居住的地球,我們能看到天上的太陽、月亮、星星就是在這個天球裡繞著地球轉動,東升西落,他們認為月亮以外的天上世界應該是完美的,這些行星應該繞著地球,在天上畫著一個又一個標準的圓圈,這就是我們上面講到的地心說天球。

可是如果我們堅持觀察行星的軌跡,就會發現每隔一段時間總會有幾顆星星不聽話,時不時就在天上停著好幾天,甚至往回跑,人們把這種現象叫做行星逆行。行星逆行可破壞了古希臘人對於行星運動簡潔而完美的想法,還有一年四季中,在不同季節時,日出和日落的時間是不一樣的。這些問題都是簡單的兩球問題不能解決的問題,後來一位數學很厲害的科學家託勒密就提出了一個新的想法,它覺得金木水火土五顆行星都是獨自在較小的輪子上轉動的,然後太陽、月亮和這幾個小輪子,又各自在更大的輪子上繞著地球轉動。這就是託勒密體系的地心說了,這個理論解釋了一些之前兩球模型不能解釋的問題,也能預測出行星的軌跡,所以一直被認為是十分正確的,並且流傳了一千多年。

後來古希臘被其他國家消滅了,這些古希臘人的知識成果也流落到了阿拉伯地區,在中世紀晚期時才回到歐洲大陸,歐洲的一些年輕人就組成了各種集體學習小組,共同來學習討論這些知識。年輕的哥白尼也參加了一個學習小組,學習數學、天文、法律等等,在這裡他學習到了必要的數學知識,學習到了流傳下來的託勒密體系地心說,當然也繼承了古希臘人簡潔才是完美的思想,所以哥白尼覺得破密的體系太複雜了,不僅各種輪子的數量總共多達34個,地球居然還不在正中央,這實在是太不完美了。於是哥白尼開了個巨大的腦洞,如果是太陽在正中央。如果所有的行星,包括地球都繞著太陽轉呢?

當然哥白尼不是第一個提出這個想法的人,但哥白尼是第一個將其進行驗證和完善的人。哥白尼用以往別人觀測到的數據對這個理論進行了驗證,結果卻很不理想,因為簡單的同心圓模型不可能精確的描述複雜的天體運動,於是哥白尼又借鑑了託勒密的做法,讓行星在大圈套小圈的軌道上運行,結果最後哥白尼計算出了一個比託勒密體系更為複雜的體系,總共有48個圈。這讓哥白尼十分鬱悶,因此他也遲遲不肯出版,他描述這個體系的著作《天球運行論》,傳說直到哥白尼臨死那一天才收到這本書的封面樣本。然而這個新的想法遭到了大部分人的反對,因為人們生活在地球上,眼看著太陽月亮星星都是圍繞著我們轉動的,現在說太陽是不動的,而腳下堅實的土地卻在轉動,實在是太違背直覺了。

但是天文學家克卜勒卻覺得這個理論很有意思,他想如果地球不是完美的處在太陽系的中心,那麼行星的軌跡也不一定是完美的圓形。他嘗試用橢圓形的軌跡來表示行星的運動,卻意外地發現,推算出來的行星軌跡變得十分簡潔。託勒密和哥白尼提出的那些大大小小的輪子都不存在,而且這個模型也很好的解釋了行星逆行現象,為什麼行星會往回走呢?想像一下,你和朋友在操場上跑步,你在裡面的圈跑,你的朋友在外面的圈跑,而且你跑得比他快,如果你在跑步的過程中回頭去看,就會發現他被你超過之後,會被你甩的越來越遠。而且雖然看上去他離你越來越遠,但實際上它依然是向前跑的。

從簡單的兩球模型,到複雜的託勒密體系地心說,到哥白尼體系的日心說,再到簡潔精確的克卜勒體系日心說,人類對宇宙的認識是一步一步在增加的。我們現在知道,月球圍繞著地球轉,地球和其它行星圍繞著太陽轉,太陽系圍繞著銀河系轉,銀河系之外也有無數的星系。我們生活的這個宇宙真是太大太大了,科學家們不認為它存在一個邊界,也不存在宇宙的中心,這些發現都是靠無數的天文學家的貢獻積累起來的,但每個智者的認識也必然受到時代的限制,但是只要人類永不放棄,對星空的探索,我們就能一層一層揭開宇宙神秘的面紗了。那麼我們今天的文章到這裡就結束了,喜歡的可以關注吉安,或者有什麼想法也可以在評論區說出來,大家一起討論。

相關焦點

  • 從地心說到日心說,科學的進步離不開對真理的質疑
    事實上,在2500多年前,古人只知道有天地的存在,若是問他天到底有多高?地到底有多厚?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。
  • 地心說還是日心說?
    原標題:地心說還是日心說?按照這一學說地球在宇宙的中央,其他日月星辰圍繞著地球旋轉。地心說與宗教神學相結合,形成一個以地心說為中心的宇宙體系。地心說雖然與人們多數的直觀經驗相符合,但在解釋行星運動時遇到了巨大的困難,特別是後來運用本輪、均輪的迭加來解釋行星運動使地心體系變得異常煩瑣複雜,這時就需要一個新的理論取而代之。正是這種情況下,哥白尼經過多年研究,在其《天體運行論》一書中提出了日心說這一革命性理論。
  • 仰望星空:從地心說到日心說
    我們仰望星空,最早人們在地球上觀察星體的運動,人們會發現所有的星體都圍繞著地球運動,所以託勒密才提出來了說地球是宇宙的中心,其他星體圍繞著地球運動,叫地心說。但是這個日心說提出之後呢,並不能得到大家的認可,主要就是當時的社會,宗教在掌管著社會的行政文化大權。原來大家認為這個地心說地球是不動的,但如果是日新說的話,這個地球就相當是漂浮的,是不是就不可靠了?好,所以日新說出來之後和地心說,就出現了這種爭議,那麼這個期間呢,克卜勒進行天文觀測就發現了第一定律,第二定律,第三定律。
  • 地心說還是日心說?宇宙無邊無際,它的中心在哪裡?
    從中國古代時的中央之國再到世界範圍內的地心說,每一個地球人仿佛都想把自己所在的位置當成整個世界乃至宇宙的中心。於是提出日心說的學者被燒死,人們沉迷在自己是宇宙中心的謬論中,知道有了第一顆朝宇宙中看去的眼睛。人們才發現宇宙的浩渺,但是有一個問題一直困擾著我們。
  • 製造「宇宙中心」——「地心說」是如何被推理出來的?
    所有反對地心說的學者,都要遭遇教會的迫害,直到哥白尼提出「日心說」後,地心說理論才被人們所放棄。事實上,即使地心說現在早已經被證偽,但是,地心說也不是什麼「胡說八道」的偽科學。託勒密之所以能提出地心說,照樣是科學的進步。地心說經歷了相當長的一段發展過程,才被託勒密科學、系統地提出。本文將向大家介紹,地心說是如何被提出的。
  • 新地心說VS日心說
    或許我們需要大概了解一下地心說與日心說的主體…… 地心說地心說,又名天動說,公元2世紀時它被體系化了,是地動說對應的學說。該學說是一種認為地球位於宇宙中心的地球中心說,人類則住在半球型的世界中心。從13世紀到17世紀左右,地心說也一直是天主教教會公認的世界觀。
  • 地心說很科學,日心說不全對
    古代科學主要以觀察為主要研究手段,日心說和地心說都是在建立在觀察基礎之上。不過這些天文觀測數據都存在很大的誤差及錯誤,才會形成地心說這樣的理論。地心說並不是託勒密提出來的地心說起源於古希臘。下圖為火星逆行現象示意圖日心說也並非完全正確日心說認為太陽是宇宙的中心。其實早在公元前300年左右,古希臘天文學家阿里斯塔克就已經提出過該觀點。時間到了16世紀,才由波蘭天文學家哥白尼通過整理前人的天文觀測數據,建立了完整的日心說宇宙模型。在哥白尼提出日心說的時候,人類已經證明地球是球形的。
  • 為什麼哥白尼的「日心說」是一個革命性的理論?
    直到1543年,一位偉大的天文學家哥白尼提出了「日心說」,日心說取代地心說的過程,與其說帶給人智力與想像力的愉悅,不如說是充滿荊棘、障礙重重的坎坷。這個過程之所以如此艱辛,是因為這一理論交替,觸及當時佔據統治地位的知識體系和信仰體系的根本,是關乎大是大非的根本問題。這場轉變史稱哥白尼革命。
  • 太陽的故事(三)地心說vs日心說
    一般認為, 正是這個懷疑使阿里斯塔克斯提出了太陽才是宇宙中心的觀點, 這是最早的日心說 (Heliocentrism)[注三]。  但阿里斯塔克斯的日心說並未引起什麼反響, 因為它面臨很多棘手的問題, 比方說如果地球在運動, 那天上的雲彩為什麼不會被運動的地球所拋離?
  • 天文學發展的三個階段:地心說、日心說、大爆炸說
    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。人們可以按照這個模型,定量計算行星的運動,據此推測行星所在的位置。
  • 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。
  • 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
    ,那為何日心說會取代地心說呢?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。
  • 科普故事 | 哥白尼和日心說
    小朋友知道太陽,月亮和我們生活的地球是怎麼運動的嗎?問問你們的爸爸媽媽,或者爺爺奶奶,大家都知道,地球圍著太陽轉,月亮圍著地球轉。 可是小朋友們知道嗎,在很久很久之前,人們認識的都是錯的。 在中世紀的歐洲,人們認同的是一種叫「地心說」的觀點。大家都相信地球是靜止不動的,它是宇宙的中心,太陽、月亮和星星都在圍繞地球轉動。
  • 託勒密地心說和哥白尼日心說介紹——非常多人的認知是不正確的
    學校都教過地心說和日心說,受限當年教的詳細度以及時間過去了這麼久的記憶因素,我心中認知的地心說和日心說一直是下圖這樣子的:地球或者太陽在中間,其它天體繞著轉。直到前陣子看一本書,裡面提到這兩學說,才發現自己的理解是很不正確的,本文以火星為例作介紹,在介紹之前先說兩個基本觀點,地心說和日心說都遵從這兩基礎:天體都是沿正圓運動,是很純正的圓形,不是橢圓那種;天體都是勻速運動。
  • 《人類的本性》(四)二 「地心說」與「日心說」王大訓
    託勒密的宇宙模型體系,既由於具有數學即理性推理的優勢,與可觀測的天體運行現象相吻合,也由於其為神學所寵愛,在歐洲漫長的中世紀始終處於正統的地位大行其道,有其必然性;而這也意味著,後來的任何要打破「地球中心說」的探索和建立宇宙觀之新說的努力,將付出沉重的代價。
  • 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?
    公元1513年,波蘭天文學家尼古拉·哥白尼提出了日心說,認為地球是圍繞著太陽而運轉的。但在此之前,教會一直認為地球為宇宙的中心,太陽則是以地球為中心運轉。雖然該事件為天文學內部的學術之爭,但哥白尼的日心說一經提出就被教會認定為是異教徒,而他的日心說也無疑是向教會的權威發起了挑戰。
  • 天文巨匠哥白尼與「日心說」的提出
    哥白尼是文藝復興時期的波蘭天文學家,他所提出的「日心說」對後世的天文學發展產生了極大的影響。給全世界人民帶來了一個新宇宙觀。哥白尼和他的哥哥姐姐們被送到了舅舅烏卡什家中居住,舅舅烏卡什是一名大主教,才華十分出眾,是整個波蘭都十分出名的人文學者。在這一段時期,哥白尼完成了他的中學學業。哥白尼18歲時,進入了著名的克拉科夫大學就讀,這座大學在整個歐洲都享有盛名,是波蘭的最高學府,又被歐洲奉為學術中心。在大學期間,哥白尼學習到了當時先進的數學知識與天文學知識。
  • 天文學概述:「日心說」和「地心說」的調和
    由此開始反對哥白尼的「日心說」。地心日動模型第谷對日心說和地心說的調和第谷採用《天體運行論》的理論,並不能解釋彗星問題於是在1583年出版了《彗星論》,提出一種介乎「地心說」和「日心說」之間的「地心-日動說」,首先他肯定了地球是不動的,太陽圍繞地球轉,其他行星圍繞太陽轉。這個宇宙模型同樣可以解釋「行星逆行」現象,而且解釋了為什麼彗星軌道不同於其他行星的問題,曾一度被接受。
  • 哥白尼的日心說是否錯誤?太陽並非宇宙中心?
    但還是不夠,最後他使了個大招,讓地心說的地球偏心了,意思就是說。地球不是在中心,而是稍稍偏離一點。其實,我們現在對於這個問題也好想得通,因為我們知道行星運動的軌跡其實是橢圓而不是完美的圓。確實是可以拿多個圓周運動來擬合橢圓軌道,但是圓心和橢圓焦點的矛盾是調和不了的,因此,只有稍稍偏心,才做得到。
  • 古人心中的宇宙圖像
    古人心中的宇宙圖像 關鍵詞1:古人宇宙觀 仰望星空,古人很早就開始了思考和想像:「這個宇宙的生成和結構是怎樣的?我們生活在一個什麼樣的地方?」這些思考以神話的形式流傳下來,雖然今天看起來很幼稚,卻是古人對自然進行觀察和探索的可貴結果。