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《关于地球的运动》——从地心说到日心说
2023-06-04 06:16:00
来源:哔哩哔哩

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去年自然辩证法作业,就这么带话题写一通,带点缝合+蒸蒸日上,放上来权且自己看。

饺子和醋吧,毕竟漫画才是这点醋。

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关于地球的运动:从地心说到日心说

摘要:前人对地球的运动提出了不同的设想,从地心说逐渐转变为日心说。

关键词:地心说,日心说

自古以来,人类对宇宙和星空便有特殊的兴趣。无论是东方的夏朝设置“太史令”,还是西方古巴比伦时期设置的星座体系,人们通过星象做了大量的观测、记录与总结。除了“观今夜天象,知天下大事”,“将星陨落,天命难违”这类占星术式预言之外,前人对地球的运动也提出了不同的设想。

大约2000多年前,一些学者提出“地心说”:地球位于宇宙的中心,其他所有天体都在围绕着地球转动,比如太阳、月亮、金木水火土等行星都是在围绕着地球转。然而随着观测记录的增多,“地心说”不能解释的现象也越来越多。虽然有学者增加了理论模型解释了一部分现象,但在该理论下的行星运动,显得相当复杂且繁冗。

文艺复兴时期,哥白尼提出了“日心说”。随着科技的进步,观测结果的增多,一些支持日心说的证据逐渐出现,且有些证据无法以地心说解释。哥白尼、伽利略、开普勒等人支持的日心说逐渐取代了地心说。

1. 地心说

1.1地心说的含义

地心说认为地球是宇宙的中心,其他的日月星辰都绕着地球而运动。它的发展历程,先后经历了亚里士多德首创,尤塞德斯的同心球理论,阿波罗尼奥斯的本轮理论,托勒密提出的本轮-均轮理论,地心说形成了完整的理论体系,并在当时被广为接受。

托勒密提出,各行星都绕着一个较小的圆周上运动,而小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,而偏开一定的距离,均轮是一些偏心圆;日月行星除作上述轨道运行外,还与众恒星一起,每天绕地球转动一周。

1.2托勒密地心说存在的原因

(1)绕着某一中心的匀角速运动,符合当时占主导思想的柏拉图的假设,也适合于亚里士多德的物理学,易于被接受。

(2)用几种圆周轨道不同的组合预言了行星的运动位置,与实际相差很小,能解释行星的亮度变化等现象。

(3)地球不动的说法,对当时人们的生活是令人安慰的假设,也符合基督教信仰。

这个学说以后人的眼光看自然是不完美,但在当时却较为完满的解释了观测到的行星运动情况,并可以运用在航海上,在欧洲被普遍接受,直到16世纪。

1.3托勒密地心说存在的意义

虽然托勒密的地心体系后来被日心说取代,但它仍然是具有一定的进步意义的:首先,地心说是第一个行星体系模型,也是最早的假说—演绎体系。其次,在建立理论的过程中,自始至终使用数学工具去研究和证明,开创了构建精确性理论的先河。也一定程度上塑造了西方人的分析式的思维方式,和不包含伦理观的实体自然观,以及自然研究中应用数学工具。

2.从地心说到日心说的转变

随着观测记录的增多,虽然有学者增加了理论模型解释了一部分现象,但在该理论下的行星运动,轨迹显得复杂且繁冗,而且难以解释天体的 “逆行现象”。在长期观测中发现,所有的天体在天上的位置每天都会向东运动,火星也是一样。但是有时却会与其他星星不一样,向西运行,过几天后再次折回来,向东运动。

文艺复兴时期,随着科技的进步,观测结果的增多,一些支持日心说的证据逐渐出现,日心说理论下的行星运动轨迹也更加简洁而和谐。在天文观测和逻辑推理基础上,哥白尼摒弃了复杂繁琐的地心说理论,构建了全新的日心说宇宙论,拉开了近现代自然科学的帷幕。哥白尼、伽利略、开普勒等人支持的日心说在逐步完善后,逐渐取代了地心说。 

3.日心说   

哥白尼在40岁时提出了日心说,经过漫长的观察计算后完成了《天体运行论》,直到临终前才将其出版,哥白尼的日心说要义为:

(1)地球不是宇宙中心,而是月球运行的中心;

(2)地球绕其轴自转,并带动周围天体绕其不动极点作周日运动;

(3)所有天球皆围绕着太阳旋转,故太阳是宇宙中心;

(4)太阳的视运动是因地球和其他天球的运动而产生;

(5)行星的视运动和逆行,是由于地球的运动而产生;

(6)日地距离和天穹高度之比远远小于地球半径和日地距离之比。

日心说提出之初,并未得到社会承认,虽然它比当时的地心说结构上更加的简洁,但依然解释不了“周年视差问题”和“运动相对性问题”。而这两个问题也是日心说打败地心说最大的障碍。限于当时的观测条件,哥白尼未能观测到行星的位相变化。直到 1610 年,伽利略应用天文望远镜终于观测到了金星位相的周期性变化,这也一定程度上肯定了日心说理论。到了16世纪末,《天体运行论》的影响已经非常深远,引起了教会的恐慌,《天体运行论》与日心说遭到审查封禁。但《天体运行论》的影响反而不断扩大,最终在17世纪由伽利略及开普勒分别从观测和理论两个层面证明了哥白尼是正确的。

4.日心说的宗教困境

罗素指出,日心说与宗教是冲突的。因为日心说认为,太阳是宇宙的中心,地球围绕太阳旋转。而宗教的看法与这种观点正好相反,它所坚持的是托勒密地心说,地心说坚持地球是宇宙的中心,太阳以及其他行星都围绕着地球旋转。更深层次的冲突在于:不管是《旧约全书》,还是《新约全书》,都认为,上帝创造宇宙的目的,主要是为了人类,要是人不是最重要的部分,那就不可能有耶稣下凡,替他人赎罪这些教义。

完善后的日心说,实际上影响的是教会对《圣经》的解释权,教会绝不容许此情况发生。与主流解释相反的其他解释,就会被打上异端的名义。早期日心说存在难以解释的缺陷时,社会上对于地心说和日心说都存在争议,教会并未完全禁止日心说。但随着日心说的逐渐完善,对神权的动摇力度越来越大,教会的禁止力度也逐渐增大。

5. 结语

真理具有相对性,到了今天,日心说早已不是文艺复兴时代的日心说了,因为更多的观测结果显示,太阳也并非是宇宙的中心,而是银河系中的一颗恒星。随着科技的进步,曾经的理论也许会被推翻或被完善。但无论是地心说,还是日心说,都是一种科学的理论,在不同的时代,为人类的文明作出了重要的贡献。

参考文献:

维基百科

鱼    豊《关于地球的运动》(漫画)

徐传胜《从地心说到日心说的嬗变》,临沂大学学报,2019年12月

毛建儒《对罗素在科学与宗教问题上观点的述评》,太原师范专科学校学报,2000年第2期

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