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早期天文学史:占星术,地心说,日心说

时间:2022-02-20 12:09:08       来源:腾讯网

由古希腊人、托勒密、哥白尼构建的早期天文学史

图源:Wikipedia

天文学是人类最为古老的科学。很可能自“类人”的穴居人存在以来,人们就在试图解释抬头仰望天空时看到的东西。例如电影《银河系漫游指南》中著名的一幕,名为“望月者”的原始人仔细审视着天空,想要看清楚、搞明白他到底在看着什么。这样的原始人很有可能真实存在过,他们在看到宇宙时,试图对其行一定理解。

史前天文学

将时间快退到诞生了最初文明的一万年前左右,这时的天文学家就已经知道要如何利用天空。在一些文化中,他们有专攻天体运行的祭司、女祭司和一些“精英”,负责决定宗教仪式、节日庆典进行和采用怎样的农耕周期。他们凭借着观测天空甚至预测天文事件的能力,在其社会中获得了极大的权力。这是因为,对大部分人来说,天空还是一个谜,而且在大部分的文化中,人们把他们的神祇置于天空之中。那些能把天空之谜(以及众神)搞明白的人,注定十分重要。然而,他们的观测并不完全科学,虽然是基于仪式目的,但他们的观测更偏向实践层面。在一些文明中,人们认为天体及其运动可以“预言”他们的未来。这种信仰延续到现在,形成了如今被认为不太可信的占星学——在人们眼中占星学更加倾向于娱乐,而非科学。

图源:Baidu

希腊人开创先河

对天空观测进行理论构建的最初一批人中,有古希腊人的身影;大量证据显示,古代亚洲社会同样以上天作为农时历法的依据;当然,航海者和旅行者在环行地球时利用太阳、月球和星星的位置来寻找航向。

当时对月球的观测表明,地球同样是圆的。那时的人们相信,地球是万物的中心;而哲学家柏拉图断言,球型是完美的几何形状,当这两种观点结合起来时,地心说的宇宙观仿佛“浑然天成”。

早期的许多其他观测者坚信,天堂实际上是围绕地球的晶状圆拱,但这种观点在公元前4世纪被天文学家尤得塞斯和哲学家亚里士多德的观点取代。他们认为,太阳、月亮和其他星球都在环绕着地球的一套镶嵌的同心球中悬挂着。没有人能看到它们,但有东西在支撑着天体,而隐形的同心球正是一个合理的解释。

虽然这样的解释有助于古人搞明白未知的宇宙,但这个解释并不能正确地帮助人们从地球表面来追踪月球、星星等星球的运行轨迹。在经过了一些改善后,该解释成了之后六百多年中主导的科学宇宙观。

图源:Bing

天文学中的托勒密革命

在公元前2世纪,在埃及工作的罗马天文学家克罗狄斯·托勒密,向晶状同心球的地心说模型加入了他自己的一个奇特创新。他认为“某物”连接着星球,而星球就在其形成的完美圆形中运行。这些东西环绕着地球,他将这些小圆环称为“本轮”,这是他重要的(如果是错的)假设。尽管是错误的,但他的理论可以相当好地预测星球轨迹。在之后的14个世纪里,托勒密的观点一直是星球运行的“首选解释”。

图源:Bing

哥白尼革命

到了16世纪,当一个波兰天文学家,尼古拉·哥白尼,受够了复杂而不准确的托勒密模型,开始着手建立自己的理论时,一切都改变了。他认为,一定有一个更好的方式来对观测到的星球运动和天上的月亮进行解释。他从理论上解释了太阳其实是宇宙的中心,而地球和其他星球一样只是在环绕太阳。这样的解释看起来足够简单,也非常有逻辑,但他的理论却和神圣罗马教会的观点相悖(教会的观点很大程度上基于托勒密理论中的“完美”)。实际上,他的理论给他带来了一些麻烦。这是因为,在教会看来,万物的中心一直都是而且只能是人类和人类的星球。哥白尼的理论使地球跌落神坛,降到了教会不敢设想的程度。鉴于教会掌握着对于一切知识的权力,它竭尽全力使哥白尼的理论失去可信度。

图源:Bing

但哥白尼坚持自己的理论。他的宇宙模型,尽管被认为是不端的,但还是做到了三件重要的事情。它解释了星球的顺行与逆行;它使地球不再被认为处于宇宙中心;另外,它还扩大了宇宙的尺寸。在地心说模型中,宇宙的大小是有限的,因而宇宙得以24小时环绕地球一周,否则星星将会因离心力甩出去。所以,由于哥白尼的理论使人类对宇宙有了更深刻的理解,也许教会确实害怕这一理论带来的人类宇宙地位降级。

图源:Bing

虽然这是朝着正确方向迈出的一大步,但哥白尼的理论依旧是复杂而不精确的。尽管如此,他还是开辟了一条通向更深远科学理解的通路。在他临终时才得以出版的著作《天体运行论》,是文艺复兴的开始和启蒙运动的关键元素,在那期间,随着天文望远镜的建造,科学的天文学理论变得十分重要。从天文学的出现,到天文学成为我们现在所知并依赖的独立学科,都离不开这些科学家做出的贡献。

BY: Nick Greene

FY: 法厄同

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