最安全宇宙模型被颠覆，人类探索宇宙奥秘最大动力是什么

发布者：醉爱山水间 2022-12-30 11:22

科学的不朽荣誉，在于它通过对人类心灵的作用，克服了人们在自己面前和在自然界面前的不安全感。——爱因斯坦

人类之所以仰望星空，孜孜不倦地探索宇宙奥秘，其一固然是因为好奇心，但更重要的是需要安全感。

众所周知，当我们身处一个熟悉的环境，比如我们所生活的城市，特别是我们自己家里时，我们的安全感是最高的；反之，如果我们去国外旅游，特别是去一个偏远的陌生城市时，我们就会有一种莫名的不安全感。

安全感才是推动人类探索宇宙奥秘最大的动力

不管是动物，还是人类，都需要安全感。原因就在于我们保护自己、家人乃至整个种族免于伤害和灭亡的根本需求。

因而，不管在古代还是现代，人类社会都需要一套解释宇宙万事万物的理论，来告诉我们这个世界是怎么来的？怎么运作？我们应该怎么做才最安全？

在原始社会，当科学尚不发达的时候，出现了大量的宗教理论和神话故事来描述宇宙万事万物。虽然，在现代人看来，这些观念或思想缺乏科学的依据，但在古时候，它们给予了人们安全感，同时也满足了大家的好奇心，起到了社会稳定剂的作用。

时至今日，由于科学理论尚不能完全解释宇宙和人生的奥秘，这些宗教理论和神话故事仍然在潜移默化地影响着我们的思想和生活。特别是在我们日常所经常接触的文化产品中，比如小说、电影、电视剧和游戏，或多或少都会出现它们的踪影。

地心说，可能是人类最具安全感的宇宙模型

在人类探索宇宙奥秘的过程中，科学观测信息的积累和理论模型的重构起着关键的作用。人类对宇宙的认识在否定之否定中不断加深，就如同我们沿着螺旋楼梯一步一步登上高楼一样。

一代接一代地仰望星空，观测经验告诉我们：太阳每天从东边升起，从西边落下；月亮和其他行星也基本上是周期性地围绕地球转动。

每天，当我们生活行走在大地上，几乎从来不会怀疑脚下的地面是完全静止的。自然而然，直观将告诉我们，天空是循环运动的，而地球是静止不动的。

古时候的天文学家也是这么认为的，并提出了历史上曾经是主流宇宙观的天动说或地心说。他们直观地认为，如果地球自身是转动的，由于周围的大气不会被地球带着走，那么大气中所有的一切，比如云、鸟等等，都会被带向西方，最终地球将会失掉它上面的所有东西。因而，古天文学家据此构建了一个理论模型：地心说。

1. 宇宙是一个有限的球体，分为天地两层。

2. 地球也是一个球体，位于宇宙的中心。

3. 地球是静止不动的，所有日月星辰都围绕地球转。

地球之外共有9个等距天层，由里到外的排列次序依次是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物。

地心说的起源很早，最初由爱奥尼亚学派形成初步理念。该学派由被誉为“希腊哲学之父、希腊科学之父”的泰勒斯创立，认为万事万物千变万化，但是在一切表面现象背后，必然有一种始终不变的东西。他们抛弃了古老的神话传说，拒绝倚赖玄异或超自然因素来解释自然现象，尝试借助经验观察和理性思维来解释宇宙万事万物。

约公元前400年，古希腊天文学家、数学家欧多克斯通过天文观测，提出了一个以地球为中心的宇宙几何模型。他把天上复杂的行星周期运动分解为若干个简单周期运动。由于行星的视运动很不规则，所以每个行星需用四个相互关联的同心球壳的联合旋转来描述，而太阳和月亮的运动各用三个球壳描述。最后，整个模型一共用了二十七个以地球为中心的同心球壳，来解释附着于球壳上的天体的视运动，而最外面的一个球层则用于描述遥远的恒星天球的周日运动。

后来，随着进一步的天文观测，又发现更多的行星周期运动现象。欧多克斯的学生卡里普斯，以及古希腊哲学家亚里士多德，进一步完善了欧多克斯的宇宙几何模型，一共增加了二十九个球壳，使球壳总数达到五十六个。

地心说完整的体系最终由古希腊数学家、天文学家、地理学家和占星家托勒密所完成。托勒密的最大贡献是解释了行星逆行现象，也即在某些时候从地球上看，某些星体会往反方向行走的现象。为了解释逆行现象，托勒密提出了本轮的理论，即每个行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动，而本轮中心则在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动。

由于古代人缺乏足够的天文观测数据，在一定时期里，依据地心说模型能够很好地解释那个时代所能观测到的大部分天文现象，因而对指导生产实践起过一定的作用。对于有宗教信仰的人来说，是上帝推动了恒星天层，才带动了所有天层的运动，这也符合教会关于上帝创造人类和世界的说法。更重要的是，一个无所不能、能够庇护人类的超自然力量的存在，一个静静地屹立在宇宙中心的地球，可能对人类来说，是最具有安全感的。

所以在16世纪日心说创立之前的1300年中，地心说一直占据着宇宙观的统治地位。

日心说《天体运行论》横空出世，彻底击碎了人类的安全感

1491年，波兰一个18岁的男孩开始对天文学产生了浓厚的兴趣，经常仰望星空，他就是日心说的创始人哥白尼。

哥白尼本来是在意大利的大学攻读法律、医学和神学的，可是他总是”不务正业“，朋友圈几乎都是占星术家。平时没事，就用占星术家赠送给学校的“捕星器”和“三弧仪”研究浩翰无边的星空。

通过研究月球理论，他发现托勒密的地心说对月球运行的解释，一定会得出一个荒谬的结论：月亮的体积时而膨胀时而收缩，膨胀时就是满月，收缩时就是新月。

1497年，一个夜色清朗，繁星闪烁的晚上，他仰望星空，观测“金牛座”的亮星“毕宿五”，看看它是怎样被逐渐移近的娥眉月所吞没的。经过精密的计算，他发现“毕宿五”其实是被月亮本身的阴影所掩没的，实际上月球的体积并没有缩小。就这样，哥白尼发现了托勒密地心说一个致命的缺口。

在哥白尼眼里，托勒密地心说就像是一个东拼西凑起来的怪物，通过拼凑些大小重叠的”本轮“来解释宇宙天体的运行现象注定是行不通的，需要建立新的宇宙模型。

在意大利留学期间，哥白尼开始研究古希腊哲学家阿里斯塔克斯以及古希腊数学家、哲学家毕达哥拉斯的学说，并最终确信太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳运转。后来，经过仔细的观察和精密的计算，他最终完成了日心说伟大著作《天体运行论》。

哥白尼日心说的基本观点是：

1. 地球是球形的，24小时自传一周。

2. 地球围绕太阳做圆周运动，月亮围绕地球做圆周运动。

3. 太阳不动，是宇宙中心，所有行星（除了月亮）都围绕太阳做圆周运动。

现在看来，在5百多年前科技尚不是很发达的时代，哥白尼在《天体运行论》中观测计算出来的数值是惊人的精确。例如，他计算出来地球绕太阳公转周期为365天6小时9分40秒，比现代计算值约多30秒，误差只有百万分之一；月亮到地球的平均距离是地球半径的60.30倍，和现代计算值60.27倍相比，误差只有万分之五。

有趣的是，作为日心说的重要复兴者，哥白尼并不是一位职业的天文学家，他大学毕业后大部分的时间是在费劳恩译格大教堂任职当一名教士。他的日心说伟大著作《天体运行论》，是在业余时间完成的。可见，爱好和好奇心加上不懈追求，才是一个人成功的根本。

大道至简，爱因斯坦曾经说过：“如果结果是对的，那一定是简单的，是美的，因为自然界的本来面目就是这样的。”

地心说之所以被日心说打败，其中一个重要原因就是因为地心说越搞越复杂，如果用日心说取代地心说，则可以大大简化宇宙模型。

地心说刚开始时，基本上是可以符合当时的观测数据。但是，后来随着观测仪器的不断改进，行星位置和运动的测量越来越精确。为了修正这些错误，地心说只能用增加本轮的办法来补救。最后，小本轮不断增加到80多个，仍然计算不出行星的准确位置。因而，慢慢的地心说就被更简单更准确的日心说取代了。