一、地心說

地心說最早是由古希臘哲學(xué)家歐多克斯提出的，經(jīng)過亞里士多德、托勒密得以建立和完善。地心說在古代西方對長期處于信奉的地位。托勒密認(rèn)為，地球在宇宙中心處于靜止不動(dòng)的狀態(tài)。從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，它們沿著各自的運(yùn)行軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。太陽、月球的運(yùn)動(dòng)比較簡單。行星的運(yùn)動(dòng)相對復(fù)雜些，行星在本輪上運(yùn)動(dòng)，而本輪又沿均輪繞地運(yùn)行。恒星天是鑲嵌著所有恒星的天球，它處在太陽、月亮和其他行星之外。在它外面，是推動(dòng)天體運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)天。

地心說是世界上第一個(gè)行星體系模型。它承認(rèn)地球是球形的，并把行星從恒星中分離開來。地心說致力于探索和揭示行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，極大地推動(dòng)了人類對宇宙的認(rèn)識(shí)。盡管地心說把地球當(dāng)做宇宙中心是錯(cuò)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(yùn)用數(shù)學(xué)方法精確計(jì)算出了行星的運(yùn)行軌跡，托勒密還第一次提出了運(yùn)行軌道的概念，設(shè)計(jì)出了一個(gè)本輪均輪模型。人們可以按照這個(gè)模型，定量計(jì)算行星的運(yùn)動(dòng)，據(jù)此推測行星所在的位置。這個(gè)模型具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義，因?yàn)樵谝欢〞r(shí)期里，依據(jù)這個(gè)模型可以在一定程度上正確地預(yù)測天象。

雖然本輪均輪模型的出現(xiàn)具有創(chuàng)造性的意義，但是它建立在托勒密對有限觀察資料的整合基礎(chǔ)之上，缺乏堅(jiān)實(shí)嚴(yán)密的科學(xué)推理。

托勒密人為地規(guī)定本輪、均輪的大小及行星運(yùn)行速度，才使這個(gè)模型和實(shí)測結(jié)果取得一致。到了中世紀(jì)后期，隨著觀察儀器的不斷改進(jìn)，人們能夠更加精確地測量出行星的位置和運(yùn)動(dòng)，觀測到行星實(shí)際位置與這個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果存在偏差，這個(gè)模型的弊端逐漸顯現(xiàn)出來。然而，由于人們對地心說的盲目信奉，他們不但沒有認(rèn)識(shí)到這種偏差是由地心說本身的錯(cuò)誤造成的，還試圖通過增加本輪的方式對地心說進(jìn)行補(bǔ)救。這種做法一開始還能勉強(qiáng)應(yīng)付，后來小本輪增加到八十多個(gè)，卻仍然不能精確地計(jì)算出行星的準(zhǔn)確位置，人們對地心說的正確性開始產(chǎn)生懷疑。直至16世紀(jì)，哥白尼創(chuàng)立了日心說，地心說的地位大不如前，逐漸被淘汰。

二、日心說

1543年日心說理論登上了人類思想史的舞臺(tái)，波蘭天文學(xué)家哥白尼在臨終時(shí)發(fā)表了一部具有歷史意義的著作《天體運(yùn)行論》。這個(gè)理論體系提出了一個(gè)明確的觀點(diǎn)，太陽是宇宙的中心，一切行星都在圍繞太陽旋轉(zhuǎn)。該理論認(rèn)為，地球也是行星之一，它一方面像陀螺一樣自轉(zhuǎn)，一方面又和其他行星一樣圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。日心說否定了地球是宇宙的中心，確立太陽為行星系統(tǒng)的中心。

這看似簡單的調(diào)整，實(shí)際上是一項(xiàng)意義非凡的創(chuàng)舉。哥白尼通過對天體系統(tǒng)的嚴(yán)密觀測，得出大量精確的觀測數(shù)據(jù)，輔以當(dāng)時(shí)還在發(fā)展中的三角學(xué)的成就，對行星、太陽、地球之間的關(guān)系進(jìn)行了科學(xué)詳盡的分析，計(jì)算了行星軌道的相對大小和傾角等，營造出了一個(gè)井然有序的太陽系。哥白尼的計(jì)算不僅結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，而且計(jì)算簡單，與已經(jīng)加到八十余個(gè)圈的地心說相比，哥白尼的計(jì)算與實(shí)際觀測資料能更好地吻合。因此，地心說最終被日心說所取代。

托勒密的地心說能夠在中世紀(jì)的歐洲長期占有統(tǒng)治地位，與當(dāng)時(shí)的神權(quán)統(tǒng)治是密不可分的。當(dāng)時(shí)的基督教會(huì)向人們傳遞的思想是“上帝創(chuàng)造了人，并把人置于宇宙中心”，而地心說的理論與這個(gè)說法不謀而合，符合神權(quán)統(tǒng)治的需要。對教會(huì)來說，如果誰對地心說懷疑，那就是褻讀神靈，大逆不道，要受到嚴(yán)厲懲罰。否認(rèn)地球是宇宙中心的日心說，顯然違背了基督教義，為教會(huì)勢力所不容。

為了維護(hù)日心說，堅(jiān)持真理的仁人志士與黑暗的神權(quán)統(tǒng)治勢力進(jìn)行了不屈不撓的斗爭，并為此付出了血的代價(jià)。為了捍衛(wèi)這一學(xué)說，意大利思想家布魯諾被教會(huì)用火活活燒死，意大利科學(xué)家伽利略被宗教法庭判處終身監(jiān)禁；開普勒、牛頓等自然科學(xué)家，也在這場捍衛(wèi)真理與科學(xué)的戰(zhàn)斗中作出了重要貢獻(xiàn)。

三、大爆炸說

大爆炸說緣起于一個(gè)震驚世界的發(fā)現(xiàn)，1929年天文學(xué)家哈勃將其公之于世。這個(gè)發(fā)現(xiàn)的結(jié)論是宇宙在高速地膨脹著，所有的河外星系都在離我們遠(yuǎn)去?；谶@一點(diǎn)，天文學(xué)家想到，既然宇宙在膨脹，那么就有可能有一個(gè)膨脹的起點(diǎn)。于是，天文學(xué)家勒梅特提出了宇宙是由一個(gè)原始原子爆炸而成的觀點(diǎn)，美國天文學(xué)家伽莫夫接受并發(fā)展了勒梅特的這一思想，于1948年正式提出了宇宙起源于大爆炸的學(xué)說。

伽莫夫把宇宙看作是一個(gè)溫度極高、密度極大的原始火球，它由最基本的粒子組成。根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)，這個(gè)火球必定會(huì)以迅猛的速度膨脹，它的演化過程好像一次巨大的爆發(fā)。宇宙密度和溫度隨著火球的迅速膨脹而不斷降低，一些化學(xué)元素形成于這個(gè)過程，然后產(chǎn)生由原子、分子構(gòu)成的氣體物質(zhì)，氣體物質(zhì)逐漸凝聚形成星云，最后各種天體從星云中逐漸產(chǎn)生，現(xiàn)在的宇宙得以形成。

這種學(xué)說聽起來會(huì)覺得非常離奇，難以置信，由于缺乏有力的觀測證據(jù)，在它剛剛問世時(shí)，并未得到科學(xué)界的認(rèn)可和響應(yīng)。直到1965年，宇宙背景輻射的發(fā)現(xiàn)才使大爆炸說重見天日。原來，大爆炸說曾預(yù)言宇宙中還殘留著原始火球的余熱，這種余熱應(yīng)表現(xiàn)為一種四面八方都有的背景輻射。而特別令人驚奇的是，這種背景輻射的溫度與伽莫夫預(yù)言的余熱溫度恰好相當(dāng)。另一方面，隨著天文學(xué)數(shù)據(jù)的完善，天文學(xué)家根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)推算出宇宙的膨脹年齡，已從原來的五十億年增到一百億至二百億年，這個(gè)年齡與天體演化研究中所發(fā)現(xiàn)的最老的天體年齡是吻合的。大爆炸說與其他宇宙學(xué)說相比，能夠更多、更好地解釋宇宙觀測事實(shí)，已被大多數(shù)天文學(xué)家接受，很多過去無法解釋的問題正在逐步解決，大爆炸說成為最有影響、最受矚目的一種宇宙學(xué)說。

2022年8月9日星期二遲明筆記