本系列文章預計會有30個章節(jié)，這套文獻將系統(tǒng)講述物理學本身,，這里是第四季第14篇

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今天我們來詳細談一下哥白尼，在我們專欄的第一季里面曾經(jīng)已經(jīng)談過哥白尼了,，不過今天我們再深挖一下他的故事,。

說起哥白尼我們第一個反應就是“日心說”，在我看來幾乎就是,，日心說=哥白尼,，這兩者就能畫上等號。

自哥白尼提出“日心說”到托勒密發(fā)布“地心說”,，整整經(jīng)歷了1400年,。盡管在托勒密去世后的幾百年間，其理論得到了修改,，但都是些相對較小的修改,，因此在接下來的1400年間，占主導地位的天文學理論實際上還是托勒密的理論,。

所以你看,，我們最關(guān)心的問題其實是,，地心說已經(jīng)根深蒂固于歐洲民眾，那到底是什么原因?qū)е赂绨啄釙谌f人迷糊中得出一個日心說來呢,？接著往下看,，

哥白尼是在16世紀早期發(fā)展出了自己的理論體系《天體運行論》，并在去世那一年出版了這個理論,，而且是在朋友的勸說下才發(fā)表,。

早年哥白尼在大學期間受到一些人文主義思想的熏陶，對數(shù)學和天文學有濃厚興趣,，鉆研得很深,。所以，在回到家鄉(xiāng)獲得穩(wěn)定的工作和社會地位之后,，他在業(yè)余時間繼續(xù)鉆研天文學,。這種以神職人員的身份兼職從事學術(shù)探索的情況，在中世紀的歐洲特別常見,，新知識也往往掌握在神職人員和教會的手里,。

所以你會發(fā)現(xiàn)哥白尼終其一生都沒有在在世的時候親眼看到自己的理論發(fā)布于眾。也就是說,，哥白尼自己也根本不存在對托勒密體系的批判和指責,，只是默默地將自己的思想記錄在自己的內(nèi)心深處。

好,，接下我們來詳細看看所謂的“日心說”,。

哥白尼體系是一個日心說體系。今天,，我們認為太陽是太陽系的中心,，然而值得注意的是，在哥白尼體系中,，太陽不僅是行星運轉(zhuǎn)的中心,，甚至哥白尼認為太陽是整個宇宙的中心。

哥白尼體系與托勒密體系有許多共同點,，而最明顯的區(qū)別就在于太陽和地球的位置不同,。同樣，與托勒密體系一樣,，哥白尼體系也運用了本輪,、均輪和偏心圓，盡管這個體系明顯不需要等距點,。

哥白尼模型對火星的研究與我們討論托勒密體系時一樣,，為了簡化系統(tǒng)，我們將重點關(guān)注某一個行星的運動,。

再次以火星為例,，在哥白尼體系中,，火星圍繞點A沿圓形軌道運轉(zhuǎn)（同樣地，像這樣的一個小圓圈就被稱為本輪）,。

點A圍繞點B沿圓形軌道運轉(zhuǎn)（同樣地,，這樣的圓圈被稱為均輪，或者如果這個圓圈是偏心的,，那就是偏心圓）,。點B同樣在運動，但在運動的同時,，它相對于點C的位置保持不變。

地球沿偏心圓運轉(zhuǎn)時,，偏心圓圓心就是點C（為了簡化示意圖,，圖中沒有標出地球，但是如果圖中有地球,，那么點C就將是地球沿偏心圓運轉(zhuǎn)時的偏心圓圓心）,。點C沿點D外圍的一個圓圈運轉(zhuǎn)，最后,，點D圍繞太陽沿圓形軌道運轉(zhuǎn),。所以，我說哥白尼體系像托勒密體系一樣復雜是有原因的,。

簡單地說，答案會是,，如果沒有這樣一個復雜的設置,，就不能給出合適的預言和解釋。

你可以理解為,，當你發(fā)現(xiàn)一大批數(shù)據(jù)的時候,，總想死板硬套往你自己設置的算法里面去套，數(shù)據(jù)驗證了,，也代表你的算法是正確的,。

換句話說，與托勒密體系的情況一樣,，通過使用這樣復雜的設置,，哥白尼發(fā)展出了一個能夠很好地給出預言和解釋的體系（盡管并沒有比托勒密體系更好，但至少是一樣好）,。

如果沒有這樣的設置,，哥白尼就不能夠得出與已知數(shù)據(jù)相符合的模型。簡言之,，就像托勒密體系一樣,，哥白尼體系也非常復雜,，但是歸根結(jié)底，這個系統(tǒng)是行得通的,，也就是說,，它對相關(guān)數(shù)據(jù)的解釋和預測可以說是非常準確的。

經(jīng)過一些資料的查閱,，哥白尼的模型最大的亮點在于對逆行運動的解釋,。

在哥白尼體系中，地球是與太陽的距離排名第三的行星,，火星排名第四,。除此之外，地球圍繞太陽運轉(zhuǎn)兩圈時,，火星只能圍繞太陽運轉(zhuǎn)一圈,。因此，地球每兩年可以追上火星一次,，然后超過火星,。

在地球經(jīng)過火星的這段時間里，從地球上觀察,，火星似乎是相對于背后的恒星在向相反方向運動,。上圖可能有助于說明這一點。圖中的直線同樣是從地球看火星和后面恒星的視線,，這些直線可以顯示出火星與后面恒星的相對位置,。

請注意，這些直線通常沿一個方向運動,，代表火星與恒星的相對位置通常向東偏移運動,。舉個例子，從數(shù)字1到3,，火星表現(xiàn)出的是其通常的向東運動,，而從數(shù)字4到6，火星是向西偏移,，最后從數(shù)字7到8,，火星又恢復了其通常的向東偏移。

從圖中可以看出真正引起誤差的來自于地球與火星之間的相對運動,。

在哥白尼體系中,，火星只有在被地球追上并被趕超的過程中才會進行逆行運動。請注意,，在這段時間里,，地球和火星距離最近，因此在這段時間中,，可以預期看到火星比其他任何時候都要更亮,。

木星和土星也都是相同的情況,，也就是說，這些行星只有在大約與地球距離最近的時候才會進行逆行運動,。

所以,，對火星、木星和土星的逆行運動與這些行星達到自身最大亮度的時間點之間的相互關(guān)聯(lián),，哥白尼體系給出了相當自然的一個解釋,。

這個問題的原因我們在物理學第一季也沒能給出一個正確的答案,。

確實很遺憾,，哥白尼晚年才發(fā)布了自己的著作，而且是在朋友的勸說下才發(fā)表,。那么很多歷史考證在此全部消失了,，當時沒有人能解釋為什么哥白尼提出日心說。

關(guān)于這個問題有兩種解釋,，第一種解釋來自美國加州大學歷史系教授羅伯特*S*韋斯特曼寫成了一本書，即《哥白尼的問題》,。

而且這個問題反而成了現(xiàn)代物理學的一段哲學問題,，在這本書前，有一位科學史經(jīng)過調(diào)研當時大量的歷史記錄后認為,，哥白尼當時是為了更好的占星,，也就是算命。

因為在當時哥白尼生活的時代,，有大量的占星家在當時的環(huán)境中?，F(xiàn)在的我們覺得這是迷信，但是在當時是特別正常的事情,，也不難理解,。

而《哥白尼的問題》這本書論證，哥白尼提出日心說的最初動機不是為了科學,，甚至不是為了天文學本身,，而是為了拯救占星術(shù)。所以當時哥白尼可能是為了算命方便,，而不是為了科學,。

因為占星術(shù)，會牽扯到日月星辰的運行狀態(tài),，所以一定會和天文學交叉,。而當時的占星術(shù)因為計算不準確的問題屢屢出現(xiàn)失誤，而這個時候哥白尼就對這些問題做了研究,，并發(fā)表了自己那不屬于科學本身的《日心說》,。

另外一種解釋是,，哥白尼的認知來自于當時新柏拉圖主義所影響。

新柏拉圖主義就是一種“基督教化”的柏拉圖哲學,。柏拉圖生活在公元前400年,，粗略地說，他認為有很多各種各樣客觀存在,，但又沒有實體的永恒“形式”,。

這些形式是知識的客觀存在，也就是說,，與僅是秉持一個信念或觀點相比,，當我們得到了知識時，我們所得到的就是關(guān)于這些形式的知識,。

舉個例子,，當我們知道了畢達哥拉斯定理，或者數(shù)學中的其他真理,，我們所得到的知識并不是關(guān)于地球上某種物體的（比如畫在紙上的三角形）知識,，而是關(guān)于一個客觀存在，但又沒有實體的永恒形式的知識,。

所以,，如果哥白尼是受到了對新柏拉圖主義的影響，那么這與日心說觀點之間的聯(lián)系是非常直接而明確的：如果認為太陽是“上帝”在宇宙中的實體代表,，那么“上帝”的實體代表最合適的位置將是宇宙的中心,。

在這個解釋中，為什么哥白尼會秉持一個以太陽為中心的宇宙觀,，其實基本原因就在于他深受新柏拉圖主義影響的哲學性觀點,。

以上就是對哥白尼模型和哥白尼思想的一個簡單闡述，我們只需了解即可,，但是有幾個事實我們必須知道,，

1.日心說并沒有直接的佐證，而且哥白尼的日心說模型并沒有托勒密的模型準確,。所以在很長一段時間大家對日心說保持的態(tài)度是將信將疑,，當時的教會也基本保持中立。

2.16世紀末,，哥白尼的日心說在歐洲頗為流行,，但傳播的捷徑需要感謝他的朋友喬凡尼*布魯諾。布魯諾宣揚日心說的同時還反對宗教哲學,，所以引起了羅馬教廷的怨恨并慘遭火刑,。所以并不是他支持日心說才被拉去火刑。