地心说是错的吗（地心说真的错了吗）

网友提问：地心说真的错了吗？只由某一任意的参照系决定的太阳位于“中心”(即地球围绕太阳运行)的说法，是不是和地球位于“中心”的说法一样不真实？

物理学家：当你在这个离奇的世界中行走时，没有任何直接的理由能使你怀疑你脚下的地面是完全静止的（尽管如此）。既然如此，当你抬头仰望天空，看到旋转的东西时，为什么不假设它们在移动而你却坐着不动呢？从表面上看，地心说是有意义的。

但有许多物理现象很快就会证明这种说法存在漏洞。举个例子，傅科摆(通常称为“大钟摆”)摆动的时候，就好像地球正在它们的下面转动，其转动的方式与天空中万物在头顶上的转动方式完全一致（不是巧合）。

图解: 托勒密的宇宙体系图

通过观察其他行星的运动，日心说（太阳位于太阳系中心的观点）的经典理论被证明比地心说（地球位于太阳系中心的观点）更有说服力。这也基本上符合哥白尼得研究；他指出，以地球为中心，其他行星的运动轨迹很是离奇，但以太阳为中心，其他行星（包括地球）的运动轨迹就是简单的椭圆。他最初的论点是“奥卡姆剃刀”原理的应用：越简单越好，所以太阳必须处于中心位置。

“奥卡姆剃刀”原理的提出，是检测自组织/临时/点对点理论方法的标志性旗帜，但它不属于科学。考虑到这一点，哥白尼的研究却仍能基于该原理得到正确结论，实在令人敬佩。幸运的是，在哥白尼大约一个半世纪之后，牛顿的出现使该理论得以完善。牛顿物理学讲的不仅仅是“不可思议，但是椭圆也很漂亮”；它实际上描述了为什么所有轨道的行为方式符合非常简单的重力及运动定律。牛顿物理学也更进一步地描述了行星的运动，同时还描述了为什么我们不会直接注意到我们自己的运动。

图解：葡萄牙宇宙学家和制图师巴尔托洛梅乌·维利乌于1568年绘制的地心说宇宙模型，收藏于法国国家图书馆。

如果我们仍然认为地球静止在宇宙中，那么物理学家们将会花费过去几个世纪那么长的时间，试图解释是什么在如此巨大的圆圈中拖曳着太阳（以及其它的行星）。我们需要一些额外的、神秘的力量来解释为什么太阳系中的质心不会静止不动（或者以匀速移动），相反它们每天会在空中突然移动。

图解：托勒密系统的主要架构：行星以偏心点为圆心绕本轮（小圆）、均轮（大圆）两个正圆转动。

下面是牛顿的一些观点。

位置和速度都是主观的，但是加速度是客观的。从物理意义上说，这意味着没有任何方法、不能通过任何形式的测试来确定你在哪里以及你移动的速度。当然，你可以环顾四周，观察其它经过的食物，但即便如此，你也只是在测量你的相对速度(相对于你正在观察的东西的速度)。所以，假设太空中有一大团东西在飞行，你身处其中，那么你永远也观察不出来你的速度。另一方面，加速度很容易测量。

图解：无论你在哪里或如何移动，物理定律都是完全相同的。因此，没有任何实验可以说明你的“真实”位置或速度。然而，加速确实改变了事实。这就是为什么你可以在某一个位置（左上角）、或在不同的位置（右上角），甚至以各种速度（左下角），以完全相同的方式玩抛接球。但当加速的时候，你就不能玩抛接球了，或者说你需要以不同的方式玩抛接球（右下角）。

乍一看，似乎没有办法在地球上分辨出地球运动和静止之间的区别。如果地球静止不动，我们无法分辨。如果地球在运动，我们也无法分辨。但我们所做的不仅仅是移动，我们是绕着圆圈运动的，就像这样，碰巧绕圆圈运动是需要加速度的。当你加速或减速时，你所感觉到的推力与你转弯或旋转时所感受到的推力的来源完全相同：都来自于加速度。

图解：月球绕地球运行，地球绕月球运行。通过摇晃。

如果地球被“钉在太空”而从未加速过，那么我们‎的月球潮和太阳潮中只有一次。如果地球从未移动过，那么月球的引力就会把海洋拉向它，仅此而已。但地球确实在运动。月球很重，因此即使地球移动的速度没那么快，地球也会以小圆圈轨迹运行，从而与月球的大圆圈轨迹相平衡。月球运行的大圆圈产生足够的离心力来平衡地球对它的引力(这就是轨道)，同时地球运行的小圆圈也平衡了月球对我们的引力。

图解：如果地球被钉在天空上，那么月球引力只会引起每天一次潮汐，因为海洋被拉向了月球。我们经历了两次，因为地球和月球绕着同一点(红点)彼此环绕。地球背面的摆动弧度意味着远端的水“被甩出”。

同样的情况也发生在地球和太阳之间。靠近太阳的物体绕轨道运行的速度更快，而远离太阳的事物体绕轨道运行的速度较慢。但地球必须以一个大块的形式运行。物体面向太阳的一侧离太阳更近，大约4000英里，并且它比在较低水平运行时更慢。结果，太阳的引力在地球的“正午”区域稍稍“获胜”，我们得到一个涨潮(朝太阳方向拉)。而物体背向太阳一侧的移动速度比面向太阳那侧的要快，所以它向外甩出的距离应当要多一些，午夜时分，我们又迎来了另一次涨潮。这被称为“太阳潮”，它们很难被注意到，因为它们的强度约为月球(正常)潮汐的一半。也就是说，太阳潮很重要，它们的存在是因为地球在绕着太阳旋转。

长话短说：如果地球是静止的(地心论)，那么我们就得想出许多奇怪的理由来解释为什么牛顿定律在地面上可以运用得很好，而在太空中却根本不起作用，而且我们一天只会有一次太阳潮和月球潮。如果地球在运动(特别是围绕太阳运行)，那么牛顿的简单定律就可以普遍适用，而无需一连串的警告和星号*，我们一天可以有两次月球潮和太阳潮。

相关知识延伸阅读

地心说（或称天动说），是古人认为地球是宇宙的中心，而其他的星球都环绕着地球而运行的学说。

图解：阿那克西曼德宇宙模型的例证。左边是夏天，右边是冬天。

由于古代人缺乏足够的宇宙观测数据，以及怀着以人为本的观念，因此他们误认为地球就是宇宙的中心，而其他的星体都是绕着它而运行的。古希腊的托勒密（Claudius Ptolemy）将地心说的模型发展完善，且为了解释某些行星的逆行现象（即在某些时候，从地球上看那些星体的运动轨迹，有时这些星体会往反方向行走），因此他提出了本轮的理论，即这些星体除了绕地轨道外，还会沿着一些小轨道运转。后来，天主教教会接纳此为世界观的“正统理论”。

图解：1550年Annotazione在Sacrobosco的Tractatus de Sphaera上的页面，显示了托勒密体系。

托勒密的理论能初步的解释从地球上所看到的现象，但是在文艺复兴时代，随着科学技术的进步，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，地心说逐渐占了下风。在现代世界，支持地心说的人已经寥寥无几。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. The Physicist- askamathematician-李可

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