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托勒密的地心说体系
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而当时哥白尼勾勒的新宇宙结构图中,太阳在中间,外围的几大行星相对位置关系就是我们今天所理解的样子。
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你可以再回到托勒密的图,地心并不是纯粹拍脑袋想出来的,他是有一整套很复杂的理论体系作支撑。
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哥白尼和托勒密把宇宙画成了两种不同的结构。但是,他们是怎么画出这两种结构的呢?
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实际上他们俩都是站在地球上来观测天上各种星星运行的位置,然后会发现星星的位置关系经常变换,于是就在地球上想象,宇宙的结构是什么样的。
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基于这个想象,他们把天上星星运行的位置画出一个轨道,这个轨道可以表现为某种数学公式,然后用这个数学公式来计算这个星星未来会运转到什么位置,基于这个不断调整各种轨道参数。
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从这一点上就可以看到,哥白尼和托勒密这两位,他们的观测资料几乎是相同的。基于基本相同的观测资料,他们俩分别在想象宇宙是什么样,一个认为太阳在中心,一个认为地球在中心。
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地心说是高度科学化的体系
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而在当时看来,托勒密的解释确实要比哥白尼“科学”多了。这是为什么呢?
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首先,托勒密对很多理论解释的负载没有那么重。假如你从来没有学过任何天文学的话,你会本能认为地球就是宇宙中心。
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其二,假如哥白尼的说法正确的话,地球绕着太阳高速运转,那么有一个严重的问题你必须得解释。就是如此之高速运动的地球,为什么不会把人甩出去?这些都是需要解释的。
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而托勒密不需要解释这些东西。所以哥白尼的体系并没有托勒密的体系看上去那么符合常识。
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另外,托勒密体系是一个高度科学化的体系。
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在那个时代,人们有占星的实际需求,需要预测天体运行位置。因为那会的国王出门之前都要看星座,他需要看星座来确保这次出去打仗是吉是凶。
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看星座实际上就是在看天上几大行星,和十二星座的相对位置关系,从而判断吉凶。那么,谁能更有效地预测这些行星和黄道十二星座的位置关系,谁就可以获得国王的认可。
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今天我们知道,太阳系结构轨道上的相对位置关系,所以你从地球上看到一些行星的时候,会发现它的位置不稳定,不是匀速直线运动,它会忽前忽后。如果用哥白尼体系,这个现象很容易解释,轨道相对位置关系、运转周期不一样,所以你观察位置的时候会出现进动。
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但是在托勒密体系下有点麻烦,如何解释呢?
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我们再来仔细看一下托勒密体系的这个图。
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比如看火星,上面这个大圆圈本身并不是火星,上面还有一个小黑点,小黑点才是火星。
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大圆圈是什么呢?火星是绕着大圆圈旋转,这个大圆圈在托勒密体系里面叫做本轮。本轮的圆心再绕着外围的大轨道旋转,这个大轨道叫做均轮。
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也就是说火星是绕着本轮往前运动,本轮的圆心又绕着均轮行动。只要你是这样一种轨道结构,自然在地球上看起来就会出现进动状况。
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光定性解释不够,你还预测不了,必须定量解释。接下来就来调整本轮的直径、均轮的直径,使得你调整各种参数之后对于行星运行的位置有一个更准确的预测,这是托勒密体系要做的至关重要的事情。
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问题是你设置了本轮又设置了均轮之后,虽然解释了进动,但仍然预测不准。那怎么办?
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托勒密这个学派的学者又开了一个脑洞,就是在本轮上面要再加一个二阶本轮,火星绕着二阶本轮旋转,二阶本轮绕着一阶本轮旋转,对于进动问题的解释就更加清晰了。可是加了二阶本轮之后有可能还是不准,于是再加三阶本轮。
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到哥白尼时代,最猛的一颗行星被加到27阶本轮。好处是预测非常准确,代价是这个结构太复杂了。复杂到你来不及算完,国王已经出去办事回来了,那你就不可能从国王那获取任何资助了。
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