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。

哥白尼提出的日心说，推翻了长期以来居于宗教统治地位的地心说 ，实现了天文学的根本变革。　日心说的观点是　1.地球是球形的 。如果在船桅顶放一个光源
，当船驶离海岸时，岸上的人们会看见亮光逐渐降低 ，直至消失
。　2.地球在运动
，并且24小时自转一周。因为天空比大地大的太多，如果无限大的天穹在旋转而地球不动 ，实在是不可想象 。　3. 太阳是不动的
，而且在太阳系中心，地球以及其他行星都一起围绕太阳做圆周运动 ，只有月亮环绕地球运行
。哥白尼提出的日心说，推翻了长期以来居于宗教统治地位的地心说
，实现了天文学的根本变革。　日心说的观点是　1.地球是球形的 。如果在船桅顶放一个光源，当船驶离海岸时 ，岸上的人们会看见亮光逐渐降低
，直至消失
。　2.地球在运动，并且24小时自转一周。因为天空比大地大的太多 ，如果无限大的天穹在旋转而地球不动
，实在是不可想象 。　3. 太阳是不动的，而且在太阳系中心 ，地球以及其他行星都一起围绕太阳做圆周运动
，只有月亮环绕地球运行
。

编辑本段哥白尼简介

哥白尼

尼古拉·哥白尼（1473——1543）是波兰的天文学家。哥白尼上中学时就对天文学很感兴趣，曾跟着老师在教堂的塔顶上观察星空 。他相信研究天文学只有两件法宝：数学和观测。他不辞劳苦 ，克服困难
，每天坚持观测天象，30年如一日 ，终于取得了可靠的数据，提出了“日心说”
，并在临终前终于出版了他的不朽名著《天球运行论》
。哥白尼的“日心说 ”沉重地打击了教会的宇宙观，这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人 。他用毕生的精力去研究天文学 ，为后世留下了宝贵的遗产
。哥白尼遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂隆重的重新下葬。

编辑本段日心说的艰难成立

背景

通常认为完整的日心说宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出的
，实际上在西方公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动 。　坚实的大地是运动的这一点在古代是令人非常难以接受的 ，而另一方面托勒密的地心说体系可以很好的和当时的观测数据相吻合
，因此即使在《天球运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到人们的关注 ，支持者更是非常稀少
。　这里必须指出的一点是
，近代以来关于罗马梵蒂冈的地心说和哥白尼的日心说的斗争是被严重夸大的。布鲁诺1600年遭受的火刑，并非因为他支持日心说 ，而是因为他的反神论等的令宗教恼火的反宗教思想 。　事实上
，直到1609年伽利略发明了天文望远镜，并以此发现了一些可以支持日心说的新的天文现象后 ，日心说才开始引起人们的关注
。这些天文现象主要是指：木卫体系的发现直接说明了地球不是唯一中心，金星满盈的发现也暴露了托勒密体系的错误。　然而
，由于哥白尼的日心说所得的数据和托勒密体系的数据都不能与第谷的观测相吻合，因此日心说此时仍不具优势 。直至开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后 ，日心说在于地心说的竞争中才取得了真正的胜利
。

日心说观点：

哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写题为《短论》的论文。他规定地球有三种运动：　一种是在地轴上的周日自转运动 ；　一种是环绕太阳的周年运动 ；　一种是用以解释二分岁差的地轴的回转运动；　哥白尼在他的《天体运行论》一书中认为天体运动必须满足以下七点：　不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心；　地球只是引力中心和月球轨道的中心
，并不是宇宙的中心；　所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近；　地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的；　在天空中看到的任何运动 ，都是地球运动引起的；　在空中看到的太阳运动的一切现象
，都不是它本身运动产生的，而是地球运动引起的 ，地球同时进行着几种运动； 日心说

人们看到的行星向前和向后运动
，是由于地球运动引起的 。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象；　哥白尼用以支持他的学说的论据，主要属于数学性质。他认为一个科学学说是从某些假说引伸出来的一组观念
。他认为真正的假说或者定理必须能够做到下面两件事情：　它们必须能够说明天体所观测到的运动。　它们必须不能违背毕达哥拉斯关于天体运动是圆周的和均匀的论断 。　当时有许多反对的观点 ，但是用当时的知识进行了反驳
。　反对理由：如果地球在转动
，空气就会落在后面，而形成一股持久的东风。　哥白尼答复：空气含有土微粒 ，和土地是同一性质，因此逼得空气要跟着地球转动 。　哥白尼答复：空气转动时没有阻力是因为空气和不断转动的地球是连接着的
。　反对理由：一块石子向上抛去
，就会被地球的转动抛在后面，而落在抛掷点的西面。　哥白尼答复：由于受到本身重量压力的物体主要属于泥土性质 ，所以各个部分毫无疑问和它们的整体保持同样的性质 。　反对理由：如果地球转动
，它就会因离心力的作用变得土崩瓦解
。　反对理由：如果地球不转动，那么像恒星那些更庞大的星球就必须以极大的速度转动 ，这一来恒星就很容易被离心力拉得粉碎。　哥白尼答复：离心力只在非天然的人为运动中找得到
，而在天然的运动中，如地球和天体的运动中 ，则是找不到的 。

地心说

地心说

地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说
。它最初由古希腊学者欧多克斯提出
，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。　托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动 。从地球向外 ，依次有月球 、水星
、金星、太阳 、火星
、木星和土星
，在各自的圆轨道上绕地球运转。其中，行星的运动要比太阳、月球复杂些：行星在本轮上运动 ，而本轮又沿均轮绕地运行
。在太阳 、月球行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。再外面
，是推动天体运动的原动天 。　地心说是世界上第一个行星体系模型
。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“球形
”的 ，并把行星从恒星中区别出来
，着眼于探索和揭示行星的运动规律，这标志着人类对宇宙认识的一大进步 。地心说最重要的成就是运用数学计算行星的运行 ，托勒密还第一次提出“运行轨道”的概念
，设计出了一个本轮均轮模型
。按照这个模型，人们能够对行星的运动进行定量计算 ，推测行星所在的位置
，这是一个了不起的创造。在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象 ，因而在生产实践中也起过一定的作用 。　地心说中的本轮均轮模型
，毕竟是托勒密根据有限的观察资料拼凑出来的，他是通过人为地规定本轮
、均轮的大小及行星运行速度 ，才使这个模型和实测结果取得一致
。但是，到了中世纪后期
，随着观察仪器的不断改进，行星位置和运动的测量越来越精确 ，观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差
，就逐渐显露出来了。　但是，信奉地心说的人们并没有认识到这是由于地心说本身的错误造成的 ，却用增加本轮的办法来补救地心说 。当初这种办法还能勉强应付
，后来小本轮增加到80多个，但仍不能满意地计算出行星的准确位置
。这不能不使人怀疑地心说的正确性了。到了16世纪 ，哥白尼在持日心地动观的古希腊先辈和同时代学者的基础上
，终于创立了“日心说 ” 。从此，地心说便逐渐被淘汰了。　简单的说,“地心说
”就是以地球为宇宙的中心,“日心说”是以太阳为宇宙的中心
。

编辑本段日心说的创立

哥白尼

1499年 ，哥白尼毕业于意大利的博洛尼亚大学
，任天主教教士。他回到波兰跟叔父一起工作 。其叔父，瓦茨 日心说

恩罗德 ，使费琅堡天主教大教堂的主教
。哥白尼当时住在教堂的顶楼，因此可以长期进行天文观测。　那个时候
，人们相信的是1500多年前希腊科学家托勒密创立的宇宙模式 。托勒密认为地球是宇宙的中心且静止不动，日、月 、行星和恒星均围绕地球运动 ，而恒星远离地球
，位于太空这个巨型球体之外
。然而，经仔细观测 ，科学家们发现行星运行规律与托勒密的宇宙模式不吻合。　一些科学家修正了托勒密的宇宙轨道学说
，在原有的轨道（或称小天体轨道）上又增加了更多的天体运行轨道 。这一模式称每颗行星都沿着一个小轨道作圆周运行，而小轨道又沿着该行星的大轨道绕地球作圆周运动
。几百年之后 ，这一模式的漏洞越来越明显。科学家们又在这个模式上增加了许多轨道
，行星就这样沿着一道又一道的轨道作圆周运动 。　哥白尼想用“现代 ”（16世纪的）技术来改进托勒密的测量结果，以期取消一些小轨道
。　在长达近20年的时间里 ，哥白尼不辞辛劳日夜测量行星的位置
，但其测量获得的结果仍然与托勒密的天体运行模式没有多少差别。　哥白尼想知道在另一个运行着的行星上观察这些行星的运行情况会是什么样的 。基于这种设想，哥白尼萌发了一个念头：假如地球在运行中 ，那么这些行星的运行看上去会是什么情况呢？这一设想在他脑海里变得清晰起来了。　一年里，哥白尼在不同的时间
、不同的距离从地球上观察行星
，每一个行星的情况都不相同，这是他意识到地球不可能位于星星轨道的中心
。　经过20年的观测 ，哥白尼发现唯独太阳的周年变化不明显。这意味着地球和太阳的距离始终没有改变 。如果地球不是宇宙的中心
，那么宇宙的中心就是太阳
。他立刻想到如果把太阳放在宇宙的中心位置，那么地球就该绕着太阳运行。　这样他就可以取消所有的小圆轨道模式 ，直接让所有的已知行星围绕太阳作圆周运动 。　然而
，人们是否能接受哥白尼提出的新的宇宙模式呢？全世界的人——尤其是权力极大的天主教会是否相信太阳是宇宙中心这一说法呢？　由于害怕教会的惩罚，哥白尼在世时不敢公开他的发现
。1543年 ，这一发现才公诸天下。即使在那个时候
，哥白尼的发现还不断受到教会、大学等机构与天文学家的蔑视和嘲笑 。终于，在60年后 ，约翰尼斯·开普勒和伽利略·伽利雷证明了哥白尼是正确的
。

阿里斯塔克斯

阿里斯塔克斯（Aristarchus, 约公元前 310年- 约公元前230年）
，是人类历史上有记载的首位提倡日心说的天文学者，是古希腊时期 、也是人类歴史上有记载的最伟大的天文学家 ，数学家。　他生于古希腊萨摩斯岛 。他将太阳而不是地球放置在整个已知宇宙的中心，他是人类歴史上有记载的最早期的日心说的提倡者之一
。但是在当时的古希腊、他的宇宙观和杰出的智慧并未能被当时的人们所理解
，并被亚里士多德和托勒密的才华之光芒所掩盖，直到16世纪（约1760年以后） ，哥白尼才很好地发展和完善了阿里斯塔克斯的宇宙观和理论。

阿里斯塔克

古希腊天文学晚期最著名的是亚历山大学派
，阿里斯塔克斯是这一学派早期的代表人物 。他的大部分著作至今已失传，流传至今的唯一著作 ，就是关于太阳和月球的体积以及到地球的距离的论著
，但是，通过其他人的引证 ，可以知道他还写了另一本书
，在书中他发展了一个变通的日心说的模型。在该文中，他叙述了从日食
、月食中月球和地球的阴影比例大小 ，推测出太阳实际上比地球大得多、月球比地球小
。又由月球在上弦和下弦间的夹角
，推测出太阳距离地球是月球距离地球的十倍。阿里斯塔克斯认为太阳，月球和地球在每个月的首个或最后的四分之一时期内 ，构成了一个近似的直角三角形 。他估计最大角约为87°
。尽管他应用的几何理论没有错，但由于观测数据有偏差
，他得出了日地距离是月地距离的20倍的结论。事实上，前者是后者的390倍 。阿里斯塔克斯指出 ，月球和太阳有几乎相同的视角
，因此他们的直径与他们到地球的距离是成正比的
。这符合逻辑。阿里斯塔克斯指出了太阳明显大于地球，恰恰可以用来证明日心说模型 。　阿里斯塔克斯观察到月球穿过地球的阴影需要一个恒星月的时间
。因此他估计到地球的直径是月球的三倍。根据埃拉托色尼所计算的42000公里的地球周长 ，他认为月球的周长应为14000公里 。事实上
，月球的周长约为10916公里
。阿里斯塔克斯还认为一个大的东西不应该绕小的东西转动，于是他提出了“日心地动说
”（可惜未被当代人接受）。他认为地球一方面每天自西向东转一周 ，导致天体的东升西落景象 。另一方面它又在一年中绕太阳公转一周
，水 、金
、火、木 、土等行星也是一样绕着太阳公转。他还认为与地球绕日公转的轨道直径相比，恒星几乎在无限远处
。因此无法看到由于地球公转而造成的恒星视差现象。　关于阿里斯塔克斯的日心说　阿里斯塔克斯提出日心论的论文已经遗失 。我们之所以知道它的存在 ，是因为一些后代学者曾经提起
，其中最著名的是阿基米德与普鲁塔克（Plutarch）
。阿基米德指出阿里斯塔克斯日心宇宙模型的重点为：　* 太阳与固定的恒星不会运动。　* 地球绕太阳运行 。　* 地球的轨道为圆形
。　* 太阳位于该圆的中心。　* 固定的恒星距离太阳与地球极为遥远 。　罗马历史学家普鲁塔克在两个世纪之后，于论述中提供了更多的细节
。他告诉我们 ，阿里斯塔克斯认为是由于地球每日一周地旋转，给予我们天空绕地球转动的印象。因此
，阿里斯塔克显然了解地球是球体，而天空看起来像在旋转 ，其实是地球每日的旋转所造成的 。这或许可以解释为什么一般会认为他是新型天文仪器skaphe的发明者
，skaphe是一种碗状日晷，与源自巴比伦人的平面日晷（gnomons）不同 ，skaphe可正确地追踪太阳在天空中移动的路径
。普鲁塔克也告诉我们
，阿里斯塔克教导地球沿着“太阳圆周”运行的观念，此即为太阳黄道（ecliptic）的观念。大多数学者认为 ，阿里斯塔克斯在把地球视为行星后
，也将其他行星放到环绕太阳运行的轨道上 。　阿里斯塔克斯知道他的模型将大幅增加宇宙的大小。若地球并未移动，那恒星就可能落在太阳
、月球与行星之外
。但若地球沿巨大的圆周绕太阳移动 ，它有时会比较靠近某些恒星
，有时又会离它们较远。除非恒星距离地球极远，否则在地球靠近或远离恒星群时 ，它们看起来应该会扩大或缩小 。但是由于并未发生这种现象，因此地球必然是在极大的宇宙中不断运动
。　不幸的是
，阿里斯塔克斯的宇宙观和理论，当时远远走在时代的前面 ，因而得不到一般公众的承认
，克雷安德斯竟要求希腊人控告阿里斯塔克斯的渎神之罪。之后阿里斯塔克斯的思想学说就像珍贵的戒指被扔入大海般消失无踪 。直到哥白尼的出现
。

伽利略的论证

如同聂文涛所论述的一样，伽利略是通过数学逻辑相信哥白尼。这一点与布鲁诺没有区别 。同时 ，伽利略发明了天文望远镜
，一定程度证明了哥白尼的正确
。但是，在罗马宗教事务所组织的学术讨论中 ，伽利略没有战胜自己的对手
，导致了最后的悲剧：当时“地球绕太阳 ”和“太阳绕地球
”都有科学证据，而伽利略学说的破绽之一 ，是科学家探测不到“斗转星移”（Stellar Parallax）的现象。什么是斗转星移呢？这名堂十分吓人
，其实意思很简单 。如图一显示，假设星星 A 和星星 B 悬浮在太空中 ，我在地球表面之观察点 1 仰望星星 A 和星星 B 时，它们的距离好像十分接近
，如果地球自转，即使我站在原地不动 ，我将会随着地球移动而去了观察点 2 
，由观察点 2 看同样两颗星星，它们的相对位置便会改变 ，由角度 Y 比角度 X 大就可以知道
。换言之
，如果发现有斗转星移的现象，那么地球转动就可以成立；假若没有斗转星移 ，地球应该是在固定地方。十六世 纪时天文学家泰高．巴希（Tycho Brahe）以当时最精密的仪器
，去探测是否有“斗转星移 ”，可是看来群星的相对位置和距离好像没有改变 ，因此地球转动之说不被接纳 。 但是
，伽利略指导数学原则的价值。他始终相信日心说
。

编辑本段日心说的意义

摆脱地心说错误

托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说 ，即"地心说"。主张地球处于宇

宙中心，且静止不动
，日、月 、行星和恒星均环绕地球运行 。托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满的解释了当时观测到的行星运动情况 ，并取得了航海上的实用价值
，从而被人们广为信奉
。托勒密本人声称他的体系并不具有物理的真实性，而只是一个计算天体位置的数学方案。至于教会利用和维护地心说 ，那是托勒密死后一千多年的事情了 。

哥白尼（1473-1543）
，波兰天文学家
、日心说创立者，近代天文学的奠基人
。

哥白尼经过长期的天文观测和研究 ，创立了更为科学的宇宙结构体系——日心说
，从此否定了在西方统治达一千多年的地心说。日心说经历了艰苦的斗争后，才为人们所接受 ，这是天文学上一次伟大的革命
，不仅引起了人类宇宙观的重大革新，而且从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论支柱 。“从此自然科学便开始从神学中解放出来” ，“科学的发展从此便大踏步前进
”（ 哥白尼著有阐述日心说的《天体运行论》（1543年出版），由于受到时代的局限
，在日心说中保留了所谓“完美的”圆形轨道等论点
。其后开普勒建立行星运动三定律，牛顿发现万有引力定律 ，以及行星光行差、视差相继发现
，日心说遂建立在更加稳固的科学基础上。

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