作者 | 宇宙物理学
本文字数2100字，阅读时长9分钟。
01
导言
自从人类在这个地球上出现以后，这个不安分的物种就开始仰望星空、追究终极。
天空壮丽璀璨的景象，深深震撼了我们的心灵，吸引我们的注意，让我们调动智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。
直到17世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的现象和地面的现象统一到了一起，成功解释了天体运行的规律。
时至今日，数千颗人造卫星在按照万有引力定律为它们“设定”的轨道绕着地球运行。
阿波罗8号从月球返航的途中，当地面控制中心问及“目前是谁在驾驶？”的时候，指令长如此回答：“我想，现在是牛顿在驾驶！”
宇宙君之前写了几篇万有引力定律的介绍文章，试图向读者展示这个伟大定律的美丽容颜。有兴趣可以点击关注后获得。
本篇文章，我们讲一下，在牛顿提出万有引力之前，西方对行星运行规律的认识是怎样的。
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02
托勒密的地心宇宙
当我们远古的先祖惊叹星空的玄妙时，就开始试图破译日月星辰运行的奥秘。
大多数人，很自然的认为，大地是静止不动的，而太阳、月亮和星星绕着地球在转动，它们不断的从头顶飞过，周而复始的绕着地球这个宇宙的中心运行——这非常符合人类的直观经验。
行星和恒星：
我们的先祖很早就发现，星星是有两种的。
虽然所有的日月星辰都要东升西落，但是绝大多数星星的相互位置几乎都是固定不变的——至少几百年内不会发生肉眼可见的变化——这些星星被称为“恒星”，意为永恒不变的星星✨。
而另外几个少数的星星，比如水星、金星、木星、火星、土星，则在众星组成的背景中不断移动——在几天几十天内就可以发现它们位置的变化——这些星星被称为“行星”，意为行走的星星✨。
行星逆行
经过一些非常细致的观察和记录，古人发现，行星的运动就连方向也是飘忽不定的，大部分时间，行星由西向东相对恒星移动；但是有时候却正好相反，变成由东向西相对恒星移动一段距离，在变回由西向东移动。
这种现象，被称为“行星逆行”。
托勒密的地心宇宙
了解到了行星和恒星的区别，也了解到了行星的逆行，古希腊人提出了一种天体运行的模型，这个模型以地心说为核心，在公元2世纪左右，由天文学家和数学家托勒密完善而成。
这个模型中，每个行星要按照一定的“本轮”做圆周运转；
这个本轮的圆心还要绕着地球做圆轨道运转，这个轨道被称为“均轮”。
然后随着观察的精确化，一个“本轮”和一个“均轮”并不能十分准确的预测行星的运动。
为了解决这个问题，托勒密为每个行星设计了不止一个“本轮”，有的轮上轮的数量达到80多个，因此这个理论变的十分复杂。
同时，这个理论中还有一些如“偏心点”和“偏心等距点”等的复杂概念，这让托勒密的地心宇宙说缺少了简洁性和美感——而简洁和美感正是科学家所追求的。
虽然缺失了美感，但不可否认的是，托勒密的日心说是有着非常厚实的数学基础的。
行星的所有轨迹均有严格的数学表达，各个轮子之间的关系错综复杂但是逻辑严谨，这为后来的日心说奠定了基础。
也正因这种严密的数学表达，让地心说在西方统治了一千多年，直到同样精密的日心说取代它。
03
哥白尼的日心说：拦住太阳，推动宇宙
1543年，哥白尼在临终前，用颤抖的手在自己毕生心血凝聚的著作上签下了自己的名字。
这本著作就是《天体运行论》，它的出版最终彻底终结了地心说。
美的东西一定是简单和谐的
哥白尼所处的时代，正是文艺复兴火热开启的时代。西方民众的思想不光在艺术和文学上得到释放，更促进了科学领域的蓬勃发展。
哥白尼坚定的认为宇宙一定是美好的，而美的东西，一定是简单和谐的——这一点，他所了解的“托勒密的地心说”却不是这样。
哥白尼的眼光超越了地球，就像当时的艺术家超越了宗教一样，他把地球看做空间中的一个物体，一个与其他天体类似的物体——这在当时也是惊世骇俗的。
日心说
哥白尼认为，地球和其他行星一样，都是在绕着太阳做圆周运动的，只有月亮，在绕地球运动。
这样的好处是，非常容易就能描述行星的轨道变化了！连最难解释的“行星逆行”也被三下五除二就解决掉了。
在《天体运行论》中，他动情的写到：
“太阳在宇宙正中坐在其宝座上。在这壮丽的神殿里，有谁能将这个发光体放在更好的位置上以让它同时普照全宇宙？......于是我们在这种安排中找到了这个世界美妙的和谐......”
伽利略的望远镜
17世纪初，伽利略发明了望远镜，观察到木星的卫星——即绕着木星转动的“月亮”，直接证明了地球不是宇宙的中心。
这为地心宇宙论的棺木钉上了最后一颗钉子。
04
未完待续
哥白尼去世后三年，另一个伟大的天文学家在丹麦出生了——这就是第谷·布拉赫。
他的观测和记录将最终成为万有引力定律最坚强的证据。
关于他和他的学生开普勒的故事，我们下次接着介绍。
（未完待续，敬请期待）
参考资料：
- 《费曼物理学讲义》
- 《苏格爸的奇妙物理》
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