外行“民科”哥白尼發佈日心説的來歷_風聞

日心説，作為打破中世紀宗教迷信的最核心理論，是劃時代的，而這個理論，絕非是所謂的“科學體系”“科學論證”的產物，我們今天來複原這個偉大的過程。哥白尼作為一個外行民科取得了驚人的成就。

哥白尼時代的波蘭，是當時歐洲最富裕文明強大的國家，在中世紀的歐洲，波蘭因為西接草原絲綢之路，東接歐洲，吸收了各方面的文明成果和利潤，波蘭人在蒙古騎兵的啓發下有了翼騎兵，輝煌了幾個世紀，而文化貿易的興盛必然帶來科學的昌明，哥白尼應運而生，也是至今波蘭本土孕育的最偉大的科學人士（居里夫人是在法國成就）。

1473年，哥白尼出生于波蘭託倫城的一個商人家庭。由於父母早喪，他從小就由當教士的舅舅撫養。18歲時來到當時波蘭的首都克拉科夫，在克拉科夫大學學習。由於受到意大利文藝復興思想的影響，哥白尼在那裏接受了人文主義的思想，同時對天文學和數學發生了濃厚的興趣，開始用天文儀器觀測天象。哥白尼大學畢業後回到家鄉，舅舅為了讓哥白尼繼承自己的衣缽，在天主教會任職，就送他到意大利留學，學習教會法律，獲得博士學位。

哥白尼還真不是學天文出身的，純屬在神學氛圍下靠自己的數學紮實理論來認識天體的“民科”。哥白尼不僅作為外行涉獵天文學，同時也是一名醫生，通曉多國語言，瞭解古典文學，能夠勝任翻譯，做過執政官、外交官，也是一名經濟學家（後續幾項都沒有學歷學位）。1517年，哥白尼總結了貨幣量化理論，成為當今經濟學的重要基礎之一。1519年，哥白尼在托馬斯·格雷沙姆之前總結出了劣幣驅逐良幣理論前身。

在古代歐洲，亞里士多德和托勒密主張“地心説”，認為地球是靜止不動的，其他的星體都圍着地球這一宇宙中心旋轉。這個觀察也非常符合人的觀察感覺，這個學説的提出與基督教《聖經》中關於天堂、人間、地獄的説法剛好互相吻合，處於統治地位的教廷便竭力支持地心學説，把“地心説”和上帝創造世界融為一體。因而“地心學”説被教會奉為和《聖經》一樣的經典，長期居於統治地位。

 隨着事物的不斷發展，天文觀測的精確度漸漸提高，人們逐漸發現了地心學説的破綻。很多行星其實並不是嚴格的圍繞地球運動的，托勒密認為，地球處於宇宙中心靜止不動。從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，在各自的圓軌道上繞地球運轉。其中，行星的運動要比太陽、月球複雜些：行星在本輪上運動，而本輪又沿均輪繞地運行。在太陽、月球行星之外，是鑲嵌着所有恆星的天球——恆星天。再外面，是推動天體運動的原動天。也就是説當行星運動複雜的時候，只需要多套幾個本輪和均輪，大體上就能解釋行星的運動。

到文藝復興運動時期，人們不斷的積累行星運動數據，結果發現行星體的結構越來越複雜了，托勒密所提出的均輪和本輪模型的最高數目竟多達八十個左右，但仍不能滿意地計算出行星的準確位置。這不能不使人懷疑地心説的正確性了。。人們期待着能有一種科學的天體系統取代地心説。在這種歷史背景下哥白尼的日心説應運而生了。

哥白尼想用“現代”（16世紀的）技術來改進托勒密的測量結果，以期取消一些小軌道。在長達近20年的時間裏，哥白尼不辭辛勞日夜測量行星的位置，但其測量獲得的結果仍然與托勒密的天體運行模式沒有多少差別。

哥白尼一直是虔誠的基督徒，他認為，上帝創造世界一定是非常簡單完美，一定是最優解，這樣複雜的宇宙體系不會是自然的本質，這使得堅持簡潔的哥白尼對托勒密的系統產生了懷疑。為了簡化理論，更好的符合實際觀測的結果。哥白尼將不動點從地球移動到了太陽上，提倡日心説。他指出地球不是宇宙的中心，而是同五大行星一樣圍繞太陽這個不變的中心運行的普通行星，其自身又以地軸為中心自轉。在當時這個理論實在是太過驚世駭俗，哥白尼一直都只敢説這是一個理論，也不敢公開出版，只給最親近的朋友看。

換言之，哥白尼的理論突破絕非是“科學研究”的結果，因為即使以地心説來判斷宇宙體系的運動也是成立，也能符合數據觀測結果，不過是因為體系太複雜了，讓人覺得有些不合常理。這個原則就是著名的奧卡姆剃刀原則。這個原則在後來牛頓愛因斯坦構建宇宙運動模型和相對論的時候也起到了非常重要的作用，愛因斯坦就曾經説過，美是宇宙的終極主題，宇宙永遠是簡潔的美。

約在1515年前，哥白尼為闡述自己關於天體運動學説的基本思想撰寫了篇題為《淺説》的論文，他認為天體運動必須滿足以下七點： 不存在一個所有天體軌道或天體的共同的中心;地球只是引力中心和月球軌道的中心，並不是宇宙的中心;所有天體都繞太陽運轉，宇宙的中心在太陽附近;地球到太陽的距離同天穹高度之比是微不足道的;在天空中看到的任何運動，都是地球運動引起的;在空中看到的太陽運動的一切現象，都不是它本身運動產生的，而是地球運動引起的，地球同時進行着幾種運動;人們看到的行星向前和向後運動，是由於地球運動引起的。地球的運動足以解釋人們在空中見到的各種現象了。

到了1533年，在羅馬舉行了一些關於哥白尼理論的講座，教宗克萊孟七世和一些主教出席了講座並表示出興趣。講座過後，其中一位主教寫信給哥白尼，希望他儘早正式出版他的作品。雖然朋友們也催促哥白尼儘早出版他的理論，但可能是害怕受到批評，哥白尼本人一直不願意這麼作。學者對於哥白尼到底是擔心受到天文學界的批評還是教會的反對是有爭議的。在他生命的最後幾年，哥白尼終於同意出版他的《天體運行論》。

書中哥白尼還描述了太陽、月球、三顆外行星(土星、木星和火星)和兩顆內行星(金星、水星)的視運動。哥白尼批判了托勒密的理論。科學地闡明瞭天體運行的現象，推翻了長期以來居於統治地位的地心説，並從根本上否定了基督教關於上帝創造一切的謬論，從而實現了天文學中的根本變革。 他正確地論述了地球繞其軸心運轉、月亮繞地球運轉、地球和其他所有行星都繞太陽運轉的事實。但是他也和前人一樣嚴重低估了太陽系的規模。他認為星體運行的軌道是一系列的同心圓，這當然是錯誤的。他的學説裏的數學運算很複雜也很不準確。他的書立即引起了極大的關注，驅使一些其他天文學家對行星運動作更為準確的觀察，其中最著名的是丹麥偉大的天文學家第谷·布拉赫，開普勒就是根據第谷·布拉赫積累的觀察資料，最終推導出了星體運行的正確規律。

今天我們視為理所當然的東西，在當時受到了巨大的非議，因為當時還沒有望遠鏡，堅實的大地是運動的這一點在古代是令人非常難以接受的，而另一方面托勒密的地心説體系能與當時的觀測數據相當吻合，因此即使在《天體運行論》出版以後的半個多世紀裏，日心説仍然很少受到的關注，支持者更是非常稀少。

當時有許多反對的觀點，但是哥白尼只能用當時的知識進行了反駁（不少可用現今物理學的慣性解釋），故某些觀點在現在看來未免錯謬。

反對理由：如果地球在轉動，空氣就會落在後面，而形成一股持久的東風。

哥白尼答覆：空氣含有土微粒，和土地是同一性質，因此逼得空氣要跟着地球轉動。（現今解釋：此錯誤的根本原因在於認為空氣應該保持絕對靜止狀態，而事實是不存在絕對靜止，空氣會由於同地面的摩擦而保持相對靜止，正如密封火車內無風。）

反對理由：一塊石子向上拋去，就會被地球的轉動拋在後面，而落在拋擲點的西面。

哥白尼答覆：由於受到本身重量壓力的物體主要屬於泥土性質，所以各個部分毫無疑問和它們的整體保持同樣的性質。（現今解釋：在石子向上前具有向西的角速度，依照慣性在空中也會有，而地球也一樣有這樣的角速度，所以看起來就像沒有**角速度一樣，僅僅會產生難以覺察的科里奧利力。這也是相對靜止的問題，和密封火車中拋石一樣。）

反對理由：如果地球轉動，它就會因離心力的作用變得土崩瓦解。

哥白尼答覆：如果地球不轉動，那麼恆星的那些更龐大的球就必須以極大的速度轉動，這一來恆星就很容易被離心力拉得粉碎。（現今解釋：以Rω2方式求出地表附近離心加速度約是：0.0337 ms-2，而GM/R2得到的向心萬有引力是9.817 ms-2，兩個數值的巨大差異使得來自地心的萬有引力能輕鬆克服來自恆星的拉力，後者僅能在地球造成潮汐現象）

事實上，直到1609年伽利略聽聞且自己製作了天文望遠鏡，並以此發現了一些可以支持日心説的新的天文現象後，日心説才開始真正引起人們關注。這些天文現象主要是指：木衞體系的發現直接説明了地球不是宇宙的唯一中心，金星滿盈的發現也暴露了托勒密體系的錯誤。

然而，由於哥白尼的日心説所得的數據和托勒密體系的數據都不能與當時伽利略和第谷的觀測相吻合，因此日心説此時仍不具優勢。直至開普勒以橢圓軌道取代圓形軌道修正了日心説之後，日心説在與地心説的競爭中才取得了真正的勝利，這個過程花費了幾乎百年的時間。

從哥白尼發現日心説的過程我們可以看到很多很多的啓發：

1，不是科班出身能做出成就大有人在，最核心的基礎是數學功底，哥白尼數學功底過關了，研究其他的順手牽來，這就是“民科”本質。

2，哥白尼在中世紀歐洲的時代，他提出了完全挑戰權威的理論，也沒有被迫害，更沒有人攻擊他什麼民科啊，外行啊，教皇更是親自來聽他的理論演説，而是就事論事的討論的問題，這點來説，歐洲中世紀末期的科學精神也比今天的中國要好很多了。

3，在舊有的理論下，是和舊時代的生產力水平有密切關係的，也完全能解釋舊的情況下的各種情況，要不然也不會在舊的時代被接受為共識，而進入新時代，各種新技術新發現的過程，舊理論其實也能解釋一切問題，不過就是越來越複雜了，或者説人們本着這個出發點，用各種稀奇古怪的複雜解釋來完善這個舊理論，在“科學精神”指引下，也找不到任何破綻來，地心説就是標準的一個例子。

4，哥白尼的一切從簡原則，從直覺上判斷日心説，沒有嚴格的科學論證，也很難服眾，當時的總體觀測數據也不支持這個，但是他憑着隊自然的直覺，得出了正確的結論，這種劃時代的眼光是非常難得的。

5，有個故事，兩個印第安部落打獵，一個靠有經驗的獵人指引，另外一個靠占卜，結果占卜的活下來了，而靠獵人的消亡了，從根子來説就是因為靠過去的舊理論來指導新時代是不能長遠的在世界發展下去的，反而不如占卜來的準確。

今天我們的科學研究也是一樣的，我們很多根本理論，都是百年前的東西，是百年前的認知水平，就像中世紀看重的也是托勒密千年前的認識一樣，今天我們已經進入大數據人工智能時代了，隨着數據的大量積累，是時候我們來質疑舊理論的問題創建新理論了。今天很多理論，都陷入了各種複雜問題的修正，導致越來越複雜，越來越摸不着頭腦，讓人覺得無所適從。從地震理論，到石油理論，到人體的理論，到板塊理論等等，都是一團亂麻，各種層出不窮的無法解釋的怪現象，都被歸類於油氣運移，板塊內地震，副作用，抗體反應等等，而具體的東西也扯不清楚，很多時候真的需要從根本上顛覆舊的理論，讓我們的研究更加簡單明瞭，這才是我們應該做到的事情。