你好！歡迎回到《時(shí)間簡(jiǎn)史》。在上一集中我們對(duì)《時(shí)間簡(jiǎn)史》這本書，做了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。這一集將正式進(jìn)入《時(shí)間簡(jiǎn)史》的正文部分，開(kāi)啟我們的時(shí)間之旅。時(shí)間其實(shí)可以單獨(dú)作為一門學(xué)問(wèn)來(lái)研究，但這門學(xué)問(wèn)不叫"時(shí)間學(xué)"，而叫"宇宙學(xué)”，英文是cosmology。這門學(xué)問(wèn)，至少可以追溯到柏拉圖時(shí)代，也就是公元前400年。
那個(gè)時(shí)候人們還沒(méi)意識(shí)到時(shí)間有什么可研究的，大家熱衷于討論另外一個(gè)問(wèn)題，就是：我們身處的這個(gè)世界是怎樣的？
說(shuō)的簡(jiǎn)單通俗一點(diǎn)，就是：地球是圓的還是平的？對(duì)當(dāng)時(shí)的人，還不能叫"地球”，因?yàn)檫€不知道它是不是一個(gè)球，只能叫"我們的世界"。
對(duì)于這個(gè)問(wèn)題最先給出答案的，是智慧的古希臘人，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)地平線開(kāi)過(guò)來(lái)的船，總是先看到船帆，之后才能看到船身，所以得出"地球是圓的"這樣一個(gè)結(jié)論。你可以想象一下，如果地球是平的，船帆和船身應(yīng)該同時(shí)進(jìn)入人的視線，只有當(dāng)它是一個(gè)圓球形，你最先看到的才是船帆。
到了公元前300多年，古希臘人中出現(xiàn)了一個(gè)有智慧的人，叫亞里士多德(Aristotle)。對(duì)于地球是圓的還是平的這個(gè)問(wèn)題，他給出了另外兩條很重要的證據(jù)：
一是亞里士多德最先認(rèn)識(shí)到，月亮是月牙形的時(shí)候，缺口的黑暗部分其實(shí)是地球的影子，說(shuō)的專業(yè)一點(diǎn)就是：地球運(yùn)行到太陽(yáng)和月亮之間的時(shí)候，擋住了部分本來(lái)應(yīng)該照射到月亮上的太陽(yáng)光。
亞里士多德就發(fā)現(xiàn)：月亮被擋住的部分總是圓的，這里注意一個(gè)"總"字。是圓的不要緊，問(wèn)題是它總是圓的，那什么東西的影子總是圓的呢？一定是球體！
你可以再想象一下，比如說(shuō)一個(gè)圓形的盤子，你把它擺在一堵墻的前面，它在墻上會(huì)有一個(gè)影子。你轉(zhuǎn)動(dòng)盤子，它的影子也跟著變化。但除了盤子是正對(duì)著墻的時(shí)候，其他情況下，影子都是橢圓，而不是圓。只有一個(gè)球體，不管你怎么轉(zhuǎn)動(dòng)，它的影子始終是個(gè)圓。你可以自己找一個(gè)臺(tái)燈，在墻上試一試。
第二個(gè)證據(jù)，需要經(jīng)常旅行的人才看得出來(lái)。就是在南方看到的北極星，比在北方看到的位置要低。因?yàn)榈厍蚴菆A的，人越往南走抬頭看北邊天一個(gè)物體就越容易。
我們看兩個(gè)極端的情況，比如當(dāng)你在北極點(diǎn)的時(shí)候，北極星就在你頭頂上，這個(gè)時(shí)候你必須要完全仰頭才能看到它。但當(dāng)你站在赤道的時(shí)候，你往北邊看你的視線本身就是朝北的，不需要抬頭就能看到北極星。如果地球是平的，南北的這種視線變化就不會(huì)這么明顯。
所以根據(jù)這兩點(diǎn)線索，亞里士多德斷定地球是圓的。
亞里士多德覺(jué)得，只回答地球是圓的是平的，還不過(guò)癮，他要進(jìn)一步回答宇宙是什么樣子的。
他發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)、月亮這類天體看上去都像是繞地球運(yùn)行的，于是他完善了一個(gè)當(dāng)是已經(jīng)流行的學(xué)說(shuō)，就是地心說(shuō)，認(rèn)為：地球是宇宙的中心，其他所有天體都是圍繞地球旋轉(zhuǎn)的，并且是以地球?yàn)閳A心做一個(gè)正圓形的運(yùn)動(dòng)，就是圓周運(yùn)動(dòng)。
這里面補(bǔ)充一點(diǎn)，地心說(shuō)其實(shí)并不是亞里士多德最先提出的，而是他的師兄，一個(gè)叫歐多克斯的人提出的。
這個(gè)人也很了不起，他可能是最早證明一年不是365天，而是365天又6個(gè)小時(shí)的古希臘人。咱們每隔四年2月份會(huì)多出來(lái)一天，2月29號(hào)，就是這6個(gè)小時(shí)多出來(lái)的。
因?yàn)闅W多克斯跟亞里士多德兩個(gè)人都是柏拉圖的學(xué)生，他又比亞里士多德年長(zhǎng)一些，所以他們可以說(shuō)是師兄弟的關(guān)系。
這個(gè)時(shí)候，亞里士多德就開(kāi)始犯一個(gè)想當(dāng)然的錯(cuò)誤了：他怎么知道所有星球都做圓周運(yùn)動(dòng)?。?/p>
這純粹是出于他個(gè)人的喜好，因?yàn)樗退睦蠋煱乩瓐D，都認(rèn)為圓周運(yùn)動(dòng)是最美的，所以這完全是一種審美選擇，因?yàn)?圓”最好看而已。但是近大遠(yuǎn)小的道理誰(shuí)都知道，比如天上的月亮有時(shí)候看起來(lái)就大一些，有時(shí)候小一些，所以月亮跟地球的距離肯定是時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近的，你怎么用圓周運(yùn)動(dòng)解釋呢？
一個(gè)完美的圓周運(yùn)動(dòng)，月亮離地球的距離應(yīng)該是不變的，就等于這個(gè)圓的半徑。月亮應(yīng)該任何時(shí)候看上去都一樣大，又怎么會(huì)時(shí)大時(shí)小呢？這就是一個(gè)巨大的矛盾?？赡芤?yàn)楫?dāng)時(shí)的科技比較落后，觀測(cè)手段很有限，大家也都沒(méi)在意這些細(xì)節(jié)。
一直到了公元2世紀(jì)，古羅馬有個(gè)天文學(xué)家叫托勒密，他在圓周運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上制作了一個(gè)完整的宇宙模型：
中間是地球，邊上全是一圈一圈的圓環(huán)，代表星星的運(yùn)動(dòng)軌跡，看上去有點(diǎn)類似于那種一層套一層的玩具。就是文稿中的第一張圖。托勒密這個(gè)人觀測(cè)記錄和繪圖的功夫是超一流的，可以說(shuō)是這方面的鼻祖。
那他為什么要作這樣一個(gè)模型呢？因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候觀測(cè)手段進(jìn)步了，發(fā)現(xiàn)單純的圓周運(yùn)動(dòng)跟天體的實(shí)際情況不符，誤差比較大。托勒密作這個(gè)模型的目的，就是要在保留圓周運(yùn)動(dòng)的前提下，對(duì)地心說(shuō)進(jìn)行修正，使它盡可能的準(zhǔn)確。
這里可以劇透一下，托勒密的修正方法從理論上來(lái)講其實(shí)是錯(cuò)的，連他本人都認(rèn)為是錯(cuò)的。
因?yàn)檫@個(gè)修正方法非常的復(fù)雜，簡(jiǎn)單來(lái)講，就是星星同時(shí)在做好幾個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，在大圓周之外還有小圓周運(yùn)動(dòng)，連托勒密本人都不認(rèn)為大自然會(huì)遵循這么復(fù)雜的規(guī)律。但即使用這個(gè)錯(cuò)誤的方法，托勒密居然能把星星的位置計(jì)算的相當(dāng)準(zhǔn)確，就連航海家都需要用他的這套方法來(lái)確定航向。
那么這個(gè)模型雖然誤差已經(jīng)比較小了，但那個(gè)時(shí)代，人們開(kāi)始關(guān)注細(xì)節(jié)了，大家開(kāi)始來(lái)找茬了。除了誤差之外，它還需要面臨兩個(gè)挑戰(zhàn)：
第一個(gè)挑戰(zhàn)：為什么月亮有時(shí)候大、有時(shí)候小？托勒密本人也不得不承認(rèn)這是個(gè)瑕疵，他不得不假定月亮確實(shí)，有時(shí)候離地球近一些，有時(shí)候遠(yuǎn)一些。
第二個(gè)挑戰(zhàn)：為什么夜晚天上星星的位置總是比較穩(wěn)定的。就是星星都在繞地球轉(zhuǎn)，但他們彼此之間的距離為什么會(huì)保持不變？為什么不會(huì)像流星一樣到處亂飛。
比如，十二星座，它們?cè)谔焐系男螤钍潜容^固定的，所以才會(huì)被看成是一個(gè)個(gè)星座。為了解決這個(gè)問(wèn)題呢，托勒密給宇宙加了一層殼，這個(gè)殼的學(xué)名叫"最外層天球'所有外面這些恒星都是"鑲嵌"在這個(gè)殼里面的，是固定的，所以它們的相對(duì)位置總是保持不變。
這個(gè)說(shuō)法現(xiàn)在看來(lái)是很可笑的，但它很對(duì)教會(huì)的胃口。教會(huì)在當(dāng)時(shí)的歐洲可以說(shuō)是"主流媒體"，有絕對(duì)的話語(yǔ)權(quán)。宇宙的最外層是一層殼，就表示它有一個(gè)邊界。在這個(gè)邊界之外，就可以有天堂和地獄。這是教會(huì)非常喜歡的，因?yàn)楦妒ソ?jīng)》里天堂地獄的說(shuō)法相一致，方便教會(huì)去樹(shù)立權(quán)威。再加上精確度非常高，托勒密的宇宙模型呢就被教會(huì)奉為真理，成為一個(gè)官方認(rèn)可的科學(xué)理論。這也從側(cè)面反映了在當(dāng)時(shí)的西方啊，人們生活的中心就是宗教。
本集【得到】
這一集我們講了地心說(shuō)的發(fā)展史，它最先被歐多克斯提出，后來(lái)被亞里士多德和托勒密逐步完善，這整個(gè)過(guò)程前后大概500年左右。下一集會(huì)向你介紹另外一個(gè)非常著名的科學(xué)理論，就是"日心說(shuō)"。這回宇宙的中心就不是地球了，變成太陽(yáng)了。而我們關(guān)注的重點(diǎn)恰恰不在于是地球還是太陽(yáng)，通過(guò)地心說(shuō)和日心說(shuō)，我們要了解一個(gè)重要的科學(xué)概念。這個(gè)概念是什么？請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注《時(shí)間簡(jiǎn)史》第3集：人生贏家哥白尼。
思考題
我們現(xiàn)在說(shuō)是因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)產(chǎn)生了白天和黑夜，那"地心說(shuō)”要如何解釋白天和黑夜呢？
