1、創(chuàng)世神話

在天文學發(fā)展之前，各地生活的人們根據(jù)他們的生活環(huán)境創(chuàng)造了需要借助于超自然存在的創(chuàng)世神話，比如中國的盤古，冰島的史詩神話《埃達》(即北歐神話)，還有西非的創(chuàng)世神話等。直到公元前六世紀，知識階層寬容的氛圍形成了，他們逐漸放棄神話解釋，開始尋求自己的理論。

2、宇宙雛形

色諾芬和阿那克西曼德率先提出了自己的宇宙模型，“宇宙學”誕生了（源自希臘詞“kosmeo”，意為有序，有組織，反映了宇宙可以理解）。他們的科學體系雖然并不成熟，但是一種可以批評和討論的學術氛圍形成了，打破了神話不可質疑的桎梏。

畢達哥拉斯為宇宙學加入了數(shù)學元素，他宣稱“萬物皆數(shù)”，他試圖用數(shù)學解釋宇宙天體的運行現(xiàn)象，并認為天體的運行遵守嚴格的數(shù)學規(guī)律。這是現(xiàn)代科學理論的萌芽，科學也從那個時候起日漸強大起來。

古希臘人認識到地球是球形，但是為了解釋為何另一半球體的人不下落，他們將吸引萬物的宇宙的中心放在了地心

3、天體的測量

公元276年昔蘭尼（今利比亞）的埃拉托色尼利用幾何方法測出了地球的周長，這里所用的幾何知識并不復雜，不過是平行直線內錯角相等。但這件事的意義巨大，因為它表明我們探索世界需要的不僅僅是敏銳的眼睛，還需要一顆優(yōu)秀的大腦。

地球直徑求出來之后，根據(jù)月全食的持續(xù)時間與月食開始到月全食的時間的比，可以求出月球直徑大致為地球的四分之一。知道了月球的大小之后，我們可以伸直手臂，用指甲剛好擋住月亮，這樣，指甲長度與臂長的比例就等于月亮直徑與月地距離的比例，我們就測出了月地距離，大約為月球直徑的100倍。

是不是很振奮呢？讓我們繼續(xù)去測量太陽的尺寸和距離。這里必須要用到一個現(xiàn)在我們看來理所應當?shù)诋敃r慘遭質疑的假設：月亮本身不發(fā)光而反射太陽的光。公元前三世紀，阿里斯塔克斯利用這一假設，將我們看到半月的狀態(tài)作為模型，此時，地月連線與日月連線垂直，只要測出日地連線與地月連線的夾角（怎么測）就能測出日地距離大概是月地距離的20倍（測量誤差，其實為400倍）；之后，利用日食時刻的相似三角形模型，即月日直徑比等于月地距離日地距離比，就可求出太陽的直徑。

古希臘的這種科學思維在當時無疑是十分輝煌的，他們充分利用了邏輯和數(shù)學，而巴比倫和埃及的技術人員雖然在觀察和測量山也做出了巨大的努力，但是他們只是停留在了技術使用的層面，只關注方法和結果而不去探究其所以然，所以他們只是技術專家而不是科學家。

4、更遠的地方

這些我們最熟悉的天體的大小搞定之后，我們就要看看離我們比較近的其它星球了。雖然在彼時出于大部分人的直覺，地心說是主流，但是也有不少希臘學者認為地球在跟著太陽旋轉，其中就由我們上文提到的對太陽測量提出提出卓越思想的阿里斯塔克斯。

不過由于對自然規(guī)律認識地缺乏，日心說存在三個當時難以辯駁的缺陷，第一，地球旋轉我們應該感受到風，當然我們今天都知道由于慣性地球上的所有物體都與地球保持同步運動，但在當時，這是一個明顯的錯漏；第二，東西掉落的方向。當時的人們對引力并沒有清晰的認知，他們認為萬物應該落向宇宙的中心，而事實表明所有東西都落向地面而不是太陽；第三，恒星的位置沒有明顯的變化。地球如果在轉動的話，我們應該可以看到恒星之間的相對移動，也就是恒星視差，但事實上并沒有，我們現(xiàn)在知道這是由于恒星距離太遠。

由于以上的問題，阿里斯塔克斯的太陽系模型被無情地駁倒。但是占據(jù)主流的地心說模型卻也并非十全十美，金木水火土五顆行星的運動讓人捉摸不透，比如火星，時而向前，時而向后逆行。當然我們現(xiàn)在清楚這是由于地球運動比火星快，在她趕上火星并超越之后，火星的運動自然在我們看來就變成逆行了。但在地心說的框架下，這個現(xiàn)象很難解釋。

當時的學者不愿意放棄軌道是圓形的假設，到2世紀的時候，亞歷山大的托勒密發(fā)展出了圓套圓的理論。即將繞地軌道作為均輪（均輪圓心稍稍偏離地心），軌道上的點作為圓心的圓稱為本輪，行星在沿著本輪運行的同時跟著本輪繞地球運行，這時行星的路徑不再是單純的圓周運動，而是兩個圓運動的復合運動。

可以看出，這個復合運動十分復雜，通過設計均輪本輪直徑以及均輪圓心的偏心距離可以模擬出幾乎所有的行星運動，這樣的精度也無怪乎打敗了當時的日心說。不過這個模型復雜得太過離譜，堆滿的圓著實讓人頭大。

建立如此復雜模型的信念在于對地球中心以及天體軌道是圓的堅持。這種出于直覺的堅持在如今看來是十分荒謬的，但不得不說，作為科學史上的最大敵人，科學的所有發(fā)展都難以逃避與這種堅持的苦戰(zhàn)。

5、日心說雪恥

相信不少小伙伴都聽過奧卡姆剃刀理論，簡單來說，就是對于兩個達到同樣目的的理論來說，簡潔者更可能是正確的。

托勒密的地心模型太過復雜，但是經(jīng)歷了千年黑暗中世紀之后，歐洲學者對古希臘學者太過盲目崇拜了，他們無條件地接收著希臘著作中的內容。因此地心模型雖然偶爾被小小批評，但還是繼續(xù)統(tǒng)治了幾百年，直到16世紀哥白尼的出場。

哥白尼的日心說模型相較托勒密的簡單很多，不需要太多解釋。他的天文學理論基本上都放在了《簡評》之中。但是由于他對教會以及其它勢力的害怕，他不敢出版自己的著作。后來在年輕德國學者雷蒂庫斯的幫助下，他的《天球運行論》還是出版了，不過由于前言中由于害怕迫害而強調的“虛構”之說，導致這本書被當成了奇技淫巧。而且由于關鍵因素的缺失，日心說模型并不如地心說模型準確，畢竟地心說可以調節(jié)的參數(shù)很多。

在決斗中缺失了鼻子的第谷緊接著哥白尼進入了天文學的舞臺，他的天文臺耗資巨大，觀測精度在當時舉世無雙。但他的宇宙模型是個半吊子，還是以地球為中心，太陽繞著地球轉，其他行星繞著太陽轉。

好在，他帶著移動的天文臺找到了開普勒。開普勒在第谷去世后根據(jù)他老師的數(shù)據(jù)記錄以及自己大膽的假設為日心說扳回了極大的一城。他摒棄了圓形軌道，使用了橢圓軌道，還把太陽放在了橢圓的一個焦點之上，行星的速度也不再當成恒定。

他的這些假設完美貼合了第谷的觀測數(shù)據(jù)，準確地預言了行星的路徑。可是出于前文提到的重力等問題以及“直覺”，絕大多數(shù)學者仍不能接受日心說模型。開普勒的《新天文學》也十分低迷，讓他很失望。

不過，歷史的車輪滾滾而過，真理注定會綻放光芒。近代科學的奠基人此時終于登場了，他就是伽利略。

伽利略的種種偉大成就此時暫且不表，以后咱們可以單開一個專題。他在聽說望遠鏡發(fā)明之后，立馬著手制作了自己的望遠鏡，60倍的放大能力完全吊打同時代10倍放大的望遠鏡。他仔細地觀察了月球和太陽的表面，之后發(fā)現(xiàn)了木星的四個衛(wèi)星，看來并不是一切天體都繞地球旋轉啊。

地心說和日心說的一大分歧在于金星星相（類似于月相）的出現(xiàn)順序，只要能觀察到金星的相，無疑就能為這兩種模型的正確性鑒別提供強有力的幫助?，F(xiàn)在有了伽利略的強力望遠鏡，金相完整地展現(xiàn)在了我們的面前。

日心說又下一城！

雖然歷史的天平越來越傾向于日心說，但是還是有不少天文學家出于“直覺”在抗拒，更可怕的是，教會竟然以“強烈的異端嫌疑”將伽利略押往羅馬進行審判，并封殺他的《對話》之后伽利略不得不放棄自己的學說并在失明后郁郁而終。

6.不可逆的前進

諸位看官可能發(fā)現(xiàn)了，我并沒有講述一個伽利略一舉徹底打敗地心說的故事，因為科學地進步并不是話本故事。日心說模型的廣泛接受是一個漫長的過程，除了更多的證據(jù)被發(fā)現(xiàn)之外，地心說捍衛(wèi)者的不斷去世也是重要原因之一，他們的“直覺”太過頑強，即使是強有力的事實也很難扭轉。正如前文所說，這樣的拉鋸戰(zhàn)在科學史上一直都在進行，從未停止，哪怕是在今天。

17到20世紀是科學飛速發(fā)展的時代，微積分等數(shù)學工具的成熟讓我們可以在一張紙上推演幾億公里外龐然大物的運動狀態(tài)，越來越多的事實讓教會不得不放棄自己占領了千年的陣地。真正的知識自由已經(jīng)到來，我們不再服從于古老書籍中的教條，我們相信，這個世界還有很多新知識靜待我們挖掘。

PS：本文為西蒙·辛格《大爆炸簡史》的主要內容串聯(lián)，外加一些我的想法。某些詳細的人物糾葛以及天文學模型并沒有具體描述，有想一起探討的小伙伴可以在評論區(qū)留言。