『天文在线』令人吃惊！托勒密地心说真的是被哥白尼一击击溃的吗？答案很意外
十六、十七世纪 ， 科学的迅速发展引领了前所未有的自然发现和认知过程 。 当时物理学、数学、化学、生物学以及天文学的突破为现代科学才打下了良好的基础 。 在天文学领域 ， 被认为最具影响力的学者就是创造了日心说的哥白尼 。
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基于对行星运动的持续观测和古罗马、古希腊以及伊斯兰的经典世界理论 ， 哥白尼推测地球和其它行星、恒星都围绕着太阳运转 。 通过这种假设 ， 哥白尼成功解决了经典地心模型所导致的数学问题和矛盾 ， 为现代天文学奠定了基础 。
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实际上哥白尼并不是第一个提出地球和其它行星都围绕着太阳运转的人 ， 但是哥白尼非常及时地提出了一个新颖的日心模型 。 第一个原因是当时欧洲的天文学家正在努力解决公元前二世纪托勒密地心模型所产生的数学和观测问题 。 第二个原因是哥白尼的模型是第一个完整且详细地描述宇宙运行的天文系统模型 。 哥白尼地模型不仅仅解决了地心模型的各种问题 ， 还提供了一种不需要复杂数学就能描述宇宙运转的简化宇宙观 。 随着时间的推移 ， 这个模型得到了有影响力的人的支持 ， 日心说逐渐被天文学家认可 。
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葡萄牙宇宙学家和制图师BartolomeuVelho在1568年对托勒密地心说的阐释 。 来源BibliothèqueNationale,Paris
托勒密（地心说）模型
地心说模型自从远古时代就被广泛接受 ， 它认为地球是宇宙的中心 ， 所有恒星和行星围绕着地球运转 。 到了古希腊和古罗马时代晚期 ， 亚里士多德和托勒密将地心说正规化 ， 用数学来描述地心说 。
地心说本质上可以归功于两种常见的观测结果 。 第一 ， 古代天文学家发现太阳、其它恒星、行星似乎每天都围绕着地球运转 。 第二 ， 从位于地球上的观测者来说 ， 地球似乎并没有运动 ， 好像是空间中的固定点 。
大约在公元前三世纪 ， 人们开始逐渐接受地球是球形的 。 亚里士多德时代 ， 地心说也吸纳了这种认知 ， 认为地球、恒星、行星都是球体 ， 并且以完美的圆形轨道运动 。
但是直到公元前二世纪 ， 埃及-希腊天文学家托勒密发表了他的论文《Almagest》 ， 才将地心说的细节变得更加标准和严谨 。 考虑到从古巴比伦到当时的天文学认知 ， 托勒密认为地球处于宇宙的中心 ， 并且恒星都离宇宙中心不太远也不太近 。
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2009年底和2010年初 ， 火星“逆行”——一种似乎在天空中向后移动的现象 。 来源：NASA
为了解释地心模型中的逆行现象 ， 地心说认为每一个行星都在同时进行着两个圆周运动：第一个被称作“均轮” ， 第二个被称作“本轮” ， 并且本轮的圆心在均轮上 。 均轮的圆心并不在地球上 ， 被引入用来解释季节的不同长度 。 “本轮”的目的是用来解释行星的逆行现象 ， 当行星沿本轮运动方向与均轮运动方向相反时 ， 天空中的行星似乎变慢了 ， 发生逆行 ， 然后又再次向前移动 。
不过 ， 本轮和均轮并不能解释所有观测到的行星运动 。 最明显的是 ， 行星逆行(特别是火星)的环有时候比预测的大 ， 有时候小 。 为了缓解这个问题 ， 托勒密发展了一种位于行星轨道中心附近的几何工具——equant ， 这样行星就以均匀的角速度运动 。
对于站在行星轨道中心附近的观察者来说 ， 行星的本轮似乎总是匀速运动 ， 但是对于其它位置的观察者来说 ， 行星就不是以均匀的角速度运动 。 虽然这套体系在罗马、中世纪欧洲和伊斯兰世界中被广泛接受了大约一千多年 ， 但是从现代标准来看 ， 它实在是太冗杂了 。
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