大家好!这里是“天天听好书”。今天我们要讲的是由后浪出品,北京联合出版公司2020年12月出版的《发现宇宙》。
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这本书的作者约翰·D. 巴罗(John D. Barrow)是一位宇宙学家,也是英国剑桥大学应用数学与理论物理学系教授,他的研究领域涉及宇宙学、天体物理、引力理论、天体粒子物理等,发表的学术论文已经超过400篇。
这本《发现宇宙》全书共12章,今天我们要讲的内容来自第1章。这一章讲述了人类早期对于宇宙的探索和解释。
人类谈论宇宙已经几千年了,但古人讨论的宇宙和我们现在所讨论的宇宙是有很大差别的。在古代,有很多神话来解释我们所在的宇宙。但所有关于宇宙本质的神话都非常确定,没有或许,没有矛盾,也没有不确定性。我们可以称这些理论为“万物理论”,但不能把它们称为科学。
我们在地球上所处的时间和地点影响了我们对周围宇宙的感知。如果你住在赤道附近,那么每天晚上你看到的星星的移动都非常清晰,而且路径很简单,它们从地平线的一边升起,越过你的头顶,最后在地平线的另一边落下。同样的情景每晚都会出现,它会让你感觉自己处在一切天体运动的中心位置。
如果你住在远离赤道的地方,那天空中的景观就大不相同了,你会看到,有的星星刚升起就落下,它们会在夜晚径直升起,越过你的头顶然后落回地平线。但还有一些星星,它们既不升起,也不落下,一直盘旋在地平线上方,围着一个巨大的中心绕圈,好像它们被固定在一个巨大轮子上转动一样。
正是因为人们看到的这些景象,北纬地区流传着很多传说,人们认为天空中有个巨大的石磨盘,神就居住在磨盘的中央。他们用这些传说来解释星星们夜晚在天空中的旋转景象。
当时的人们仅从地面某一处的视角出发,很难完整描绘宇宙的全貌。当你对星体、地球自传与取向一无所知,这时候人们的观察就不由自主地会产生一些严重的偏差。而要跳出地球视角的束缚来理解其他行星的运动在当时又是非常困难的。
公元350年左右,亚里士多德提出了一个宇宙哲学观点。他认为世界并不是在过去的某个时间点诞生的,它一直都存在,并且将永远存在,恒久不变。亚里士多德高度重视对称性,又因为最完美的图形是球形,因此他自然而然地相信宇宙一定是球形的。并且提出了一套复杂的洋葱皮宇宙结构,这个结构包含不少于55个互相嵌套的透明水晶球,它们以地球为球心,而整套宇宙结构同样也是球形的,但这个假设与人们在现实中的观察结果并不相符。每个当时能观察到的天体都处在一个水晶球层上,不同的球层以不同的角速度运动。在表示行星运动的球层中间,还存在着很多其他的壳层。这样,亚里士多德就可以解释现有的观察结果,也能预测天空中可能产生的新现象。
亚里士多德的理论有很多科学理论的特征,但也有一部分属于主观的领域,比如所有星星运动的原动力,这个原动力让最外层球壳开始转动,然后一层一层向内传输,直到整个宇宙都进入完美的旋转运动。
后来,中世纪基督教育思想家吸收了亚里士多德的观点,把其中的“原动力”归为《旧约》中的上帝。最外层的天球就是基督教中的天堂。这种地球处在中心位置的世界观,与中世纪人们以人类为社会中心的思想也一致。
今天,我们已经知道了太阳位于太阳系的中心,所有行星围绕太阳运动。我们也会看到一些行星有短暂的逆行,这是因为这些行星与地球的相对运动所带来的假象。古代的人们又是如何解释这种“逆行”的假象的呢?
大约在公元130年,托勒密把这些包括逆行在内的复杂的行星运动整合到了亚里士多德的宇宙模型中,他假设行星或太阳按以下方式运动:有一个点绕着地球做圆周运动,而行星绕着这个点以小得多的半径做圆周运动。托勒密以此来解释行星的逆行,在托勒密的解释中,地球依然位于中心地位。很显然,他的地心宇宙模型并不正确。但传承者们却想尽了办法来调整观测结果与理论预测不相符的问题。以至于这个地心宇宙模型持续了超过1000年,一直到15世纪,革命者终于出现了。
1534年,哥白尼的著作《天体运行论》出版,在这本书中,有一张太阳系日心图。这张图由多个不同半径的同心圆组成,最外层的圆圈代表“固定恒星层”,它位于太阳系之外。从外向内依次是土星、木星、火星、地球、金星和水星,它们都围绕着中央的太阳做圆周运动,月亮则围绕地球做圆周运动。
哥白尼把人类从宇宙中心的王座上拉了下来,他的日心模型最终推翻了托勒密的地心宇宙模型,并一直流传到今天。
除了哥白尼的日心体系和托勒密的地心体系,在16-17世纪,还有另外4种行星模型,它们分别是柏拉图体系、埃及体系、第谷体系和半第谷体系。柏拉图体系认为地球处于中心,太阳和其他行星围绕地球运动,但太阳的轨道在水星和金星之内。埃及体系认为水星和金星围绕太阳运动,太阳和其他行星围绕地球运动。第谷体系由丹麦天文学家第谷·布拉赫提出。认为地球固定不动,位于宇宙的中心,月球和太阳围绕地球运动,其他行星围绕太阳运动。半第谷体系由乔万尼·里乔利发明,他认为火星、金星和水星围绕太阳运动,太阳、木星、土星围绕地球运动。
从这些古代天文学家的理论我们可以发现,人类对宇宙的感知的确很大程度上受到了所处时间和地点的影响。仅通过观察宇宙是很难真正理解它的,当人类被局限在地球表面,人类观察到的东西会受到我们所处的位置、观测的时间,以及前人的理论的影响。可以这么说,人类的世界观预先决定了我们的宇宙模型。
好了!今天的内容就到这里,想了解更多内容,建议你打开这本《发现宇宙》。感谢你天天听好书,我们明天见!
《发现宇宙》
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出版社:北京联合出版公司
作者:[英] 约翰·D·巴罗(John D. Barrow)
译者:丁家琦 浪花朵朵
出版时间:2020年12月
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