《科学理解的方法论 02》

在根据已有的天文知识，亚里士多德采用柏拉图另一个学生欧多克索斯的地心说，构建了一个宇宙体系。一个有规律运动的宇宙一定有一个静止不动的中心。那就是地球。这符合人们的感知和体验。稍后阿利斯塔克提出了与之相对的日心说，但是一直被人们忽视。地心说在以后的几百年中通过观察不断地被修正，最后在公元二世纪由托勒密系统化完成。在托勒密的理论里，从里往外依次是月球，水星，金星，太阳，火星，木星，土星和恒星天。一层层的天球被去掉，换成轨道。行星绕着各自的圆形本轮均匀旋转。本轮的中心又绕地球旋转。它的轨迹被称为均轮的圆形。本轮中心在均轮上转一周是一日。行星在本轮上转一周是一年。托勒密观察到行星运行不是匀速。于是他将地球从均轮的中心偏离开一点。而行星，比如火星，在运行时，还会出现滞停，甚至逆行的现象。这是引入本轮的一个重要原因。同时，托勒密地心说规定水星和金星的本轮中心必须处在太阳和地球的连线上。而火星，木星和土星到各自本轮的中心必须平行于日地连线。这些规则都是为了符合当时的天文观测，并没有特定的理由。尽管如此，托勒密地心说已是当时天文学极善的现象理论。当他完成《至大论》时，托勒密说道：我只是一个凡人。当我探寻到星辰的运行时，我好象和宙斯在一起品尝神的佳肴。

在这之后的一千多年里，更精细的观测促使了地心说更多的修正。补救的办法就是在本轮上再添加本轮。最后本轮多达八十多个。这样地心模型变得非常复杂。我们不知道哥白尼什么时候开始怀疑地心说。最大的可能性是哥白尼在意大利求学期间了解到阿利斯塔克的日心说。阿利斯塔克的观测证明太阳比地球大好多倍。很难想像大个头的太阳会绕着小个头的地球运转，而不是地球绕太阳转。1510年回到波兰不久，哥白尼在他的《天体运行假说》的小册子里提出了他的日心说理论。昼夜的变化和太阳的东升西落都是因为地球的自转。太阳是宇宙的中心。包括地球在内的所有行星都绕着太阳运行。而月球绕着地球运行。于是，托勒密地心说里的那两条强行约束近地行星和远地行星（或者说近日行星和远日行星）的规则没有必要了。地心说里的为了符合现测而任意设定的本轮与均论的比例也没有必要。行星的逆行现象可以由地球的相对运动解释。此外，哥白尼发现在日心说里行星运行的周期随着与太阳距离的增大而递次增长，呈现出一个良好的规律。

基于同样的天文观测结果，哥白尼的日心说比托勒密的地心说更简洁，更优雅。根据简单性原则，人们更倾向于一个简单的理论，而简单的理论更接近于真实。在实质上，哥白尼所做的就是利用奥卡姆剃刀原理，将地心说里的无逻辑关联的枝叶全部剥离掉，让事物的本质显露出来。为了达到这个目标，就需要转换一个视角，将地球为中心转变成太阳为中心。哥白尼的发现确实是一次人类认识上的革命。他挑战和推翻的不仅仅是当时神学的共识，而且是人类所固有的经验体验的观念。我，或者说人，都不自觉地以自我为中心，因为我是一切感知和思想的源点。哥白尼的《天体运行论》直到他临终前才正式出版。当然，哥白尼也无法摆脱一些观念。他坚持认为行星运行轨道一定是完美的圆形。所以在他的日心说里还是保留了本轮。大约一百年后，开普勒从第谷那里继承大量的天文观测数据并进行分析，最后肯定了行星运行轨道不是圆，而是椭圆，并提出了开普勒三大定律。这时候，支配天体运行的基本规律慢慢地从哥白尼日心说为基础的现象模型里显现出来。

--写于2022年6月22日（图片来自网络）