西方天文学发展的三个阶段地心说日心说大爆炸说

　　一、地心说
　　地心说最早是由古希腊哲学家欧多克斯提出的，经过亚里士多德、托勒密得以建立和完善。地心说在古代西方对长期处于信奉的地位。托勒密认为，地球在宇宙中心处于静止不动的状态。从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，它们沿着各自的运行轨道绕地球运转。太阳、月球的运动比较简单。行星的运动相对复杂些，行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。恒星天是镶嵌着所有恒星的天球，它处在太阳、月亮和其他行星之外。在它外面，是推动天体运动的原动天。
　　地心说是世界上第一个行星体系模型。它承认地球是球形的，并把行星从恒星中分离开来。地心说致力于探索和揭示行星的运动规律，极大地推动了人类对宇宙的认识。尽管地心说把地球当做宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不容置疑。
　　地心说最重要的成就是运用数学方法精确计算出了行星的运行轨迹，托勒密还第一次提出了运行轨道的概念，设计出了一个本轮均轮模型。人们可以按照这个模型，定量计算行星的运动，据此推测行星所在的位置。这个模型具有重大的生产实践意义，因为在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象。
　　虽然本轮均轮模型的出现具有创造性的意义，但是它建立在托勒密对有限观察资料的整合基础之上，缺乏坚实严密的科学推理。
　　托勒密人为地规定本轮、均轮的大小及行星运行速度，才使这个模型和实测结果取得一致。到了中世纪后期，随着观察仪器的不断改进，人们能够更加精确地测量出行星的位置和运动，观测到行星实际位置与这个模型的计算结果存在偏差，这个模型的弊端逐渐显现出来。然而，由于人们对地心说的盲目信奉，他们不但没有认识到这种偏差是由地心说本身的错误造成的，还试图通过增加本轮的方式对地心说进行补救。这种做法一开始还能勉强应付，后来小本轮增加到八十多个，却仍然不能精确地计算出行星的准确位置，人们对地心说的正确性开始产生怀疑。直至16世纪，哥白尼创立了日心说，地心说的地位大不如前，逐渐被淘汰。
　　二、日心说
　　1543年日心说理论登上了人类思想史的舞台，波兰天文学家哥白尼在临终时发表了一部具有历史意义的著作《天体运行论》。这个理论体系提出了一个明确的观点，太阳是宇宙的中心，一切行星都在围绕太阳旋转。该理论认为，地球也是行星之一，它一方面像陀螺一样自转，一方面又和其他行星一样围绕太阳转动。日心说否定了地球是宇宙的中心，确立太阳为行星系统的中心。
　　这看似简单的调整，实际上是一项意义非凡的创举。哥白尼通过对天体系统的严密观测，得出大量精确的观测数据，辅以当时还在发展中的三角学的成就，对行星、太阳、地球之间的关系进行了科学详尽的分析，计算了行星轨道的相对大小和倾角等，营造出了一个井然有序的太阳系。哥白尼的计算不仅结构严谨，而且计算简单，与已经加到八十余个圈的地心说相比，哥白尼的计算与实际观测资料能更好地吻合。因此，地心说最终被日心说所取代。
　　托勒密的地心说能够在中世纪的欧洲长期占有统治地位，与当时的神权统治是密不可分的。当时的基督教会向人们传递的思想是上帝创造了人，并把人置于宇宙中心，而地心说的理论与这个说法不谋而合，符合神权统治的需要。对教会来说，如果谁对地心说怀疑，那就是亵读神灵，大逆不道，要受到严厉惩罚。否认地球是宇宙中心的日心说，显然违背了基督教义，为教会势力所不容。
　　为了维护日心说，坚持真理的仁人志士与黑暗的神权统治势力进行了不屈不挠的斗争，并为此付出了血的代价。为了捍卫这一学说，意大利思想家布鲁诺被教会用火活活烧死，意大利科学家伽利略被宗教法庭判处终身监禁；开普勒、牛顿等自然科学家，也在这场捍卫真理与科学的战斗中作出了重要贡献。
　　三、大爆炸说
　　大爆炸说缘起于一个震惊世界的发现，1929年天文学家哈勃将其公之于世。这个发现的结论是宇宙在高速地膨胀着，所有的河外星系都在离我们远去。基于这一点，天文学家想到，既然宇宙在膨胀，那么就有可能有一个膨胀的起点。于是，天文学家勒梅特提出了宇宙是由一个原始原子爆炸而成的观点，美国天文学家伽莫夫接受并发展了勒梅特的这一思想，于1948年正式提出了宇宙起源于大爆炸的学说。
　　伽莫夫把宇宙看作是一个温度极高、密度极大的原始火球，它由最基本的粒子组成。根据现代物理学，这个火球必定会以迅猛的速度膨胀，它的演化过程好像一次巨大的爆发。宇宙密度和温度随着火球的迅速膨胀而不断降低，一些化学元素形成于这个过程，然后产生由原子、分子构成的气体物质，气体物质逐渐凝聚形成星云，最后各种天体从星云中逐渐产生，现在的宇宙得以形成。
　　这种学说听起来会觉得非常离奇，难以置信，由于缺乏有力的观测证据，在它刚刚问世时，并未得到科学界的认可和响应。直到1965年，宇宙背景辐射的发现才使大爆炸说重见天日。原来，大爆炸说曾预言宇宙中还残留着原始火球的余热，这种余热应表现为一种四面八方都有的背景辐射。而特别令人惊奇的是，这种背景辐射的温度与伽莫夫预言的余热温度恰好相当。另一方面，随着天文学数据的完善，天文学家根据这个数据推算出宇宙的膨胀年龄，已从原来的五十亿年增到一百亿至二百亿年，这个年龄与天体演化研究中所发现的最老的天体年龄是吻合的。大爆炸说与其他宇宙学说相比，能够更多、更好地解释宇宙观测事实，已被大多数天文学家接受，很多过去无法解释的问题正在逐步解决，大爆炸说成为最有影响、最受瞩目的一种宇宙学说。
　　2022年8月9日星期二迟明笔记