它曾经也是正的,后来硬是被天文学家“掰弯”了...

2017-07-03 18:43:20  来源:每日科技网  编辑:

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  地球仪的摆放方式,也反映出了我们对于宇宙的认识,这是哥白尼“日心说”的功劳。
  “三光者,日月星。三才者,天地人。”作为生活在宇宙角落里一颗不起眼星球上的生物,弄清宇宙里那些星点究竟是什么,了解宇宙结构是什么样,一直是我们人类的梦想。
  当我们回顾历史的时候,会惊奇地发现,人类头脑中宇宙观念强烈地影响了当时的社会,包括决定了艺术家画笔下描绘世界的方式。在中世纪,亚里士多德-托勒密“地心说”是主流的宇宙观念,在当时表现上帝把亚当和夏娃驱逐出伊甸园的画面中,上帝手中推动着的竟然是“地心说”宇宙模型,这意思是不是说,因为上帝掌握着宇宙真相,才有资格决定人类的命运?
  《创始记:逐出伊甸园》 The Creation and the Expulsion from the Paradise by Giovanni diPaolo. 1445。表现上帝和天使把亚当、夏娃赶出伊甸园的宗教画。我们要注意飞翔的上帝正在用手推动“地心说”宇宙模型。图片来源:Wikipedia
  地球仪曾经也正过
  “地心说”模型古希腊天文学家托勒密总结古希腊数百年的天文学贡献的成果,它认为地球静止在宇宙的中心,日月行星在轨道上绕地球运行。为了计算日月行星的位置,轨道被设计成圆环套圆环的样子。这个设计虽然计算结果相当准确,但它既不美观,又很繁琐,长期被天文学家们诟病,不过在一千多年里,没有人有能力提出更好的方法,它也就被默认为“正确”的。
  与地心说相呼应的,中世纪学者们表现宇宙秩序,一般采用地球北极向上的方式,外围是日月五星和恒星天球。这就是古希腊宇宙观念的“地球—天球”模式,简称为“天地仪”。值得注意的是,在这里北极向上,赤道面就是水平的,而日月五星所在的黄道面是倾斜的。对于“地心说”模型,这是很自然的——既然地球位于宇宙中心,地位特殊,当然要端端正正,不能东倒西歪。在很多古代科学艺术作品中,“正”的(北极竖直向上的)地球仪或天地仪代表“地球静止在宇宙中心”的思想。
  中世纪学者Johannes de Sacrobosco绘制的宇宙观念,地球位于宇宙中心,北极在上方,赤道水平,黄道倾斜。图片来源:christies.com
  《和谐大宇宙 Harmonia Macrocosmica》by Andreas Cellarius, 1660/61.在地球和行星系统周围,是黄道十二宫。图中表现的是地心说,行星包括太阳都围绕地球运动,地球北极朝上,赤道面水平,黄道面倾斜。图片来源:science.uu.nl
  在这些古代科学艺术作品中,“正”的(北极竖直向上的)地球仪或天地仪代表“地球静止在宇宙中心”的思想。
  后来被弄歪了
  1543年,波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》中提出了“日心说”,用太阳取代了地球成为中心,可以更完善地解释我们观测到的各类天文现象。后来经过伽利略、开普勒等天文学家证明,“日心说”比“地心说”更为合理。从此,占据统治地位一千多年“地心说”被天文学家抛弃。这段宇宙观念的大变革时期,被我们称为“科学革命”。
  1660年出版的星图《和谐大宇宙》就描绘了从托勒密时代到哥白尼时代星图的变迁。也展示了“科学革命”时期,人们宇宙观念的变革。
  《和谐大宇宙 Harmonia Macrocosmica》by Andreas Cellarius, 1660/61.
  主画面是伽利略发现木星卫星之后的哥白尼日心说。 左下角是托勒密和他的地心说。托勒密脚边的天球图上,黄道是水平的。右下角是哥白尼和他的日心说。注意哥白尼脚边被掩盖的天地仪上,黄道是倾斜的,代表被扬弃的地心说,他手里的地球仪,从经纬线上可以看出来,已经“歪”了。图片来源:science.uu.nl
  哥白尼告诉我们,地球只不过围绕太阳运动的一颗普通行星,地球运动包括自转和公转。日月星辰每天东升西落,实际上是地球绕贯穿南北极的自转轴发生自转的结果;黄道面实际上是地球围绕太阳公转的轨道平面。黄赤交角,即我们在之前也提到的(倾斜的)黄道面和赤道面的夹角,是地球整体相对黄道面的倾斜程度。换句话说,地球是倾斜着绕太阳转动的!
  当“日心说”被科学界所公认,确认地球倾斜着绕太阳转动之后,为了形象地表示我们对哥白尼科学革命的崇高敬意,地球仪从此就变成如今的“歪”着的形象啦。“歪”地球仪意味着,赤道面是倾斜的,而黄道面也就是地球绕太阳的轨道是水平的。让地球在“水平”轨道上跑,在我们想象中应该更合理一些,对吧?
  今天的地球仪。图片来源:Toys R Us
  在你的教室里,倾斜的地球仪悄悄诉说着的,正是科学革命时代,哥白尼思想对我们的宇宙观念、对人类文化形成的巨大冲击。
  题外话:—个日常语言里藏着的“哥白尼”
  从“地心说”到“日心说”这个宇宙观念的巨大变革,对人类社会产生了重要影响。意大利天文学家伽利略因为宣传日心说,被罗马教廷审判,这件事至今仍是学者们热议的话题。就连哥白尼指天球周而复始的“旋转”(Revolution)这个词,后来在欧洲语言中衍生出另一个意思,指代另一种人间的新旧循环——“革命”(Revolution),这又是借“宇宙”权威诉说人间的世事变迁。

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