“日心说”竟然在古希腊时代就出现了？

我们都知道地球是绕太阳转的，日心说理论的功劳一般归给波兰天文学家哥白尼。哥白尼的著作确实让日心说在欧洲得以广为流传，但他并不是历史上第一个提出日心说的人。

实际上，古希腊天文学家阿里斯塔克已经提出了日心说理论。但是他的理论在当时就遭到了很多批评：

第一，地球绕着太阳转的时候，为什么天上的飞鸟不会被落在后面？

第二，地球自转的时候，为什么不会把地表的物体甩出去？

第三，地球的位置如果在变动，那不同位置看到的星空也应该不同，为何观察不到这个不同？

前两个批判实际上是不成立的，但这需要整个物理学的进展才能懂得原因，希腊人没办法知道。第三个批判的答案是恒星和地球的距离极度遥远，星空变化极其微小，肉眼看不出来，要到19世纪才终于依靠精准仪器测得，希腊人无法验证这一点。因此，日心说在古希腊从来没能占据主流地位。

这些问题不但困扰了古希腊人，哥白尼也没有能够回答。他选择日心说，是因为他无法赞同当时主流的地心理论，而不是因为他在日心说本身取得了什么关键突破。

当时欧洲的主流体系是托勒密地心系统。如果只有地球和太阳，那谁绕谁转是等价的，但加上别的天体就麻烦了。一个典型的例子是，如何理解行星的逆行？如果万物都是绕着地球做圆周运动，那么行星的天球上划出的轨迹也应该是一个大圆。现实并非如此：行星在天球上的轨迹有时前进，有时后退。比如所谓的水逆，就是水星暂时后退的时期。

托勒密使用的解决方案有两条。第一，允许圆套圆，天体不是直接绕着地球转，而是绕着虚空中的一个点，这个点再绕着地球转。第二，允许偏心。地球并不在圆周运动的圆心上，而是偏出来一段距离。

这个方法在数学上近乎无懈可击，只要圆够多，什么轨道都能差不多给模拟出来。实际上托勒密体系在当时和观察几乎完美符合。缺点就是，它实在太过繁琐了，中世纪欧洲天文学家大多不相信真正的天体运行会如此麻烦，觉得这只是一套数学工具而已。

换成更符合现实的日心说，照理来说就能够简化。但是，哥白尼系统还不是完全符合现实：他依然相信所有的天体都是圆周运动，而真实的运动是椭圆，不是圆。为了纠正这个偏差，他还是不得不使用圆套圆的办法，用的圆甚至比某些版本的托勒密体系的圆还多。不过，他的系统确实不再需要偏心了。当时的天文学家认为这是他的主要成就，但这并不足以说服天文学界改变想法。

要区分两个系统的高下，现有的数据已经不能解决问题了，只能依靠新的科学工具带来新的观察。这个观察，来自望远镜的使用。伽利略使用望远镜，发现金星就像月球一样，有完整的相位变化，会从全黑变成月牙变成上弦变成全亮。

这说明什么问题呢？天文观察发现，金星始终不离太阳附近。如果金星是绕着地球转，只是碰巧和太阳维持近距离，那金星应该始终维持新月的状态。而只有当金星围绕太阳转的时候，才会一会儿在太阳近侧，一会儿在太阳远侧，表现出完整的一套相位。

这个观察没有立刻让地心说退出舞台。天文学界提出了一种折衷方案，那就是其他行星围绕着太阳转，太阳和月亮围绕着地球转，又维持了一百年的影响力。但是，这个观察还是彻底终结了之前持续一千多年的托勒密体系，为新的天文学打开了大门。

今天我们回顾科学史的进展，很容易嘲笑那些曾经持有错误观点的历史人物。但是，大多数情况下，他们持有这些观点有充分的理由，在当时的场景下都和正确观点旗鼓相当。改变这个局面，往往都需要新的科学工具入场。