日心說,也稱為地動說,是關(guān)于天體運動的和地心說相對立的學(xué)說,它認為太陽是宇宙的中心,而不是地球.
哥白尼提出的日心說,推翻了長期以來居于統(tǒng)治地位的地心說,實現(xiàn)了天文學(xué)的根本變革.
日心說的歷史
通常認為完整的日心說宇宙模型是由波蘭天文學(xué)家哥白尼在1543年發(fā)表的《天體運行論》中提出的,實際上在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克就已經(jīng)提到過太陽是宇宙的中心,地球圍繞太陽運動.
堅實的大地是運動的這一點在古代是令人非常難以接受的,而另一方面托勒密的地心說體系可以很好的和當(dāng)時的觀測數(shù)據(jù)相吻合,因此即使在《天體運行論》出版以后的半個多世紀(jì)里,日心說仍然很少受到的關(guān)注,支持者更是非常稀少.
這里必須指出的一點是,近代以來關(guān)于羅馬梵蒂岡的地心說和哥白尼的日心說的斗爭是被嚴重夸大的.布魯諾1600年遭受的火刑,并非因為他支持日心說,而是因為他的泛神論等的宗教思想.
事實上,直到1609年伽利略發(fā)明了天文望遠鏡,并以此發(fā)現(xiàn)了一些可以支持日心說的新的天文現(xiàn)象后,日心說才開始引起人們的關(guān)注.這些天文現(xiàn)象主要是指：木衛(wèi)體系的發(fā)現(xiàn)直接說明了地球不是宇宙的唯一中心,金星滿盈的發(fā)現(xiàn)也暴露了托勒密體系的錯誤.
然而,由于哥白尼的日心說所得的數(shù)據(jù)和托勒密體系的數(shù)據(jù)都不能與第谷的觀測相吻合,因此日心說此時仍不具優(yōu)勢.直至開普勒以橢圓軌道取代圓形軌道修正了日心說之后,日心說在于地心說的競爭中才取得了真正的勝利.
哥白尼的日心說
哥白尼為闡述自己關(guān)于天體運動學(xué)說的基本思想撰寫題為《短論》的論文.他規(guī)定地球有三種運動：
1一種是在地軸上的周日自轉(zhuǎn)運動
2一種是環(huán)繞太陽的周年運動
3一種是用以解釋二分歲差的地軸的回轉(zhuǎn)運動
哥白尼在他的《天體運行論》一書中認為天體運動必須滿足以下七點：
1不存在一個所有天體軌道或天體的共同的中心
2地球只是引力中心和月球軌道的中心,并不是宇宙的中心
3所有天體都繞太陽運轉(zhuǎn),宇宙的中心在太陽附近
4地球到太陽的距離同天穹高度之比是微不足道的
5在天空中看到的任何運動,都是地球運動引起的
6在空中看到的太陽運動的一切現(xiàn)象,都不是它本身運動產(chǎn)生的,而是地球運動引起的,地球同時進行著幾種運動
7人們看到的行星向前和向后運動,是由于地球運動引起的.地球的運動足以解釋人們在空中見到的各種現(xiàn)象
哥白尼用以支持他的學(xué)說的論據(jù),主要屬于數(shù)學(xué)性質(zhì).他認為一個科學(xué)學(xué)說是從某些假說引伸出來的一組觀念.他認為真正的假說或者定理必須能夠做到下面兩件事情：
它們必須能夠說明天體所觀測到的運動.
它們必須不能違背畢達哥拉斯關(guān)于天體運動是圓周的和均勻的論斷.
當(dāng)時有許多反對的觀點,但是用當(dāng)時的知識進行了反駁.
反對理由：如果地球在轉(zhuǎn)動,空氣就會落在后面,而形成一股持久的東風(fēng).
哥白尼答復(fù)：空氣含有土微粒,和土地是同一性質(zhì),因此逼得空氣要跟著地球轉(zhuǎn)動.
哥白尼答復(fù)：空氣轉(zhuǎn)動時沒有阻力是因為空氣和不斷轉(zhuǎn)動的地球是連接著的.
反對理由：一塊石子向上拋去,就會被地球的轉(zhuǎn)動拋在后面,而落在拋擲點的西面.
哥白尼答復(fù)：由于受到本身重量壓力的物體主要屬于泥土性質(zhì),所以各個部分毫無疑問和它們的整體保持同樣的性質(zhì).
反對理由：如果地球轉(zhuǎn)動,它就會因離心力的作用變得土崩瓦解.
哥白尼答復(fù)：如果地球不轉(zhuǎn)動,那末恒星的那些更龐大的球就必須以極大的速度轉(zhuǎn)動,這一來恒星就很容易被離心力拉得粉碎.
哥白尼答復(fù)：離心力只在非天然的人為運動中找得到,而在天然的運動中,如地球和天體的運動中,則是找不到的.