怎麼用最簡單的方式證偽地心說？

11-27

　　地心說選擇地球作為參考系原點來描述天體運行規律，這一點並無錯處。只不過在精確描述太陽系內天體的運行軌道時，以太陽為參考點可大大簡化模型與計算過程而已[注1]。也就是說，從選取參考系的角度而言，以地為心也好，以日為心也罷，只有繁簡之分，但無正誤之別。

　　地心世界觀中真正的錯誤在於它認為地球固定於宇宙中心，相對於恆星背景沒有運動。當然，這也是由於地球相對恆星背景運動產生的效應在古代很難觀測所致。

　　以下試舉三個觀測實例，說明地球相對於恆星背景有相對運動。

1. 恆星視差 (stellar parallax)，純幾何現象
　　所謂視差，即當我們從兩個不同的角度觀察一個距離較近的物體時，它在較遠背景上的投影位置會發生改變。一個日常的例子是分別用左右眼觀察自己舉起的手指，可以看到它相對於背景的位置會左右變化。手指離眼睛越近，這個現象越明顯。類比到恆星上，如果地球繞太陽運行，那麼我們相隔幾個月觀察同一片天區時，距離我們較近的恆星相對於距離我們更遠的廣闊恆星背景會發生位置的移動[注2]。

圖片來源
　　早在古希臘時代，就有人提出，如果地球繞太陽運動，那我們應該能觀察到恆星視差才對。不過由於星星的距離非常之遠，因此恆星視差的效應也非常之小（除太陽外離地球最近的恆星的視差也不足一個角秒），直到1832年才首次被天文學家測量到[注3]。在科學史上，恆星的周年視差是支持地球公轉的重要實測證據。簡單回答題主的問題的話，這個現象足矣。

2. 光行差 (aberration of light)，涉及到速度疊加
　　光行差的大意是說，兩個自身運動速度不同的觀測者在觀測同一個光源時，會認為光源的方向不同。類比一個日常生活中的例子：假設我們站著不動時，感覺到雨滴是垂直下落的（速度為零的觀察者認為源的方向在正上方）；那麼當我們往前走起來的時候，就會覺得雨滴「撲面而來」（運動著的觀察者認為源的方向在斜前方）。

圖片來源
　　由於地球繞太陽公轉，因此一年中不同時刻地球相對一顆恆星的運動方向是不同的（所以速度也不同）。於是在我們看來，這顆恆星的在天空中的方向也以一年為周期不斷變化（變化的量級在十數角秒左右）。
　　光行差是在1726年由James Bradley首先發現的。其實在那個年代，天文學家們本來想要測量的是上文提到的恆星視差。要測量恆星視差，首先必須精確地測定恆星的位置，然後才可以進行比較。於是在這個過程中，James Bradley誤打誤撞地先發現了光行差的現象，並正確地將之歸因於地球繞太陽的公轉。

3. 宇宙微波背景輻射偶極矩 (CMB dipole)，涉及到多普勒效應

　　觀察者與光源的相對運動，不僅會導致上文所說的光行差，還會導致多普勒效應，即相向/相背運動會使觀測到的光的頻率比實際頻率偏高/偏低[注4]。這裡簡單說一下它在宇宙微波背景輻射中的體現。

　　宇宙微波背景輻射在大尺度上是均勻的黑體輻射，可以簡單理解為各個方向上發射的頻率都相同。但由於地球相對於宇宙背景的運動，導致我們實際測量到的來自「前方」的頻率偏高，而「後方」的頻率偏低。反映在下圖所示的全天圖上，就是一個類似「太極圖」的「兩極分化」(數學上稱為偶極矩)的模樣：可以簡單理解為紅色部分頻率偏高，紫色部分頻率偏低[注5]。而我們常見的宇宙微波背景輻射的全天圖，首先需要扣除地球空間運動導致的這個偶極矩[注6]。

　　在這裡需要指出的是，地球相對於宇宙背景的運動，最主要的分量其實來自於整個銀河系在宇宙空間中的穿行、整個太陽系繞銀河系中心的旋轉等等。這些運動的速度大小在每秒幾百公里左右，但其方向在幾百年內都可看做是不變的。地球繞太陽的公轉，雖然速度大小只有每秒30公里左右，但其方向卻有周期性變化（周期為一年）。因此下圖所示的偶極矩中，變化周期為一年的那一小部分，才是源自地球繞太陽的公轉。

圖片來源

　　離「地心說」的原題已經很遠了，就此打住。

[注1]

在托勒密的地心模型中，每個行星配有一個本輪、一個均輪。關於地心說的發展有一個非常流行的謬誤：為了讓理論預測能夠符合越來越精確的觀測數據，人們不得不在本輪之上再加本輪，層層相套乃至幾十個。但事實上，直至中世紀人們對行星位置的預測始終沿用著托勒密的單個本輪的模型（因為他們的數學能力其實並不能應付多重本輪的計算）。Owen Gingerich在"The Book Nobody Read: Chasing the Revolutions of Nicolaus Copernicus"一書中指出了這個謬誤。科學松鼠會對此有一篇很好的中文介紹。

有意思的是，用「本輪套本輪」來描述行星軌道其實是行得通的。正如@李瀟在本題下@李雷的回答中所說，即使地心說「迷信正圓」，只要使用數量足夠多的「層層相套的」本輪，就可以將任意軌道擬合到任意精度。因此，本輪加均輪的地心體系並不是「都這麼複雜了居然還吻合不上觀測」，恰恰是因為還不夠複雜，所以尚不能與觀測吻合良好。

當然，在歷史上，未及地心模型發展到多個本輪的地步，人們已經選擇了更為簡潔的日心模型。

[注2]

如果僅考慮地球公轉，那麼一年以後，恆星會回到原來的位置上。但實際觀測中，由於恆星自身也會在宇宙空間中運動(叫做恆星的「自行」)，因此恆星在空中的實際運動軌跡如下圖所示：

圖片來源

[注3]

Thomas Henderson在1832年首次測量到了南門二的視差，但他對自己的觀測結果不夠自信，因此沒有立即發表。1838年，Friedrich Bessel發表了他對天鵝座61的視差測量結果。翌年，Henderson也發表了自己當年的測量結果。從發表時間來說，Friedrich Bessel拔得頭籌。

[注4]

多普勒效應被廣泛應用於天文光譜學中，用來測量恆星的徑向速度。在地面測量時，直接測到的其實是恆星相對於地球的速度，而這個速度由於地球在公轉，是會有周年變化的。因此，一般我們都要把它換算為相對於太陽系重心的徑向速度。

[注5]

本圖中色彩表示的是溫度的高低，紅色表示溫度偏高，即對應黑體輻射偏向高頻率；請注意不要誤讀為紅移/藍移。

[注6]

除此之外，還需要扣除銀河系自身在這個波段的輻射等等，此處不再詳述。

我一般不回答任何涉及計算的天文題。。。但是。。。謝邀。。。

我淺薄的高中知識告訴我，參考系是可以隨便選取的，而我們需要選擇容易計算的。
關於小車上面有個木條，木條上面有個木塊這種物理題，高中沒刷吐么。。。

地心說沒錯，但是日心說在很多計算中都明顯比前者簡潔。
但是托勒密的地心說錯了。因為他的模型很多和天文現象不符的。
這些錯誤是因為數學工具和水平的不足以及迷信正圓以及……很多原因，是歷史性的不足。但是把地球放在宇宙的中心的觀點，如果配合合適的其他內容，並沒有錯誤。

運動是相對的。
我們可以把運動的參考系放在地球上，也可以把運動的參考系放到火星上。
以地球為中心靜止不動，其它所有天體的運動都可以很有規律。
地心說什麼地方惹你了？讓你這麼不待見？

當年哥白尼反對托勒密的體系，並不是因為有觀測數據無法解釋。實際上，哥白尼所用的星表和托勒密並沒有太大區別。

哥白尼之所以不待見托勒密體系，一點都不是因為托勒密體系在數學上或者觀測上有什麼缺陷。哥白尼的理由，完全是審美方面的。他覺得托勒密體系不夠好看。

觀測到的天體位置與根據地心說計算得到的天體位置有出入

ps在這種情況下人們試圖通過在天體軌道上添加本輪來修正理論使運算結果符合觀測數據，但是本輪越加越多卻依然不能做出有效的預言，理論本身又複雜得令人髮指，於是地心說漸漸被捨棄了

沒法證偽，因為有邁克耳孫-莫雷干涉實驗，你要麼接受光速不變，要麼接受地心說。

相對來說，接受地心說更直觀一些。

而如果要接受光速不變，就必須引入相對論，那就壞了，沒法簡單了。

所以，並沒有什麼『簡單的方式』能證偽地心說。

奧卡姆剃刀。

假設地心說成立，將需要更多的假設來支持它。並且很多現象解釋困難。放棄地心說，就不會有那麼多的麻煩——奧卡姆剃刀。物理理論一般都是自成體系，解釋同一個現象的不同理論體系主要看：一、與觀測的吻合程度；二、是否更簡潔有效(所謂的「美不美」)。地心說即使不錯但也絕對不美。

據我非常皮毛的一點點物理知識，宇宙的空間是在不斷膨脹的，其中的天體是在一直彼此遠離的，就好像吹一個氣球一樣，氣球表面的點都在不斷遠離。

從這個角度來說，宇宙中的任何點都可以稱為宇宙的中心…

包括地球………

咦好像跑題了？摺疊我吧哈哈……

傅科擺，證明了地球自轉