哥白尼會認為太陽是宇宙的中心嗎？

01-18

哥白尼認為地球繞太陽轉，其他行星也繞太陽轉，他說過天上所有的星星都繞太陽轉嗎？
如果一個人能發現太陽是行星的中心，他還會認為太陽是整個宇宙的中心嗎？他會認識不到天上的滿天繁星都是和太陽一樣的東西嗎？

是的，哥白尼認為太陽是宇宙的中心，除了月球繞地球轉之外，其它行星都圍繞太陽旋轉，恆星不再需要旋轉了，但恆星仍然以太陽為中心。

哥白尼沒有改變傳統的宇宙論，他只對天文學的數學模型做了小小的改動而已，整個宇宙基本上還是原來的樣子。按照柏拉圖—亞里士多德—經院哲學傳統的宇宙論，宇宙是有限的，而且必須是有限的，有限才有秩序，有秩序才可以被人理解，只有用宇宙的秩序才能解釋宇宙萬物的運動何以可能。解釋了運動何以可能之後，才能用數學去描述運動，才有天文學、音樂學、機械學等各門數學學科。

這套傳統宇宙論的核心內容如下 [1]：

1、宇宙是完美的球形；

2、地球也是球形，位於宇宙的中心，固定不動；

3、從地球到宇宙的邊緣之間，分為一層一層的天球，天球是由以太構成的，堅硬、透明、沒有重量、永恆不朽，圍繞地球做永恆的勻速圓周運動，恆星和行星（太陽和月球也都是行星）都鑲嵌在各層天球上；

4、最外層的天球稱為「原動天」，原動天由於受到神的推動而不停地旋轉，它是整個宇宙中一切運動的來源；（在亞里士多德那裡，原動天以上什麼都沒有，連空間也沒有；在中世紀傳統中，原動天以上雖然沒有物體和空間，但卻是神的居所，如上圖）

5、緊貼著原動天內層的天球是「恆星天」，一切恆星全都鑲嵌在恆星天球上，恆星天球被原動天推動，每天旋轉一周，這就解釋了地球上看到的恆星由東向西的周日運動，以及為什麼恆星之間的相對位置總是保持不變；（有些體系在原動天與恆星天之間還有一層水晶天，如上圖；有些則把水晶天與原動天等同）

6、恆星天推動緊挨著它的土星天，土星天推動木星天，木星天推動火星天，火星天推動太陽天，太陽天推動金星天，金星天推動水星天，水星天推動月球天，一個比一個慢，這解釋了為什麼一切行星都隨著恆星做由東向西的周日運動，但又比恆星慢一點，看起來像是在恆星背景中緩慢向東運動，並解釋了這種東向運動的周期（太陽是一年，月球是一個月）；

7、月球天推動月下區域的火、氣、水、土四元素，這解釋了地球上一切事物的生滅變化。

托勒密的天文學模型就建立在這一套宇宙論的基礎上，比宇宙論模型多出來的是「本輪」，用來描述行星周期性向西的逆行運動。[2]哥白尼對整個傳統宇宙論沒有根本性的不滿，他仍然接受一層層的天球[3]，他不滿的只是托勒密天文學沒能維護天球的完美圓周運動。因此他決定把地球連著月球一起跟太陽交換位置，讓太陽位於宇宙的中心，地球跟月球一起放到第三層天球上，並且讓地球每天自轉一周。這樣一來，恆星天就不必再旋轉了，各層行星天球也不必跟著恆星每天轉一周，行星的東向運動不再是看起來的運動，而是實際上的運動。原則上也不再需要本輪，單憑地球和行星的公轉速度差異就解釋了行星的逆行運動。[4]

哥白尼認為這樣改造過的宇宙模型具有更完美更和諧的秩序，而且，作為天文學模型，其數學計算更簡單更準確。哥白尼信奉新柏拉圖主義，崇拜太陽，認為太陽比地球更有資格佔據宇宙的中心，他讚歎道：

太陽高坐在所有這些天體的中間。在這個最美麗的殿堂里，它能同時照耀一切。難道還能把這盞明燈放到另一個更好的位置上嗎？稱太陽為宇宙之燈、宇宙之心靈、宇宙的主宰，都非常合適。三聖赫爾墨斯稱太陽為看得見的神，索福克勒斯筆下的厄勒克特拉則稱之為洞察萬物者。於是，太陽似乎是坐在王位上管轄著繞它運轉的行星家族。[5]

哥白尼雖然說過他不討論宇宙有限無限的問題，但他實際上從未質疑過有限宇宙，從未質疑過恆星天球，儘管對於他的體系來說，恆星天球實際上已經沒有了用處。哥白尼的宇宙仍然是一個秩序井然的宇宙，也就是說，有確定的中心和邊緣，這一點跟希臘傳統的宇宙秩序是一樣的。

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[1] 上圖出自Petrus Apianus的《宇宙誌》（Cosmographicus liber, 1524年出版）。

[2] 除此以外，為了能夠符合觀測數據中出現的各種細微的不規則變化，托勒密還不得不將地球的位置稍微偏離中心一點點，同時還要使用所謂的equant裝置。

[3] 這就是為什麼他那部偉大著作的標題不該譯成《天體運行論》，因為在這部書里運動的不是天體，而是天球，天體只是鑲嵌在天球上被天球帶著走而已。最恰當的譯法是《論天球的旋轉》，早年譯為《天旋論》可謂十分精妙，折中一點可譯為《天球運行論》。

[4] 但是，為了數學上符合觀測數據，哥白尼仍然不得不像托勒密一樣，把太陽稍微偏離中心一點點，並且在更詳細的計算中還是得用上一些本輪。不過，至少equant裝置不再需要了。

[5] 此段引文，連同上圖，出自哥白尼《天球運行論》第一卷第十章「論天球的次序」。

「如果一個人能發現太陽是行星的中心，他還會認為太陽是整個宇宙的中心嗎？他會認識不到天上的滿天繁星都是和太陽一樣的東西嗎？」

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首先，你說的滿天繁星應該限於恆星。什麼叫做恆星？什麼叫做行星？

現代人所受的教育是，恆星自己能發光發熱，行星較小，圍繞恆星轉。

對於古人而言，恆星就是位置幾乎不變的星星，行星則經常運動，有時還會向後倒退（逆行）。

所以古時候的人傾向於把恆星當作最外層天空的某種固定物，無論地心說、日心說，首先都是解釋行星運動的學說。

一個不盡恰當的比喻，你在看話劇，在舞台上走來走去的是行星，而滿天的星斗則是劇院的門窗之類的存在。

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另外：

從相對運動的角度看，地心說和日心說只是參照系的不同。

以A為參照物說B繞著A轉，和以B為參照物說A繞著B轉，是等價的。

不過愛因斯坦之前的時代，人們傾向於認為，有一個最好的參照系，可以區分絕對靜止和絕對運動。

應該說，由於各種和諧思想，人們對於天體的運動傾向於與圓扯上關係。

但地心說只用圓軌道無法解釋行星逆行，托勒密則給出本輪均輪的嵌套解決。

但是在高精度下，還需要本輪再套本輪。

如果只是本輪套均輪的地心說，那麼和圓軌道的日心說等價。

如果是套了n+1個本輪的地心說，那麼它和n個本輪的日心說等價。

其實，本輪套本輪基本相當於傅立葉展開。日心說比地心說省一項。

在日心說剛出的時候，只需要圓軌道就行了，此時看起來節約了很多計算，物理圖像更簡潔了。

但是等到日心說也需要本輪套本輪的時候，優勢就不那麼明顯了。

不過這時，橢圓軌道的概念被提出來了。

在橢圓軌道之下，日心說無需再使用任何本輪嵌套，完勝地心說。

當然，如果非要堅持地心說，那麼採用橢圓本輪和橢圓均輪就可以了，但是這不明顯複雜么？

接下來的任務就是解釋，為什麼是橢圓了。