地心說錯在哪兒？

在今天每一場關於理論革命的教育中，地心說被日心說取代都是必不可少的一課。那些革命中的科學家是如何偉大，人人耳熟能詳。

但地心說究竟錯在哪，日心說又究竟對在哪，可不是這麼一件太顯然的事情——即便到了今天，大多數人也只知其一不知其二。

本期混亂博物館是一系列教條批判中的第一期，希望能給你留下深刻的印象。

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－文字稿－

所有文化都有過這樣一種觀點：在遼闊無垠的大地上，太陽每天清早自東方升起，穿過天穹，傍晚在西方落下——比如中國人從西周開始就有的蓋天說。

但是那些智者眾多的文明很快發現了大地並非平面：遠行的航船總是先露出上方的桅杆；一年中影子的長度總在變化；月食總是發生在滿月時分，而且陰影是個圓形。

於是早在公元之前，人類又有了渾天的宇宙模型，「大地是個球面，天穹是更大的球面包裹其外，日月星辰沿著各自的軌道圍繞地球運動」。尤其在西方，柏拉圖在《理想國》里精確地構思了宇宙結構：水和土造成的地球位於正中，包裹著空氣，然後依次是月球、太陽、金星、水星、火星、木星、土星和眾恆星，這些永恆的火。

爾後在2世紀，托勒密系統化了這套古典理論，地球位於宇宙中心，幾層天空包裹在外，依次是鑲嵌著月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星的軌道，再外圍還有一個恆星天，就是流傳千年的歐洲地心說。

地心說不止調整了天體的次序，托勒密的聰明才智體現在他全面考慮了各種觀測現象，尤其是火星逆行等非勻速天體運動，提出了均輪和本輪。

所謂均輪，就是天體圍繞地球運行時的大圓軌道，但是這個軌道的圓心不在地球上，也符合了天體距離變化帶來的亮度變化，以及地球自轉傾角帶來的季節變化。

所謂本輪，就是每個天體在環繞均輪轉動的同時，還會環繞一個圓心在均輪上的小圓軌道運行，天體不同，本輪也不一樣大，這同時解釋了為何行星經常在天空中改變運動的方向和速度。

經過了這些調整，托勒密的地心說完美適應了當時所有的觀測事實，能夠相當準確地預測日食和月食，這在19世紀之前都沒有致命的誤差。托勒密的地心說在17世紀被伽利略等人的日心說取代，並不是因為它「錯了」——畢竟運動狀態與參考系關係密切，我們沒有理由說以太陽為基準就比以地球為基準更加正確。

而是因為地心說的直觀感受太美好了：地球位於宇宙的中心，天體以永恆的秩序沿著不同的正圓軌道層層嵌套，這不但滿足了完美運行的心理需求，也讓宇宙顯得更加精緻，彷彿蘊涵了一種深邃的構思。因此地心說很快被基督教神學相中，由教權親自維護，退化成了一套教條，在文藝復興以後成為的整個神秘主義傳統也都試圖從中揣摩神的意志，將它貫徹到占星術和鍊金術中。

所以作為一套教條，地心說當然不肯接受新的觀測事實，它不能承認其它行星有衛星，以免破壞了五星二耀和上帝七日造萬物的對應關係；不能承認彗星是大氣層以外的物質，以免破壞了天體的完美無瑕；更不能承認太陽上有黑子，神的直接造物不允許有任何缺陷——這樣一套腐朽的理論，必然會被經驗科學徹底摒棄。

另一方面，地心說的本輪和均輪雖然良好吻合了前現代的觀測事實，但是一旦追求更加精確的觀測結果，它就變得非常可怕了：以地球為參考系，行星在漫長的運行中會形成複雜的內旋輪線，盤盤區區，看的人眼花，如果你小時候玩過萬花尺，應該會對這種圖案相當熟悉——所以太陽作為參考系雖然不比地球作為參考系更加正確，但是能讓計算更加簡便，這是日心說取代地心說的另一個關鍵原因。

然而倒過來想一想，如果有那麼一群科學家堅持地球是宇宙的中心，同時也誠懇地接受事實檢驗，他們同樣可以構造出一個符合一切觀測事實的現代地心說，甚至得出另一個版本相對論：地心說的地球不會自轉，那麼地轉偏向力就不能用非慣性參考系解釋，我們為了解釋地球上的颱風為何旋轉，就必須假設宇宙中有一個環繞地球的巨大力場，成為時空彎曲的另一種表述——那麼，我們再挖一個坑吧！

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