世界讀書日 | 你為何相信地球繞著太陽轉？

《誰見過地球繞著太陽轉》類似講解一道初中的幾何證明題。已知條件是什麼呢？就是展現在我們眼前的浩瀚的天空，這個天空對古今中外所有的人都是開放的，那要證明的結果是什麼呢？結果就是：宇宙的真實模樣。這個結果早就家喻戶曉了，但是這個饒有趣味的過程很多人卻不清楚。

人類從遠古蒙昧時代的所知甚少，逐步認識到大地是球形，再逐步認識到地球是太陽的行星之一，走過了極其漫長的路。走這段漫漫長途，人類憑藉的僅僅是自己的一雙肉眼和一些簡單的儀器，所需要的知識也就是初中的幾何知識，主要是平行線、圓和三角形知識。所以，這段歷史對於一個有初中文化基礎，有空間想像能力的人來說，應該是容易理解的。

當人類第一次抬起頭仰望星空的時候，就被那浩瀚而神秘的星空震懾了，從此便開始了無窮無盡地追問、探索。

經過無數「智者」的思考、分析，一些相對簡單的問題有了較為合理的答案，歷史上各文明古國在互相交流很少情況下，都先後得出了一些基本的推斷：天是一個完整的圓形，大地的下面還有一個與「北天極」對應的「南天極」，月亮是一個自身不會發光的球體，白天也是有星星的，能夠確定太陽的位置以及在星空中運行的路線，明白日月食的成因……這些，都可以稱為早期天文學的里程碑。

世界上無論哪一個民族，無論文明來得早晚，也無論進化得快慢，都有過對天空與大地的觀測和思考，也都有過對宇宙結構的種種猜想。當然，我們看到，大多數猜想最後都歸之於神靈，因為這一切太神秘了，只要一想到宇宙的浩瀚與永久，我們的心靈就會顫抖。

最開始的時候，人們都覺得大地總體是平的，但無法想像地下有多深，更無法解釋日月星辰是如何從西邊的地下「鑽」到東邊去的；古希臘畢達哥拉斯學派提出了大地是球形的猜想，並進行了論證，還指出天體都是在圓周上勻速運轉的。儘管還有很多疑問，但因為證據可靠，大多數天文學家都認可了，球形的大地也是對日月星辰如何穿地而過的最好解釋。

天文學家們開始對天體的運行方式作種種假設，早期的宇宙模型是簡單的，天體圍繞地球在圓周上運行。簡單的圓周運動無法解釋行星的神秘行蹤，於是柏拉圖指出，行星運行的快慢順逆現象可以用勻速圓周運動的組合來解釋，歐多克斯進而設計了以地球為中心的複雜的圓球組合。

圓球組合只能大體上解釋行星的逆行，粗糙且結構異常複雜，也無法解釋行星離地球時近時遠的現象；阿波羅尼烏斯找到了另一種圓周組合的方法，即本輪均輪組合，這種組合功能非常強大，加上後來的喜帕恰斯的偏心圓方法，行星的時進時退、時近時遠、時快時慢都得到了很好的描述。托勒密採納了本輪均輪及偏心圓方案，並將它細化、量化，組合成一個完整的體系，並且能夠成功的預測行星的位置，這個體系已經暗含了行星離太陽的相對距離及行星繞太陽運轉的速度。

四季隨地球公轉變化示意圖

哥白尼將太陽靜止在宇宙中心，而地球在運動！「擺脫」了托勒密體系「束縛」的地球一旦運動起來，宇宙的秩序便發生了根本性的改變。

從古希臘的畢達哥拉斯開始，眾多的科學家就信奉「宇宙是和諧的、簡單的」，哥白尼體系表現出高度的和諧、統一、自然和簡潔，這是托勒密體系無法相比的，正是由於這種顯著的和諧、統一、自然和簡潔，哥白尼體系逐漸征服了越來越多的天文學家和哲學家，哥白尼體系的生命力正是從這些地方體現出來的。

在哥白尼之後，天文學家第谷發現，如果把托勒密體系的本輪均輪大小互換，那麼所有天體的運行將不會受到任何改變。但是這一互換卻可以直接把托勒密的體系變成「地球在世界的中心，太陽繞著地球轉，但是其他行星繞著太陽轉」的這麼一種折中體系。該折中體系其實等價於哥白尼的體系，只是還固執的認為地球必須在宇宙中心罷了。

在哥白尼逝世後的一個多世紀里，偉大的科學家相繼出現，他們勇敢的捍衛、傳播、完善哥白尼體系，將這一體系向前推進。他們中，有天空「立法者」開普勒，「天空哥倫布」伽利略，以及站在巨人肩上的牛頓。

隨著科學技術的發展，一些重要的證據被相繼發現了——「光行差」、哈雷彗星回歸、恆星視差、「計算得到」的海王星。

我們已經跟隨歷史上的天文學家，一起完成了這項證明。無需離開大地，我們就可以知道大地是球形的；無需「站在與地球運動軌道平面相垂直的，離太陽中心數億公里以遠的地方，看上一整年時間」，我們就可以確信地球在圍繞太陽旋轉，這就是人類的智慧！

（本文由安靜摘編自《誰見過地球繞著太陽轉》一書，科學出版社授權《賽先生》刊發，標題為編者所加。）

亘古不變的科學智慧之光

今天，「日心說」婦孺皆知，似乎是不證自明的真理。然而真的是這樣嗎？「日居月諸」「七月流火」「三星在天」，幾千年來，人類親眼看到的，明明是日月星辰在繞著地球動。

誰見過地球繞著太陽轉？

沒有人。

那麼你還相信地球真的是在圍繞太陽旋轉嗎？在《誰見過地球繞著太陽轉》這本書中，作者葛雲保先生如是問。

這是一本與眾不同的科普作品。它的目的不是介紹日心說的知識，而是引導我們思考，引導我們重溫建立日心說的科學歷程。打個不大恰當的比方，這本書就像一架時空穿越機器，載著讀者穿越千年，去重新發現天地間的規律。

它帶我們回到人類的遠古時代。我們的祖先看到春去秋來、日出日落，終於發現了太陽與四季的關係；它帶我們回到古希臘，夜觀天象、晝測日影，發現地球是圓的，算出地球的大小；它帶我們追尋天才的阿里斯塔斯克，丈量天地的尺寸，把地球推下宇宙中心的神壇，超越時代整整兩千年；它帶我們與阿波羅尼烏斯、喜帕恰斯、托勒密這些或陌生或熟悉的先賢為伍，用唯美的圓周運動和精巧的幾何模型構建地心說的宏大體系，獨步千年；它帶我們來到十六世紀，與哥白尼一起掃清托勒密天空中的朵朵烏雲，發現日心說的宇宙是如此簡潔、如此和諧；它帶我們與「天空立法者」一起破除圓周運動的舊法律，與「天空哥倫布」一起發現新的衛星和大陸，與牛頓一起用牛頓力學和萬有引力詮釋統一天地；它引導我們從古人的視角觀察，在幾千年的時間跨度上體味科學探索的艱辛曲折、享受科學發現的欣喜愉悅。

這是一本與眾不同的科普作品。它的作者不是天文學家，而是一名天文愛好者。葛雲保先生花了近十年的時間，學習、觀測、計算、思考，寫成了這本書，只為回答一個為什麼：為什麼人類認為地球圍繞太陽轉動？

古代天文學家對北極星非常尊崇，認為它固定不動，眾星都繞著它旋轉。

正因如此，這是一本適合大眾的科普書。讀懂它，只需要簡單的數學和推理；正因如此，這是一本充滿感情的書，字裡行間都能夠感受到作者對科學的愛好、探索科學的激情；正因如此，這是一本啟發人們思考、激發人們探索的書。這是我認為這本書最值得推薦的地方。正如我的好友、國家天文台研究員陳學雷在推薦語中所說，「對於探索宇宙來說，這種對大自然奧秘的興趣和思索的能力，比具體的最新知識更重要」。

是的，科學知識會隨著人類的進步與時俱進。就在兩年前的2013年3月，普朗克宇宙微波輻射衛星首次證實，太陽在宇宙大爆炸的餘燼中以約380km/s的高速運動。這篇論文的標題有些奇怪——「Eppursimuove」。「Eppursimuove」是義大利語，意思是「它仍在運動「。據說，這是1633年伽利略被迫宣布放棄日心說後的喃喃自語。

如今，這篇論文證實的太陽系整體在宇宙空間中的「絕對」運動，已遠遠超出了日心說的框架。但是，它仍然以「Eppursimuove」為標題，表達的是當代天文學家對科學先哲的敬意，是對他們廓清迷霧、揭示天地奧秘的喝彩。

永恆不變的，是科學探索的精神；無邊無界的，是科學智慧的光芒。科學家如是想，科學愛好者如是想，本書如是想。

（本文系作者為《誰見過地球繞著太陽轉》一書所撰寫的書評，科學出版社授權《賽先生》刊發，標題為編者所加。）

這本書讓我們從古人的視角出發，重新發現大自然給我們的啟示，還原先賢們的思想歷程。葛先生不是專業的天文學家和史學家，但這使他具有更貼近普通人的視角。這是一本啟發思維的書，所需要的知識並不多，一般中學生都完全可以讀懂；閱讀此書可讓人不僅知其然，而且知其所以然。而對於探索宇宙來說，這種對大自然奧秘的興趣和思索的能力，比具體的最新知識更重要。

——國家天文台宇宙暗物質與暗能量研究團組首席科學家、研究員 陳學雷

在科學發展的歷史上，許多通過縝密地分析、嚴謹地推理和豐富地想像而得到的預言要遠遠超前於實際的觀測，人類對宇宙的認識便是如此。本書值得細細品味。

——中國科學院院士、美國普林斯頓大學和北京大學教授 鄂維南

這本書用淺顯的語言講了一個深刻的「故事」：人類對大自然的理解是如何通過一點一滴地觀察和數學語言構建起來的。現代科學的起源是人對天地的認識。讀者可以從中學到科學的精神，感受到實證主義的力量。

——美國西雅圖華盛頓大學應用數學系教授 錢紘

絕大多數科普書告訴我們，世界「是什麼」和「為什麼」，像本書這樣通俗講解探索過程的確實很少，而科學的精神、趣味以及科學家的智慧正是在這個探索過程中體現出來的，特別適合中學生及對此有興趣的大眾閱讀。這樣的科普很有意義！

——北京大學數學科學學院教授 李偉固

豐富的科學知識之外，作者的歷史敘事還講出了科學哲學的一個大道理：科學不是靠「證實」，而是靠「證偽」來發展的！「證實」不過是發展的要素，「證偽」才是發展的動力。

——以色列特拉維夫大學東亞學系終身教授、中國「長江學者」講座教授 張平