revolution
【作者：K²】
在现在的生活里面旅游已经成了大家的一种生活的常态，而在旅游的时候我们往往凭一只手机就可以走遍天下，为什么呢？因为手机里面加载了地图，所以你可以方便地去查询你在任何时刻的位置，所以我们自然会问，「在宇宙的时空里面地球又是处于一个什么样的位置呢」？
其实这个问题就古人很早就开始去思考了，「屈原 」在《天问》里面就提出「日月安属，列星安陈？」也就是日月星辰，到底是怎么安放的呢？为了去回答这个问题，首先要从历史里面去寻找答案。
在介绍哥白尼革命之前，先了解一下一个英文单词的含义的变迁，这个英文单词叫做「Revolution」，如果在任何一本英汉词典里去查询这个单词的话，你会发现它有两个含义：一个含义是「革命和变革」，另外一个含义是「圆周运动」。
- 为什么会有这两个风马牛不相及的含义集中在同一个单词里面呢？
这要从天体的运动来谈起，在人类的历史里面，在很长的一段时间里面人们都认为地球是宇宙的中心，因为凭我们直观的感受日月星辰都在绕着地球在转动，这是作为「地心说」的一个很直接的一个观测证据之一。
而另外一个证据是，遥远的恒星看上去是不动的，假设我们在行驶的汽车里面去观察汽车窗外的景物，会看到离你最近的景物在快速地后退，相对远一些的景物，它们以比较慢的速度在后退，而最远的地方的那些景物，它们几乎是不动的，所以所谓的「地心说」其实它就是把这种相对运动作为支持「地心说」的一个证据，它认为如果说我们的地球在宇宙空间里面是运动的话，我们应该看到我们周围的恒星都在向后退，但是我们没有看到，当然我们今天知道其实真正的原因是因为恒星离我们太遥远了，它的位置太难以测量了，因此这种位置的变化叫做——「视差」。
在古希腊的先贤们有这样一种观点，他们认为地球作为宇宙的中心，而其他的日月星辰、太阳和行星它们都是在绕着地球做匀速的圆轨道运动，它们的位置是介于地球和恒星之间的，这就是所谓的「同心球」的宇宙模型。
但是这个模型在解释实际的行星运动的时候遇到了很大的困难，而这个困难表现在两方面：一方面是行星的逆行，另一方面是行星的亮度的变化。
- 行星的逆行及行星亮度的变化
指的是在观察夜空的时候会发现，对一个特定的行星「譬如火星」在每天同一时刻它的位置总是会从西向东缓慢地在移动的，这种运动称为「行星的顺行」。但是在每年的某些时刻，它的运动方向会发生改变，会从东向西变化，这种运动称为叫做「行星的逆行」，并且人们还发现在顺行和逆行之间，行星的亮度也在相应地发生了变化。
在古希腊有一个传统叫做「拯救现象」，既然有一套理论了，如果说观测与事实相矛盾的话，那么就要在这个基础上加以修补，所以当时的人们就提出了用匀速的圆周运动的组合来解释行星的逆行的现象，其中由「托勒密」所提出的模型最为有代表性，他们认为行星其实是在绕着一个看不见的点在做圆轨道运动，而这个点又在绕着地球做匀速的圆轨道运动，所以把这两个不同的轨道就分别称为「本轮」和「均轮」，由于它们的组合运动所以就使得它们在天空中似乎表现出顺行和逆行，这两个不同的运动的形式。
而到了1543年，「哥白尼」重新探讨了行星的逆行，并且发表了他的《天体运行论》，在这本著作里面「哥白尼」就提出了太阳产生宇宙中心这样一个观点，那么地球和其他的行星一样在绕着太阳做运转，而我们看到的天体的东升西落其实是由于地球的自转所导致的。
- 「哥白尼」模型里面是如何解释行星的逆行呢？
这就相当于我们在高速公路上驾驶一辆汽车，如果你的速度足够快的话，那汽车会逐渐地追上邻近车道的汽车，最后超越邻近车道的汽车，所以去度量临近车道汽车离你的距离的话，你会发现它们首先会变短然后再加长，在方向上就表现为先靠近再远离，而这和行星的逆行和顺行在道理上其实是完全一样的，所以在「哥白尼」的理论里面，逆行和顺行都是由于地球和行星的相对运动所造成的。
通常人们认为哥白尼提出了「日心说」，就彻底粉碎了「地心说」这样一个观点，从而在人们建立了太阳是宇宙中心，这样一个崭新的观念，但其实真实的历史并不是那么回事，在哥白尼提出日心说的时候他也犯了很多的错误，比如说他也相信行星的运动应该是圆轨道运动，这就使得日心说对于行星运动的预言，其实在精准程度上并没有超越地心说。
所以如果要去甄别「日心说」和「地心说」这两类模型，到底哪一个是更加符合实际的话，必须要回答这样几个问题：
- 第1个：行星是否真的是绕着太阳在运动？
- 第2个：行星如何绕着太阳运动？
- 第3个：行星为什么要绕着太阳运动？
1609年伽利略利用他研制的天文望远镜去观测星空，发现了更加有力的证据来表明「日心说」才是更可靠更合理的，伽利略有很多新的天文发现包括金星的位相、月球表面的凹凸不平的特征以及发现了行星的卫星等等，其中最有代表性的就是金星的位相，伽利略手绘了金星的位相的变化，金星表现出类似于新月、上弦月和满月这样的形态。
金星其实跟月亮一样也是不发光的，我们看到金星是因为它反射了太阳光，金星这种位相的变化就可以用来作为检验「日心说」和「地心说」这两类学说的直接的证据，在地心说里面金星要么在太阳和地球之间，要么在太阳轨道之外，但是它的位置离太阳总是不远，所以在这样的情况下面金星的位相，要么表现为「新月」，要么表现为「残月」，它不会出现上弦月和满月这样的位相，但是如果说金星和地球一样在绕着太阳转动的话，那么这个时候就会依次出现从新月到上弦月到满月，类似月亮位相变化的这样一个特征，所以这就非常直接地证明了日心说才是更好地反映行星运动规律的这样一种理论。
到了1619年，「开普勒」通过分析「第谷」观测的数据，开普勒提出了行星运动的定律，它可以正确的行星位置的变化，因为他发现行星运动其实是按照椭圆轨道来进行的，而不是圆轨道运动，再接下来到了1687年，牛顿提出了万有引力定律，它表明在宇宙里面天体的运动和在我们地面上看到的物体的运动其实遵循的规律是一样的，比如行星绕着太阳做轨道运动，和在地球上面潮汐的现象都是由于引力造成的，从此以后人们才真正意义上的认识到行星运动它的物理的根源，而正是因为这个原因，「Revolution」这个单词才从天体的圆周运动演变为革命和变革，因为它极大地改变了人们的宇宙观，对于后续的科学研究也产生了深远的影响。
哥白尼面革命持续了150年，一方面它改变了我们的宇宙观，另一方面它又触发了新的宇宙观，哥白尼革命的影响表现在以下几方面：
- 1.哥白尼原理
关于宇宙观的哥白尼原理，哥白尼革命第1次把地球从宇宙的中心给移开来了，后来的科学研究又发现太阳也不是宇宙的中心，再接下来发现我们太阳所处的银河系其实也只是一个普通的星系，所以人们就逐渐有了这样一种认识，就是地球在宇宙中并不具有任何的特殊地位和重要性，也正因为如此爱因斯坦高度评价了哥白尼的成就，他认为哥白尼不仅铺平了通向近代近代天文学的道路，而且引起了人们宇宙观的决定性变革。
- 2.科学精神
科学精神的精髓就是实事求是，因为我们看到哥白尼的学说和托勒密的学说，从研究本身来讲是两种不同的思路，不同的方法，而为了去甄别这两种学说，我们最终依靠的是实践或者说依靠的是观众，因此一个科学的理论应该包含了这样的因素，它应该是建立在实践或者是观测数据的基础上面的，它不应该具有任何先验的观念，正如前面提到的，我们不应该具有类似于像行星运动一定遵循匀速圆周运动这样一个观点。其次，在建立科学模型的时候应该以逻辑、数学和物理的语言来描述它，具有可以检验的预言，而通过观测和实践来检验这个模型到底是正确的还是错误的，那么这些科学精神成为后来专门做科学研究所遵循的一些最重要的准则。
- 3.奥卡姆剃刀定律
这个理论是由哲学家「奥卡姆」提出来的，这个理论的实际思想就是简单有效原理，他认为任何一种理论如果没有必要的话就不要给它增加不必要的假设，也就是「如无必要，勿增实体」，所以我们在比较地心说和日心说的时候就会发现，尽管地心说和日心说在预言行星运动的精确程度上面，其实是不相上下的，但是因为日心说更加的简洁，假设条件更少，而能够解释的观测现象的更多，所以人们往往认为它更可能是对的，而这样一种方法也成为后来人们在做科学研究的时候，一种重要的思维的理念。
- 4.本特利佯谬
哥白尼革命并不是人们宇宙观的终结，因为人们在哥白尼革命的基础上发现了新的更加重要的问题，牛顿在建立了万有引力的定律之后，似乎对于宇宙里面物体的运动都可以完美地进行描述了，只不过后来有一位叫做本特利的哲学家给他提了一个问题，本特利在给牛顿的信中写道：“如果说宇宙是有限的话，那么引力会让所有的恒星最终聚集到一起，所以宇宙最后会变成一个大火球，但是另一方面，如果假设宇宙是无限的，那么这时候任何一个天体所受到的引力应该是无限大的，所以宇宙的结局是所有的天体将会被撕裂成碎片，无论哪种情形跟实际的宇宙都是不相符的，怎么去解释这两个疑难问题呢？”
牛顿经过了思考之后给出了他的答案，尽管他对他的答案并不满意，他做了一个假设，如果宇宙是无限大的，并且里面的物质分布是均匀的，那么这样才可以保证任何天体在每个方向上受到的力恰好是可以相互抵消的，所以在这样的条件下面，宇宙应该处于一个静态，但是牛顿也意识到这个静态其实是不稳定的，所以他进一步的假设，认为需要一个连续不断的奇迹来阻止恒星在引力下发生聚集，因为在牛顿的这个解释里面整个宇宙只要有任何一个恒星稍微偏离了它原来的位置，那么整个引力就会发生变化，它会起到连锁效应最终导致宇宙的坍塌。
- 5.奥伯斯佯谬
如果宇宙真的是无限大的、永恒的，那么它会带来没有白天和黑夜的这样一个后果，这就是著名的奥伯斯佯谬，奥伯斯佯谬反映的现象是如果在宇宙里面充满了无数颗恒星，那么在地球上任何一个方向上看的话，都会接受到来自于无数恒星的所有的星光的累积，它们在大小、方向上应该没有任何关系，而根据我们的日常经验知道，白天和黑夜的差别是由于地球的自转所造成的，并且太阳相对于其他恒星要明亮很多，所以面向太阳的那一面是白天，背离的那一面的感受到的就是黑夜，这就是奥伯斯佯谬，所以它实际上反映了宇宙无限并且永恒的观点，本身这个假设是违背了我们的观测事实的。
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