說到地心說，很多人就想到托勒密，但其實地心說的誕生是一個複雜又艱辛的過程，從“地心說原型”産生到托勒密的“終極版本”中間涉及到了多個科學家。

我是張老師，這一期我們就一起來聊一聊：“地心說”艱難的誕生過程

在上一期的視頻中，我們講到了畢達哥拉斯根據自己的完美論提出了地球是個球形的觀點，雖然沒啥證據，但也算是蒙對了！

不過呢，這個觀點隻是畢達哥拉斯宇宙觀中的1小部分，他的腦洞比我們想象中要大得多！

畢達哥拉斯

他還認為球形的地球就是宇宙的中心，外面被一圈同樣是球形的天空包着；天空的外面則有一圈叫“和諧球”的球，太陽、月亮、五大行星都在裡面運行；而 “和諧球”外面又有一圈叫做 “天界”的球，所有恒星都住在這裡；最後，“天界”之外還有一圈永不熄滅的天火，星星們通過反射“天火”發出光芒。

就這樣，地球、天空、和諧球、天界、天火，這5個球構成了宇宙這個大球，裡面所有的天體都圍繞着地球這個中心做着勻速圓周運動，這就是畢達哥拉斯完整的宇宙觀，也算是的“地心說”的原型。

畢達哥拉斯的宇宙觀，地心說原型

由于畢達哥拉斯是當時學術界的大佬，地位高、粉絲又多，還發現了勾股定理、黃金分割率，所以他的這個宇宙觀，雖然沒啥證據，但也有不少人認同，而他的“天球必須是球形”和“天體運動必須是均勻的”這兩個觀點，更是成為了古希臘到17世紀之前，描述天體運動必須要遵循的兩個标準。

然而，觀測宇宙在當時也是一份正兒八經的工作，占星家們天天都要盯着天空看，所以，随着對宇宙觀察時間的拉長，大家發現事情好像沒有這麼簡單。

有一位叫做柏拉圖年輕人，他就是後來大名鼎鼎的唯心主義代表人，他說：“如果所有天體都是繞着地球做勻速圓周運動，那麼五大行星為什麼有的時候會順行，有的時候會逆行呢？”

他可不是覺得畢達哥達斯不對，而是覺得背後有一些我們沒發現的東西，于是他呼籲自己的學生一起想一想：“怎麼才能用均勻有序的運動，描述看起來不規則的行星運動？”

柏拉圖

這裡我們順便科普一下行星逆行，我們平時坐在車裡，看外面騎自行車的人，你就會發現他雖然騎的很賣力但卻在往後退。

“行星逆行”就是這麼個原理，在太陽系裡，八大行星離太陽越近公轉的速度越快，比如距離太陽最近的水星隻要88天就可以繞太陽轉上一圈，而最遠的海王星則需要165年才能繞太陽一圈，所以所謂的行星逆行實際上就是地球跑的比别的行星快，造成的錯覺，而這放在認為地球是宇宙中心的古希臘身上，自然就成了行星在逆行。

火星逆行現象原理

我們再說回來，第一個跳出來在地心說的基礎上，解決行星逆行問題的人，是柏拉圖的一個學生：歐多克斯，他利用多個“同心球”疊加運動解釋行星了逆行的現象。

我們拿火星舉例，他說火星其實是被四個透明的同心球帶着運動的，這四個同心球一個套一個，各自都保持着完美的圓周運動，但是他們每個球的轉向和速度是不一樣的，彼此組合之後就形成了火星逆行的“奇怪”曲線。

歐多克斯最後給太陽和月亮套上了3個同心球、5大行星各套上4個同心球，加上最外面裝星星的恒星天球，一共是27個天球組成了一個新的宇宙觀。

歐多克斯是第一個開始使用幾何思維，真實去模拟天體運動的人，這是天文學上的重要裡程碑，他的同心球模型也是真正意義上的地心說模型1.0版本。

後來，柏拉圖的另外一個大師級的學生，也就是我們上一期提到的論證了“地球是球”的大佬亞裡士多德，他又在歐多克斯的基礎上繼續改進和完善，倒騰出了一個一共有49個天球的水晶球模型，這把同心球理論推到巅峰，主導了當時古希臘的天文學。

不過呢，行星的軌迹比想象中的要複雜的多，人們很快又注意到行星除了運動的方向經常發生變化之外，它們的亮度也會發生變化，而同心球模型并不能解釋這個問題。

于是另一個牛人就登場了，他就是以研究圓錐曲線著稱的阿波羅尼。

阿波羅尼

他認為，太陽、月亮還有五大行星各自都圍繞着一個叫“本輪”的東西做勻速圓周運動，而本輪的中心，則是圍繞着一個以地球為中心的“均輪”做勻速運動。這個模型不僅可以解釋行星逆行的變化，還可以解釋行星和地球距離的變化。

還是以火星為例，在阿波羅尼的本輪、均輪模型下，火星繞着自己的本輪轉，而本輪又繞着均輪轉，這樣就形成火星時順時逆、時遠時近的運動軌迹。

阿波羅尼的這個本輪，是第一個不以地球為中心的東西，千萬不要小看這一點點進步，它是實證科學的萌芽，他的思維整整超前了那個時代400年，而這個本輪加均輪的模型也就是地心說模型2.0版本。

本輪-均輪模型

但是問題還是沒有完全解決，為了能符合越來越精細的觀測數據，本輪-均輪模型加入了越來越多的輪子，但人們很快發現，有些問題不是靠添加輪子就能解決的，比如行星逆行的幅度時大時小，就沒辦法靠添輪子來解釋。

于是，天文學界教父級的大神托勒密終于在400年後粉墨登場。

托勒密

首先，他認真思考和總結前人的思想，畫了一個宇宙模型，并闡述了他的基本的宇宙觀：

• 1．球形的地球在宇宙的中心，靜止不動。
• 2．月亮和五大行星在本輪和均輪上做着運動。
• 3．太陽隻有均輪沒有本輪。
• 4．水星和金星的本輪中心始終位于日地連線上，該連線一年中繞地球轉一圈。
• 5．火星、木星、土星到他們各自本輪中心的直線總是與日地連線平行，這三顆行星每年繞各自的本輪中心轉一圈。
• 6．“恒星天”每天繞地球轉一周。
• 7．日月和五大行星除了各自的本輪均輪運動外，還會跟着恒星天一起繞地球轉一周。

然後，他又根據自己的觀測，給模型中的本輪、均輪都設計詳細的大小、角度和速度值，并且用其來預測天體的位置，如果實際觀測到的現象不符，他就會修正各種參數或者增加本輪，到了後來他的本輪數量甚至加到了80個！

但是，雖然輪越來越多，但模型對天體位置的預測卻還存在着不小的偏差，直到托勒密在一本古籍中看到了一個隻活了19歲的神童依巴古的生平。

依巴古也是個天文迷，從小就愛觀測天文，他發現四季天數不同，秋天短、春天長，于是他指出地心不在太陽圓周運動的中心點，而是在一個偏心的位置上。

四季天數不同

依巴古的這個發現猶如醍醐灌頂，托勒密立刻修正了自己的宇宙模型，把地球的位置從正中心挪開了一點點，于是奇迹就發生了，模型的預測和觀測現象相符程度大大提高，地心說模型3.0版本也是終極版本終于克服重重困難誕生了。

地心說模型，行星運動曲線

這個模型可以相當準确的預測日食和月食，誤差不會超過1個小時，也可以基本預測五大行星的運動位置，誤差也隻有幾天。這對于當時的人來說，就是上帝的力量。

最後，托勒密把他一生的研究寫成了一本《天文學大成》，這是人類曆史上第一部系統闡述天文學的巨作，也是接下來1500年裡一本不用改版的天文學教科書。

天文學大成内容截圖

直到1473年2月19日，一名嬰兒悄然在波蘭維斯瓦河畔的托倫市誕生，讓一切即将開始變得不同，他就是——哥白尼。

好啦，關于地心說模型艱難的誕生過程就說到這裡，下一期我将和你們說說哥白尼怎麼單挑托勒密的，關注張老師科普，我們下期再見吧。

哥白尼

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