《物理的故事——在悖论中前行》
第5节

作者: 江湖小片
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  伟大的文艺复兴开始了。
  与此同时,神权维护者们此时也没有闲着,他们也从这些古籍中寻找他们想要的东西,亚里士多德关于神运作的宇宙观成为了他们很好的一道主菜,围绕这道主菜,他们修缮了菜谱,把和亚里士多德一脉相承的托勒密创立的地心说模型强行的和上帝联系在一起,借以维护神权至上的地位,而亚里士多德则无可避免地被神话了。
  世上到底有没有上帝?我觉得在遇到他之前,最好还是不要轻易下结论。今天的地球上的人已经超过了70亿,而且每年以超过1%的速度不断增长,假如每个人做点好事都想让上帝知道,做点坏事总以为上帝不知道,那么我们实在太让上帝为难了,所以祈求上帝的保佑本身就是一件很荒诞的事。我们生活中说的上帝其实是一种社会需求,是人们按照人类的样子复制的宗教形象,所以东方的神是黄皮肤,西方的神是高鼻梁。而正是因为这种社会需求,注定了上帝就像冥冥中早就点燃的华灯,指引人类前进。他不言不语、不僧不佛,不以任何形式存在,在中国文化中可以称之为“道”,在科学界,我想称之为“自然规律”或者“万有理论”是最恰当不过的了。

  但是人类对上帝的需求是一把双刃剑,当它站在统治者的立场时,上帝就变成了教会免费请来的托儿,用于告诫人们:
  1.教会永远是对的,所以请顺从;

  2.如果教会有不对之处,请参考第一条执行;
  3.如果有人在寻找其他条款,那么他的结局将很惨。
  在第三点上,教会说到做到,所以自然科学是在充满了血腥味中开端的,这也正是我大费笔墨在物理学发展史中描写上帝以及教会的缘故。
  日期:2017-08-11 15:28:03
  第四回:不完美的日心说
  以上帝的名义,天主教会将凡与上帝冲突的学说付之一炬,科学和哲学俨然成了神学的婢女,虽然文艺复兴伊始,很多先驱以各式各样艺术的形式抨击黑暗,但是直面神权的当属自然科学,因为科学与艺术最大的区别在于讲究证据,一旦被人类掌握,便会以星火燎原之势摧枯拉朽。
  高枕无忧的天主教会肯定不会想到吵醒他们的居然是一位虔诚的天主教徒,尽管这位教徒所做的一切并非像冒犯上帝,他只是为了寻找一个简单而事实存在的真理。他的名字叫尼古拉哥白尼(Copernicus ,1473—1543年)。
  这位比唐伯虎小三岁的天才出生于波兰一个富裕的家庭,自由聪慧,年纪轻轻就上了大学。23岁时他便留学到意大利,在意大利的名校博洛尼亚大学和帕多瓦大学主修医学。他是一名非常出色的医生,关于他高明的医术历史上也是有记载的,可以说搞天文只是他的业余爱好而已。也差不多在此时,哥白尼受到大学里天文学的影响,一不小心地在这条业余爱好的道路上越走越远。
  自从托勒密《天文学大成》成了人们的思维习惯之后,在长达1300多年里,人类在天文学方面没有突破性的进展,唯一能做的就是发现了新的天体,然后套用托勒密的地心说模型解释。前面说过,如果一个均轮不够,就需要增加均轮。于是“大圈套小圈”地,最多套到了80多个,然而还是不能满足,显然这不是普通的人类大脑所能想象的。如果托勒密的理论时一套数学方法,我们是不是用加法在计算乘法呢?

  哥白尼却不走寻常路,在他看来,既然上帝创造了宇宙,就不会选择用这样冗繁的方式让它们运行。他想寻找出一个更简洁的模型,借以消除人们对上帝的“误会”。不幸的是,在长达10几年的时间里,观测的数据越多,就越来越和托勒密模型吻合。
  但是他坚信上帝是一个简约而不简单的人或神。或许就是因为这份坚信,他能在一堆早就被遗忘的古籍中找到了阿里斯塔克的日心说。可能此时,上帝也来而不往非礼也地给他几个小小的灵感:我们飞在地球以外的天体上观测别的地球,会是怎样运行的呢?如果假设能够成真,那么地球势必也是运动的,而不是静止的。就好比我们乘船,岸边的风景在倒退一样。
  基于这种假设,他发现地球和很多天体的距离是不断变化的,唯独和太阳的距离没有变化。既然地球作为宇宙的中心会来带繁琐的计算方式,那么上帝会不会选择用“静止的”太阳作为宇宙的中心呢?哥白尼并没有否定托勒密的计算方式,只是用太阳取代了地球,而从观测的数据看来,不需要使用那么的圈圈了,如此简单粗暴却又如此有效。新的宇宙模型诞生了:
  日期:2017-08-11 16:51:52
  圈圈是减少了,但很多现象需要重新解释。首先怎么才能让人类相信一个庞然如地球之大的物体绕着小小的太阳转动?哥白尼认为人类太高看自己了,宇宙远比我们想象的甚至阿里斯塔克想象的还要大的多得多,他还通过观测星座并用了几何方法阐述了这点。
  好吧,即便人类曾经如此“自大”过,黑夜交替又怎么解释呢?即如果地球绕着太阳转,那么朝太阳的一面永远是白天,背着太阳的一面永远是黑夜。

  实际上这个问题,阿里斯塔克已经给了答案。哥白尼采用了阿里斯塔克的地球自转理论,并进一步提出地球的运动是有三种运动形式的组合:
  1.地球绕太阳做匀速圆周运动,每年转一圈;
  2.地球在自转,每天转一圈,这样就能看到日升日落而不必担心永昼极夜了;
  3.地球的自转轴也会倾斜,并不总是只是与太阳和地球连线垂直,而是有个夹角,自转轴在这个夹角之间以年为周期来回摆动。在地球上看,夏天的太阳更靠北,冬天的太阳更靠南一点——南半球正好相反。太阳夏至日直射北回归线,冬至日直射南回归线,春分秋分在赤道正上方,这样就完全解释了四季变换。
  最重要的一个问题:如果地球在自西向东运动,那么空气就会自东向西运动,这样就会形成一股强大而持久的东风。
  哥白尼自然会考虑到这个问题,所以他在毕全生心血写的《天体运行论》中最开始部分便阐述了大地与水的关系。他认为,空气中含有“土”和“水”,既然地球上的土地和海洋都可以随着地球运动,那么没有理由不相信空气不随着地球一起运动,而空气的运动形成的风正如海水的运动形成的波涛一样,但是总体上都是和地球一起运动的。同样道理,抛起来的小石头也会受到“土”和“水”的影响,最终会落到抛出点的正下方。不过,“土”和“水”伴随地球运动只在地球附近有效,像天空中突然出现的天体(彗星等等)就另当别论了。

  在最重要的问题上,哥白尼的解释很牵强,所以他在书中多次用到“似乎”、“可能”、“也许”的字样,但是对于宇宙已经宇宙内的天体形状以及运动方式给出的斩钉截铁的回答:形状是球、运动是圆,因为没有什么能比球和圆更完美了。他继承古希腊人关于宇宙是个球,地球也是个球的观点,尽管地球上有些坑坑洼洼的高山海洋,但不过是沧海一粟罢了,地球整体上还是一个球。
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