主题:从《动物世界》里的苏格兰黑山羊开始 -- 普鲁托

大河奔流 导读 复 109 阅 44689

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2018-07-19 11:30:43
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普鲁托普鲁托`80046`/bbsIMG/face/0000.gif`70`15233`10386`141982`正六品上:朝议郎|昭武校尉`2012-02-22 07:59:27`
(三)什么是物理学的角度? 59

上一帖说了个问题,从物理学的角度来判断,金鱼和人作为同等的观察者,谁观察到的世界是“更真实的存在”?

由于无法对金鱼观察到的世界做具体的描述,更无法用语言文字与我们的世界做具体的比较。因此现在需要把这个问题简化一下,重新回到人类,讨论不同的观察者视角。比如,观察黑山羊的三位科学家及观察金鱼的庄子、惠子等等。不过,我打算拿科学史上著名的案例:地心说和日心说之争,来说道这个问题。

托勒密时代人们看到的宇宙世界与1500年后哥白尼时代人们看到的宇宙世界“谁更真实?”

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托勒密利用前人的积累和他自己在亚历山大城长期观测得到的数据,继承并完善了亚里士多德的地心说。托勒密这个圆环套圆环的模型不但能解释日月东起西落的表观天文现象,

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也能对火星、金星逆行做出天文解释,并取得了航海上的实用价值。

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托勒密还从反面“证明”了地球是不动的。通过在东方的人总是先看到天体升起、月食的阴影总是园形的、海面的船只总是先见到桅杆等等现象可以证明地球是圆形的。同时托勒密时代人们已经大概计算出了地球的巨大周长。如果地球在自转的话,24小时一周,这个速度为什么没有让人觉得开车兜风一样的“劲风扑面”?(显然,这里托勒密没有意识到大气环流)如果地球是在天穹中移动的话,为什么没有观测到星星之间“角距离”的变化?(显然,托勒密缺乏精密的天文观测设备)

既然地球不动,日月星辰又绕着地球转,那地球自然就是宇宙的中心。不过,他本人声称他的体系并不具有物理的真实性,而只是一个计算天体位置的数学方案。

可以看出托勒密不自觉地采纳了现代的科学方法:观测、建立数学模型、验证。直到十五个世纪后伽利略才明确提出了两个重要科学原则:观测是科学的基础;科学的目标是研究存在于物理现象之间的定量关系。巧的是,正是后来伽利略在1609年制造了一台天文望远镜。经过观测,他发现巨大的木星拥有四颗行星,它们以一种简单的轨道围绕着木星运转。面对这个现象,使用托勒密的模型来解释会非常麻烦并且不宜理解,而使用哥白尼的日心模型则简洁明了得多。

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日心说能胜出于地心说的优势在于更简单、更优雅。在地心说与越来越多的天文观测不符的时候,地心说的支持者打算在托勒密的模型上套上更多的本轮、均轮,使这套轮子模式越来越复杂,越来越不好用。而开普勒则将哥白尼模型的圆形轨道改为椭圆,使对行星的轨迹预测更加准确、好使。

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由于罗马教廷惩罚伽利略、查禁哥白尼的《天体运行论》,使地心说被罩以“邪恶”的面目。这是一个科学理论在科学史上被黑的最惨的一次。

人们常说哥白尼证明了托勒密是错误的。今天看来,日心说也没能“正确地”描绘宇宙。那么,托勒密系统和哥白尼系统究竟哪个是真实的?

正如在我们的正常视像与金鱼的视像相比较的情形,人们可以用任一一种模型描绘宇宙。对于天空日月星辰东起西落的观测,既可假定地球处于静止,也可假定太阳处于静止来得到解释。哥白尼系统的真正优势在于太阳静止的坐标系中其运动方程简洁、好使。

也许有人会问,如果只图简洁、好使,那理论对不对还重要吗?我们不应该再醉心于对不对,而应该专注模型与观测相不相符合、好不好用。

或许有人还因为在地心说日心说之争中存有对与不对的观念而不能理解这个,那么在科学史上还有个同样著名的学说之争更能说明这个问题---波粒二象性。


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