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主题：【模型】一、地心日心 -- 唵啊吽
家园 【模型】一、地心日心 科学探索的方法之一就是建立模型。模型在人类认知世界的过程中起过很大的作用，以至现在商业决策实用的科学方法之一就是建立模型，如Poter模型等。
模型是对客观现象的一种抽象，它的作用不在是否正确或是否准确，而在于是否有用，能否说明问题。如地图就是对地表的一种抽象。如果我们把地表每一粒砂子都画出来，就不是抽象了。所以，模型的好坏，不在简单还是复杂，在于抽象的效率。如果我们买火车票从北京到拉萨，用一个简单的全国地图即可用来安排行程。但是，我们要从西单走到王府井，则用北京交通图比较合适。全国地图和北京城地图各有抽象的舍取和不同的抽象适用性。
讲讲地心模型和日心模型，是想进一步说明模型简单和复杂不是科学探索中优劣的标准，科学探索中模型越简单越能说明问题才是好模型。当然，工程上模型越精细制造风险越低，但也不是越精细越好，而是要用成本效益指标来判别建立模型的优劣。
地心说模型，把天体分为围绕地球旋转的天球，而围绕这个天球上的某些点又有旋转的次天球，依次类推可以解释所有肉眼观察到的天体运动。这个模型复杂，有层层运动的天球结构，是人类认识天体运动的一个进步。
日心说就比地心说简单了。因为没有了层层天球的结构。用了日心模型使得观察行星运动更有效，用日心模型观测就产生了轨道概念，开普勒对轨道的观测总结出三大定律。后来牛顿根据开普勒的观测发现了引力定律。而且，伴随这个发现产生的是微积分数学。日心说比起地心说来优越多了，其优越性就在于更简单，也更直截了当，对科学的进步推动作用就比地心模型强得多了。
模型是简单的好。模型是否可靠与简单和复杂没有直接联系。而简单模型的建立往往是开创新学科的第一步。
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本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)家园 貌似“圆环套圆环”模型是日心说的 地心说要求所有天体都围绕地球旋转，不大可能有“圆环套圆环”模型。
“圆环套圆环”模型是为了解决“圆形轨道”模型的问题。由于对称性上圆形比椭圆优越，日心说开始是要求“圆形轨道”。但观察数据不支持这个。所以日心说假设天体运动是一系列不同直径的“圆环套圆环”的运动。据说某个行星的运动要套80多层圆环。开普勒非常不满意，于是提出轨道是椭圆的，于是这些“圆环套圆环”就都不见了。
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家园 【模型】三、伊辛模型 话说计算机时代来临了，伊辛模型成了计算机模拟的宠儿，为计算机模拟物理分支的创建立下汗马功劳。长期以来，物理理论都是用实验来验证的，但是实验成本很高，现在多了一个计算机模拟验证的手段了。
我们知道，磁铁有南北两极，两块磁铁放并排在一起一定是一块南北向则另一块北南向，刚好倒过来。
电子和一些原子也是有磁矩的，就像一个小磁铁一样。这些粒子怎样排列是一个多粒子系统问题。而我们知道，三体问题就很难求解，所以，多体问题都用统计热力学来求解。但是，多体问题是非线形问题，统计学只给出热力学判决，即给出系统变化的方向，但是很难给出动力学结果，即系统怎样演变的问题。自从有计算机以来，物理学家就构造模型，用计算机来模拟动力学过程，从而研究系统热力学稳定状态。
伊辛模型第一个简化，就是只考虑粒子磁矩在一个方向的投影，把三维的磁矩向量简化为一维的标量。伊辛模型的第二个简化是粒子体系在一个二位平面上，而不是三维空间里的物质。伊辛模型的第三个简化就是粒子固定在二维平面上的方格点上，这样的模型就好像摆满棋子的围墙盘，白子代表磁矩向上，黑子代表磁矩向下，而得出怎样的黑白图案就是模拟结果。伊辛模型第四个简化是磁矩投影只有上下两个值，虽然原子磁矩可以是多值的。
为什么要做那么多简化呢？计算机刚问世时，主芯运算速度有限，计算机内存有限，模型太大了无法模拟，有些模拟要计算机运算几天甚至几个月才出来一个结果，做统计模拟要许多结果模拟结果才能有一个研究成果。
无论如何，用这个简化后又再简化的模型研究课题的学术文献浩如烟海，研究相变，研究大脑记忆功能，研究……
家园 从科学史的角度来讲 地心说是一个非常重要的模型。在大地是球型这个观念 被提出之后，地心说在一千多年的时间里保证了这个观念的合理性；并为日后万有引力学说的产生做好了铺垫。牛顿给苹果砸了那只是个传说。事实上是人人都知道万物都会向着地狱堕落，牛顿只是给撒旦穿上了一件用数学工具编织的衣服。有了地心说的支持，地球的观念才能在西方社会得到广泛认可，环球航行的可能性才能得到保证。同时，从地球假说中自然产生的经纬度坐标系，又为海上定位的发展指明了正确的方向。对经度测量的追求，促进了精密计时与天体观测技术的发展。大量天体观测数据的出现，才为日心说取代地心说做好了准备。而作为这一发展过程中的一个副产品，通过对木星卫星蚀观察而完成的光速测定，更是为二十世纪的物理学革命早早的埋下了伏笔。。。
比较起来，“天圆地方“观念在古代中国的盛行，导致了我们的祖先在最简单的一个模型选择上就走错了一步。偶然性的一个错误，却导致了之后几千年里科学发展上的被动。空有强大的组织体系的援助，和在当时领先的技术支持，却因为一个错误的观念，造成了后续发展的无能为力。所以说，技术也好，数据收集也好，人力调拨也好，所有的一切都重要，但是最重要的还是一个正确的观念。
家园 谢谢。 模型没有正确与否的问题，只有是否更准确地把握了对世界的认识的问题。
家园 这个日心说的好处主要是惯性系 优越性不只是简单
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家园 【模型】二、原子 原子，顾名思义，就是物质最小的不可分割的单元了。这是历史概念，现在大家都知道原子是可以分割的。
最早的原子模型，是葡萄干面包模型：就是面包一样的正电核里边嵌有葡萄干一样的带负电的电子。这个模型后来被卢瑟福衍射实验证明是不准确的。但是，这个模型，正如上篇说的，开辟了一个新的学科：原子物理学。一个不准确的模型在科学探索中作出了重大的贡献。因为卢瑟福衍生实验是为了验证这个模型而设计的。这个模型第一打破了历史成见解放了思想，提出了原子不是不可分割的观点，并假设了一个原子结构给实验物理学家去验证。
葡萄干面包原子模型是原子物理学教科书必讲的模型。根据卢瑟福衍射实验，产生了新的原子模型，就是太阳系模型：原子核带正电有如太阳，而围绕原子核旋转的带负电的电子有如围绕太阳旋转的行星。这是第二个原子模型。这个模型可以解释卢瑟福衍射，但有一个致命的弱点，就是不稳定。电子旋转是要辐射电磁波的，而辐射电磁波会使得电子坠落到原子核上。所有，这个模型最后被第三个模型代替，就是量子物理的电子云模型代替。但无论如何，太阳系模型现在是最形象的模型，往往作为科学的号使用在美术和科普书里。并且，原子的哈密顿量的构造也是根据这个太阳系模型来标注电子轨道距离的。即，虽然这个模型不准确，但是为科学思维提供了新概念。
科学地对待模型的态度是根据模型进一步思考验证，而不是以模型简单、不可靠、不准确将模型直接抛弃。科学的进步是建立在证伪的过程中的，提出模型才使得证伪过程有新思路，如果理性探索中苛求每个模型必须是准确的，就禁锢了思想，就没有科学进步了。如日心说天体模型遭到教会封杀，就是否定简单模型的阻碍理性思维的历史事例。换句话来说，科学需要对许多不准确的模型证伪以后才得以发展的，建立不准确的模型是理性探索中必须的方法之一。
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