网友发问:地心说真的错了吗?只由某一恣意的参照系决议的太阳坐落“中心”(即地球盘绕太阳工作)的说法,是不是和地球坐落“中心”的说法相同不实在?
物理学家:当你在这个古怪的国际中行走时,没有任何直接的理由能使你置疑你脚下的地上是彻底停止的(尽管如此)。既然如此,当你昂首仰视天空,看到旋转的东西时,为什么不假定它们在移动而你却坐着不动呢?从表面上看,地心说是有含义的。
但有许多物理现象很快就会证明这种说法存在缝隙。举个比如,傅科摆(一般称为“大钟摆”)摇摆的时分,就好像地球正在它们的下面滚动,其滚动的办法与天空中万物在头顶上的滚动办法彻底一致(不是偶然)。
图解:托勒密的国际系统图
经过调查其他行星的运动,日心说(太阳坐落太阳系中心的观念)的经典理论被证明比地心说(地球坐落太阳系中心的观念)更有说服力。这也基本上契合哥白尼得研讨;他指出,以地球为中心,其他行星的运动轨迹很是古怪,但以太阳为中心,其他行星(包含地球)的运动轨迹便是简略的椭圆。他开始的观念是“奥卡姆剃刀”原理的使用:越简略越好,所以太阳有必要处于中心方位。
“奥卡姆剃刀”原理的提出,是检测自组织/暂时/点对点理论办法的标志性旗号,但它不属于科学。考虑到这一点,哥白尼的研讨却仍能根据该原理得到正确定论,实在令人敬仰。走运的是,在哥白尼大约一个半世纪之后,牛顿的呈现使该理论得以完善。牛顿物理学讲的不仅仅是“难以想象,可是椭圆也很漂亮”;它实际上描绘了为什么一切轨迹的行为办法契合十分简略的重力及运动规律。牛顿物理学也更进一步地描绘了行星的运动,一起还描绘了为什么咱们不会直接留意到咱们自己的运动。
图解:葡萄牙国际学家和制图师巴尔托洛梅乌·维利乌于1568年制作的地心说国际模型,保藏于法国国家图书馆。
假如咱们依然以为地球停止在国际中,那么物理学家们将会花费曩昔几个世纪那么长的时刻,企图解说是什么在如此巨大的圆圈中拖曳着太阳(以及其它的行星)。咱们需求一些额定的、奥秘的力气来解说为什么太阳系中的质心不会停止不动(或许以匀速移动),相反它们每天会在空中忽然移动。
图解:托勒密系统的首要架构:行星以偏疼点为圆心绕本轮(小圆)、均轮(大圆)两个正圆滚动。
下面是牛顿的一些观念。
方位和速度都是片面的,可是加快度是客观的。从物理含义上说,这意味着没有任何办法、不能经过任何方法的测验来确认你在哪里以及你移动的速度。当然,你能够环顾四周,调查其它经过的食物,但即便如此,你也只是在丈量你的相对速度(相对于你正在调查的东西的速度)。所以,假定太空中有一大团东西在飞翔,你身处其间,那么你永久也调查不出来你的速度。另一方面,加快度很简略丈量。
图解:不管你在哪里或怎么移动,物理规律都是彻底相同的。因而,没有任何试验能够阐明你的“实在”方位或速度。但是,加快的确改动了现实。这便是为什么你能够在某一个方位(左上角)、或在不同的方位(右上角),乃至以各种速度(左下角),以彻底相同的办法玩抛接球。但当加快的时分,你就不能玩抛接球了,或许说你需求以不同的办法玩抛接球(右下角)。
乍一看,好像没有办法在地球上分辩出地球运动和停止之间的差异。假如地球停止不动,咱们无法分辩。假如地球在运动,咱们也无法分辩。但咱们所做的不仅仅是移动,咱们是绕着圆圈运动的,就像这样,可巧绕圆圈运动是需求加快度的。当你加快或减速时,你所感觉到的推力与你转弯或旋转时所感受到的推力的来历彻底相同:都来自于加快度。
图解:月球绕地球工作,地球绕月球工作。经过摇晃。
假如地球被“钉在太空”而从未加快过,那么咱们 的月球潮和太阳潮中只要一次。假如地球从未移动过,那么月球的引力就会把海洋拉向它,仅此而已。但地球的确在运动。月球很重,因而即便地球移动的速度没那么快,地球也会以小圆圈轨迹工作,从而与月球的大圆圈轨迹相平衡。月球工作的大圆圈发生满足的离心力来平衡地球对它的引力(这便是轨迹),一起地球工作的小圆圈也平衡了月球对咱们的引力。
图解:假如地球被钉在天空上,那么月球引力只会引起每天一次潮汐,因为海洋被拉向了月球。咱们阅历了两次,因为地球和月球绕着同一点(红点)互相盘绕。地球反面的摇摆弧度意味着远端的水“被甩出”。
相同的状况也发生在地球和太阳之间。接近太阳的物体绕轨迹工作的速度更快,而远离太阳的事物体绕轨迹工作的速度较慢。但地球有必要以一个大块的方法工作。物体面向太阳的一侧离太阳更近,大约4000英里,并且它比在较低水平工作时更慢。成果,太阳的引力在地球的“正午”区域稍稍“取胜”,咱们得到一个涨潮(朝太阳方向拉)。而物体背向太阳一侧的移动速度比面向太阳那侧的要快,所以它向外甩出的间隔应当要多一些,午夜时分,咱们又迎来了另一次涨潮。这被称为“太阳潮”,它们很难被留意到,因为它们的强度约为月球(正常)潮汐的一半。也便是说,太阳潮很重要,它们的存在是因为地球在绕着太阳旋转。
长话短说:假如地球是停止的(地心论),那么咱们就得想出许多古怪的理由来解说为什么牛顿规律在地上上能够运用得很好,而在太空中却底子不起作用,并且咱们一天只会有一次太阳潮和月球潮。假如地球在运动(特别是盘绕太阳工作),那么牛顿的简略规律就能够遍及适用,而无需一连串的正告和星号*,咱们一天能够有两次月球潮和太阳潮。
相关常识延伸阅览
地心说(或称天动说),是古人以为地球是国际的中心,而其他的星球都盘绕着地球而工作的学说。
图解:阿那克西曼德国际模型的例子。左面是夏天,右边是冬季。
因为古代人缺少满足的国际观测数据,以及怀着以人为本的观念,因而他们误以为地球便是国际的中心,而其他的星体都是绕着它而工作的。古希腊的托勒密(Claudius Ptolemy)将地心说的模型开展完善,且为了解说某些行星的逆行现象(即在某些时分,从地球上看那些星体的运动轨迹,有时这些星领会往反方向行走),因而他提出了本轮的理论,即这些星体除了绕地轨迹外,还会沿着一些小轨迹工作。后来,天主教教会接收此为国际观的“正统理论”。
图解:1550年Annotazione在Sacrobosco的Tractatus de Sphaera上的页面,显现了托勒密系统。
托勒密的理论能开始的解说从地球上所看到的现象,可是在文艺复兴年代,跟着科学技术的前进,一些支撑日心说的依据逐步呈现,且有些依据无法以地心说解说,地心说逐步占了劣势。在现代国际,支撑地心说的人现已屈指可数。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. The Physicist- askamathematician-李可
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