一、地心說

地心說最早是由古希臘哲學家歐多克斯提出的，經(jīng)過亞里士多德、托勒密得以建立和完善。地心說在古代西方對長期處于信奉的地位。托勒密認為，地球在宇宙中心處于靜止不動的狀態(tài)。從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，它們沿著各自的運行軌道繞地球運轉(zhuǎn)。太陽、月球的運動比較簡單。行星的運動相對復雜些，行星在本輪上運動，而本輪又沿均輪繞地運行。恒星天是鑲嵌著所有恒星的天球，它處在太陽、月亮和其他行星之外。在它外面，是推動天體運動的原動天。

地心說是世界上第一個行星體系模型。它承認地球是球形的，并把行星從恒星中分離開來。地心說致力于探索和揭示行星的運動規(guī)律，極大地推動了人類對宇宙的認識。盡管地心說把地球當做宇宙中心是錯誤的，然而它的歷史功績不容置疑。

地心說最重要的成就是運用數(shù)學方法精確計算出了行星的運行軌跡，托勒密還第一次提出了運行軌道的概念，設(shè)計出了一個本輪均輪模型。人們可以按照這個模型，定量計算行星的運動，據(jù)此推測行星所在的位置。這個模型具有重大的生產(chǎn)實踐意義，因為在一定時期里，依據(jù)這個模型可以在一定程度上正確地預測天象。

雖然本輪均輪模型的出現(xiàn)具有創(chuàng)造性的意義，但是它建立在托勒密對有限觀察資料的整合基礎(chǔ)之上，缺乏堅實嚴密的科學推理。

托勒密人為地規(guī)定本輪、均輪的大小及行星運行速度，才使這個模型和實測結(jié)果取得一致。到了中世紀后期，隨著觀察儀器的不斷改進，人們能夠更加精確地測量出行星的位置和運動，觀測到行星實際位置與這個模型的計算結(jié)果存在偏差，這個模型的弊端逐漸顯現(xiàn)出來。然而，由于人們對地心說的盲目信奉，他們不但沒有認識到這種偏差是由地心說本身的錯誤造成的，還試圖通過增加本輪的方式對地心說進行補救。這種做法一開始還能勉強應付，后來小本輪增加到八十多個，卻仍然不能精確地計算出行星的準確位置，人們對地心說的正確性開始產(chǎn)生懷疑。直至16世紀，哥白尼創(chuàng)立了日心說，地心說的地位大不如前，逐漸被淘汰。

二、日心說

1543年日心說理論登上了人類思想史的舞臺，波蘭天文學家哥白尼在臨終時發(fā)表了一部具有歷史意義的著作《天體運行論》。這個理論體系提出了一個明確的觀點，太陽是宇宙的中心，一切行星都在圍繞太陽旋轉(zhuǎn)。該理論認為，地球也是行星之一，它一方面像陀螺一樣自轉(zhuǎn)，一方面又和其他行星一樣圍繞太陽轉(zhuǎn)動。日心說否定了地球是宇宙的中心，確立太陽為行星系統(tǒng)的中心。

這看似簡單的調(diào)整，實際上是一項意義非凡的創(chuàng)舉。哥白尼通過對天體系統(tǒng)的嚴密觀測，得出大量精確的觀測數(shù)據(jù)，輔以當時還在發(fā)展中的三角學的成就，對行星、太陽、地球之間的關(guān)系進行了科學詳盡的分析，計算了行星軌道的相對大小和傾角等，營造出了一個井然有序的太陽系。哥白尼的計算不僅結(jié)構(gòu)嚴謹，而且計算簡單，與已經(jīng)加到八十余個圈的地心說相比，哥白尼的計算與實際觀測資料能更好地吻合。因此，地心說最終被日心說所取代。

托勒密的地心說能夠在中世紀的歐洲長期占有統(tǒng)治地位，與當時的神權(quán)統(tǒng)治是密不可分的。當時的基督教會向人們傳遞的思想是“上帝創(chuàng)造了人，并把人置于宇宙中心”，而地心說的理論與這個說法不謀而合，符合神權(quán)統(tǒng)治的需要。對教會來說，如果誰對地心說懷疑，那就是褻讀神靈，大逆不道，要受到嚴厲懲罰。否認地球是宇宙中心的日心說，顯然違背了基督教義，為教會勢力所不容。

為了維護日心說，堅持真理的仁人志士與黑暗的神權(quán)統(tǒng)治勢力進行了不屈不撓的斗爭，并為此付出了血的代價。為了捍衛(wèi)這一學說，意大利思想家布魯諾被教會用火活活燒死，意大利科學家伽利略被宗教法庭判處終身監(jiān)禁；開普勒、牛頓等自然科學家，也在這場捍衛(wèi)真理與科學的戰(zhàn)斗中作出了重要貢獻。

三、大爆炸說

大爆炸說緣起于一個震驚世界的發(fā)現(xiàn)，1929年天文學家哈勃將其公之于世。這個發(fā)現(xiàn)的結(jié)論是宇宙在高速地膨脹著，所有的河外星系都在離我們遠去?；谶@一點，天文學家想到，既然宇宙在膨脹，那么就有可能有一個膨脹的起點。于是，天文學家勒梅特提出了宇宙是由一個原始原子爆炸而成的觀點，美國天文學家伽莫夫接受并發(fā)展了勒梅特的這一思想，于1948年正式提出了宇宙起源于大爆炸的學說。

伽莫夫把宇宙看作是一個溫度極高、密度極大的原始火球，它由最基本的粒子組成。根據(jù)現(xiàn)代物理學，這個火球必定會以迅猛的速度膨脹，它的演化過程好像一次巨大的爆發(fā)。宇宙密度和溫度隨著火球的迅速膨脹而不斷降低，一些化學元素形成于這個過程，然后產(chǎn)生由原子、分子構(gòu)成的氣體物質(zhì)，氣體物質(zhì)逐漸凝聚形成星云，最后各種天體從星云中逐漸產(chǎn)生，現(xiàn)在的宇宙得以形成。

這種學說聽起來會覺得非常離奇，難以置信，由于缺乏有力的觀測證據(jù)，在它剛剛問世時，并未得到科學界的認可和響應。直到1965年，宇宙背景輻射的發(fā)現(xiàn)才使大爆炸說重見天日。原來，大爆炸說曾預言宇宙中還殘留著原始火球的余熱，這種余熱應表現(xiàn)為一種四面八方都有的背景輻射。而特別令人驚奇的是，這種背景輻射的溫度與伽莫夫預言的余熱溫度恰好相當。另一方面，隨著天文學數(shù)據(jù)的完善，天文學家根據(jù)這個數(shù)據(jù)推算出宇宙的膨脹年齡，已從原來的五十億年增到一百億至二百億年，這個年齡與天體演化研究中所發(fā)現(xiàn)的最老的天體年齡是吻合的。大爆炸說與其他宇宙學說相比，能夠更多、更好地解釋宇宙觀測事實，已被大多數(shù)天文學家接受，很多過去無法解釋的問題正在逐步解決，大爆炸說成為最有影響、最受矚目的一種宇宙學說。

2022年8月9日星期二遲明筆記