天文学概述:古今中外“宇宙模型”比较

毕达哥拉斯(560~480BC):天文学首先是追求宇宙的和谐,而不是狭义地去拟合观测。

同心球-水晶球体系

柏拉图(438~348BC):宇宙的本质是和谐的。和谐的体系是绝对完美的。绝对完美的轨道是圆形。所以,天体都按照圆形轨道绕地球运行。

欧多克斯(409~356BC):宇宙是三层同心球,最外层24小时转一圈,中间层1年转一圈,太阳附着在最内层,一年转一圈。

亚里士多德(384~332BC):大地是个静止不动的球,所有天体围绕地球匀速运动。

缺点:1、解释不了,行星不按照圆形轨道运行的现象。2、解释不了,恒星亮度周期性变化的现象。3、他们说是“现象”错了,不修改理论,要“拯救现象”。

偏心圆-本轮均轮体系

阿波隆尼(260~220BC):“本轮”可以解释行星亮度变化。

西帕恰斯(公元前2世纪):“偏心圆”也可以解释行星亮度变化。

托勒密(100-170):地球的另一面,应该有个“对地”,行星围绕本轮运动,本轮围绕均轮运动。

缺点1、解释不了,行星逆行现象。2、解释不了,外行星本轮上的向径问题。

日心说体系

阿利斯塔克(公元前三世纪):太阳是宇宙的中心,并非日月星辰围绕地球转动,而是地球与星辰一起围绕太阳转动。

哥白尼(1473~1573):所有天球都围绕太阳运动,地球自转,地球距离太阳近,距离其他恒星远得多。但是,解释不了,自由落体运动和恒星的周年视差问题。

日心说改进版

伽利略(1564~1642):发现木星卫星,观测到金星相位变化,月球环形山。证实了日心说。

开普勒(1571~1630):行星轨道是椭圆不是正圆,行星速度是变化的而非匀速的。行星运行周期的平方与距日距离的平方成正比。但是,解释不了自由落体运动。

牛顿(1643~1727):天体之间存在吸引力,这种力的大小与天体质量成正比。解决了自由落体困惑。解释了彗星轨道、潮汐运动、并语言了海王星位置。

大爆炸理论体系

哈勃,1922年发现“红移现象”。1929年宇宙膨胀说。

勒梅特,1932年原始原子爆炸假说。

伽莫夫,1940年“热大爆炸”假说,预言宇宙微波背景辐射,1964年证实。

如上为西方天文学发展的历程,如下为中国天文学发展的历程。

盖天说,发源于商末时期,很多上古神话都是基于“天圆地方”的宇宙图景展开故事的。到了汉代进行了系统给改进。因为锅盖盖棋盘,总有边角是盖不住的。修改后的天还是圆盖,地变成了穹形。“盖天说”商、汉两个版本。浑天说,发端于东周末期,基于道家庄子“其大无外,其小无内”之说。张衡进一步改造为“鸡蛋”模型,地球就像是蛋黄,天就像是蛋壳。蛋壳之外的宇宙是无限的。宣夜说,发端于东周末期,基于道家宋研“万物皆气”之说,大地是重气凝聚,天空是轻气上升。太阳、月亮本质上都是气,受阴阳的作用而运动。这门学说,在唐代修书之前就失传了。利玛窦来带了日心说,进一步精确了历法,后被大爆炸理论取代。

中国天文学是官方学者,西方研究天文的除了第谷获得官方资助外其他大多是民间天文爱好者自己研究。中国天文学以实用性为价值取向,再历法授时上面取得辉煌成就,天文仪器也领先全世界。西方天文学是为哲学服务的,研究天文最初动因,是要用天文现象来论证自己的宇宙观理论。但是总有新的现象不能被理论所解释,于是推动了理论体系的迭代。

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