日心说的困境

提到日心说，绝大部分人立马就会想到哥白尼，甚至直接把日心说和哥白尼画上等号。但是，如果你去翻翻历史，就会发现早在公元前3世纪，一个叫阿利斯塔克的人就提出了日心说，这比哥白尼早了足足一千八百年。

阿利斯塔克

阿利斯塔克被称为古希腊第一个著名的天文学家，他用数学计算出太阳的半径比地球大很多（虽然不够精确）。所以，他认为是太阳在宇宙中心，地球围着太阳转，地球自转一圈为一天，地球围着太阳公转一圈为一年。

这是一个很强的论证，如果太阳真的比地球大很多，我们当然更倾向于认为是小地球围着大太阳转。此外，他还发明了一些方法去测量太阳、月亮和地球之间距离的比值。

虽然受限于条件，他当时没法测得很准，但是随着时间的推移，这些数据肯定是会越来越精确的，那得到的结果也应该越来越支持阿利斯塔克的日心说。

但是，后面的结果我们都知道了。400年后，古代欧洲最伟大的天文学家托勒密在构建他的天文体系时采用的是地心说，而不是日心说，为什么？

抛开教会支持地心说不谈，托勒密作为一位杰出的科学家，他为什么最终选择了地心说，而不是看起来很合理的日心说呢？

具体的原因有很多，但其中有一条影响非常大，绝对不容忽视，甚至可以说是击中了当时日心说死穴的原因：如果地球真的在高速转动，那为什么我们跳起来后会落回原地，而没有被甩出去？为什么天上的云不会被吹向一边？

这个问题放到现在当然很简单，一个初中生都可以自豪地甩出“惯性”送给你。但是在当时，或者说在伽利略以前，这都是巨大的科学难题。

当我们在说惯性的时候，我们其实已经默认了伽利略-牛顿的运动观，认为“力是改变物体运动的原因，而不是维持运动的原因”。

但伽利略之前的人并不知道这些，他们认为运动是需要力来维持的。你跳起来之后没有力了，但是依然能落回原地，那就只能说明地球是静止的。

于是，托勒密就理所当然地拒绝了日心说！

解决这个问题的人是伽利略。

伽利略

伽利略想，这里的核心问题就是要解释“为什么地球在动，但是我却感觉不到地球在动？”。这个问题并不难，地球太大了不好说，我们先来看看我们熟悉的船。

假设在一个平静的湖面上有一艘匀速直线行驶的大船。我把所有的窗户都关上，让乘客看不到外面的景象。那么，乘客能根据船舱里的情况分辨出这艘船是静止还是匀速直线运动的么？

答案是不能！

你可以在船舱里做各种实验：你可以跳起来，然后发现自己会落回原地；你去看鱼缸的鱼，发现鱼依然均匀地分布在鱼缸的各个部分，并不会挤向船尾的方向；你可以跟朋友正常地玩篮球，而不用担心篮球会往后窜。

总之，大家可以想象，你在这个匀速行驶（一定要是匀速，加速的话就能明显感觉到不一样了）的船舱里做的一切力学实验，都应该跟在静止的船舱里没有任何区别。

也就是说，我们根本无法通过力学实验区分这艘船是静止的还是匀速直线运动的，这就是伽利略的相对性原理。

相对性原理告诉我们，一个静止和匀速直线运动的参考系是完全等价的。我们无法通过力学实验区分二者，这也非常符合我们的生活经验。

飞机在天上平稳飞行的时候，你可以在飞机里看书、写作，就像在家里一样。如果不看窗外的景象，你也很难区分飞机是在飞行途中还是静止在机场。一座在匀速上升或者下降的电梯，你会感觉它跟没动一样，只有电梯在加速减速的时候，你会发现明显的不同。

有了相对性原理，日心说的困境就迎刃而解了，为什么？

因为我完全可以认为地球就是这样一艘大船（大飞机），它非常均匀的运动。所以，你根本就不能通过“跳起来会落回原地”这个事实来证明地球是静止还是运动。静止的地球会有这样的结果，匀速运动的地球一样会有这样的结果。因此，就算我支持日心说，认为地球在高速转动，这个事实也不会跟日心说发生冲突了。

于是，攻击日心说最锋利的武器瞬间就变成了一堆废铁。有了伽利略的这波神助攻，哥白尼的日心说才没有在这里翻车。