伽利略是如何证明“日心说”的？（上）17

本系列文章预计会有30个章节，这套文献将系统讲述物理学本身，这里是第四季第17篇

伽利略（1564-1642），是近代物理学和天文学的奠基人之一。

在伽利略所处的时代，正好已经发明了望远镜。

望远镜的发明于17世纪初，伽利略是在1609年开始使用望远镜进行天体文学观察，他也是第一批使用望远镜用于天文观察的人之一。

所以，他从1610年开始就不断发表自己通过望远镜进行的一系列观察。

伽利略通过望远镜发现了什么？答：月球上的山峰、太阳黑子、土星的光环、木星的卫星、以及金星相位。

以上这些现象的发现综合来看是人类重新认识宇宙的要素，然而最核心的就是打破了亚里士多德的世界观。我们一一来看。

月球，因为有了望远镜，我们可以近距离观察月球表面的样子，不看不知道，一看吓一跳，原来月球表面并不是人们所说的很完美。

而且通过望远镜就可以观察到其地表特征包括山峰、平原以及我们现在所说的月坑。从某种程度上说，这些特征可以用肉眼观察到，伽利略之前的人曾经推断月球上有山峰，但只有在望远镜的帮助下人们才能看清这些地表特征的细节。

月球上有山峰这样的地表特征并不能直接证明地球围绕太阳运动。事实上，这一观察结果之所以对地心说与日心说之争有一定影响，原因在于它破坏了亚里士多德世界观中宇宙整体的样子。

在亚里士多德世界观中，天空中的物体仅由以太组成，这一点成为亚里士多德世界观解释天体运动的关键点。因此，如果月球像是一个巨大的岩石体，且在外观上与地球有很多相似之处，那么这就很清晰地证明了亚里士多德世界观中“天空中的物体都由以太组成”的观点不可能正确。

所以说，地球是一个很大的岩石体，很像我家前院里的大卵石，它会保持静止，除非存在什么因素持续使它运动。这个论据似乎非常令人信服。

然而，通过望远镜，我们现在可以看到，月球似乎也是一个巨大的岩石体，而且很明显，月球始终在运动。所以，如果像月球这样巨大的岩石体可以围绕地球持续运动，也许同样是巨大岩石体的地球也可以围绕太阳持续运动。

太阳黑子是在观察太阳的时候会出现的一些黑暗区域。人们不能直接用望远镜来观察太阳，因为这样做会使视网膜受到伤害，但是可以通过往纸上投影的方式来观察望远镜里太阳的图像。

伽利略用这种方法来观察太阳黑子。利用观察所得的结果，伽利略得以令人信服地论证出太阳黑子一定是太阳表面本身就有的区域，而不是其他图像，比如说从太阳前面经过的小行星的图像。

与月球表面的山峰情况相同，关于太阳黑子的观察结果并没有带来坚实的理由来让人们相信日心说观点是正确的。不过，与位于月上区和月下区边界上的月亮不同，太阳毫无疑问在月上区。

因此，如果太阳黑子在太阳上，就像伽利略论证的那样，那么月上区不可能像亚里士多德世界观所认为的那样是没有变化的完美区域。因此，就像月球表面的山峰一样，关于太阳黑子的数据被证明是亚里士多德世界观的另一个瑕疵。

伽利略是第一个观察到土星有时会有边缘凸出现象的人，这个凸出的边缘看起来就像把手或耳朵。现在我们知道伽利略所观察的就是土星光环，尽管他所使用的望远镜解析度并不足以看清光环，而只能看成是土星边缘的凸起。

同样地，这个数据表明了亚里士多德世界观的又一个小瑕疵。回忆一下，天体由以太组成，以太的天然形状就是正球体，因此由以太组成的行星一定也是正球体。伽利略的观察结果则表明土星并不像亚里士多德世界观所预期的那样是正球体，月球和太阳也不是。

在伽利略的望远镜可以观察到的所有现象中，木星的卫星很有可能是观察起来最让人愉悦的。

通过望远镜，伽利略观察到了四个小亮点，它们围绕在木星周围，位置随时间而变化，伽利略正确地推断出这四个小亮点是围绕木星运转的卫星。

总结：以上任何一点数据也许都不足以推翻亚里士多德世界观，但是每一个观点都在不同方向冲击着世界观的拼图板块。

好，今天就到这里了。

Masir 2022/02/10

于 东莞

参考文献 

理查德.德威特 《世界观》

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