雷奕安的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/leiyian 关于未来的长远可持续发展技术方案,能源,量子力学,人工智能,等

博文

遗憾,地球真的是宇宙中心

已有 1383 次阅读 2022-9-22 11:08 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

地心说是严肃的科学

在讨论量子力学全局近似诠释的时候,常以地心说日心说之争的争论作为例子,感慨即使在学术界,新理论建立也很不容易。现代的人们当然不再相信地心说。科学史上,日心说的胜利被当成科学发展和人类认知升华的一个重大里程碑。然而更多地了解了地心说之后,发现问题不是那么简单。哥白尼自己不敢及时发表自己的工作。人们抛弃地心说而接受日心说,需要克服的主要阻力可能并不是教廷,虽然教廷的确因此判伽利略有罪,也烧死了布努诺。

首先,地心说是严肃的科学,并不是某一或某些宗教信仰的教义。地心说是人类长期天文观测建立的理论,本身需要更基础的理论做依据,比如,地球是一个球。仅仅这一点,已经是古人很了不起的科学成就了。早在基督教/天主教出现之前,古希腊人就已经知道地球是一个球,并且算出了地球的直径。再比如,几何学。欧几里得等人在公元前四世纪的时候,已经完成了《几何原本》的多部著作。公元前四世纪,柏拉图与亚里士多德已经写书,建立了以地球为宇宙中心的宇宙模型,但是很多细节并没有成为当时的标准理论。公元二世纪,托勒密系统地总结了这一模型,并把它变成了当时的“标准宇宙模型”,被广泛接受。

“标准宇宙模型”基于长期积累的观察数据,图像清晰,在当时够用的精度范围内,能够严格计算当时已知的所有天体的运动,即太阳,月亮,五大行星。计算可以准确预言天象变化。

数学上,是可以把地球当成太阳系中心的,因为我们可以用高阶分解的方式计算行星轨道,最显著的日月本身不需要修正。

“标准宇宙模型”有很多应用,比如计算日历,日月食的时间,行星在黄道十二宫的位置,等等,跟日常生活息息相关。占星术也是一大应用,有广泛的人群基础。这些都需要“标准宇宙模型”的精确。它是非常重要的科学技术标准,自然在生活中也有大量的体现。

在20世纪初地中海发现的一艘沉船中,出土了一台复杂的计算机,后来并命名为安提基特拉机械(Antikythera mechanism),它被认为是发现最早的模拟计算机,非常精密。2008年,Edmunds和Freeth在自然杂志发文认为它能计算日月及五大行星在天空的位置。该机械的理论依据就是“标准宇宙模型”,建造时代为公元前1-2世纪。而基督教/天主教在西方取得统治地位,是该机械完成五六百年之后的事情。

所以,地心说首先是严肃的科学,而且是被学术界和社会广泛接受的科学理论,即,它得到了“科学共同体”的支持。因此,一个人,要提出一个新的理论,以取代“标准宇宙模型”,必然遭到“科学共同体”的强烈抵制。

日心学之后

对于现在的人们,太阳位于太阳系的中心是没有疑问的(这里也有一点点不准确,因为太阳系的质量中心并不在太阳中心,甚至不在太阳内部)。就地心日心来说,当然日心更准确。

虽然我们一般认为哥白尼在公元1543年提出了日心说,但地动说却不是一个新理论。早在柏拉图亚里斯多德完善地心宇宙模型之前,跟他们差不多同时代的菲洛劳斯(Philolaus,前470年-前385年),就已经提出了地球并不是宇宙的中心,而是地球和太阳和其它星球一样,都绕着某个“中心之火”运行。从概念上来说,我们甚至可以认为,菲洛劳斯的宇宙模型已经考虑到了星系。

日心说地心说之争之所以成为科学史上的重大事件,并不是因为日心说是真理。其意义在于,日心说的胜利破除了狭隘的地球中心论,人类中心论,打破了宗教的束缚。破除了人类守旧自大,自我中心的思维定势。其中,布鲁诺和伽利略的悲剧情节也有启发意义。

显然日心说更简洁,图像更清楚,但的确违背大多数人的直觉。

当然,太阳并不是宇宙的中心。随着观测手段的进步和数据的积累,人们很快发现,作为宇宙中心,太阳是当担不起的,因为太阳系还绕着银河系公转。银河系本身也在本星系团,以及更大的结构中运动。太阳不是宇宙的中心,银河系中心也不是。宇宙没有中心。

如果把各种宗教的宇宙观都算进来,人类对宇宙的认识是最乱的。“科学共同体”也一样,每个时期都坚定认为自己已经掌握了宇宙运行的真理,可是这真理却在不停变化。无论是天圆地方,地球中心,太阳中心,三十三重天,静态宇宙,无限宇宙,有限无界宇宙,膨胀宇宙,大爆炸,还是现在还没有搞清楚的暗物质暗能量。

我们也更开放、更平和、谦卑地,认为,宇宙是没有中心的,我们的太阳,我们的地球,都是宇宙中的沧海一粟,渺小的可怜。

地球是宇宙中心

可是,按照我们现在对宇宙的理解,地球就是宇宙的中心啊!只不过,这个宇宙是可观测宇宙。然而,我们只有可观测宇宙可以讨论啊。

按照我们现在对宇宙的理解,可观测宇宙在不断膨胀,边缘的膨胀速度已经超过光速,我们会看到宇宙边缘的星系一个一个暗淡不见,宇宙中星系的数目会不断下降。我们的观测范围,会随着时间的流逝不断扩展,但其中物质或星系的数量却会不断下降,星系间的距离会不断拉开,天空将越来越黑暗。

无论是地球绕太阳公转,还是太阳系绕银心,亦或是银河系在星系群或超结构中的运动,速度都远低于光速。而宇宙边缘的信息都以光速传播到地球上。因此,可观测宇宙的中心,只能是地球,而不是太阳,或者银河中心。不过,即使我们以后的观察手段提高了,宇宙边缘也应该有几百万光年的模糊范围,所以在地球上和太阳上,看到的宇宙是差不多的。但是,原理上,仍然只有地球才是可观测宇宙的中心,因为我们在地球上观测。

人人都是宇宙中心

地球才是可观测宇宙中心的逻辑,可以一直延伸到个人。也就是说,每个人都是自己看到的宇宙的中心。

什么?我才是宇宙的中心?日月星辰,天地万物,都是围绕我为中心出现的?

是的,逻辑上无法反驳。甚至从认知和心理的角度来说,“我才是宇宙的中心”,也是无法反驳的。

所以,我们还要嘲笑人类中心论,自大傲慢的人吗?毕竟,人家都自大,自恋,自我中心,在他自己看来,符合逻辑,符合科学,完全成立。毕竟,每个人都是宇宙的中心,世界的中心,天下的中心。不仅如此,每个人走到哪里,就把宇宙中心带到哪里。难道这才是“天人合一”的真正含义?

就算是现在最前沿的科学宇宙观,也是不能反驳人类中心论的。因为迄今为止,我们并没有发现其它的智慧生命,连其它生命都没有发现。我们猜想了宇宙是通过大爆炸产生的,为什么这一过程会发生呢?从大爆炸到人类出现,需要多少大事件,演化,和巧合,环环相扣,才能出现让我们感到舒适的人类文明啊?谁敢说这个宇宙不是为人类制造出来的呢?甚至,如果我们发现了比我们更先进的星际文明,也许它们只是为了给我们新的挑战,帮助我们完成新的跨越呢?

我们很得意人类认识了更广大的宇宙,认识到了地球和人类的渺小,跳出了狭隘的地球中心论,人类中心论,觉得自己的认识得到了升华。但是,最后却变成了证据更确凿地球中心论,人类中心论。啊?是不是有一点讽刺?

我们每个人都是宇宙的中心。在我们自己的宇宙里,宇宙万物是为我们的出现而准备的,所以我们有完全的理由自尊自爱,不必妄自菲薄。

当然,有一点小小的问题。也就是,这个世界上有80亿人。宇宙是没有中心的,或者说处处都是中心,当然不在乎有80亿个中心,或者说,80亿个平行宇宙。啊?原来平行宇宙理论也是对的!而且这些宇宙之间还可以相互作用,相互影响。所以,唯我独尊的态度恐怕也有一点问题。还是尽量学会如何在自己的宇宙里更好地生存吧。毕竟,我们每个人的平行宇宙,只跟别人的宇宙有很小的一点差别。

技术上来说,既然是宇宙是观测到的宇宙,那么,观测能力最强的设备,才是我们说的可观测宇宙中心,因为我们的可观测宇宙图像是由该设备提供的。那么,宇宙的中心就不是每个人了,而是最强大的观测卫星,比如詹姆斯韦伯卫星,或者宇宙背景辐射巡天卫星。



https://m.sciencenet.cn/blog-268546-1356398.html

上一篇:为什么开放很重要
下一篇:2022年度诺贝尔物理学奖是个错误

1 杨正瓴

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-12-7 18:43

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部