李劍龍

450年前的1564年，伽利略·伽利萊出生了。在其后的幾十年里，他不僅發(fā)明了溫度計、脈搏計數(shù)器、天文望遠鏡、地理軍事兩用圓規(guī)等許多有用的東西，更把人們的頭腦搞得“一團糟”：人們心目中那個“完美”的宇宙被他用強有力的觀察與論證所顛覆，一種全新的世界圖景浮現(xiàn)在世人面前。愛因斯坦稱他為“現(xiàn)代科學之父”。而在他去世的那一年，牛頓出生了。

450年后的我們，依然需要學著像他那樣思考。

在日本電視劇《神探伽利略》中，那個綽號“伽利略”的湯川教授與警方聯(lián)手，利用物理學知識破解了一個又一個貌似“超自然現(xiàn)象”的案件。在好奇心比貓還重的人類面前，也擺著一個“千古謎案”：我們生活的這個世界，到底是什么樣子的？

就像如今網(wǎng)上的各種爭論一樣，人們給出了各種答案而且互不相讓。有人說，大地像一張平平的桌面，天像一只大碗一樣蓋在上面；有人說，宇宙像個雞蛋，大地就像是蛋黃；有人說，世界就是馱在一只大烏龜背上的一塊平板……但正如柯南所說，“真相只有一個”，究竟哪個說法是對的？尤其是考慮到宇宙之中人是如此渺小，我們又憑什么來判別什么是對、什么是錯呢？

在伽利略的那個年代，大部分歐洲人可能會告訴你，去聽聽亞老師怎么說。

亞老師就是亞里士多德，在今天我們的科學課本里常常以“反面人物”出現(xiàn)，但在當時人們的心目中，他是自有人類以來最牛逼的大學問家，沒有之一。

亞老師生活的年代比伽利略還早1900多年，是古希臘哲學思想的集大成者。要是論博學多才，古今中外恐怕還真沒幾個人能超過他。那么，在亞老師看來，世界是什么樣子的呢？

亞老師認為：地上的萬物都是由土、水、氣、火這四種元素構(gòu)成的，其中土最重，火最輕，水和氣介于其間；大自然給每一種元素規(guī)定了它“最恰當”的位置，就像大家有目共睹的，重物總是向下落，輕物總是向上升，就是因為它們的本性驅(qū)使它們?nèi)ネ约耗莻€“最恰當”的位置；因為土元素總是向下的，四面八方的土元素都往各自的“下”方匯聚，必然就會凝結(jié)成一個實心的球體，而這里也必然是宇宙的中心；土元素凝聚在中心（最下面），水元素覆蓋其上，氣元素再上，而火元素努力地向更上面的地方升騰、跳躍，沒錯，這就是我們生活的地球。

而在地球之外，包著一層又一層的“天球”——具體來說，是九層天，從里到外分別是月球天、水星天、金星天、太陽天、火星天、木星天、土星天、恒星天和“原動天”，它們像俄羅斯套娃那樣一層層地套在一起。構(gòu)成這些天球以及鑲嵌在其中的星體的材料，是跟土、水、氣、火四大元素完全不同的“第五元素”（亞老師管它叫“以太”），它透明、輕盈又堅硬，不生、不滅又不變。這些永恒的、完美的天球，以靜止不動的地球為中心，以24小時為一個周期，一圈又一圈地做著勻速的圓周運動。而這種勻速圓周運動，正是宇宙中最為完美和永恒的運動。

哇，這是一個多么至善至美又簡潔易懂的宇宙?。?/p>

可惜行星們不乖。

辛勤的前輩們夜觀天象，發(fā)現(xiàn)只有“恒星天”的運行比較老實——所有恒星（不包括太陽，因為太陽和月亮那時候都被當作“行星”）每天從東邊地平線的同一個位置升起，又在西邊地平線的同一個位置落下，而且彼此之間的位置也從不發(fā)生變化。行星就不同了，它們運行得有時快有時慢，有時近有時遠，甚至有時往東有時往西……總之，根本不像是在乖乖地繞著地球兜圈子。完美的天界，咋能允許出現(xiàn)這樣的混亂？肯定是亞老師的模型還不夠完善的緣故！

比亞老師小了400多歲的古希臘天文學家托勒密解決了這個問題，他的辦法是“畫圈圈”。他設想行星們不是在簡單地繞著地球轉(zhuǎn)圈，而是在做兩種運動：首先是以一個看不見的圓心在繞一個小圓圈（本輪），同時這個小圓圈又在以地球附近（但不是地球）的一個點為圓心繞大圓圈（均輪）……這樣一個我們現(xiàn)在看起來怪兮兮的模型，卻能夠跟實際觀測結(jié)果吻合得很好，并且勉強保住了地球的宇宙中心地位和天界的永恒與完美。一直到1000多年后，它依然被仰望星空的人們當作“標準模型”。托勒密泉下有知，一定會欣慰地說，管它怪不怪，管用就行！

一種流行的說法是，后世的天文學家觀測到了越來越多跟“托勒密模型”不太相符的天文現(xiàn)象，但依然用“畫圈圈”的老辦法進行修修補補——給行星加上一個又一個本輪甚至小本輪，據(jù)說最后被畫上了80多個圈圈！

哥白尼肯定受不了這個，他覺得上帝絕不可能把宇宙設計成這副鬧哄哄的丑樣子。即使“80多個圈圈”的說法不是真的，托勒密模型中的行星們居然敢不按照“勻速正圓周”這種絕對完美的方式運行，就足以讓哥白尼看不下去了。于是他心一橫，干脆把宇宙中心從地球變?yōu)樘?，而讓地球變成行星，跟別的行星一起繞著太陽轉(zhuǎn)圈，同時每24小時自轉(zhuǎn)一圈，這樣一來，行星忽遠忽近、忽東忽西等各種現(xiàn)象就能輕易地得到解釋了。從此世界安靜了……嗎？沒有，因為哥白尼的“日心說”并沒有經(jīng)過嚴格的證明，也不能提供更加準確的觀測結(jié)果，況且他心里還是裝著亞老師，一心想要恢復天界的至善與至美，而今天連小學生都知道行星的軌道事實上并非“完美”正圓而是個橢圓，于是為了符合觀測數(shù)據(jù)，他也不得不給它們畫上各種輪子——34個。

接下來，該輪到伽利略出場了。