中国为什么在近代500年间落后于西方：李约瑟问题

不爱吱声

我也读过一些科学史和科学哲学方面的书,可是每次刚刚觉得自己能回答里约瑟难题了,却发现又有新的问题出来,想比较全面地回答这个问题比较难.等着看你的后文

不爱吱声

平沙落雁 发表于 2012-11-10 08:36
对对对，托勒密是地心说，哥白尼是日心说，其实哪个都不全对，限于当时的观测条件能得出这样的理论就不错 ...

关于地心说和日心说,以前在松鼠会回答网友提问写过一个简要地说明,贴过来:
=======================================================

问题一（by huawoods)：
http://songshuhui.net/forum/redi ... 9685&ptid=10644
讨论：关于太阳系中心的问题
今天读《时间简史》时，突然冒出一个问题，百思不得其解，和大家讨论下：
  众所周知，太阳系的中心是太阳，所有太阳系天体都围着他转，但运动是相对的，天体绕太阳转，是以太阳为参考系，但如果以别的天体为参考系，比如火星，那么太阳在运动路径上完全是围着火星转，别的太阳系内的天体也是如此，那火星不也成了太阳系中心么？推广一下，每个天体不都可以是中心了么？再推广一下，同样的道理，太阳系内的每个点不都成了中心了么？
  这个问题困扰了我好久，先说出来和大家讨论，可能有不对之处，欢迎大家批评指正。

我的回答：

坐标系的选择本质上是为了使问题处理起来更方便.这涉及到惯性系简化的问题.

当我们的汽车在地球上行使的时候,我们会使用大地做参照系,并假定大地是"不动的"(惯性系),这样我们处理汽车的运动,就可以排除地球"运动的干扰",

这里关键在于,"大质量"物体与"小质量"物体相互作用时候,为了方便,我们总是选择大质量物体作为参照物建立惯性系,如果大质量物体占系统总质量比值非常大,这是合理的.(实际上宇宙中,纯粹的惯性系是不存在).如果选择小质量物体作为参考系中心,我们必须考虑参考系本身的(非惯性)运动,因此此时参考系为非惯性系,增加了处理问题的难度.

因此,日心说与地心说本质区别在于太阳的质量在整个太阳系物质质量得比值非常高,因此选择太阳作为中心,建立惯性系,处理行星运动问题就方便.

至于哥白尼日心说的意义则不仅仅是惯性系选取的问题.最主要是,那个年代,人们认为地球不动是"物理"的,而非"数学"的,哥白尼日心说则确立"数学"上更简洁,因此引发人们思考,或许地球不动不是"物理"的.

不爱吱声

飞翔天空 发表于 2012-11-13 00:09
依然有不懂之处，向您请教。假设以火星为参照系，太阳围着火星转，地球及其它星体是不是依然可以得出结论 ...

太阳系的重心（质量中心）就是在太阳，因为太阳本身的质量就占太阳系的总质量99.85％，这跟谁围谁转是没关系的，谁绕谁转这个概念本身就是坐标系原点选择问题。

当年，地心说以地球为中心是基于一个“物理（其实更多是哲学）”假定，亚里斯多德认为地球是宇宙中心，是根据所有物体都会落向地球这个现象推出的。托勒密后来发展了地心说，通过加入更多本轮、均轮，建立更复杂的体系（可以理解为更多参数的方程），这样可以数学上解释星体逆行现象，而且精度很高。

后来，哥白尼抛弃这个“地心物理”假定，采用”日心“假定，发现需要的比较少的本轮均伦，用更简洁的体系也能描述天体运行轨迹，并且达到同样的预测精度。

其实，托勒密和哥白尼的模型在现在看来都是”维像模型“（phenomenological），预测精度上也无本质区别。但是由于当时教会把地心说和托勒密的模型纳入“正统学派”，于是日心说受到排斥。哥白尼模型的意义就在于向地心说提出了挑战。因为日心模型比地心模型更“简洁”，势必会引起大家思考到底这个“地心”假定是否恰当。

真正的模型精度的大幅度提升是靠后来第谷（以及他的学生开普勒）的观测实现的，主要是测量仪器的改进，第谷的模型非地非日心（地和日都不是中心），预测精度极高，但是体系特别复杂，后来开普勒完全放弃圆的轨迹概念，发现了开普勒三定律，改圆为椭圆，采用日心，于是不仅预测精度高，而且极大简化了模型。从后世角度看，开普勒的模型才是对地心模型的一个大飞跃。也为后来牛顿推万有引力定律提供很好的理论和数据支撑。

哥白尼在他去世前一天发表了他的日心说，他的学生在书前面注明“哥白尼的学说”是“数学模型”，后来伽利略狂顶哥白尼学说，写出了著名的《关于两个世界体系的对话》，从“物理”方面阐述日心的合理性，并提供了很有说服力的观测证据，比如说“用自制的望远镜仔细地观测了木星的4个卫星的运动”，这个就比较厉害了，因为既然木星卫星可以不绕地球转，那么凭什么其他所有天体都绕地球转呢？

。。。

我写这段历史的意思是说，在那个年代，大家都围绕着谁该绕谁转说事儿，是因为那个年代大家只有占星术，靠肉眼观测星体运动，然后靠构建数学模型解释星体运行轨迹，帮助占星术士进行预测，没有什么质量概念。

但是，后来牛顿搞出了万有引力定律，再后来都出来广义相对论，宇宙大爆炸学说了，我们后人再回头看这些日心说，地心说，其实就是坐标系选择，而坐标系的中心应该选择为系统重心（质量中心），这样的模型是可以简化为惯性系，会更简洁，否则就是非惯性系，这是日心说和地心说的本质区别。

我们分析太阳系的现象，我们就应该选择太阳为坐标原点；我们分析银河系的现象，我们就应该选择银河系的重心做坐标原点；我们分析地球上的现象，比若说地球上车子的行动轨迹，风暴动态，选择地球作为坐标原点就足够了。。。