为什么日心说最终代替了地心说？
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我在今日头条上看到一篇介绍鄙人的文章，颇感荣幸之至，特摘录如下：
地心说的提出者是公元二世纪的希腊人托勒密，他提出了被后世称为托勒密模型的地心学说。该学说认为，地球是宇宙的中心，有八个透明的且围绕地球旋转的圆球面，每一个圆球面依次比前一个圆球面大，就像俄罗斯套娃一样。
我们看到的恒星就镶嵌在最外层的那个圆球面，圆球面在围绕地球旋转时恒星间的相对位置不变，恒星们做为一个整体随圆球面旋转着穿越天穹，我们就会发现恒星的位置是固定不变得，写正好符合了我们所观测到的天象。行星在内部的圆球面上，但不是像恒星那样镶嵌，而是沿着在它们各自的小圆球面——本轮上运动。也就是说，行星在宇宙的空间的运动包含着两种运动方式：一是随着本轮在圆球面上绕地运动，二是沿着各自的本轮做圆周运动，两者的运动的叠加，对地球上的观察者而言，就显得其轨道尤为复杂。
加里士多得和托勒密就是以这种方式来解释天相的。
真相是否如此呢？
答案是否定的。在牛顿的《自然哲学之数学原理》中载：〃到了中世纪中后期，地心说不但越来越不能自圆其说，而且不能满足实际的需要。天文现象与历法之间的误差越来越大，不仅天象无法预报和解释，连季节变换和每年的元旦都不准，误差竟达几个月。〃这说明地心说不能符合实际天文需要。
日心说是波兰教士尼古拉·哥白尼在1514年提出的。他指出太阳静止地位于太阳系的中心，地球和行星在围绕太阳的圆周轨道上运动。一个多世纪后，德国的约翰斯·开普勒和意大利的伽利略·伽利雷开始公开支持哥白尼的日心说。后来开普勒改进了哥白尼的理论，提出行星沿着椭圆而非正圆的轨道运行，才使该理论更加完善。
各大行星为什么会绕着太阳运转呢？这在当时是无法解释和理解的。直到1687年，牛顿提出：这是由一种特别的力引起的，他称为引力。发表在《自然哲学之数学原理》中，这个力称为万有引力。
万有引力的表达为：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的二次方成反比。用公式表示就是：
F＝G·m1·m2/r^2
宇宙间的物质为什么会产生万有引力呢？万有引力的本质是什么呢？牛顿没有说。他在《自然哲学之数学原理》中说：“上帝以一种完全不属于人类的方式，一种完全不属于物质的方式，一种我们绝对不可知的方式行事，就张盲人对颜色毫无概念一样。”直到如今，万有引力也没有得到完美的解释。
民间的解释如春天的蜜蜂嗡嗡绕绕，一些民间的科普爱好者纷纷毛遂自荐，挣向解释其本质，可惜肤浅自夸者多，合理的少之又少。
举办的《群星闪耀时》星周刊第二期，收录了豫言谈科普的《引力子的密度在时空结构中的作用》写的非常有趣，比较合理地解释万有引力形成的原因。
该作者认为：
一，宇宙间充满了以光速沿任意方向运动的引力子，引力子形成引力场。
二，引力子和物质的基本单位撞击会产生力的作用。
三，单位体积内一个方向上引力子的数量，称为引力子的矢量密度。
运用以上的定义，万有引力的形成原因是：两个物质之间和内切线所包括的区域内的引力子的密度在两者连线方向上与外界的差值造成的，就像马德堡半球所形成的原因一样。
我们简单地看一下作者的推理过程。
我们假定宇宙的任意空间有一个大质量的物体O1，质量为M,半径为r，我们假定它的密度无限大，即物质的基元之间的距离为零，这样可以完全过滤掉通过其正截面的引力子。在和物体O1的距离为R的位置有一个质点O2，通过质点做物体O1的切线，相交于点E,F.如图：
我们可以对质点O2做受力分析：
在O1O2的连线方向，质点受到两个方向的引力子的撞击，即指向物体O1的F1和指向质点O2的F2。其它方向受到引力子的撞击的概率相同而互相抵消，可以忽略不计，所以质点O2与物体O1的万有引力的值可以表达为：
F＝F1-F2
而F2是沿物体O1的切线射下来的撞击力在两者连线方向上的分力，即F2＝F1*cosθ，θ是物体O2在质点O1的切线与两者重心连线O1O2的夹角。
因为我们已经假定宇宙空间的任意方向上的引力子的矢量密度是恒定值，假设为N.
则质点O2在距离R处的引力场强度我们可以表达为：
E＝N(1-cosθ)
＝N(1-r/R)
因为质点的位置是任意的，当两者的位置改变了ΔR时，则物体O1的引力场强度的改变量为：
ΔE＝N[1-r/(R+ΔR)-N[1-r/R]
＝N*r*ΔR/[R^2+ΔR*R]
当ΔR→0时，ΔE的变化率为：
ΔE/ΔR＝Nr[ΔR/[R^2+ΔR*R]/ΔR
＝N*r/R^2
其中N是宇宙中任意方向的引力子密度，我们可以用G来代替，其值为宇宙常数。r是大质量物体的半径。因为大质量物体我们假设的是密度无限大的，所以我们可以用物体的质量M来代替.
所以，上式我们可以用：
ΔE/ΔR＝GM/R^2
如果，质点O2的质量是m，根据大质量物体周围的引力场强度公式：
F＝E*m＝GM/R^2
则两物体之间的引力的值为：
F＝GMm/R^2
即两者的引力值与两者之间的距离的平方成反比，与两者的质量的乘积成正比，这与牛顿的万有引力定律是一致的。
地心说的提出者是公元二世纪的希腊人托勒密，他提出了被后世称为托勒密模型的地心学说。该学说认为，地球是宇宙的中心，有八个透明的且围绕地球旋转的圆球面，每一个圆球面依次比前一个圆球面大，就像俄罗斯套娃一样。
我们看到的恒星就镶嵌在最外层的那个圆球面，圆球面在围绕地球旋转时恒星间的相对位置不变，恒星们做为一个整体随圆球面旋转着穿越天穹，我们就会发现恒星的位置是固定不变得，写正好符合了我们所观测到的天象。行星在内部的圆球面上，但不是像恒星那样镶嵌，而是沿着在它们各自的小圆球面——本轮上运动。也就是说，行星在宇宙的空间的运动包含着两种运动方式：一是随着本轮在圆球面上绕地运动，二是沿着各自的本轮做圆周运动，两者的运动的叠加，对地球上的观察者而言，就显得其轨道尤为复杂。
加里士多得和托勒密就是以这种方式来解释天相的。
真相是否如此呢？
答案是否定的。在牛顿的《自然哲学之数学原理》中载：〃到了中世纪中后期，地心说不但越来越不能自圆其说，而且不能满足实际的需要。天文现象与历法之间的误差越来越大，不仅天象无法预报和解释，连季节变换和每年的元旦都不准，误差竟达几个月。〃这说明地心说不能符合实际天文需要。
日心说是波兰教士尼古拉·哥白尼在1514年提出的。他指出太阳静止地位于太阳系的中心，地球和行星在围绕太阳的圆周轨道上运动。一个多世纪后，德国的约翰斯·开普勒和意大利的伽利略·伽利雷开始公开支持哥白尼的日心说。后来开普勒改进了哥白尼的理论，提出行星沿着椭圆而非正圆的轨道运行，才使该理论更加完善。
各大行星为什么会绕着太阳运转呢？这在当时是无法解释和理解的。直到1687年，牛顿提出：这是由一种特别的力引起的，他称为引力。发表在《自然哲学之数学原理》中，这个力称为万有引力。
万有引力的表达为：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的二次方成反比。用公式表示就是：
F＝G·m1·m2/r^2
宇宙间的物质为什么会产生万有引力呢？万有引力的本质是什么呢？牛顿没有说。他在《自然哲学之数学原理》中说：“上帝以一种完全不属于人类的方式，一种完全不属于物质的方式，一种我们绝对不可知的方式行事，就张盲人对颜色毫无概念一样。”直到如今，万有引力也没有得到完美的解释。
民间的解释如春天的蜜蜂嗡嗡绕绕，一些民间的科普爱好者纷纷毛遂自荐，挣向解释其本质，可惜肤浅自夸者多，合理的少之又少。
举办的《群星闪耀时》星周刊第二期，收录了豫言谈科普的《引力子的密度在时空结构中的作用》写的非常有趣，比较合理地解释万有引力形成的原因。
该作者认为：
一，宇宙间充满了以光速沿任意方向运动的引力子，引力子形成引力场。
二，引力子和物质的基本单位撞击会产生力的作用。
三，单位体积内一个方向上引力子的数量，称为引力子的矢量密度。
运用以上的定义，万有引力的形成原因是：两个物质之间和内切线所包括的区域内的引力子的密度在两者连线方向上与外界的差值造成的，就像马德堡半球所形成的原因一样。
我们简单地看一下作者的推理过程。
我们假定宇宙的任意空间有一个大质量的物体O1，质量为M,半径为r，我们假定它的密度无限大，即物质的基元之间的距离为零，这样可以完全过滤掉通过其正截面的引力子。在和物体O1的距离为R的位置有一个质点O2，通过质点做物体O1的切线，相交于点E,F.如图：
我们可以对质点O2做受力分析：
在O1O2的连线方向，质点受到两个方向的引力子的撞击，即指向物体O1的F1和指向质点O2的F2。其它方向受到引力子的撞击的概率相同而互相抵消，可以忽略不计，所以质点O2与物体O1的万有引力的值可以表达为：
F＝F1-F2
而F2是沿物体O1的切线射下来的撞击力在两者连线方向上的分力，即F2＝F1*cosθ，θ是物体O2在质点O1的切线与两者重心连线O1O2的夹角。
因为我们已经假定宇宙空间的任意方向上的引力子的矢量密度是恒定值，假设为N.
则质点O2在距离R处的引力场强度我们可以表达为：
E＝N(1-cosθ)
＝N(1-r/R)
因为质点的位置是任意的，当两者的位置改变了ΔR时，则物体O1的引力场强度的改变量为：
ΔE＝N[1-r/(R+ΔR)-N[1-r/R]
＝N*r*ΔR/[R^2+ΔR*R]
当ΔR→0时，ΔE的变化率为：
ΔE/ΔR＝Nr[ΔR/[R^2+ΔR*R]/ΔR
＝N*r/R^2
其中N是宇宙中任意方向的引力子密度，我们可以用G来代替，其值为宇宙常数。r是大质量物体的半径。因为大质量物体我们假设的是密度无限大的，所以我们可以用物体的质量M来代替.
所以，上式我们可以用：
ΔE/ΔR＝GM/R^2
如果，质点O2的质量是m，根据大质量物体周围的引力场强度公式：
F＝E*m＝GM/R^2
则两物体之间的引力的值为：
F＝GMm/R^2
即两者的引力值与两者之间的距离的平方成反比，与两者的质量的乘积成正比，这与牛顿的万有引力定律是一致的。
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