太阳系模型的演进: 哥白尼、开普勒和伽利略的贡献

从古希腊时代开始，不同的文化都讨论过地球或者太阳是宇宙中心的问题。不过，到了16世纪，波兰的天文学家哥白尼才真正奠定了“太阳是宇宙中心”的模型。在今天，宇宙和太阳系这两个概念是不同的。15世纪时，天文学家还以为太阳系就是整个宇宙。哥白尼一辈子只写过一篇半论文，在1514年，他写了一篇20页的论文，没有印刷出版，只在少数人之间流传。在论文里，他提出“地球并不是宇宙中心，宇宙中心是在太阳附近”这个论点。接着，他用了二十多年的时间把这篇论文扩充成二百多页的一本书。这本书在他逝世前一天才印刷出来，送到他的病榻旁。

哥白尼的“太阳是宇宙中心”模型是近代科学发展的最大贡献之一。不过，论文发表后并未马上被普遍接受。一个原因是，按照他的模型演算出来的结果，跟观察结果并不完全吻合。约60年之后，德国天文学家约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler，1571～1630年）修正了哥白尼的模型，他指出，地球和其他行星运行的轨道不是一个圆，而是椭圆。大家都知道圆有一个圆心，哥白尼假设太阳就在圆心的位置；椭圆则有两个焦点，开普勒指出太阳的位置只是两个焦点之一。因此，当地球在椭圆的轨道上运转时，地球和太阳的距离并不固定，而是随着轨道上不同的点而改变。还有，哥白尼的模型假设地球在轨道上运转的速度是固定的，开普勒则相信地球在轨道上运转的速度并不固定。

哥白尼和开普勒逐步推广验证了“太阳为中心”的模型，伽利略更进一步用望远镜观察到符合“太阳为中心”模型的现象。还记得物理课中，意大利天文学家伽利略·伽利雷（Galileo Galilei，1564～1642年）从比萨斜塔丢下两个质量不同的球，结果两个球同时到达地面，证明了质量不同的物体下落速度是一样的。伽利略并不是第一个发明望远镜的人，不过，他制作了很好的望远镜。当时，望远镜不但在军事上很有价值——可以观察敌人军队的布局和移动，对商人也很有用——当商人看到别人载着香料、布匹的船快进港时，他们会赶快先把手上货物以较好的价钱卖掉。伽利略用他的望远镜看到有四颗小卫星绕着木星旋转，这违反了“地球为中心”的模型所说——所有行星都绕着地球转。伽利略又用望远镜观察金星明暗圆缺的变化，观察结果和“太阳为中心”的模型完全符合。(www.xing528.com)

总结来说，哥白尼、开普勒、伽利略奠定了太阳系的正确模型。他们的研究工作一再印证了在科学上实验和理论相辅相成、并驾齐驱，不仅是重要的研究方法，也是唯一的研究方法。