宇宙简史(插图本)

作者简介

斯蒂芬·霍金(1942- )，作为剑桥夫大学卢卡斯数学教授，他担任的是牛顿的教席。他是世界上最杰出的天才之一，被推崇为继爱因斯坦之后最伟人的理论物理学家，宇宙模型因他的工作得以改观，宇宙万物的内容也因而重新界定。著有《时间简史》、《果壳中的宇宙》等畅销全球的科普巨作。

内容简介

远在公元前340年，亚里士多德（Aristotle）在 他的著作《天论》（OntheHeavens）中就已然提出两 个有力的论据，以支持地球是圆球而不是平板的信念 。第一，他认为月食是因地球运行到太阳与月亮之间 而引起的。地球在月亮上的阴影总是圆的，这只有当 地球呈球形时才有可能。如果地球是一个扁平的圆盘 ，它的影子就会被拉长而成椭圆形，这样月食总是当 太阳在这圆盘中心的正上方时发生。 第二，古希腊人已从旅行中得知，在南方看见的 北极星在天空的位置，要比在北方看见的低些。亚里 士多德甚至根据北极星在埃及和希腊的视位之差，得 出地球周长的估计值为40万斯特迪亚。斯特迪亚是古 希腊的长度单位，它所相当的确切长度现在已经无从 得知，只知道它大约合200码。如果是这样的话，亚 里士多德的这个估计值就大约是现在公认数值的两倍 。 古希腊人还有第三个论据支持地球必定是球形的 ，那就是为什么人们首先看到出现在地平线上的船的 帆，然后才看到船身。亚里士多德认为，地球是静止 的，而太阳、月亮、行星和恒星都在环绕地球的圆形 轨道上运行。他坚信这一点，因为出于神秘的原因， 他觉得地球是宇宙的中心，而圆周运动是最为完美的 。 他的构想在公元1世纪被托勒密（Ptolemy）加工 成为一个完整的宇宙模型。地球位于中心，环绕着它 的是八个天球，它们承载着月亮、太阳、恒星和当时 所知的五颗行星：水星、金星、火星、木星和土星。 这些行星各自沿其所在天球上较小的圆形轨道运行， 这样才能解释观测到的它们在天空中相当复杂的轨迹 。最外面的天球上是所谓的不动的恒星，它们总是互 相保持不变的相对位置，但它们一起在天空旋转。在 最外面的天球之外有什么，则始终没能说清楚，但那 肯定不是人类可观测的宇宙的一部分。 托勒密的模型，为预测天体在天空中的位置，提 供了一个相当精确的系统。但是，为了准确预测它们 的位置，托勒密不得不作出一个假设：月亮运行的轨 道在某些时候与地球的距离，是其他时候的两倍。而 这意味着，月亮有时候看起来要比通常看到的大两倍 。托勒密明白这是一个缺陷，不过他的模型虽然不是 无人非议，却毕竟为大多数人所接受。它也被天主教 会采纳为与《圣经》相符的、对宇宙的描述。它最大 的优点是，它把恒星天球之外的空间留给了天堂和地 狱。 然而，1514年，波兰僧侣尼古拉·哥白尼 （NicholasCopernicus）提出了一个简单得多的模 型。起初，为了避免被指陸为异端邪说，哥白尼匿名 发表了他的模型。他的构想是这样的：太阳静止地居 于中心，地球和其他行星在环绕太阳的圆形轨道上运 行。对哥白尼来说可悲的是，几乎一个世纪之后，他 的构想才得到认真的对待。这时有两位天文学家--德 国的约翰尼斯·开普勒（JohannesKepler）和意大利 伽利列奥·伽利略（GalileoGalilei）--开始公开支 持哥白尼理论，虽然它预测的轨道与观测到的汗完全 相符。1609年，亚里士多德-托勒密理论的末日降临 了。这一年伽利略开始用刚刚发明的望远镜观测夜空 。 当伽利略观测木星时，他发现它被若干个小卫星 ，或者说是它的月亮包围着，它们环绕着它运转。这 意味着，并非如亚里亡多德和托勒密所设想的那样， 所有天体都必须直接环绕地球运行。当然，尽管看到 的是木星的卫星绕着木星转，但他认为地球静止地居 于宇宙中心，而这些卫星沿着极其复杂的轨道绕地球 运行，仍然是可能的。不过，哥白尼的理论要简单得 多。P3-5