尋找宇宙中心

從古至今，人們每天都能看見太陽東升西落，好像太陽在圍繞地球運轉(zhuǎn)，自然會產(chǎn)生地球位于宇宙中心的想法，后來這種觀點被日心說所推翻，它認為太陽才是宇宙的中心。那么宇宙的中心到底是什么？地球、太陽、銀河系還是其他河外星系，更或者宇宙根本就沒有中心？其實很久以前就有人思考過這個問題，人們通過大量的觀測工作記錄了許多測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)形成了一些觀點和看法，但到目前為止還未形成一個系統(tǒng)的具有說服力的學說。

早在公元90～168年，古希臘學者托勒密就建立起了世界上第一個完整的地心宇宙體系。他在總結(jié)前人的觀點和測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，特別是針對那時關(guān)于行星的觀測結(jié)果，提出地球處在宇宙的中心靜止不動這一說法。恒星均位于被稱作“恒星天”的固體球殼上，其他的天體如太陽、月亮、五大行星等都沿各自的軌道繞行在地球周圍，每顆行星都在一個小圓軌道上作勻速轉(zhuǎn)動，人們將這些小圓軌道稱為“本輪”。“本輪”的中心又在一個被稱為“均輪”的大圓軌道上圍繞地球勻速轉(zhuǎn)動。這樣，在以地球為中心的軌道上，“恒星天”和太陽、月亮、五大行星等各自作勻速運動。

就當時的科學狀況而言，托勒密的地心說中許多內(nèi)容是比較科學的。例如，托勒密在研究天體運動時，建立了新的幾何學模型和坐標參考系。另外，他把恒星固定在被他稱為“恒星天”的固體球殼上，俗稱“水晶球”，至今人們還將這種假想的“天球”概念保留在天文觀測上。但是托勒密的理論是錯誤的。

中世紀期間，歐洲教會就是利用這個錯誤來維持統(tǒng)治的，使西方認為地球是宇宙中心的錯誤歷史延續(xù)了1400多年。在這段時期，教會總是宣傳上帝居住的極樂天堂是最高天堂，“上帝選定的宇宙中心是地球”。教會把地心宇宙觀奉為神圣不可侵犯的真理。

但是，教會的統(tǒng)治并不能阻止人們探尋真理的腳步。

從14世紀中期開始，隨著人類不斷擴大生產(chǎn)活動、發(fā)展經(jīng)濟，社會需求提高了，一種新的文化潮流在歐洲興起。15世紀，航海事業(yè)的發(fā)展促進了天文學的進步，為了正確導航，天文學家需要精確地觀測和預報天體的位置，這時就發(fā)現(xiàn)采用托勒密理論計算出來的行星位置與實際偏差很大，因此他的理論顯得非常不實用。

即使是這樣，仍有一些人堅決地維護地心說理論，他們采取在“本輪”上再加“本輪”的方法來處理出現(xiàn)的偏差，若計算出來的行星位置仍與實際位置存在偏差時，就再加上一個本輪，以此類推進行下去直到不再有偏差存在為止。有時幾顆行星的“本輪”數(shù)多達80多個，而且某顆行星究竟應該被加上多少個“本輪”才合理，誰也無法確認。天文學由此陷入了尷尬的局面。

公元1543年，波蘭天文學家哥白尼在《天體運行論》一書中向傳統(tǒng)的地心說提出了挑戰(zhàn)，認為地球是一顆不斷轉(zhuǎn)動的普通行星，太陽才是宇宙的中心，其他的天體都圍繞太陽運轉(zhuǎn)。那么哥白尼是一個什么樣的人，他的宇宙觀又是如何形成的呢？

偉大的哥白尼于1473年2月19日誕生在波蘭西部維斯杜拉河畔的托倫城。21歲時，哥白尼求學于歐洲最文明的國家，也就是當時文藝復興的中心——意大利。

在意大利生活的10年當中，哥白尼深受當時文藝復興思想的影響，例如他曾拜訪過達·芬奇這位文藝復興的代表人物。年長他20歲的畫家兼科學家十分蔑視宗教神學，認為教會利用天堂來做買賣，而天堂全是虛構(gòu)出來的。達·芬奇企圖恢復一些古典哲學家的天文學說，主張宇宙的中心不是地球。和達·芬奇一樣，意大利天文和數(shù)學家諾瓦拉也反對地心說，哥白尼經(jīng)常和他在一起觀測天象，探討怎樣改進“地心說”。當時，哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸的消息也將哥白尼創(chuàng)立新的天文學說的熱情和勇氣激發(fā)出來了。

哥白尼仔細閱讀了各種古羅馬和古希臘的哲學著作后，初步提出了“地動”的思想。這個在今天看來十分古老的科學見解在當時卻顯得很新鮮。

回到波蘭后，哥白尼將全部的精力投入到天文學研究工作上。經(jīng)過數(shù)十年的辛勤工作，他終于創(chuàng)立了新的宇宙結(jié)構(gòu)理論。哥白尼認為，巨大的天球并沒有動，人們看到的天球的運動只是一種表面現(xiàn)象。只是因為地球在自轉(zhuǎn)，所以人們產(chǎn)生了錯覺，認為天球在動。他大膽指出，地球不是宇宙的中心，地球只是繞著太陽在轉(zhuǎn)，太陽才是宇宙的真正中心。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，有人又提出一種新的觀點，認為太陽僅是太陽系的中心，銀河系也有中心，它周圍所有的恒星也都繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn)，但是宇宙是沒有中心的，即不存在一個中心，讓所有的星系圍著它轉(zhuǎn)。這種觀點可用宇宙不斷膨脹的理論加以解釋。因為在三維空間內(nèi)，宇宙的膨脹一般不發(fā)生，只有在四維空間內(nèi)宇宙才有可能膨脹。四維空間不僅包括普通三維空間的長度、寬度和高度，還包括時間。盡管描述四維空間的膨脹困難重重，但也許我們可以通過氣球的膨脹來解釋它。

假設(shè)宇宙是一個不斷膨脹的氣球，而星系遍布在氣球表面的各個點上，我們?nèi)祟惥妥≡谀硞€點上。此外還需要假設(shè)星系只能沿著表面移動而不能進入氣球內(nèi)部，或向外運動而不會離開氣球的表面，在某種意義上我們被描述為一個存在于二維空間的人。假如宇宙不斷膨脹，即氣球的表面不斷地變大，那么表面上的每個點的距離就會越來越大。其中，若以某個人所在的某一點為定點，這個人將會看到其他所有的點都在后退，而且距離他越遠的點，其退行速度越快。

現(xiàn)在，倘若我們要尋找氣球表面上的點的退行起點，那么我們就會發(fā)現(xiàn)它其實已經(jīng)不在氣球表面上的二維空間內(nèi)了。由于氣球的膨脹實際上是在三維空間內(nèi)從內(nèi)部的中心開始的，而我們所處的位置在二維空間上，所以我們無法將三維空間內(nèi)的事物探測清楚。

同樣的道理，三維空間內(nèi)部不是宇宙膨脹的起點，而我們卻只能在宇宙的三維空間內(nèi)運動。在過去的某個時間，即宇宙開始膨脹的時候，或許是億萬年以前，雖然我們可以看到，可以從中獲得有關(guān)的信息，而回到那個時候卻是不可能的。所以說宇宙沒有中心。

但這種觀點同樣無法解釋所有的現(xiàn)象，宇宙到底有沒有中心仍有待證明。