文化伟人代表作图释书系:天行物演系列(套装4册)
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1.4 天体在进行均匀的、永恒的和复合的圆周运动

天体的运动是圆周运动,这是因为适合于球体的运动只能是在一个圆圈上旋转。圆周运动是所有运动中最简单的形式,没有起点,也没有终点,任何点之间几乎毫无差别。而球体本身的形状,正是通过旋转才得以形成。

宇宙中的球体很多,它们的运动方式各不相同。但最显著的,是周日旋转[11],也就是昼夜交替。希腊人将此视为一切运动的公共量度,因为时间本身主要就是用日数来表示的。

此外,我们也能看到一些自西向东的反向运动,比如太阳、月亮和五大行星的运行。太阳的运动为我们设定出年,月亮的运动为我们设定出月,而年和月都是人们最熟悉的时间周期。五大行星也以类似的形式在各自的轨道上运行。

但这种反向运动与周日运动有着许多的不同之处。首先,周日运动主要是围绕球体的两极旋转,而反向运动却是倾斜地沿黄道方向运转。其次,天体在轨道上的反向运动并非匀速运动,因为日、月的运行时快时慢,甚至于五大行星有时还有留和逆行。太阳是径直前行的,而行星的轨迹有时偏南,有时偏北,这也是它们被称作“行星”的原因。此外,它们距离地球的位置也是时远时近的。

尽管如此,我们仍然相信,行星是做圆周运动或由多个圆周组成的复合运动。一是因为这些不均匀性遵循一定的规律定期反复;二是如果不是圆周运动,这种情况是不会出现的,因为只有通过圆周运动才能使行星运行后回到初始位置。举例来说,太阳的运动就属于多个圆周组成的复合运动。由于这种运动的不均匀性和周期反复,可以使地球上再次出现昼夜不等,并形成四季循环。其中应当可以察觉出几种不同的运动,因为一个简单的天体不能由单一的球带动做不均匀运动。任何的不均匀运动,如果不是物体内部产生了不稳定性,就一定是物体受到了强大的外力作用,从而在运行中发生了某种变化。然而,我们的理智很难接受这两种说法,因为很难想象我们近乎完美的天体会有任何这样的缺陷。

克莱罗
  作为法国著名的物理学家和数学家,克莱罗于1743年发表著作《地球外形的理论》,阐明了地球的自转和地球各部分之间的引力对地形产生的影响。他还推出了各纬度的地心引力公式,并精确计算出了哈雷彗星归来的日期(1758年)。

相比之下,更合乎情理的看法应该是,所有的天体运动都是均匀的,只是看上去并不均匀。至于原因,可能是这些天体做圆周运动时围绕的极点与地球的极点不一样,也可能是地球并不处于它们围绕着旋转的圆周的中心。我们从地球上观察这些行星的运转,我们的视线并不能与它们轨道上的每一个位置保持固定的距离。由于它们的距离在变化,因此我们所看到的天体在离地球相对较近时,就会显得大一些,反之则会小很多,这一点在光学上已经得到证实。另一方面,由于观测者的距离也在变化,因此就它们轨道的相同弧长来说,它们在相同时间内的运动看起来并非是一样的。所以我认为,首先必须考察地球在宇宙中真实的地位,否则,当我们仰望夜空中的这些天体时,却对最靠近自己的事物毫无所知,甚至出于同样的错误,把原本属于地球的某些事物归功于天体。