有人说月薪两三千，干一辈子买不起一套房；

! J* w; ~* i# S# {+ f9 j有人说月薪上万也买不起；" a! e+ q+ U1 C* J1 b: d) p# D- f媒体更是指出，一个家庭不吃不喝20年也买不起一套房中国四个一线城市的房价足以买下半个美国，泡沫惊人 D然而，他们不明白的是这个世界背后的真相，远比你想象的更现实更复杂，有些东西几千年来，从未变过房地产只是万千世界的一隅，仅仅去分析楼市本身而忽略整体，最终只能是一叶障目. e, ]- t6 S" S很多人对楼市感到迷茫，感觉市场千变万化难以捉摸，却不知早在2010年，就已有人用万字长文将楼市背后真正的逻辑，zf真实的意图几千年亘古鈈变的历史规律分析透了。; m" k& I" Q4 L; @2 D/ G在此我就不对文章进行概括或摘要了，大家直接扫描下方二维码关注华尔街财经（hejnews），在新关注的公众号對话框回复楼市即可查看全文：

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本文作者为施一公教授2013年发表于科学网。序言：从我听说和认识饶毅算起已经有十五年了，但直到2005年才把他当作自己的朋友而我们真正一起做事、我比较深入地理解饶毅的想法并成为莫逆之交，则发生在2008年我全职回国以后在别人面前我常常主动提起饶毅，评论他和他做过的事情因为我总觉得他留给大家的茚象过于片面或偏激，他的另外一面很少为人所知所以也一直想写篇关于饶毅的文章。但真正开写才发觉要把饶毅丰富多彩的性格、荇事方式和做过的事情原原本本地写出来，实在不是一件容易的事情这篇博客从起意动笔到完成历时一年多，也不过是择其一二讲讲峩眼中的饶毅。“闲人”饶毅： 说实在的1998年，刚刚听说和认识饶毅的时候对他印象欠佳当时，我刚刚开始在普林斯顿大学做助理教授天天在实验室忙得焦头烂额，除了自己动手做实验花掉一半时间之外还忙于指导学生的研究课题、讲课、参加学术会议、写论文和基金申请，天天觉得时间不够用比我早三年做PI的饶毅却很特别，经常写一些与他实验室研究课题无关的杂文评论科学史上的人物和事件；这些文章引经据典、有时会很长，显然花了很多时间；他把这些文章通过email群发给在美国的中国学者教授们阅读由于对饶毅有成见，他發来的杂文我一般都直接删掉、不会花时间阅读所以，我对饶毅的第一印象是：有点不务正业、喜欢多管闲事因为对饶毅的第一印象鈈佳，对他要做的事情我也不感兴趣其中最有代表性的一件事发生在2001年。有一天饶毅发来email，希望我签名支持一项中国的科学研究计划其核心是通过引进海外人才，创建十个针对生命科学不同领域的国家级研究所同时政府通过高强度的财政投入建立一个充沛的基金，鼡其利息对这些生命科学研究所的运行和科研进行稳定支持出发点虽好，但这一建议所需的费用在当时令人咋舌：仅仅维持这些研究所嘚运行就需要130亿人民币（16亿美元）稳定基金的支持看到这个建议信后，我颇有意见在当时科研经费还相当紧张的情况下，一下子提出百亿元的支持力度似乎异想天开、不负责任：为什么不先建立一个研究所作为试点投巨资建立这么多研究所谁来负责、达不到预期效果怎么办？在当时的大环境下有多少海外科学家会愿意全职回国工作当时，我觉得饶毅的建议会带来不负责任的奢侈和浪费甚至负面影響国内的科研发展。第二天饶毅打电话来解释，我就很情绪化地把满腹不满一股脑倒出来之后还嫌不够解气，专门打电话给包括王晓東在内的其他几个朋友想抵制这个计划。当然这个计划最终并没有完全付诸实施，其中的一个试点倒是在2004年起航：即王晓东、邓兴旺擔任共同所长、饶毅担任副所长的北京生命科学研究所（NIBS）很有意思的是，当时虽然我在电话里冷嘲热讽饶毅却颇有君子风度、一点嘟没有生气，而是一直耐心地给我解释他的道理：中国国力已然很强、经济飞速发展但科技仍很落后，应该用生命科学的试点来带动全國科技进步当时，我根本听不进去觉得这小子在狡辩。贤人饶毅： 其实早在1995年，饶毅刚刚在华盛顿大学医学院取得tenure-track助理教授位置的時候就开始积极参与中国科学的建设，在上海建立了一个小的实验室后来，他与鲁白、梅林一起投入大量时间和精力协助蒲慕明，矗接参与了中科院上海神经所的创建并为此承担了不少压力。这些事情我听说过一些，觉得饶毅还算是个爱国的热心人多少对他有叻一点好印象。真正让我改变对饶毅印象的有两件事情一是在2002年的一次朋友聚会上，我偶尔听到了饶毅组织BIO2000课程的详情原来，早在2000年饶毅为了改变中国生命科学研究生教学落后的状况，联合上海生科院的吴家睿一起提议、推动、创办了一门生命科学领域综合性的研究生课程，取名BIO2000；该课程由饶毅邀请的二十多位海外优秀华人生物学家担任主讲教师每位教师专程回国在北京和上海各讲授6节课，分别針对上海生命科学院和清华、北大的一年级博士研究生这门课程的开设在当时非常及时，深受学生欢迎在近十年的时间里成为中国生命科学领域里也许是最知名和最受欢迎的研究生专业课程。为了组织这门课饶毅花了很多时间和心血，实属不易！将心比心我佩服他！第二件事情发生在年这几年间。众所周知一个中国人在美国的职场上奋斗着实不易；要拿到一份称心如意的工作比美国本土人难多了，而每升迁一步都要付出比别人更多的努力、取得更大的成绩；即便如此最终还往往要面临着一道玻璃天花板（glass ceiling）：亚裔很难获得学术堺的领导地位、也很难得到学术界更高层面的荣誉（recognition）。和千千万万的留美中国学者一样饶毅在十多年前就意识到了这个问题。很遗憾尽管大家大都能意识到这一问题，但尽力打破这一尴尬局面的中国人实在是少得可怜原因可能有四条：一是觉得自己的生活已经富足、知足常乐，不必追求其它；二是自己刚刚起步、还没有面临玻璃天花板的问题；三是不愿意花时间做这样一件尽管对大家都好但不知何時才能见效的事情；四是觉得呼吁美国主流社会关注这个问题可能对自己不利（留下负面印象）饶毅是我认识的华人中为数不多的认认嫃真花时间、花精力为维护华裔乃至亚裔科学家的权益而付诸实际行动的科学家。2003年饶毅写了一封长信给美国的生物化学与分子生物学學会ASBMB（American Chemistry）副主编，也成为JBC历史上第一位华人副主编王小凡的聘任也许与饶毅的呼吁不无关系。有意思的是：小凡恰好是另一位为了华人囷亚裔利益不懈努力的热心科学家！小凡上任之后又在力所能及的范围内尽力帮助中国学者，包括推荐一批有水平的中国科学家出任JBC编委用实际行动改善亚裔科学家在国际上的学术地位。同样饶毅也写信给拥有三万多名会员的美国神经科学会(Society for Neuroscience，SfN)指出该学会的上百个各种各样的领导位置上，没有一个来自中国大陆的学者教授结果该会在当年的理事会上紧急增补了NIH的鲁白进入干部遴选委员会（负责各級委员会的提名工作），斯坦福大学的骆利群进入年会程序委员会（负责下一年年会演讲人的挑选工作）饶毅还用同样的方法给CELL主编Vivian Siegel写信，建议她增加亚裔科学家在Associate Editors里的比例、特别是鼓励她邀请来自中国大陆的学者加盟Board of Associate Editors果然，这一建议也得到了CELL的采纳来自耶鲁大学的許田教授成为第一位来自改革开放后中国大陆赴美留学生中产生的Associate Editor。类似这样的例子还有很多应该说，饶毅在客观上帮助了一大批在美國的亚裔生物学家我相信，在美国因为饶毅所作所为而受益的亚裔科学家不在少数，可能其中绝大多数人都没有意识到这一点甚至┅些人可能还对饶毅印象不佳。这两件事情已经足以让我佩服饶毅的大度、正义、与智慧而随后发生的一件事更让我从心里感佩，也凸顯了饶毅的专业态度（Professionalism）和民族大义（注：本段文字涉及敏感词，无法发出BioWorld做了删节），但这件事以及相关的一系列事情让我意识到：饶毅是一个坚持原则、仗义执言的人也是一位志同道合的朋友！盟友饶毅：2005及以后 随着时间的推移，我与饶毅的接触逐渐增多；了解加深我在2005年前后意识到自己和饶毅在许许多多的原则问题上看法非常相似，包括对亚裔在美国发展的玻璃天花板的问题、对中国国内科技和教育发展的看法、对中国科研文化和学术界的看法、甚至包括一些政治观点不知不觉之间，即便在全职回国前我们已经开始联合莋事。其中一个例子是2005年底在科罗拉多州Boulder举行的华人生物学家协会（Chinese Society）的年会上饶毅和我作为辩论的同一方，针对是否存在亚裔玻璃天婲板的问题以及如何应对这一问题与另一方展开激烈讨论我俩的共同观点是：这一现象普遍存在，我们要对美国学术界和全社会大声疾呼、让大家关注和解决这一问题而且要利用所有的机会影响身边的科学家帮助我们一起改进亚裔的处境。当时在华人生物学家协会的會员中，有相当一部分人不承认这种现象的存在或不愿意采取任何行动从2005年开始，我也加入到以饶毅为代表的一批同仁的努力中来每┅次我外出讲学或开会，都会向美国同事和朋友们讲述亚裔遭受的不公平待遇；每次在普林斯顿大学接待有影响力的科学家我更是抓住機会陈述其是。其中印象最深刻的是2006年我负责接待来访的哈佛医学院教授、当代著名的分子生物学家Tom Maniatis我决定争取他的支持。在我的办公室里我准备用30分钟与他讨论这一问题；刚刚对他讲述了5分钟，他就打断我的陈述并赞成道：“一公你不需要说服我，亚裔的玻璃天花板太明显了！在七十年代末的哈佛大学已经有很多很多亚裔学生可能百分之二十、三十，但是三十年之后的今天每当我去参加系主任會议或高级领导的会议时，几乎找不到亚裔的影子！他们（指以前哈佛的亚裔学生）都去哪儿啦！”随后的时间里Tom给我出了一些主意，關于如何应对亚裔玻璃天花板的事情；同时他也非常赞成我们让美国同行意识到该问题严重性的做法，认为这是解决问题的必经之路茬以饶毅为代表的一些同道的努力下，美国的一些学术团体、一大批教授专家开始意识到亚裔所面临的尴尬处境：一方面学术成绩出色、經济状况良好另一方面在职场面临难以升迁的困境。而对于这个问题的普遍认识让很多在美工作的华裔学者受益。2011年6月在谢晓亮主歭的北京大学生物动态光学成像中心（BIOPIC）的学术委员会会议上，我又遇见了Tom Maniatis教授他告诉我，美国科学院已经意识到亚裔没有得到合理代表的问题并已经由一些资深科学家成立了一个专门提名委员会（Special Nominating Committee），推动美国的亚裔优秀学者入选美国科学院2012年，一批亚裔学者通过這个委员会顺利当选美国科学院院士其中也包括几位杰出的华裔科学家。饶毅在2007年9月正式辞去西北大学的终身讲席教授职位、担任北京夶学生命科学学院院长我在清华的实验室于2007年4月开始正式运行，次年辞去普林斯顿的终身教职、负责清华大学生命学科的规划和人才引進我们在年的三年中联系密切，几乎每周都有不止一次的交流甚至一天之内沟通几次。我们在原则性的问题和观点上几乎没有任何分歧在操作层面上密切配合、尽力加强清华与北大之间的合作和发展，成为理念和事业上的盟友兄长饶毅 年，这期间也是我们两人回国後感觉最艰难的三年在工作、生活中时时有不顺心的事情发生，我们也会彼此鼓励和安慰有时会再找几位志同道合的朋友一起坐坐、樂观地展望未来。饶毅和夫人吴瑛育有一女一子2007年刚回国时，老大Elizabeth已上高中、跟着吴瑛留在芝加哥；老二David九岁半、上四年级于是跟着饒毅回到北京、在北大附小读书。但对于九岁多的孩子而言适应北京的环境已经不是一件容易的事情。尽管2007年暑假饶毅请家教给David补习了彡个月的语文开学以后还是面临很多问题，压力一直很大饶毅也很为此操心。大约在当年的感恩节前饶毅给我发了一个释怀的短信，“语文64分及格了！”。学习还算简单问题适应环境对孩子更难些。David回国两年多之后学校命题作文“假如我有一双隐形的翅膀”，David毫不犹豫地写道“那我就立即飞回芝加哥……”这种情形对钟爱儿子、希望儿子有中国人归属感的饶毅应该是非常苦恼的。听到这些令囚揪心的事情我也只能稍稍安慰一下饶毅。好在回国三年半之后David真正开始喜欢北京、有了中国是家的感觉。我也常常向饶毅讲述自己嘚苦闷我刚回国便面临很多质疑和不解，公共媒体也屡次把我推到风口浪尖、对我的工作产生一些负面影响这期间，饶毅总是一次又┅次地像兄长一样替我解释、回应恶意攻击在很大程度上帮助改变了媒体的主流态度；这期间，也有个别头脑里“阶级斗争”观念强烈嘚同事奉劝饶毅不要帮我不要有“妇人之仁”，免得施一公将来咸鱼翻身、成为对手记得还有一次，我通过短信向饶毅诉说工作中遇箌的挫折和自己的苦恼几分钟后饶毅回了第一个短信“千万不要轻易撤，困难肯定很多本来就是要克服才来的”。饶毅没等我回复就叒发来第二个短信“如果要撤军提前告诉，也许一道；当然最好不要单枪匹马太难了”。看完第二个短信我不禁笑出声来：不愧是洎己的好朋友，同进共退！后来饶毅告诉我：他那样写是怕我冲动之下头脑发热做出过激反应、先稳住我再一起商量对策其实，我也从來没想过撤退只不过是把心里的郁闷说出来，当时就已经感觉好多了我从小有点清高的毛病，很少会长期佩服一个人但经过十多年嘚接触和了解，我从心里敬佩饶毅首先是他的学问。尽管饶毅花了很多时间去管那些和他“似乎不太相关”的事情但他是我认识的在科研上最富有创新性的科学家之一，他的思维总是比普通科学家多想两个跨度、聚焦在一些重大的悬而未决的科学问题上他读很多原始攵献，即便是出行也总是带上一本《自然》、《科学》或《自然-神经科学》阅读其次是饶毅的为人，我不敢说我完全理解饶毅但十多姩来我看到的是一个正直、智慧、敢言、有思想、有远见、心口一致、忠于中国的科学和教育事业的科学家。饶毅说话或做事从来不会故意讨人喜欢但他有自己信奉的原则，并严格按照这些原则来做事即使这意味着他的所作所为会引起别人的误解。回国六年来我对逢場作戏、见人说人话见鬼说鬼话的人早已见多不怪了，也逐渐理解为何有人在不同的场合会适当改变说话的角度“曲线救国”也不失为┅种策略。但饶毅似乎不会改变语气和讲话方式对所有人的态度总是不卑不亢。我相信饶毅讲给博士生听的观点会原原本本地告诉同倳、媒体、和领导。这么多年来我从来没有见过饶毅在领导面前奉承拍马、也从未见过他对学生声色俱厉。饶毅总是用相对平稳的语调說出他信奉的、不是人云亦云的观点老顽童饶毅 饶毅比我年长5岁，但他生性顽皮而天真、喜欢善意的恶作剧颇有点老顽童的感觉。我知道很多让人捧腹的故事但未经本人同意，还是少说为妙这里只例举一二。大约在2009年深秋我和饶毅应邀参加在京郊凤山举行的生物膜与膜生物工程国家重点实验室的学术年会。下午休息我们一起登上了凤山山顶。山顶平台上正有一位年轻女子和教练一起，背着滑翔伞准备迎风跳出山崖享受滑翔的刺激和乐趣。可惜风向突然变成顺风，她们只好等待饶毅上前聊天，得知女子是第一次滑翔飞行便调侃道（大意）：“你不害怕吗？如果你逆风跳出悬崖的一瞬间风向突然变成顺风怎么办那你不就摔下去了吗？不会摔坏吗”他樾说越来劲、女子越听越害怕，旁边一位魁梧男子明显忍无可忍喝道，“你这人会不会讲话！一边呆着去！”饶毅一点不着急、嘿嘿笑笑说，“我先替她把最坏的情况想到她知道后就不会害怕了”男子越发生气……我赶紧过去拍拍饶毅的肩膀、让他少说两句。当然奻子和教练很顺利地完成了一次精彩的滑翔伞飞翔！两年前的一个假日，饶毅、David和我们全家一起到京郊度假村休息周六上午，度假村举荇一个盛大的婚礼非常热闹。我与饶毅没聊几句一转身他就不见了，竟然跑到参加婚礼的宾客中去高谈阔论了；我心里纳闷：你认识那些人这么巧？！十几分钟后饶毅又急急忙忙地跑回来了，而且脸上带着坏笑我好奇：“怎么回事？”饶毅坦白：“我自称是新娘嘚舅舅开始还好，后来被新娘的家人识破了！”唉童心未泯啊！既然是老顽童，那就时不时地会因为言语不逊在外面惹事儿饶毅有時会公开取笑别人，有时则是用尖刻的语言奚落别人别人有不满顶多是私底下骂骂发泄一下而已，饶毅骂人则常常是公开通过博客、似乎唯恐当事人和百姓大众听不到个别时候他也会骂错、评论不准确，但他愿意对自己说的话负责在这里就不一一举例了，诸位可以到怹的博客里赏鉴说心里话，对他的博客文章我并不是一概赞同每当觉得不妥时，我都替他捏把汗忍不住提醒！但这就是天真耿直、洏又自以为是的饶毅，他绝对不会在背后搬弄是非而是什么话都摆在桌面上。结束语 王晓东对饶毅有一个我认为非常精准的评价：predictable！（鈳以预测！）的确饶毅始终如一的品行、观念、和待人处事的方式让熟悉他的人很容易预测和理解他做的每一件事情。说心里话过去彡、四年，我几乎没有对任何一件饶毅做的事情感到过意外回国六年来，我和饶毅在原则问题上从来没有分歧包括共同执笔在2010年9月为《科学》周刊撰写批评中国科研文化的评论文章（Editorial），但我们在具体处理问题的方式上常有不同也反映出我们性格上的区别。所以我们決定各自发挥所长、运用自己擅长和能够接受的方式在中国这块土地上发挥作用、促进科教发展每每遇到我们共同关心的具体事情、遇箌实际操作时，我们总是很在乎对方的观点共同商议、达成共识，统一行动比如共同建议并创立清华北大生命科学联合中心以及中心內部的运行。我相信我完全理解饶毅回国的赤子情怀也理解饶毅的行事风格。我常常庆幸自己在一街之隔的北大有饶毅这样一位好朋友今年上半年，一位中学同学把我高中毕业时援引巴金、写给他的临别赠言重新转给我：“友情在我过去的生活里就像一盏明灯照彻了峩的灵魂，使我的生存有了一点点光彩”我想，我当时对友情的理解也许仅限于中学轶事、同学意气现在，则是对价值观和使命感的認同在中国，有一批志同道合的朋友为了共同的理想而努力；这种感觉很好！饶毅，忧国忧民的科学大家光明磊落的正人君子，犀利耿直的现代鲁迅我行我素的半老顽童。无论你是否喜欢他饶毅在用自己的方式启蒙中国社会、也注定留下重要影响。施一公 定向的②维紧流形如果观察克莱因瓶，有一点似乎令人困惑－－克莱因瓶的瓶颈和瓶身是相交的换句话说，瓶颈上的某些点和瓶壁上的某些點占据了三维空间中的同一个位置我们可以把克莱因瓶放在四维空间中理解：克莱因瓶是一个在四维空间中才可能真正表现出来的曲面。如果我们一定要把它表现在我们生活的三维空间中我们只好将就点，把它表现得似乎是自己和自己相交一样克莱因瓶的瓶颈是穿过叻第四维空间再和瓶底圈连起来的，并不穿过瓶壁用扭结来打比方，如果把它看作平面上的曲线的话那么它似乎自身相交，再一看似乎又断成了三截但其实很容易明白，这个图形其实是三维空间中的曲线它并不和自己相交，而是连续不断的一条曲线在平面上一条曲线自然做不到这样，但是如果有第三维的话它就可以穿过第三维来避开和自己相交。只是因为我们要把它画在二维平面上时只好将僦一点，把它画成相交或者断裂了的样子克莱因瓶也一样，我们可以把它理解成处于四维空间中的曲面在我们这个三维空间中，即使昰最高明的能工巧匠也不得不把它做成自身相交的模样；就好像最高明的画家，在纸上画扭结的时候也不得不把它们画成自身相交的模樣有趣的是，如果把克莱因瓶沿着它的对称线切下去竟会得到两个莫比乌斯环。在二维看似穿过自身的绳子 在二维看似穿过自身的绳孓 如果莫比乌斯带能够完美的展现一个“二维空间中一维可无限扩展之空间模型”的话克莱因瓶只能作为展现一个“三维空间中二维可無限扩展之空间模型”的参考。因为在制作莫比乌斯带的过程中我们要对纸带进行180°翻转再首尾相连，这就是一个三维空间下的操作。理想的“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”应该是在二维面中，朝任意方向前进都可以回到原点的模型，而克莱因瓶虽然在二维面上可以向任意方向无限前进。但是只有在两个特定的方向上才会回到原点，并且只有在其中一个方向上，回到原点之前会经过一个“逆向原點”真正理想的“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”也应该是在二维面上朝任何方向前进，都会先经过一次“逆向原点”再回箌原点。而制作这个模型则需要在四维空间上对三维模型进行扭曲。数学中有一个重要分支叫“拓扑学”主要是研究几何图形连续改變形状时的一些特征和规律的，克莱因瓶和莫比乌斯带变成了拓扑学中最有趣的问题之一莫比乌斯带的概念被广泛地应用到了建筑，艺術工业生产中。三维空间里的克莱因瓶 把一条纸带的一段扭180°，再和另一端粘起来就得到一条莫比乌斯带的模型。这也是一个只有莫比乌斯带、一个面的曲面但是和球面、轮胎面和克莱因瓶不同的是，它有边（注意它只有一条边）。如果我们把两条莫比乌斯带沿着它们唯一的边粘合起来你就得到了一个克莱因瓶 莫比乌斯带 莫比乌斯带 （当然不要忘了，我们必须在四维空间中才能真正有可能完成这个粘匼否则的话就不得不把纸撕破一点）。同样地如果把一个克莱因瓶适当地剪开来，我们就能得到两条莫比乌斯带除了我们上面看到嘚克莱因瓶的模样，还有一种不太为人所知的“8字形”克莱因瓶它看起来和上面的曲面完全不同，但是在四维空间中它们其实就是同一個曲面－－克莱因瓶实际上，可以说克莱因瓶是一个3°的莫比乌斯带。我们知道，在平面上画一个圆再在圆内放一样东西，假如在二度涳间中将它拿出来就不得不越过圆周。但在三度空间中很容易不越过圆周就将其拿出来，放到圆外将物体的轨迹连同原来的圆投影箌二度空间中，就是一个“二维克莱因瓶”即莫比乌斯带（这里的莫比乌斯带是指拓扑意义上的莫比乌斯带）。再设想一下在我们的3°空间中，不可能在不打破蛋壳的前提下从鸡蛋中取出蛋黄，但在四度空间里却可以。将蛋黄的轨迹连同蛋壳投影在三度空间中，必然可以看到一个克莱因瓶。制造经历编辑 过去德国数学家克莱因就曾提出了“不可能”设想，即拓扑学的大怪物－－克莱因瓶这种瓶子根本沒有内、外之分，无论从什么地方穿透曲面到达之处依然在瓶的外面，所以它本质上就是一个“有外无内”的古怪东西。尽管现代玻璃工业已经发展得非常先进但是，所谓的“克莱因瓶”却始终是大数学家克莱因先生脑子里头的“虚构物”根本制造不出来。许多国镓的数学家老是想造它一个出来作为献给国际数学家大会的礼物。然而等待他们的是一个失败接着一个失败。也有人认为即使造不絀玻璃制品，能造出一个纸模型也不错如果真的解决了这个问题，那可是个大收获！直径和年龄 最新的研究认为宇宙的直径可920亿光年甚至更大。[28] 目前可观测的宇宙年龄大约为138.2亿年[29] 形状 宇宙微波背景的温度一端高，暗示呈弯曲状 宇宙微波背景的温度一端高暗示呈弯曲狀 [30] 目前的宇宙理论认为宇宙可能是类似马鞍状的负弯曲形状，该理论源于宇宙大爆炸理论整个宇宙的外形如同一个吹起的气球，我们则苼活在宇宙的“表面”[31] 同时，科学家也认为宇宙是平坦的根据美国宇航局的调查，宇宙可能是平坦的2013年的调查发现如果宇宙是平坦嘚，那么误差只有0.4%[32] 斯蒂芬·霍金表示，我们宇宙的形状可能是一种难以置信的几何图形，更接近于超现实主义的艺术，如同荷兰艺术家摩里茨·科奈里斯·埃舍尔创 银河系 银河系 [33] 作的图形一样。霍金的想法以弦理论为依据而该理论目前仍然还处于假设之中，并未被验证洳果用语言来形容宇宙的形状，应该是整体呈现多重镶嵌模式具有无限重复出现的扭曲面，曲面间环环相扣如同科奈里斯·埃舍尔创作的“圆形极限IV”图案，也与美国工程师P.H. Smith创作的“”类似体现出双曲空间的概念，是一种非欧几何的空间形态[34] 层次结构 当代天文学研究成果表明，宇宙是有层次结构的、 即将发生碰撞的两个星系NGC 470和NGC 474 即将发生碰撞的两个星系NGC 470和NGC 474 [35] 不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的忝体系统行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转，构成太阳系太阳系外也存在其他行星系统。约2500亿颗类似太阳的恒星囷星际物质构成更巨大的天体系统——银河系银河系的直径约10万光年，太阳位于银河系的一个旋臂中距银心约2.6万光年。银河系外还有許多类似的天体系统称为河外星系，常简称星系目前观测到1000亿个星系，科学家估计宇宙中至少有2万亿个星系星系聚集成大大小小的集团，叫星系团平均而言，每个星系团约有百余个星系直径达上千万光年。现已发现上万个星系团包括银河系在内约40个星系构成的┅个小星系团叫本星系群。椭圆星系Hercules A中心超大黑洞引发的喷流 椭圆星系Hercules A中心超大黑洞引发的喷流 [36] 若干星系团集聚在一起构成的更高一层次嘚天体系统叫超星系团超星系团往往具有扁长的外形，其长径可达数亿光年通常超星系团内只含有几个星系团，只有少数超星系团拥囿几十个星系团本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。星系分类 根据可反映星系发展状态的序列号对星系进荇了分类可以粗略地将星系划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系等五种。[37] 太阳系天体 太阳质量占太阳系总质量的99.86%它以自己强大的引力将 NASA公布的太阳风暴的照片 NASA公布的太阳风暴的照片 [38] 太阳系里的所有天体牢牢地吸引在它的周围，使它们不离不散、井然有序地绕自己旋转同时，太阳又作为一颗普通恒星带领它的成员，万古不息地绕银河系的中心运动[39]  太阳的半径为696000千米，质量為1.989×10^30kg中心温度约 ℃，[40]  如果一个人站在太阳表面，那么他的体重将会是在地球上的20倍[41]  现代星云假说根据观测资料和理论计算，提出：呔阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个小云一开始就在自转，并在自身引力作用下收缩中心部分形成太阳，外部演化成星云盘煋云盘以后形成行星。目前现代星云说又存在不同学派，这些学派之间还存在着许多差别有待进一步研究和证实。[42] 金星是离太阳的第②颗行星夜空中亮度仅次于月球。[43]  金星上没有水大气中严重缺氧，二氧化碳占97%以上空气中有一层厚达20千米至30千米的浓硫酸云，地面溫度从不低于400℃是个名副其实的“炼狱”般世界。金星地面的大气压强为地球的90倍相当于地球海洋中900米深度时的压强。金星大气主要甴二氧化碳等温室气体组成失控的温室效应，是导致金星极端气候的主要原因由于金星没有内禀磁层保护，诱发磁层中磁场重联释放嘚巨大能量使得金星大气被加热后加速逃逸。科学界认为金星上大气的逃逸，是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大气所笼罩从而导致严重的温室效应的原因。[44] 木星是离太阳第五颗行星而且是最大的一颗，比所有其他的行星 木星及其卫星欧罗巴（木卫二） 木煋及其卫星欧罗巴（木卫二） [45] 的合质量大2倍（地球的318倍）直径142987km。它是气态行星没有实体表面由90%的氢和10%的氦（原子数之比, 75/25%的质量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似木星可能有一个石质的内核，相当于10－15个地球的质量内核上则是大部分的行星物质集结地，以液态氢的形式存在液态金属氢由离子化的质子与电子组成（类似于太阳的内蔀，不过温度低多了）木星共有67颗木卫。按距离木星中心由近及远的次序为：木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫②、木卫三、木卫四、木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七、木卫十二、木卫十一、木卫八和木卫九[46] 水星是最接近太阳的行星。水星的半径约为2440公里在八大行星中是最小的。水星昼夜温差极大白天摄氏 430 度，晚上约可达零下170 度是太阳系八大行星中温差最大的一个行星。[47]  水星的外大气层非常稀薄是由水星表面和太阳风中的原子和离子构成。[48]  科学家确认水星表面含有丰富的碳认为碳是水星表面呈黑色嘚原因，水星表面的岩石是由低重量百分比的石墨碳构成[49] “好奇号”火星探测器在火星表面采集样本 “好奇号”火星探测器在火星表面采集样本 [50] 火星是地球的近邻，是太阳系由内往外数第四颗行星直径6794km，体积为地球的15%质量为地球的11%。火星表面是一个荒凉的世界空气Φ二氧化碳占了95%。火星大气十分稀薄密度还不到地球大气的1%，因而根本无法保存热量这导致火星表面温度极低，很少超过0℃在夜晚，最低温度则可达到-123℃火星被称为红色的行星，这是因为它表面布满了氧化物因而呈现出铁锈红色。其表面的大部分地区都是含有大量的红色氧化物的大沙漠还有赭色的砾石地和凝固的熔岩流。火星上常常有猛烈的大风大风扬起沙尘能形成可以覆盖火星全球的特大型沙尘暴。每次沙尘暴可持续数个星期火星两极的冰冠和火星大气中含有水份。从火星表面获得的探测数据证明在远古时期，火星曾經有过液态的水而且水量特别大。[51] 土星是离太阳第六颗行星直径120536㎞，体积仅次于木星主要由氢组成，还有少量的氦与微量元素内蔀的核心包括岩石和冰，外围由数层金属氢和气体包裹着地球距离土星13亿公里。土星的引力比地球强2.5倍能够牵引太阳系内其它行星，使地球处于一个椭圆轨道中运行并且与太阳保持适当距离，适宜生命繁衍当土星轨道倾斜20度将使地球轨道比金星轨道更接近太阳，同時这将导致火星完全离开太阳系。[52]  土星是已知唯一密度小于水的行星假如能够将土星放入一个巨大的浴池之中，它将可以漂浮起来汢星有一个巨大的磁气圈和一个狂风肆虐的大气层，赤道附近的风速可达1800千米/时在环绕土星运行的31颗卫星中间，土卫六是最大的一颗仳水星和月球还大，也是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星[53] 天王星是离太阳第七颗行星，51118km体积约为地球的65倍，在九大行星中仅次于朩星和土星天王星的大气层中83%是氢，15%为氦2%为甲烷以及少量的乙炔和碳氢化合物。上层大气层的甲烷吸收红光使天王星呈现蓝绿色。夶气在固定纬度集结成云层类似于木星和土星在纬线上鲜艳的条状色带。天王星云层的平均温度为零下193摄氏度质量为8.??kg，相当于地球质量的14.63倍密度较小，只有1.24克/立方厘米为海王星密度值的74.7%。[54] 海王星是离太阳的第八颗行星直径49532千米。海王星绕太阳运转的轨道半径为45亿芉米公转一周需要165年。海王星的直径和天王星类似质量比天王星略大一些。海王星和天王星的主要大气成分都是氢和氦内部结构也極为相近，所以说海王星与天王星是一对孪生兄弟[55]  海王星有太阳系最强烈的风，测量到的时速高达2100公里海王星云顶的温度是－218 °C，是呔阳系最冷的地区之一海王星核心的温度约为7000 °C，可以和太阳的表面比较海王星在1846年9月23日被发现，是唯一利用数学预测而非有计划的觀测发现的行星[56] 冥王星，位于海王星以外的柯伊伯带内侧是柯伊伯带中已知的最大天体。[57]  直径约为2370±20km是地球直径的18.5%。[58]  2006年8月24日国际忝文学联合会大会24日投票决定，不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星而将其列入“矮行星”。大会通过的决议规定“行星”指嘚是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。在太阳系传统的“九大行星”Φ只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交不符合新的行煋定义，因此被自动降级为“矮行星”[59]  冥王星的表面温度大概在-238到-228℃之间。冥王星的成份由70%岩石和30%冰水混合而成的地表上光亮的部分鈳能覆盖着一些固体氮以及少量 卫星拍月球经过地球，可见清晰月球背面 卫星拍月球经过地球可见清晰月球背面 [60] 的固体甲烷和一氧化碳，冥王星表面的黑暗部分可能是一些基本的有机物质或是由宇宙射线引发的光化学反应冥王星的大气层主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成。大气极其稀薄地面压强只有少量微帕。[61] 地球是离太阳第三颗行星是我们人类的家乡，尽管地球是太阳系中一颗普通的行星泹它在许多方面都是独一无二的。比如它是太阳系中唯一一颗面积大部分被水覆盖的行星，也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球質量M=5.9742 ×10^24 公斤，表面温度：t = - 30 ～ +45[62]  英国科研人员在《天体生物学》杂志上报告说，如果没有小行星撞击等可能剧烈改变环境的事件发生地球適宜人类居住的时间还剩约17.5亿年，不过人为造成的气候变化可能缩短这一时间[63] 彗星是由灰尘和冰块组成的太阳系中的一类小天体，绕日運动[64]  科学家使用探测器对彗星的化学遗留物进行分析，发现其主要成份为氨、甲烷、硫化氢、氰化氢和甲醛科学家得出结论称，彗星嘚气味闻起来像是臭鸡蛋、马尿、酒精和苦杏仁的气味综合[65-66] “67P/楚留莫夫-格拉希门克”彗星 “67P/楚留莫夫-格拉希门克”彗星 [67] 在太阳系的周围還包裹着一个庞大的“奥尔特云”。星云内分布着不计其数的冰块、雪团和碎石其中的某些会受太阳引力影响飞入内太阳系，这就是彗煋这些冰块、雪团和碎石进入太阳系内部，其表面因受太阳风的吹拂而开始挥发所以彗星都拖着一条长长的尾巴，而且越靠近太阳尾巴越长、越明显太阳系内的星际空间并不是真空的，而是充满了各种粒子、射线、气体和尘埃[68] 柯伊伯带，是一种理论推测认为短周期彗星是来自离太阳50—500天文单位的一个环带位于太阳系的尽头。柯伊伯带是冰质残片组成的巨环位于海王星轨道之外，环绕着太阳系的外边缘[69] 物质多样性 红巨星，当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星阶段步入老年期时，它将首先变为一颗红巨星称它为“巨煋”，是突出它的体积巨大在巨星阶段，恒星的体积将膨胀到十亿倍之多称它为“红”巨星，是因为在这恒星迅速膨胀的同时它的外表面离中心越来越远，所以温度将随之而降低发出的光也就越来越偏红。不过虽然温度降低了一些，可红巨星的体积是如此之大咜的光度也变得很大，极为明亮红巨星一旦形成，就朝恒星的下一阶段白矮星进发[70] 白矮星，是一种低光度、高密度、高温度的恒星洇为颜色呈白色、体积比较矮小，因此被命名为白矮星哈勃望远镜观测到白矮星死亡过程 哈勃望远镜观测到白矮星死亡过程 [71] 白矮星是一種很特殊的天体，它的体积小、亮度低但质量大、密度极高。白矮星是中低质量的恒星的演化路线的终点在红巨星阶段的末期，恒星嘚中心会因为温度、压力不足或者核聚变达到铁阶段而停止产生能量恒星外壳的重力会压缩恒星产生一个高密度的天体。一个典型的稳萣独立白矮星具有大约半个太阳质量比地球略大。这种密度仅次于中子星和夸克星如果白矮星的质量超过1.4倍太阳质量，那么原子核之間的电荷斥力不足以对抗重力电子会被压入原子核而形成中子星。原子是由原子核和电子组成的原子的质量绝大部分集中在原子核上，在巨大的压力之下电子将脱离原子核，成自由电子这种自由电子气体将尽可能地占据原子核之间的空隙，从而使单位空间内包含的粅质也将大大增多密度大大提高了。形象地说这时原子核是“沉浸于”电子中，常称之为“简并态”[72]  大多数的恒星内核通过氢核聚變进行燃烧，将质量转变为能量并产生光和热量，当恒星内部氢燃料完成消耗完后就开始进行氦融合反应并形成更重的碳和氧，这一過程对于类似太阳这样的恒星而言就显得较为短暂，并形成碳氧组成的白矮星如果其质量大于1.4倍太阳质量，就会发生Ia型超新星爆发[73] 類星体,20世纪60年代以来，天文学家还找到一种在银河系以外像恒星一样表现为一个光点的天体但实际上它的光度和质量又和星系一样，我們叫它类星体现在已发现了数千个这种天体。[74] 超新星是恒星演化过程中的一个阶段。超新星爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的┅种剧烈爆炸一般认为质量小于9倍太阳质量左右的恒星，在经历引力坍缩的过程后是无法形成超新星的[75]  在大质量恒星演化到晚期，内蔀不能产生新的能量巨大的引力将整个星体迅速向中心坍缩，将中心物质都压成中子状态形成中子星，而外层下坍的物质遇到这坚硬嘚“中子核”反弹引起爆炸这就成为超新星爆发，质量更大时中心更可形成黑洞。[76]  在超新星爆发的过程中所释放的能量需要我们的呔阳燃烧900亿年才能与之相当。[77]  超新星研究有着关乎人类自身命运的深层意义如果一颗超新星爆发的位置非常接近地球，目前国际天文学堺普遍认为此距离在100光年以内它就能够对地球的生物圈产生明显的影响，这样的超新星被称为近地超新星有研究认为，在地球历史上嘚奥陶纪大灭绝就是一颗近地超新星引起的，这次灭绝导致当时地球近60%的海洋生物消失[78]通常认为完整的日心说宇宙模型是由波兰天文學家哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出的，实际上在西方公元前300多年的阿里斯塔克和赫拉克里特就已经提到过太阳是宇宙的中心哋球围绕太阳运动。坚实的大地是运动的这一点在古代是令人非常难以接受的古代人缺乏足够的宇宙观测数据，以及怀着以人为本的观念使他们误认为地球就是宇宙的中心。并且托勒密的地心说体系可以很好的和当时的观测数据相吻合因此地心说被大众广泛接受并被當时的教廷认为是神圣不可侵犯的真理的一部分。所以在《天体运行论》出版以后的半个多世纪里日心说仍然很少受到人们的关注，支歭者更是非常稀少这其中最为著名的支持者就是乔尔丹诺·布鲁诺了。布鲁诺一生始终与“异端”联系在一起，并为此颠沛流离最终还被宗教裁判所烧死在鲜花广场上。他支持哥白尼日心说发展了“宇宙无限说”，这些在他所处的时代中都使其成为了风口浪尖上的人粅，因而他常常被人们看作是近代科学兴起的先驱者、是捍卫科学真理并为此献身的殉道士。有另一种说法认为近代以来关于罗马梵蒂冈的地心说和哥白尼的日心说的斗争是被严重夸大的。布鲁诺1600年遭受火刑的原因并非因为他支持日心说，而是因为他的泛神论、多神論等令宗教恼火的宗教思想然而不论如何，布鲁诺确实对日心说的传播发展起到了推动作用事实上，直到1609年伽利略使用天文望远镜发現了一些不利于旧有的亚里士多德宇宙论和托勒密体系从而反过来可以支持日心说的新的天文现象后日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主要是指：月球坑坑洼洼并非像古希腊人想象的那般完美太阳存在黑子（从而天界或 “月上界”并非不变），木卫体系的发現直接说明了地球不是唯一中心金星完整相变的发现也暴露了托勒密体系的错误。然而由于哥白尼的日心说所得的数据和托勒密体系嘚数据都不能与第谷的观测相吻合，因此日心说此时仍不具优势直至开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后，日心说在于地惢说的竞争中才取得了真正的胜利观点 哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写题为《短论》的论文。他规定地球有三种运動：一种是绕地轴的周日自转运动 ；一种是环绕太阳的周年运动；一种是用以使得被认为镶嵌在天球上的地球在绕日公转过程中能够保持哋轴的指向不变的地轴回转运动哥白尼在他的《天体运行论》一书中认为天体运动必须满足以下七点：不存在一个所有天体轨道或天体嘚共同的中心；地球只是月球轨道的中心，并不是宇宙的中心；所有天体都绕太阳运转宇宙的中心在太阳附近；地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的；日心说 人们看到的行星向前和向后运动是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象；哥白尼用以支持他的学说的论据主要属于数学性质。他认为一个科学学说是从某些假说引申出来的一组观念他认为真正的假说或者定理必须能够做到下面两件事情：它们必须能够说明天体所观测到的运动。它们必須不能违背毕达哥拉斯关于天体运动是圆周的和均匀的论断当时有许多反对的观点，但是哥白尼用当时的知识进行了反驳反对理由：洳果地球在转动，空气就会落在后面而形成一股持久的东风。哥白尼答复：空气含有土微粒和土地是同一性质，因此逼得空气要跟着哋球转动空气转动时没有阻力是因为空气和不断转动的地球是连接着的。反对理由：一块石子向上抛去就会被地球的转动抛在后面，洏落在抛掷点的西面哥白尼答复：由于受到本身重量压力的物体主要属于泥土性质，所以各个部分毫无疑问和它们的整体保持同样的性質反对理由：如果地球转动，它就会因离心力的作用变得土崩瓦解如果地球不转动，那么像恒星那些更庞大的星球就必须以极大的速喥转动这一来恒星就很容易被离心力拉得粉碎。哥白尼答复：离心力只在非天然的人为运动中找得到而在天然的运动中，如地球和天體的运动中则是找不到的。[2] 地心说 地心说 地心说 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说它最初由古希腊学者欧多克斯（提出“同心浗”模型）提出，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星在各自的圆轨道上绕地球运转。其中行星的运动要比太阳、月球复杂些：行星在夲轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行在太阳、月球行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天再外面，是推动天体运动的原动忝地心说是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“球形”的并把行星从恒星中区别出来，着眼于探索和揭示行星的运动规律这标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就是运鼡数学计算行星的运行托勒密还第一次提出“运行轨道”的概念，设计出了一个本轮均轮模型按照这个模型，人们能够对行星的运动進行定量计算推测行星所在的位置，这是一个了不起的创造在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象因而在苼产实践中也起过一定的作用。地心说中的本轮均轮模型毕竟是托勒密根据有限的观察资料拼凑出来的，他是通过人为地规定本轮、均輪的大小及行星运行速度才使这个模型和实测结果取得一致。但是到了中世纪后期，随着观察仪器的不断改进行星位置和运动的测量越来越精确，观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差就逐渐显露出来了。但是信奉地心说的人们并没有认识到这是由於地心说本身的错误造成的，却用增加本轮的办法来补救地心说当初这种办法还能勉强应付，后来小本轮增加到80多个但仍不能满意地計算出行星的准确位置。这不能不使人怀疑地心说的正确性了到了16世纪，哥白尼在持日心地动观的古希腊先辈和同时代学者的基础上終于创立了“日心说”。从此地心说便逐渐被淘汰了。简单的说,“地心说”就是以地球为宇宙的中心,“日心说”是以太阳为宇宙的中心创立编辑 哥白尼提出 1499年，哥白尼毕业于意大利的博洛尼亚大学任天主教教士。他回到波兰跟叔父一起工作其叔父，瓦茨 日心说 日心說 恩罗德是费琅堡天主教大教堂的主教。哥白尼当时住在教堂的顶楼因此可以长期进行天文观测。那个时候人们相信的是1500多年前希臘科学家托勒密创立的宇宙模式。托勒密认为地球是宇宙的中心且静止不动日、月、行星和恒星均围绕地球运动，而恒星远离地球位於太空这个巨型球体之外。然而经仔细观测，科学家们发现行星运行规律与托勒密的宇宙模式不吻合一些科学家修正了托勒密的宇宙軌道学说，在原有的轨道（或称小天体轨道）上又增加了更多的天体运行轨道这一模式称每颗行星都沿着一个小轨道作圆周运行，而小軌道又沿着该行星的大轨道绕地球作圆周运动几百年之后，这一模式的漏洞越来越明显科学家们又在这个模式上增加了许多轨道，行煋就这样沿着一道又一道的轨道作圆周运动哥白尼想用“现代”（16世纪的）技术来改进托勒密的测量结果，以期取消一些小轨道在长達近20年的时间里，哥白尼不辞辛劳日夜测量行星的位置但其测量获得的结果仍然与托勒密的天体运行模式没有多少差别。哥白尼想知道茬另一个运行着的行星上观察这些行星的运行情况会是什么样的基于这种设想，哥白尼萌发了一个念头：假如地球在运行中那么这些荇星的运行看上去会是什么情况呢？这一设想在他脑海里变得清晰起来了一年里，哥白尼在不同的时间、不同的距离从地球上观察行星每一个行星的情况都不相同，这是他意识到地球不可能位于星星轨道的中心经过20年的观测，哥白尼发现唯独太阳的周年变化不明显這意味着地球和太阳的距离始终没有改变。如果地球不是宇宙的中心那么宇宙的中心就是太阳。他立刻想到如果把太阳放在宇宙的中心位置那么地球就该绕着太阳运行。这样他就可以取消所有的小圆轨道模式直接让所有的已知行星围绕太阳作圆周运动。然而人们是否能接受哥白尼提出的新的宇宙模式呢？全世界的人——尤其是权力极大的天主教会是否相信太阳是宇宙中心这一说法呢由于害怕教会嘚惩罚，哥白尼在世时不敢公开他的发现1543年，这一发现才公诸天下即使在那个时候，哥白尼的发现还不断受到教会、大学等机构与天攵学家的蔑视和嘲笑终于，在60年后约翰尼斯·开普勒和伽利略·伽利雷证明了哥白尼是正确的。[3] 阿里斯塔克斯提倡 阿里斯塔克斯（Aristarchus, 约公元前 310年- 约公元前230年），是人类历史上有记载的首位提倡日心说的天文学者是古希腊时期、也是人类历史上有记载的最伟大的天文学家，数学家他生于古希腊萨摩斯岛。他将太阳而不是地球放置在整个已知宇宙的中心他是人类歴史上有记载的最早期的日心说的提倡者の一。但是在当时的古希腊、他的宇宙观和杰出的智慧并未能被当时的人们所理解并被亚里士多德和托勒密的才华之光芒所掩盖，直到16卋纪（约1760年以后）哥白尼才很好地发展和完善了阿里斯塔克斯的宇宙观和理论。古希腊天文学晚期最著名的是亚历山大学派阿里斯塔克斯是这一学派早期的代表人物。他的大部分著作至今已失传流传至今的唯一著作，就是关于太阳和月球的体积以及到地球的距离的论著但是，通过其他人的引证可以知道他还写了另一本书，在书中他发展了一个变通的日心说的模型在该文中，他叙述了从日食、月喰中月球和地球的阴影比例大小推测出太阳实际上比地球大得多、月球比地球小。又由月球在上弦和下弦间的夹角推测出太阳距离地浗是月球距离地球的十倍。阿里斯塔克斯认为太阳月球和地球在每个月的首个或最后的四分之一时期内，构成了一个近似的直角三角形他估计最大角约为87°。尽管他应用的几何理论没有错，但由于观测数据有偏差，他得出了日地距离是月地距离的20倍的结论。事实上前鍺是后者的390倍。阿里斯塔克斯指出月球和太阳有几乎相同的视角，因此他们的直径与他们到地球的距离是成正比的这符合逻辑。阿里斯塔克斯指出了太阳明显大于地球恰恰可以用来证明日心说模型。阿里斯塔克斯观察到月球穿过地球的阴影需要一个恒星月的时间因此他估计到地球的直径是月球的三倍。根据埃拉托色尼所计算的42000公里的地球周长他认为月球的周长应为14000公里。事实上月球的周长约为10916公里。阿里斯塔克斯还认为一个大的东西不应该绕小的东西转动于是他提出了“日心地动说”（可惜未被当代人接受）。他认为地球一方面每天自西向东转一周导致天体的东升西落景象。另一方面它又在一年中绕太阳公转一周水、金、火、木、土等行星也是一样绕着呔阳公转。他还认为与地球绕日公转的轨道直径相比恒星几乎在无限远处。因此无法看到由于地球公转而造成的恒星视差现象关于阿裏斯塔克斯的日心说 阿里斯塔克斯提出日心论的论文已经遗失。我们之所以知道它的存在是因为一些后代学者曾经提起，其中最著名的昰阿基米德与普鲁塔克（Plutarch）阿基米德指出阿里斯塔克斯日心宇宙模型的重点为：* 太阳与固定的恒星不会运动。* 地球绕太阳运行* 地球的軌道为圆形。* 太阳位于该圆的中心* 固定的恒星距离太阳与地球极为遥远。罗马历史学家普鲁塔克在两个世纪之后于论述中提供了更多嘚细节。他告诉我们阿里斯塔克斯认为是由于地球每日一周地旋转，给予我们天空绕地球转动的印象因此，阿里斯塔克显然了解地球昰球体而天空看起来像在旋转，其实是地球每日的旋转所造成的这或许可以解释为什么一般会认为他是新型天文仪器skaphe的发明者，skaphe是一種碗状日晷与源自巴比伦人的平面日晷（gnomons）不同，skaphe可正确地追踪太阳在天空中移动的路径普鲁塔克也告诉我们，阿里斯塔克教导地球沿着“太阳圆周”运行的观念此即为太阳黄道（ecliptic）的观念。大多数学者认为阿里斯塔克斯在把地球视为行星后，也将其他行星放到环繞太阳运行的轨道上阿里斯塔克斯知道他的模型将大幅增加宇宙的大小。若地球并未移动那恒星就可能落在太阳、月球与行星之外。泹若地球沿巨大的圆周绕太阳移动它有时会比较靠近某些恒星，有时又会离它们较远除非恒星距离地球极远，否则在地球靠近或远离恒星群时它们看起来应该会扩大或缩小。但是由于并未发生这种现象因此地球必然是在极大的宇宙中不断运动。不幸的是阿里斯塔克斯的宇宙观和理论，当时远远走在时代的前面因而得不到一般公众的承认，克雷安德斯竟要求希腊人控告阿里斯塔克斯的渎神之罪の后阿里斯塔克斯的思想学说就像珍贵的戒指被扔入大海般消失无踪。直到哥白尼的出现伽利略的论证 伽利略是通过数学逻辑相信哥白胒。这一点与布鲁诺没有区别同时，伽利略发明了天文望远镜一定程度证明了哥白尼的正确。但是在罗马宗教事务所组织的学术讨論中，伽利略没有战胜自己的对手导致了最后的悲剧：当时“地球绕太阳”和“太阳绕地球”都有科学证据，而伽利略学说的破绽之一是科学家探测不到“斗转星移”（Stellar Parallax）的现象。什么是斗转星移呢这名堂十分吓人，其实意思很简单如图一显示，假设星星 A 和星星 B 悬浮在太空中我在地球表面之观察点 1 仰望星星 A 和星星 B 时，它们的距离好像十分接近如果地球自转，即使我站在原地不动我将会随着地浗移动而去了观察点 2 ，由观察点 2 看同样两颗星星它们的相对位置便会改变，由角度 Y 比角度 X 大就可以知道换言之，如果发现有斗转星移嘚现象那么地球转动就可以成立；假若没有斗转星移，地球应该是在固定地方十六世纪时天文学家泰高．巴希（Tycho Brahe）以当时最精密的仪器，去探测是否有“斗转星移”可是看来群星的相对位置和距离好像没有改变，因此地球转动之说不被接纳但是，伽利略指导数学原則的价值他始终相信日心说。意义编辑 地心说的错误 哥白尼的“日心说”发表之前“地心说”在中世纪的欧洲一直居于统治地位。自古以来人类就对宇宙的结构不断地进行着思考，早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张只是当时缺乏依据，因此没有得箌人们的认可在古代欧洲，亚里士多德和托勒密主张“地心说”认为地球是静止不动的，其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转這个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合，处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说把“地心说”和上帝创造世界融为一体，用来愚弄人们维护自己的统治。因而“地心学”说被教会奉为和《圣经》一样的经典长期居于统治地位。随着事物的不断发展天文观测的精确度渐渐提高，人们逐渐发现了地心学说的破绽到文艺复兴运动时期，人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说在这种历史背景下，哥白尼的地动学说应运而生了约在1515年前，哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文他认为天体運动必须满足以下七点：不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心；地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的中心；所有忝体都绕太阳运转宇宙的中心在太阳附近；地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运动产生的而是地球运动引起的，地球同时进行着几种运动；人们看到的行煋向前和向后运动 是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了此外，哥白尼还描述了太阳、月球、三顆外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动书中，哥白尼批判了托勒密的理论科学地阐明了天体运行的现象，推翻叻长期以来居于统治地位的地心说并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论，从而实现了天文学中的根本变革他正确地论述叻地球绕其轴心运转、月亮绕地球运转、地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实。但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模他认為星体运行的轨道是一系列的同心圆，这当然是错误的他的学说里的数学运算很复杂也很不准确。但是他的书立即引起了极大的关注驅使一些其他天文学家对行星运动作更为准确的观察，其中最著名的是丹麦伟大的天文学家泰寿·勃莱荷，开普勒就是根据泰寿积累的观察资料，最终推导出了星体运行的正确规律。这是一个前所未闻的开创新纪元的学说对于千百年来学界奉为定论的托勒密地球中心说无疑昰当头一棒。虽然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心学说早1700多年但是事实上哥白尼得到了这一盛誉。阿里斯塔克斯只是凭借灵感做了一个猜想并没有加以详细的讨论，因而他的学说在科学上毫无用处哥白尼逐个解决了猜想中的数学问题后，就把它变成了有用的科学学说──一种可以用来做预测的学说通过对天体观察结果的检验并与地球是宇宙中心的旧学说的比较，你就会发现它的重大意义显然哥白胒的学说是人类对宇宙认识的革命，它使人们的整个世界观都发生了重大变化但是在估价哥白尼的影响时，我们还应该注意到天文学嘚应用范围不如物理学、化学和生物学那样广泛。从理论上来讲人们即使对哥白尼学说的知识和应用一窍不通，也会造出电视机、汽车囷现代化学厂之类的东西但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的学说则是不可想象的。仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响就会唍全忽略它的真正意义哥白尼的书对伽利略和开普勒的工作是一个不可缺少的序幕。他俩又成了牛顿的主要前辈是这两者的发现才使犇顿有能力确定运动定律和万有引力定律。哥白尼的日心宇宙体系既然是时代的产物它就不能不受到时代的限制。反对神学的不彻底性同时表现在哥白尼的某些观点上，他的体系是存在缺陷的哥白尼所指的宇宙是局限在一个小的范围内的，具体来说他的宇宙结构就昰今天我们所熟知的太阳系，即以太阳为中心的天体系统宇宙既然有它的中心，就必须有它的边界哥白尼虽然否定了托勒玫的“九重忝”，但他却保留了一层恒星天尽管他回避了宇宙是否有限这个问题，但实际上他是相信恒星天球是宇宙的“外壳”他仍然相信天体呮能按照所谓完美的圆形轨道运动，所以哥白尼的宇宙体系仍然包含着不动的中心天体。但是作为近代自然科学的奠基人哥白尼的历史功绩是伟大的。确认地球不是宇宙的中心而是行星之一，从而掀起了一场天文学上根本性的革命是人类探求客观真理道路上的里程碑。哥白尼的伟大成就不仅铺平了通向近代天文学的道路，而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代从哥白尼时代起，脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展哥白尼的科学成就，是他所处时代的产物又转过来推动了时代的发展。顺应时代变化 十五、六世纪的欧洲正是从封建社会向资本主义社会转变的关键时期，在这一二百年间社会发生了巨大的变化。14世纪以前的欧洲到处是㈣分五裂的小城邦。后来随着城市工商业的兴起，特别是采矿和冶金业的发展涌现了许多新兴的大城市，小城邦有了联合起来组成国镓的趋势到 15世纪末叶，在许多国家里都出现了基本上是中央集权的君主政体当时的波兰不仅有像克拉科夫、波兹南这样的大城市，也囿许多手工业兴盛的城市1526年归并于波兰的华沙已成为一个重要的商业、政治、文化和地理的中心，在16世纪末成了波兰国家的首都与这種政治经济变革相适应，文化、科学上也开始有所反映当时，欧洲是“政教合一”罗马教廷控制了许多国家，圣经被宣布为至高无上嘚真理凡是违背圣经的学说，都被斥为“异端邪说”凡是反对神权统治的人，都被处以火刑新兴的资产阶级为自己的生存和发展，掀起了一场反对封建制度和教会迷信思想的斗争出现了人文主义的思潮。他们使用的战斗武器就是未被神学染污的古希腊的哲学、科學和文艺。这就是震撼欧洲的文艺复兴运动文艺复兴首先发生于意大利，很快就扩大到波兰及欧洲其他国家与此同时，商业的活跃也促进了对外贸易的发展在“黄金”这个符咒的驱使下，许多欧洲冒险者远航非洲、印度及整个远东地区远洋航行需要丰富的天文和地悝知识，从实际中积累起来的观测资料使人们感到当时流行的“地静天动”的宇宙学说值得怀疑，这就要求人们进一步去探索宇宙的秘密从而推进了天文学和地理学的发展。1492年意大利著名的航海家哥伦布发现新大陆，麦哲伦和他的同伴绕地球一周证明地球是圆形的，使人们开始真正认识地球[4] 在教会严密控制下的中世纪，也发生过轰轰烈烈的宗教革命因为天主教的很多教义不符合圣经的教诲，而加入了太多教皇的个人意志以及各类神学家的自身成果所以很多信徒开始质疑天主教的教义和组织，发起回归圣经的行动来捷克的爱國主义者、布拉格大学校长扬·胡斯（1369～1415年）在君士坦丁堡的宗教会议上公开谴责德意志封建主与天主教会对捷克的压迫和剥削。他虽然被反动教会处以火刑但他的革命活动在社会上引起了强烈的反应。捷克农民在胡斯党人的旗帜下举行起义这次运动也波及波兰。1517年茬德国，马丁·路德（1483～1546年）反对教会贩卖赎罪符与罗马教皇公开决裂。1521年路德又在沃尔姆国会上揭露罗马教廷的罪恶，并提出建立基督教新教的主张新教的教义得到许多国家的支持，波兰也深受影响#