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日食表明错误的物理学可以给出正确的结果

每隔几年,科学就会在太阳下山的时候的几分钟左右的时间里发出光芒。


对于目击者来说,日全食就像是一种宗教体验。对于理解它的人来说,它象征着科学战胜了神话,成为理解天堂的一种方式。


在古希腊,先驱者哲学家们认识到日食说明了奇异的现象不需要幻相解释。日食不是魔法,也不是幻觉;当一个天体挡住另一个天体的去路时,这种现象自然就会发生。公元前4世纪,亚里士多德认为月食提供了强有力的证据,证明地球本身是一个球体(不像一些原始哲学家认为的那样是平的)。当月蚀的月亮变暗时,前进的影子的边缘是一条曲线,显示了月球和太阳之间的地球表面的曲率。


经常被重复的传说声称,第一个著名的希腊自然哲学家,米利都的泰勒斯,甚至预言了公元前585年在土耳其发生的日食,但这一预言的唯一解释来自一个多世纪后的历史学家希罗多德。他声称,在一场激烈的战斗中,“白天突然变成了黑夜”,就像泰勒斯预测的那样,这一年的某个时候会发生。


公元前585年发生了一次日食但泰勒斯不太可能预测到。他可能知道日食时月亮挡住了太阳。但当时没有任何数学方法可以让他说出何时发生——除非基于日食发生在月食之后的某个规律周期的可能性,这是一个幸运的巧合。然而,上个月发布在网上的一项新分析发现,即便是这样,可能性也不大。


天文学家Miguel Querejeta写道:“一些学者……断然否认了这一预测,而另一些学者则一直在努力寻找一个可以用来进行预测的数值周期。”他指出,许多这样的周期已经被排除在外。和他的两个周期的评估得出的结论是“这些猜想可以被视为严重的泰利斯解释问题的预测:除了需要长时间的存在和精确的eclipse记录……两个周期检查忽视日食的数量匹配标准和可见性,因此,建议的模式似乎消失。”


的确,古巴比伦人根据月食和月食之间的时间间隔设计出了预测月食的方法。公元前2世纪著名的希腊安提基西拉(Antikythera)机制似乎使用了这样的周期数据来预测一些日食。


古希腊的天文学家,如希帕库斯(约公元前190-120年),研究了日蚀和地球、月球和太阳的几何关系,这使得日蚀成为可能。然而,只有克劳迪亚斯·托勒密(借鉴了希帕库斯的著作)对宇宙进行了详尽的数学描述,才有可能充分理解这些关系,做出合理准确的预测。公元2世纪假设地球静止不动地坐在宇宙的中心,他计算出了解释天体运动的数学公式。


他系统指定的日食的基本要求:必须是新月的时候,当月亮和太阳在地球的同一侧,其轨道的位置也必须跨越黄道,飞机在天空中太阳明显的轨道路径。(月球以一个小角度绕地球运行,每月两次飞越黄道面。)只有精确计算太阳和月球在轨道上的运动,才有可能预测日食和月食的时间。


预测日食何时发生与准确预测它将在何处发生并不完全相同。准确的日食预测需要考虑到微妙的引力相互作用。只有借助艾萨克•牛顿17世纪的万有引力定律(以及利用万有引力的数学工具的进一步发展),才能绘制出精确的全食路径(比如2017年美国日食)。尽管如此,托勒密还是开发了一套系统,从理论上说明了如何预测日食何时发生。然而,奇怪的是,这种成功是建立在一个严重错误的宇宙结构蓝图之上的。


正如哥白尼在16世纪令人信服地证明的那样,地球绕太阳运行,而不是太阳绕地球运行。托勒密的几何学也许是正确的,但他的物理学却是落后的。在证明数学对于描述自然和预测物理现象至关重要的同时,他无意中证明了数学即使不正确也能成功。


发表时间:2019-06-26

作者:易智编译

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