本來挺正直的地球儀，怎麼說掰歪就掰歪了？

知識 05-30

老孫

松鼠名片

孫正凡（@松鼠老孫），天體物理學博士、科學松鼠會創始會員、中國科普作家協會會員、曾任第六版《十萬個為什麼》編輯。對中西方文化比較、科學發展及其對人類文明史的影響，有獨到的見解。已翻譯科普書十餘本，舉辦科學講座近百場。

「三光者，日月星。三才者，天地人。」作為生活在宇宙角落裡一顆不起眼星球上的生物，弄清宇宙里那些星點究竟是什麼，了解宇宙結構是什麼樣，一直是我們人類的夢想。

當我們回顧歷史的時候，會驚奇地發現，人類頭腦中的宇宙觀念強烈地影響了當時的社會，包括決定了藝術家畫筆下描繪世界的方式。在中世紀，亞里士多德-托勒密「地心說」是主流的宇宙觀念，在當時表現上帝把亞當和夏娃驅逐出伊甸園的畫面中，上帝手中推動著的竟然是「地心說」宇宙模型，這意思是不是說，因為上帝掌握著宇宙真相，才有資格決定人類的命運？

《創始記：逐出伊甸園》 The Creation and the Expulsion from the Paradise by Giovanni diPaolo. 1445。表現上帝和天使把亞當、夏娃趕出伊甸園的宗教畫。我們要注意飛翔的上帝正在用手推動「地心說」宇宙模型。

圖片來源：Wikipedia

地球儀曾經也正過

「地心說」模型是古希臘天文學家托勒密總結古希臘數百年的天文學貢獻的成果，它認為地球靜止在宇宙的中心，日月行星在軌道上繞地球運行。為了計算日月行星的位置，軌道被設計成圓環套圓環的樣子。這個設計雖然計算結果相當準確，但它既不美觀，又很繁瑣，長期被天文學家們詬病，不過在一千多年裡，沒有人有能力提出更好的方法，它也就被默認為「正確」的。

與地心說相呼應的，中世紀學者們表現宇宙秩序，一般採用地球北極向上的方式，外圍是日月五星和恆星天球。這就是古希臘宇宙觀念的「地球—天球」模式，簡稱為「天地儀」。值得注意的是，在這裡北極向上，赤道面就是水平的，而日月五星所在的黃道面是傾斜的。對於「地心說」模型，這是很自然的——既然地球位於宇宙中心，地位特殊，當然要端端正正，不能東倒西歪。在很多古代科學藝術作品中，「正」的（北極豎直向上的）地球儀或天地儀代表「地球靜止在宇宙中心」的思想。

中世紀學者Johannes de Sacrobosco繪製的宇宙觀念，地球位於宇宙中心，北極在上方，赤道水平，黃道傾斜。

圖片來源：christies.com

《和諧大宇宙》（Harmonia Macrocosmica），作者Andreas Cellarius, 1660/61.

在地球和行星系統周圍，是黃道十二宮。圖中表現的是地心說，行星包括太陽都圍繞地球運動，地球北極朝上，赤道面水平，黃道面傾斜。

在這些古代科學藝術作品中，「正」的（北極豎直向上的）地球儀或天地儀，代表「地球靜止在宇宙中心」的思想。

它怎麼就歪了？

1543年，波蘭天文學家哥白尼在《天體運行論》中提出了「日心說」，用太陽取代了地球成為中心，可以更完善地解釋我們觀測到的各類天文現象。後來經過伽利略、開普勒等天文學家證明，「日心說」比「地心說」更為合理。從此，佔據統治地位一千多年「地心說」被天文學家拋棄。這段宇宙觀念的大變革時期，被我們稱為「科學革命」。

1660年出版的星圖《和諧大宇宙》就描繪了從托勒密時代到哥白尼時代星圖的變遷。也展示了「科學革命」時期，人們宇宙觀念的變革。

《和諧大宇宙》（Harmonia Macrocosmica），作者Andreas Cellarius, 1660/61.

主畫面是伽利略發現木星衛星之後的哥白尼日心說。左下角是托勒密和他的地心說。托勒密腳邊的天球圖上，黃道是水平的。右下角是哥白尼和他的日心說。注意哥白尼腳邊被掩蓋的天地儀上，黃道是傾斜的，代表被揚棄的地心說，他手裡的地球儀，從經緯線上可以看出來，已經「歪」了。

哥白尼告訴我們，地球只不過圍繞太陽運動的一顆普通行星，地球運動包括自轉和公轉。日月星辰每天東升西落，實際上是地球繞貫穿南北極的自轉軸發生自轉的結果；黃道面實際上是地球圍繞太陽公轉的軌道平面。黃赤交角，即我們在之前也提到的（傾斜的）黃道面和赤道面的夾角，是地球整體相對黃道面的傾斜程度。換句話說，地球是傾斜著繞太陽轉動的！

當「日心說」被科學界所公認，確認地球傾斜著繞太陽轉動之後，為了形象地表示我們對哥白尼科學革命的崇高敬意，地球儀從此就變成如今的「歪」著的形象啦。「歪」地球儀意味著，赤道面是傾斜的，而黃道面也就是地球繞太陽的軌道是水平的。讓地球在「水平」軌道上跑，在我們想像中應該更合理一些，對吧？

今天的地球儀。

圖片來源：Toys R Us

在你的教室里，傾斜的地球儀悄悄訴說著的，正是科學革命時代，哥白尼思想對我們的宇宙觀念、對人類文化形成的巨大衝擊。

題外話：—個日常語言里藏著的「哥白尼」

從「地心說」到「日心說」這個宇宙觀念的巨大變革，對人類社會產生了重要影響。義大利天文學家伽利略因為宣傳日心說，被羅馬教廷審判，這件事至今仍是學者們熱議的話題。就連哥白尼指天球周而復始的「旋轉」（Revolution）這個詞，後來在歐洲語言中衍生出另一個意思，指代另一種人間的新舊循環——「革命」（Revolution），這又是借「宇宙」權威，來訴說人間的世事變遷。

作者：松鼠老孫

編輯：水白羊

排版：紅色皇后

題圖：reddit

本文首發：果殼網（guokr.com）

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