托勒密的地心說,了不起在哪裏?

本帖於 2024-11-29 20:17:32 時間, 由普通用戶 蔣聞銘 編輯

托勒密的地心說,有三個要點,1)大家都繞地球轉;2)大家都做勻速圓周運動;3)算行星軌道的方法,是輪子繞輪子。 這個數學模型,隻要你不怕難不怕煩, 算行星運動的軌道,真能得到準確的結果。

這兩件事,第一件的前兩點是迷信執念,第三點是幾何算法,都好理解。第二件就透著大古怪。一個建立在迷信執念的基礎上,錯得不能再錯的數學模型,怎麽就能真的被用來計算預測行星的位置,而且計算和觀測的結果,還能高度一致。這是什麽道理?

這個問題,文科生答不出正常,對理科生,其實不難答。現代數學之所以了不得,從根子上是因為它在科學技術上的廣泛應用。數學既然是工具,那最好的數學,就必定是應用最廣泛的工具。現代科學現代技術,什麽具體的數學工具,被應用得最廣泛? 答案是傅裏葉分析。從醫學到工程,從CT成像,到探油采礦,哪兒哪兒,都是傅裏葉分析。理科生到了大學三年級,必須學傅裏葉分析,從傅裏葉級數開始。傅裏葉級數,一句話來描述,簡單直接,就是用三角函數的序列,去逼近周期函數。

勻速圓周運動,寫下來,是三角函數,本輪法,本質上就是用不同頻率的三角函數,逼近行星的軌道函數。所以地心說這個數學模型,用勻速圓周運動和本輪法算行星的軌道,是古人在做傅裏葉分析。古人當然不知道什麽是傅裏葉分析,不過他們做的事,雖然原始粗糙,但本質上就是傅裏葉分析。這種做法,不管你拿地球做中心,還是拿太陽做中心,隻要不怕煩定下心來算,都能出好結果。如果你發神經,拿木星或者月亮做宇宙的中心也可以。隻是想得到同樣精確度的逼近,你可能需要多用些不同頻率的三角函數。這個就是說,你需要多加些輪子。

所有跟帖: 

隻要加入個數學變換地平說也沒什麽錯的 -rmny- 給 rmny 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 20:35:38

這是遇到同行了。:)不過沒有把球麵轉換成平麵的等價變換。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 20:43:08

你學過數學沒有?複變函數裏就有這種變換 -rmny- 給 rmny 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 20:59:34

我學過數學沒有?我是數學教授。平麵和球麵,拓撲結構不同,沒有等價的(一對一,連續)變換。:) -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:06:08

你在平麵上立個球球的頂點發射出線線線穿過球麵又落在xy平麵上不就是一種映射麽 -rmny- 給 rmny 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:15:22

但是圓上您用的這個極點,在平麵上沒有對應。:) -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:27:35

對應到無窮遠也是一種對應 -rmny- 給 rmny 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:41:38

這就是我說的平麵必須加一點,才可以和球麵拓撲等價。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:50:43

球麵去掉一點,就和平麵有等價交換。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:41:46

那就當我們相信地平說的認為南極不存在就可以了 -rmny- 給 rmny 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:48:02

對的。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:51:19

《三體》中,提到地球外麵圍著一個圓殼,上麵有許多洞,在地麵上看起來就是一個個星。圓殼旋轉時,地麵看上去就覺得自轉。 -chufang- 給 chufang 發送悄悄話 chufang 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 20:41:36

我知道這個小說,在國內很有名,但是沒讀過。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 20:46:18

我喜歡Issac Asimov的科幻。以前是金庸迷,但是讀了Tolkien之後(指環王的作者),就不迷金庸了。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 20:53:52

因為動量角動量守恒,所以空間平移運動規律不變,但是以太陽做中心,計算最簡單 -viBravo5- 給 viBravo5 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:04:34

您說的,就是哥白尼的偉大發現。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:07:16

這個是牛頓的成果與更後麵十九世紀的哈密頓的成果。 -viBravo5- 給 viBravo5 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:14:47

動量能量守恒,是牛頓的,與哈密頓沒什麽關係。我是說哥白尼對比地心說,動因是簡化計算。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:23:57

係統動量守恒與空間平移運動規律不變是等價的,是哈密頓的成果 -viBravo5- 給 viBravo5 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:29:36

您說的,是牛頓力學後期的發展:從牛頓力學,到拉格朗日力學,再到哈密頓力學。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:39:52

是,經典力學從理論上解釋了為什麽托勒密地心說也能正確指引哥倫布麥哲侖大海航行 -viBravo5- 給 viBravo5 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:49:33

序列逼近確實很有趣。高中的時候就很納悶,為什麽那麽多厲害的定律公式都是很簡單的運算。知道大學見到了函數的級數表達,才明白過來,無 -kl3527- 給 kl3527 發送悄悄話 kl3527 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:18:00

比佩服:) -kl3527- 給 kl3527 發送悄悄話 kl3527 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 21:19:00

我猜您說的是冪級數。傅裏葉級數,應用更廣泛。 -蔣聞銘- 給 蔣聞銘 發送悄悄話 蔣聞銘 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 22:12:35

是。傅裏葉級數也學了點。隻知道用途廣,沒有真正用過,等於沒有學。 -kl3527- 給 kl3527 發送悄悄話 kl3527 的博客首頁 (0 bytes) () 11/29/2024 postreply 23:03:15

星體繞地球轉同時也繞別的什麽轉——太陽月亮星星都對,隻有五個行星planets對不上號,後麵才有日心說。沒聽說關傅裏葉什 -泥中隱士- 給 泥中隱士 發送悄悄話 泥中隱士 的博客首頁 (0 bytes) () 11/30/2024 postreply 16:48:37

哥倫布預測月蝕, -泥中隱士- 給 泥中隱士 發送悄悄話 泥中隱士 的博客首頁 (0 bytes) () 12/01/2024 postreply 10:19:43

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