迷雾重重

中世纪的欧洲被封建势力统治,神学与宗教统一了人们的思想,尽管人类在生活中发现了一些科学定律,但是始终无法形成主流学派,很多有价值的学说为了服务神学被强行扭曲了,科学彻底沦为了神学的仆人。

那时,科学工作者为了发展理论,不断总结和归纳前人的研究成果并尽可能地不违背宗教信仰,避免和《圣经》的内容发生冲突。古希腊天文学家托勒密在参考前辈的测量数据并统计观测成果后,最终制作出了影响深远的《天文集》,该书提出了“地球是宇宙的中心”,这一结论有利于宗教的发展,所以被大力宣扬。

然而,人们的探索每天都在继续,如果《天文集》是完全正确的,必定经得起大量现实实例的考验,不幸的是理论和现实的冲突很快就发生了,为什么有时候天体运动会时慢时快呢,有时候还有远近变化呢?为了自圆其说,托勒密提出了“轮”系现象,天体大致是绕地球运行的,这个圆是“均轮”,天体还绕均轮上的点做小圆运动,这是“本轮”, 此外还有系列“虚轮”在影响运动轨迹。刚开始,人们都相信了这类解释,但是观测数据越来越多,“轮”的体系也随之变得越来越复杂。一般人根本无法理解这样的天体运动,托勒密的体系开始受到越来越多的人的质疑。

朽木生花

出生于波兰的尼古拉·哥白尼家庭富裕,青年时期,他在博洛尼亚大学(Bologna University)求学,从另一位天文学家德·诺瓦拉(de Novara)那里学到了改变他一生的天文学理论与观测技术。在强烈的好奇心驱使下,哥白尼专研托勒密的理论体系,对这个世界有了新的认识,同时也有了很多疑惑。宇宙中的天体运动真的如此复杂吗?面对越来越多的天文观测数据带来的冲击,哥白尼大胆地抛弃了“地球是宇宙的中心”,想要寻找更加简单,更加自然的天文体系。他认为,“既然前辈能提出自己的天体运动体系,我自己也有权利创造一个全新的系统去解释人们观测到的天文现象。”

带着疑问和兴奋,哥白尼从天文现象出发,在前人的理论系统中摘取合理的内容并在进一步观察和研究的基础上作了理论拓展与重要修正,《天体运行论》和“日心说”由此诞生,这彻底动摇了神学推崇的“地心说”,人类开始从愚昧转向理性,向着科学的殿堂出发了。

一切的开始都因为哥白尼最初的想法:我们的地球所在的位置并不特殊,不是宇宙的中心。

这一大胆的思想被后人使用,不断丰富。宇宙在宽广的尺度下没有特殊的空间点,都是等价的。它进化成了在没有信息没有经验条件下进行预测行为的哥白尼原则

连城之价

柏林墙的倒塌

20世纪末,哈佛毕业生理查德·戈特走到了柏林墙前,他产生了疑问,自己在柏林墙整个生命周期的哪一个时间呢?柏林墙还能存在多久呢?戈特使用了哥白尼原则进行时间预估。自己到来的时间点是随机的,它可能出现在柏林墙整个生命周期的任意一刻。

将完整的生命周期看作线段,那么可以将其分为25%, 50%, 25%三段。如果“现在”刚好处于中间50%的起点,那么柏林墙的寿命还剩下已经过去的 3倍。

    \[\frac{(50\% + 25\%)}{ 25\% } = 3\]

如果“现在”刚好处于中间那段的末尾,那么剩下的寿命是现在寿命的1/3。

    \[\frac{ 25\% }{(50\% + 25\%)} = \frac{1}{3}\]

当前柏林墙已经有了8年的光阴,由此推断,剩下的时间年数用一个区间表示:

    \[8 \times [\frac{1}{3}, 3] = [2\frac{2}{3}, 24]\]

时间之神给出答案,20年后,柏林墙轰然倒塌,应证了戈特的预估。

二战德军坦克

在第二次世界大战期间,同盟国想要弄清楚德国的坦克数量,他们俘获了少量坦克,查出了坦克序列号,通过纯数学的预测计算出了德国每月生产的坦克为246辆。另一种方法则比较危险,盟军通过空中侦察进行预估,数据近似于1400辆。
在战争结束之后,人们知晓了德国的坦克数据记录,真实的数字是245辆。

哥白尼原则仅仅适用于人们无法获得知识和经验的环境下做预测,不是所有的案例都适合,比如遇见一位100岁的老者,我们不能预测他的寿命是200岁。但在人类面对未知事物需要进行研究的时候,它提供了一种思路,帮助人们接近事实的真相。


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