科学大争论——地球是不是宇宙的中心？
20 07 2009年除了一些狂热的原教旨宗教信徒，今天受过教育的人都知道地球和其他行星在围绕着太阳运行。但是在古代，除了少数的另类，人们都相信所有的天体，包括太阳、月亮、行星和恒星，都在围绕着地球运行，地球是宇宙的中心。正如一个人在婴儿时期会觉得全世界都应该围绕着他转，随着长大才慢慢地学会站在别人的角度设身处地思考，人类在其幼稚时期也不可避免地会以自我为中心。各种宗教也在强化着人类的自恋。如果人类是上帝根据其影像创造出来执行其计划的，那么人类居住的地球就没有理由不会是宇宙的中心。
这种观念也符合人们的日常观察。我们每天早晨都看到太阳从东方升起，傍晚从西方落下，非常直观地表明太阳在围绕着地球运行。同样，每天晚上也能看到月亮、星星都在天空中做周而复始的运动，也表明它们全都在围绕着地球运行。古巴比伦天文学家通过仔细观察天体的运行，甚至能够通过数学计算预测天体的位置。在此基础上，古希腊哲学家首先提出了天体运行的模型。
特别喜欢几何学的柏拉图也对天体运动做了一番几何抽象，认为天体都是以固定的速度围绕着地球做完美的圆周运动的，看似杂乱无章的行星运动轨迹，都可以看成是几个圆周运动的组合。他的学生欧多克斯据此在公元前4世纪提出了第一个用来预测天体运行的数学模型。他认为天体都位于某个透明的球形壳层上，由这些水晶球层带着它们围绕地球运行，地球位于球层的中心。为了解释同一个天体的不同周期运动（例如月亮除了每天的运动，还有每月的变化），他认为一个天体有多个球层：太阳和月亮各有3个，五颗已知的行星各有4个，再加上最外面的一个恒星球层，总共有27个球层。柏拉图的另一个学生亚里斯多德基本上采纳了欧多克斯的模型，只是做了一些无关紧要的改动（在各个球层之间加了一些不必要的不动球层）。
古希腊天文学家注意到，行星的运行显得很古怪。恒星在天球上的位置是固定的，而行星的位置却是变化的，运行速度和方向都在变，例如，它们有时运行速度会慢下来，然后反方向运行一段时间。欧多克斯给每颗行星加了4个球层：一个解释行星每天的运动，一个解释行星在黄道带上的运动，另外两个球层的转动方向相反，用于解释行星的逆行现象。但是这并不能完全解决行星的逆行问题。而且欧多克斯的模型还有个缺陷：因为它们是以地球为球心的同心球，每个行星与地球的距离是固定的，那么从地球上看，它们的亮度应该没有变化，而实际上除了金星的亮度大致不变外，其他行星的亮度是会有变化的，表明它们与地球的距离会改变。
为了解决行星逆行和亮度变化的问题，阿波罗尼奥斯在公元前3世纪末想到了一个解决办法。在他的模型中，天体还继续在以地球为球心的球层上运行（称为均轮），但是它们一边沿着这个大圆圈向前运行，一边又在绕一个小圆圈（称为本轮），也就是说，天体在本轮上绕行，而本轮又在均轮上绕行，这样从地球上看，天体与地球的距离就有所变化，有时会出现逆行。同时，为了解决行星运行在黄道带上的反常运行，阿波罗尼奥斯又提出均轮不是以地球为中心的，而是以偏离地球的某一点为中心的，它们是偏心圆。阿波罗尼奥斯用“本轮”和“偏心”巧妙地保留了柏拉图天文学的两个根本观念：地球是宇宙的中心，天体运行是完美的圆周运动。
公元2世纪，托勒密根据阿波罗尼奥斯提出的这些观念，补充了一些新观念（认为行星不是做匀速运动，而是等角速运动），并与实际观测结果结合起来，提出了一个能够相当精确地描述天体运行情况的模型，成了古希腊天文学的集大成者，以至现在我们提起地心说天文学，首先想到的是托勒密。
在以后的一千多年，虽然托勒密模型在西方世界占了统治地位，但是并没有被天文学家们普遍接受。托勒密模型实际上已不认为天体在做匀速圆周运动，破坏了几何之美，这让一些坚信天体必定在做完美的运动的天文学家很不满。而且托勒密的模型非常复杂、繁琐，为了能让其模型符合观测结果，解释天体运行的种种反常，就必须增加均轮和本轮的数量，到16世纪时，据说要用到80个左右的这些轮才能符合当时的观测结果。
因此有一些天文学家提出其他模型试图替代他们认为存在缺陷的托勒密模型。这些模型也都是以地球为中心的，直到16世纪才出了一个另类——哥白尼（1473-1543）在1543年提出太阳才是宇宙的中心。其实日心说并不是哥白尼首先提出的，它的出现比托勒密模型还要早。在公元前3世纪，古希腊天文学家阿利斯塔克已提出恒星和太阳静止不动，地球和行星在以太阳为中心的不同圆形轨道上绕太阳运行，地球每天绕轴自转一周。
托勒密模型很难解释的许多天文现象，日心说能够轻而易举地解释。例如行星的逆行问题，很容易解释成是因为行星环绕太阳运行，从同样在环绕太阳运行的地球上观察时产生的视差。
日心说的另一个优势是可以确定各个行星轨道的次序。在柏拉图的模型中，各个天体与地球的距离从近到远依次是月亮、太阳、金星、水星、火星、木星、土星和恒星。而在托勒密的模型中，这个顺序则是月亮、水星、金星、太阳、火星、木星、土星和恒星。最成问题的是水星和金星，究竟哪一个与地球的距离更近，用地心说难以确定。改用日心说模型，则可以确定是金星更靠近地球。
在地心说模型中，各种天体不管它们多么不同，与地球的距离有多远，都每隔24小时环绕地球一周。这很难让人理解。但是改用日心说模型，这个现象的原因就简单明了：那是地球自转造成的假象。
日心说也就是地动说，把天体的东升西沉解释为地球绕自转轴自西向东转动造成的假象。但是这带来了新的问题。地球的自转速度应该非常快（按现在的测量结果，在地球赤道上的自转线速度为465米／秒），那么为什么人们觉察不到地球的运动？就像在快速行驶的车上人们能感觉到迎面吹来的风一样，地球以这么快的速度自西向东转，那么就应该有东风持续在吹，为什么没有？我们从塔上抛下一块石头，在它落地的时候，如果地球在自转，它应该落到了后面，为什么还落在塔底？同理，为什么飞鸟和云彩没有被地球的自转甩到后头？这些日常生活的观察似乎都与地动说相矛盾。
日心说还存在另一个问题。如果地球在绕着太阳公转，在公转轨道的不同位置上观测恒星，应该看到恒星在天球上的位置发生了变化，也就是出现了视差，星座的形状在一年之中会出现变化。但是肉眼和最初的望远镜都看不到恒星视差，星座的形状保持不变，这似乎意味着地球并没有在围绕着太阳运动。看不到恒星视差的真正原因是由于恒星离地球非常远，它们与地球的相对位置的变化极为细微，但是这意味着宇宙非常浩瀚，超出了古代天文学家的想像，所以他们不考虑这种可能性。没有恒星视差被认为是日心说的一个致命弱点。
另一个观察也对地心说有利。金星的亮度在一年的大部分时间内都差不多，这似乎表明金星与地球的距离保持不变，符合地心说模型，用日心说则难以解释，按日心说，金星和地球都在围绕太阳运转，它们之间的相对位置会发生变化，金星的亮度也应该发生变化。
由于这些原因，虽然日心说早就有人提出，但是一直没有受到重视。何况阿利斯塔克提出的只是一个简单的定性模型，并不能用于预测天体运行。哥白尼为日心说创建了第一个数学模型，试图与实际观测结果结合起来，但是其精确程度还不如托勒密模型。这并不奇怪，托勒密模型本来就是根据实际观察结果拼凑起来的。其实，在数学上日心说和地心说模型可以做到等价，达到相同的精确程度。但是哥白尼并不是一个很好的天文观测者，而且他的某些观念比托勒密还落后（例如坚持认为天体只能做匀速正圆运动），虽然为了能符合观测结果，他也保留了托勒密模型中的行星本轮，但是精确度仍然不如托勒密模型。
在哥白尼提出日心说的几十年间，几乎没有人接受他的观点。除了托勒密模型比它更实用外，还有宗教和哲学的原因导致人们排斥日心说。当时在西方国家占统治地位的天主教会支持地心说，很容易从他们信奉的基督教《圣经》里头找到依据。这本来没有什么奇怪的，因为《圣经》是古人写的，当然会反映出古人的天地观。另一方面，地心说也更符合当时西方学者信奉的亚里斯多德物理学。亚里斯多德物理学认为世界由土、水、气、火四种元素组成，此外还有一种叫以太的元素组成了天体。在这五种元素中，土最重，组成了地球的核心；水较轻，覆盖在地球的表面；气、火更轻，笼罩着地球或向上飘扬；以太最轻，位于天上。那么，由最重的土形成的地球位于宇宙的中心，由最轻的以太形成的天体环绕地球运动，是最自然不过的了。而按照哥白尼的模型，要让最重的地球反过来做运动，最轻的以太反而不动，似乎是很荒谬的。
不过，日心说模型对行星运动的解释更简单明了，这一优势仍不容忽视。丹麦天文学家第谷（1546－1601）试图把日心说的理论解释优势和地心说的实际观测优势结合起来，提出了一个调和模型。在第谷的模型中，地球仍是宇宙的中心，太阳和月球围绕着地球运动，但是其他的天体则围绕着太阳运动。
第谷被认为是天文望远镜发明之前最伟大的天文学家，手中掌握着当时最精确的行星观测数据，需要有人加以整理。1600年，德国天文学家开普勒（1571-1630）去第谷的天文台工作。分派到的活儿是根据第谷的数据确定火星的运行轨道。开普勒对自己的数学能力非常自信，跟第谷的弟子隆哥蒙塔努斯（1562-1647）打赌说用8天的时间就可以完工。开普勒远远低估了这项工作的艰巨性，事实上他花了5年的时间才找到了答案。
开普勒一开始之所以如此自信，是因为他认为已发现了行星运动模型。和第谷不同，他坚信日心说，在1597年出的一本书中提出了一个日心说模型，把各个行星的运行轨道分别用一种正多面体分隔开来。由于正多面体只能有5种（四面体、六面体、八面体、十二面体和二十面体），也就意味着行星最多只能有6颗，刚好是当时已知的行星数目。开普勒认为这正说明了日心说模型是上帝的安排，因为在地心说模型中，月球是第7颗行星，没法放进这个模型中。这个模型看上去非常优美，但是却无法与第谷的观测数据相吻合。开普勒只好放弃这个他自以为是受到上帝的启示发现的模型，另找突破。
起初，开普勒像哥白尼那样认定行星在做匀速圆周运动，但是采用哥白尼所反对、托勒密使用的偏心圆方法来求解火星轨道模型。在经过大约70次尝试后，终于让火星轨道和观测数据基本吻合。但是这个模型很繁琐，而且结果还有一点误差，在某些地方模型和观测数据有8分（即1.133度）的差距。对此开普勒仍不满意。他开始意识到无法找到一个符合第谷的观测数据的圆形轨道，试着把轨道用卵形来表示。
如果火星的轨道不是圆形，它与太阳的距离就是变化的。开普勒认为是太阳发出的力在推动着行星运动，它们之间的距离越远，推动力越弱，运动速度就越慢。在远日点速度应该最慢，而在近日点速度应该最快。这样，在开普勒看来，行星就不是在做匀速运动了，不过他仍然想找到某种类似匀速的东西，认为火星在轨道上速度最慢与最快的这两点，与太阳的连线在相等时间内所扫过的面积相等。他进而把这个结论推广到轨道上的所有点，也就是我们今天说的行星运动第二定律（也叫面积定律）。
接下来开普勒试图据此计算出火星的整个轨道。他是把轨道当成卵形来计算的，在失败了大约40次之后，终于在1605年想到火星轨道应是椭圆，发现椭圆轨道与火星的观测数据都吻合之后，开普勒进而提出，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。这就是我们今天说的行星运动第一定律（也叫轨道定律）。此时第谷已经去世4年了，开普勒对能否使用第谷的数据问题与第谷继承人发生争执，一直到1609年才出版《新天文学》一书和《论火星运动》一文，公布了这两个定律。之后，开普勒在编制星表时，用了9年的时间，发现了行星公转周期和轨道大小之间存在着关系：行星公转周期的平方同行星轨道半长径的立方之比是一个常数。此即行星运动第三定律（也叫周期定律）。
开普勒的椭圆轨道模型精巧地描述了天文观测的结果，不必用到“本轮”、“偏心圆”这些奇怪的概念。这是非常大胆的创见。开普勒的日心说模型不仅极为简单，只用7个椭圆就取代了几十个圆周，而且非常精确，很容易让做实际观测的天文学家接受。
开普勒从小因病眼力受损，没法自己做天文观察。日心说的天文观测证据是由伽利略（1564－1642）提供的。伽利略手中多了一样第谷所没有的东西：天文望远镜。1610年1月，伽利略发现有4颗卫星围绕着木星运行。这对托勒密模型是一大打击，因为按照托勒密模型，所有的天体都应该围绕着地球运行。对托勒密模型最致命的打击发生于1610年9月，伽利略发现金星像月球一样会出现周期性的盈亏变化。金星与月球一样本身并不发光，而是反射太阳光。在托勒密模型中，金星在太阳轨道内围绕着地球运转，看上去只能始终像弯弯的新月那样，而不可能出现圆满。但是在日心说模型中，金星和地球都围绕着太阳运转，金星的轨道在地球轨道之内，那么由于金星、地球和太阳的相对位置在不断变化，从地球上看到的金星被太阳照亮的部分也就在不断变化。因此，金星的位相变化正是日心说所预测的，托勒密模型则完全无法解释。在伽利略公布了这一发现后，大部分天文学家就不得不放弃托勒密模型，改用日心说模型或第谷模型。金星的位相变化也解释了为何从地球上看金星的亮度在一年的大部分时间内都差不多：金星接近地球时光盘面积增大导致的亮度增加恰好被位相变化导致的亮度减少抵消了。
伽利略的其他发现也在颠覆着天文学的传统观念。伽利略发现月球表面起伏不平，布满了坑坑，这与天体都是由完美无缺、永恒不变的物质组成这一传统观念直接冲突，说明天体可能是由和地球一样的物质组成的。伽利略还发现，用望远镜看来，行星都是有确定形状的圆盘，但是恒星却仍然看不清形状，这说明恒星与地球的距离要比行星远得多，宇宙比托勒密模型认为的浩瀚得多。此外，伽利略还发现银河其实是由无数恒星组成的，恒星的数量比以前认为的多得多。
如果日心说是正确的，那么不仅地心说是错误的，亚里斯多德的物理学也出了问题。亚里斯多德物理学认为，运动或不动是物体的内在属性。地球有不动的属性，所以它必然是宇宙的中心，而天体有运动的属性，所以它们绕着地球运行。但是伽利略指出，运动并非物体的内在属性，而是外在的过程，地球在这方面与天体并无不同。而且，物体一旦运动起来，不靠外力也能持续下去，也就是我们今天说的惯性。惯性概念的提出解释了我们为什么觉察不到地球在自转。例如，从塔上抛下一块石头，为什么落在塔底，而没有因为地球的自转而让它落到了其他地方？这是因为石头抛出时由于惯性也在顺着地球的自转方向运动。
但是日心说还遗留了一个问题没有解决。如果地球围绕着太阳公转，在公转轨道的不同位置上观测恒星，应该看到恒星在天球上的位置发生了变化，出现了视差。由于恒星的距离极为遥远，不仅肉眼看不到恒星视差，早期的望远镜也看不到。直到1838年，德国天文学家贝塞耳（1784－1846）才用太阳仪首次观测到恒星视差，证明了地球的确在围绕着太阳公转。1851年，法国物理学家傅科（1819－1868）在巴黎先贤祠的大厅做了“傅科摆”实验。大厅的穹顶悬挂着一条67米长的绳索，系着一个重达28千克的摆锤，当摆锤摆动时，摆锤上的指针会在下方的沙盘上面留下轨迹。但是和一般人设想的不同，它在沙盘上留下的不是唯一一条轨迹。由于这样的摆基本不受地球自转影响而自行缓慢地摆动，因此由于地球带着沙盘自转，每个摆动周期留下的轨迹都会有所偏离。这就证明了地球在自转。19世纪的这两个观察为地球的两种运动提供了直接证据，从而最终证明了日心说的正确——当然，这时候科学家已知道太阳只是太阳系的中心，不是宇宙的中心。
但是在科学界之外，日心说并没有取得完全的胜利。许多人仍然习惯于把地球当成宇宙的中心。2005年的一项调查表明，五分之一的美国人相信地心说。这很大程度上可能是由于无知。也有一些受过良好教育的人由于宗教原因坚持地心说。有一个叫“圣经天文学家联合会”的国际组织，据说在20几个国家都有会员，负责人有天文学博士学位。他们认为地心说才符合基督教《圣经》，把地心说当成了宗教信仰，却要为其找科学依据，出了一本“学术”季刊专门用以论证地心说的正确性，已出了一百多期。
还有一些信奉文化相对主义的反科学人士认为科学无所谓对错，日心说并不比地心说更正确、更科学。比如国内有人这么说：“究竟是地球绕着太阳转，还是太阳绕着地球转？即使牛顿力学，也只能回答：看你以谁为参照系。如果以地球为参照系，假定地球静止，那就是太阳绕着地球转。运动是相对的，这个问题不存在绝对正确的答案！”国内还有教授给考生出考题：“试论托勒密的天文学说是不是科学？”其答案是托勒密的天文学也是科学。
用运动的相对性并不能把水搅浑。如果仅仅考虑地球围绕太阳公转的情形，以地球为参照系还是以太阳为参照系固然没有区别，但是如果同时考虑其他行星的情况，以太阳为参照系无疑要更为合理。更重要的是，地心说认为太阳（以及其他行星、恒星）的东升西沉是在围绕着地球旋转，而其实那是地球自转导致的假象，这个错误就不是用日－地运动的相对性能够狡辩的了。托勒密模型虽然也能够比较精确地预测行星的位置，但是进一步的观察已证明托勒密模型最多只是一个数学模型，不能反应行星运动的实际状况，已被更仔细的观察所否定，成了错误的理论，当然不成其为科学。
写得真棒！这才是高质量的科普文章，了解了来龙去脉，又学到了许多知识。
一部壮美的史诗。伽利略那段最感人，令人荡气回肠。
宇宙没有中心，地心说、日心说都有相似的局限性。虽然“地心说认为太阳（以及其他行星、恒星）的东升西沉是在围绕着地球旋转，而其实那是地球自转导致的假象，这个错误就不是用日－地运动的相对性能够狡辩的了。”但是日心说也认为太阳是宇宙的中心，所有天体（包括恒星）都围绕太阳运动，这个错误同样没法用任何理由狡辩。这两个学说，其实没有多少实质的不同。真正的科学进步是在那个时代，从地心说模型中解放出来，让人们在更广的范围内研究和讨论问题，发现了万有引力的规律。而在现在这个时代，不去学习、认识引力的规律，而是“信仰”日心说，也就难怪坚持地心说的人能把水搅浑了。
非常好的科普文章！
开普勒、伽利略为“日心说”提供了强有力的证据。尤其是开普勒的行星三大定律，为牛顿力学的诞生铺平了道路。
中国古代的天文学的成就一直是国内某些教材上津津乐道的，却绝口不提“日心说”。所以我一直有个疑问：中国古代的天文观测者是如何解释天体运行的？
方先生能否抽空写点这方面的科普文章。
来龙去脉一清二楚。
中国古代的天文学和数学等与西方完全不在一个层面上.
明朝万历年间意大利的耶稣会传教士、学者利玛窦带来了量角器、《几何原本》等西学成果。在那以前中国人连角度概念都没有建立起来，由此不难想象中国与西方在数学和天文学方面的差距有多大。
其实中国人在利玛窦来大明以前，不止没有建立角度概念，点、线、面、体这些基本概念都没有建立起来，是利玛窦带来的《几何原本》才使中国人第一次接触到这些概念。而《几何原本》是在那之前差不多两千年前古希腊时期的学者欧几里德的成果。而角度仪的使用，则可以追溯到两河文明时期，甚至是苏美尔文明时期（两河文明最早的那个）。
真好，清楚，生动，还感人！
“从塔上抛下一块石头，为什么落在塔底，而没有因为地球的自转而让它落到了其他地方？这是因为石头抛出时由于惯性也在顺着地球的自转方向运动。”这个明显错了。从塔上落下的石头不是落在塔的正下方，而是会有稍微的偏离，并且偏离方向南北半球不一样。这是由于地球自转导致的科里奥利力作用的结果，水池放水时下水口的漩涡也是这个原因。因为石头落下时的速度方向和地球自转方向是不一样的。这个一般的大学物理教材都会涉及。希望方先生更严谨一点。
楼上自以为严谨，其实是在胡搅。伽利略要解决的是为何石头没有落到后面的问题，不是稍微偏离原处的问题，他的惯性解释何错之有？科里奥利力是19世纪才提出的，伽利略不可能如此“严谨”，科里奥利力也与我们说的问题无关。
我并未说伽利略的惯性解释有误，而是说您的“没有因为地球的自转而让它落到了其他地方”这句话不太合适，可能会有小小的误导。事实上因为地球自转，从天而降的石头肯定会落到“其他地方”，只不过偏差很小而已，如改成“没有因为快速地球自转明显落到塔的后面”就没有什么问题了。此意见仅供参考，绝非“胡搅”，请勿误会。
瑕不掩瑜，我只是想尽善尽美而已，并非其他意思。
想请教方舟子先生，我最近看到一套北京大学出版社的“科学素养文库·科学元典丛书”，里面有《自然哲学之数学原理》、《心血运动论》、《物种起源》、《天体运行论》、《海陆的起源》、《狭义与广义相对论浅说》、《基因论》、《从存在到演化》、《薛定谔讲演录》等等。
作为非专业的科学爱好者，读这些很多年前的著作是否合适？时过境迁，这里面的一些经典是否过时？
ayue既然如此严谨，就替伽利略用科里奥利力估算一下会偏离多少，是否能观察出来，如何？
维埃里，如果不是对科学史感兴趣，没有必要看科学经典著作，或多或少都过时。
从几百米的塔上落下的一般质量的石头大概会偏个几厘米。对伽利略那个时代是强人所难的，不过在近代物理这个精确程度是肯定可以观察到的。我只是认为让别人知道得更精确一点不算太坏，可能是我太迂腐了吧，呵呵。
您真是方先生吗？
我来算一下吧，假设塔高是20米，位于垂直下落时科里奥利力最大的赤道上（此时地球角速度和物体下落速度方向垂直），地球自转角速度ω约等于1.16E-5，重力加速度g约等于10米/秒^2，下落时沿赤道方向的加速度为2Vω（V为垂直方向下落速度），因为沿赤道方向速度很小，可忽略其科里奥利力在垂直方向的加速度（估计比重力引起的加速度小10个以上的数量级）。
物体从20米高度落地时间约2秒，在t时刻垂直方向速度为10t，此时水平方向科里奥利力加速度约(2.315E-4)t，而此时水平方向速度为
t
∫ (2.315E-4)x dx =(1.16E-4) t^2
x=0
落地时水平方向偏移为
2
∫ (1.16E-4) t^2 dt = 3E-4
t=0
差不多0.3毫米（在高纬度还要打折），在当时的实验条件下，估计远远无法测出。
要使偏差达到当时实验条件可观测，假设1厘米，那么塔要造到200多米高才行。
TC果然是高手！
能否请教一个问题：黄河（没注意长江）的南岸一般都建有防洪大堤，而北岸却没有，据说就是因为科里奥利力加剧了河流对南岸的冲刷。事实是否如此？
ayue，现在的实验条件当然可以观测到。但在当时，哪来的几百米的塔啊。比萨斜塔也就60米，位于北纬43度，在上面扔石头的话科里奥利力引起的偏移大概是1毫米，风速和扔石头的时候手抖一下的误差就远远盖过了，当时根本没办法测到这个偏移的。
ayue虽然主观上没有想胡搅，但提出的意见我觉得已经脱离了这个文章的语境。文中说，石头落在塔底，而不是因为地球自转线速度400多米而落在塔后，这句话完全没说错，偏移了1毫米就不是在塔底而是在塔后了吗..（实际上科里奥利力会使石头向前也就是向东偏移）
如果在文中提到科里奥利力，反而显得突兀
付强：
河流对两侧河岸的冲刷不同，确实是受科里奥利力的影响，北半球的河流对右岸的冲刷会厉害点。但这和黄河大堤有没有关系，我就不懂了。
我后来也觉得是我太迂腐了，呵呵。
其实，要证明地球自转，水池放水时的漩涡就是最直接的一个证据。
我认为，如果能以注释的形式，在那里注明则更完美：在当时的观察条件下落点没有偏差，但进一步的研究证明，因受科里奥利力的影响，实际落点还是有小点偏差的，但这不影响伽利略的惯性解释。
这时候不应该提科里奥力，若不然普通的读者就读不明白了。毕竟这只是科普文章，有特定的对象。而且倘若一个读者知晓科里奥力，那么自然也不会糊涂或者误解。
水池的漩涡跟科力也没多大关系。水池的漩涡更主要取决与水池形状，和下水前水的运动状况。原因一样，科力在这个问题上起得作用实在可以忽略不计。
点六八：水池的漩涡当然跟科力有关，南北半球的旋转方向总是相反的。
to 理性思维的人：你从哪里这么肯定，还有你真的认为那么一点点的惯性力真的会有那么大的影响吗？
水池放水时的漩涡方向由科里奥力决定是以讹传讹。实际上在这里科氏力的影响比其它因素，如排水管和水池形状，要小好几个量级。可见
http://en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_effect
南北半球季风方向、台风（飓风）漩涡方向倒是可以传为科氏力的例子。
ｔｏ尤里卡：是的，你洗澡时注意观察，水池的水快放完时，总是顺时针旋转的，而如果在南半球，则是逆时针的。
to 理性思维的人：倘若其他因素都可忽略，那么科里奥力导出的结果应当是北半球是逆时针，而南半球是顺时针。而在一般生活中这一方向则基本上是随机的，由水流初始的方向还有容器的结构决定的。你做实验做得不够认真，而且做得也不彻底。详细情况请参阅陈珂给出的链接http://en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_effect
【如果仅仅考虑地球围绕太阳公转的情形，以地球为参照系还是以太阳为参照系固然没有区别,但是如果同时考虑其他行星的情况，以太阳为参照系无疑要更为合理。】
从纯数学上只考虑天体运行轨迹，才是“以地球为参照系还是以太阳为参照系固然没有区别”，当万有引力被发现后，那么只能是大的天体吸引小的天体围绕大的天体转，不可能是小的天体吸引大的天体围绕小的天体转。以太阳为参照系,那么太阳系的天体运行轨迹变得比以地球为参照系要简单，但日心说正确而地心说错误并不只是因为轨迹问题被变得简单，那样就没有对错了。最终应该还是因为万有引力。
我看到很多关于科里奥利力与水池放水时的旋转无关的观点，但没有一个让我信服，因为没有严格的定量分析或严格的实验。流体的问题远远要比从高空落下的石头复杂。对于流体，小的扰动被放大是完全有可能的。一般情况水池放水时水的流动的确会受到很多干扰，但有人在排除这些干扰后做过严格的实验，他们发现在赤道上水流下时的确没有旋转，而将同一个水池分别放到南北半球时都观察到了明显的旋转，这个中央电视台有报道，事实非常清楚，而且非常有说服力。维基百科不是权威的学术期刊，上面很多都是投到正规学术期刊被拒后放到那里的，不足为据。
黄瓜：
有道理
to 黄瓜：如果仅仅从数学考虑，那么也应当是日心说合理。地心说称：各种天体围绕地球转动，而实际情况呢，若以某个地平面为参照物，那么这些天体的确是在打圈圈，但是模式与我们通常认为的转动相差太多，甚至还有逆行的情况。顶多称得上这些天体相对地球运动。但如果你认为这（天体相对地球是运动的）就是地心说的话，那么无异于是一句废话。而若以太阳为参照物，则不然，各行星的运动才足以称得上“绕。。。而转动”。
科里奥力对水池放水后漩涡方向的影响的确是存在的，但是由于科里奥力本来就很小，所以在日常生活中可以忽略掉。但是有人将日常生活中的涡流方向归结为科里奥力，这才是需要澄清的地方。维基里面当然讲到了这一效果，也讲到了其量纲太小不足以成为决定因素。不知道ayue关于【维基百科不是权威的学术期刊，上面很多都是投到正规学术期刊被拒后放到那里的，不足为据】的论断是从何而来？切不可以讹传讹，何况维基根本就不是发论文的地方，所登的只是科学常识而已。
英文维基是受到普遍好评的。相反，CCTV的信誉却不是很好。
CCTV信誉不好的依据是什么呢？能举一些具体的例子吗？
那个节目是翻译的一个美国的电视节目，那个实验也是美国人做的。
我更相信我看到的事实
ayue又穿越了，伽利略时代你哪里找几百米高的塔？现在最高楼也只有500米，而且在这种高度，风速、空气阻力的影响要大得多，根本不可能用来测科里奥力，所以纯粹是胡搅蛮缠。
黄瓜，要用相对论理解这个问题。
【我更相信我看到的事实】那些相信地心说的也相信自己看到了太阳绕地球运行的事实。
水池放水后漩涡旋转方向总是一个方向，肯定是有力影响的结果，而现在所知道的就只有科里奥力，而没有发现有其他的力。漩涡方向并不是随机的，我想这一点大家应该有共识。如果用特殊的结构造出反方向的漩涡，并不能说明漩涡方向是随机的，没有受到科里奥力的影响。
至于地心说的错误不在于参照物，而是古人认为地球在宇宙中心且“绝对静止”而已，“连自转都被认为是没有的”。这当然错了。
黄瓜，要用相对论理解这个问题。
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相对论太高深了，只闻其名，不解其义,惭愧。
黄瓜缺乏幽默感。
CCTV远比什么CNN，BBC客观和公正，至少前几年报道法国少数族裔骚乱，美国汽车工人罢工这些事件时是没有民主，人权什么的胡喊，基本上只报道事件没有作任何带有偏见的评论。
“那些相信地心说的也相信自己看到了太阳绕地球运行的事实。”
但他们不会承认人类在太空上看到的地球自转的事实。
当家里用同一个水龙头同一个水池做实验得到的水的涡旋方向一般是固定的。但是这个原因在于水龙与水池的相对位置，将同样的装置搬到南半球涡旋方向是不变的。如果考虑问题细致到科里奥力需要计算上，那么更不应该将水流的初始方向与容器形状这两个效用是科里奥力几十万倍的因素排除在外。
“我更相信我看到的事实”
我是指我在电视上看到的关于验证科里奥利力对水流影响的实验。
“在太空上看到的地球自转的事实”是ayue自己看到的？
水流的科里奥利力的严格计算相当复杂，至少需要会接非线性的偏微分方程。不过非线性的一个明显效果就是将微小扰动放大，蝴蝶效应就是例子。
用水池放水验证科里奥利力是可能的，也有人做过，但是必须是在严格的控制实验条件下，消除了其他因素的影响才能实现。在日常生活中看到的是假象，因为科里奥利力太小。
尤里卡
【顶多称得上这些天体相对地球运动。但如果你认为这（天体相对地球是运动的）就是地心说的话，那么无异于是一句废话。】
从博文中我理解，托勒密模型就是把天体看成相对于地球在运动，并不一定是绕地球运行，但这仍是地心说。
宇航员看到的，或拍摄的录像。我越来越怀疑您的身份是不是方，因为你似乎在试图“胡搅”了，岂是方的风格？
CCTV经常宣扬“神医”，ayue也信？
笑话，在这里自称“严谨”而信口开河，居然反过来说我“胡搅”。
to 黄瓜：【从博文中我理解，托勒密模型就是把天体看成相对于地球在运动，并不一定是绕地球运行，但这仍是地心说。】
这回有点谱了，即便是托勒密模型也差不多指明地心说的荒谬了。
水池放水验证科里奥利力不仅实验有人做过，模拟计算也有人在做，SCI上有很多这样的论文。
难道因此就将其全盘否定吗。就算这样，翻译的节目还是可信的吧。
“在太空上看到的地球自转的事实”是ayue自己看到的？
这不是胡搅是什么？我这是难道举例支持你文章的观点吗？
这个ayue真是好笑，大家都承认在严格控制条件的情况下是受科氏力影响的。不知道你还在执着什么。
ayue连英文wiki上的科普都没看明白，还能看懂SCI论文？CCTV还翻译过宣扬外星人到过地球的节目，你也信？
媒体在有些问题如“神医”什么的上面有倾向性在于背后的利益。但如科里奥利力这样的问题它有什么必要造假呢？
我看明白了。不过他没有提供让我信服的证据罢了。
黄瓜，不是开玩笑，相对论有一个等效原理，不管用哪个参照系，都是正确的。
ayue其实是把“我更相信我看到的CCTV节目”说成了“我更相信我看到的事实”，即把CCTV节目当成了事实。
“水流的科里奥利力的严格计算相当复杂，至少需要会接非线性的偏微分方程。不过非线性的一个明显效果就是将微小扰动放大，蝴蝶效应就是例子。”
这个是ayue想当然了
你说看到很多关于这个的论文，看懂计算方法了吗？如果看懂了，就应该知道科里奥利力对水流旋涡方向的贡献非常小，日常生活中可以忽略。
相比其他媒体，我的确更相信CCTV多一点。比如我看凤凰卫视，看到那次关于怒江修坝曾子墨采访方的节目，我当时就觉得方好像很多地方理由都站不住脚。但看方的博客才知道他们做了很多手脚。我说我更相信CCTV就是因为在比如法国，美国发生骚乱时比较公正的态度，没有在意识形态上大做文章。
这不是想当然，很多SCI文章都提到了，科里奥利力的能量放大效应，不信的话自己去查几篇看看就知道了。
看到科里奥利力有能量放大效应，就联想到排水旋涡受科里奥利力很大影响，这不是想当然是什么？排水旋涡受多少影响，你做过定量计算吗？哪怕是只近似到数量级的。
如果没自己做过计算，或者看懂别人的计算，那只能说你的结论是想当然。
黄瓜，不是开玩笑，相对论有一个等效原理，不管用哪个参照系，都是正确的。
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这么说，理解了。尤里卡说我不懂幽默，一度怀疑方先生是不是在否刺我。
凭空争论科里奥利力是否是旋涡旋转方向的决定因素，似乎没有意义，希望看到进一步的证据。
那篇文章是说科里奥利力会“引起”涡旋，并且在如果中央是空的，那里速度会达到无穷大，这个无穷大的速度是通过外层较小的速度向内递增传递实现的，科里奥利力的确只能在外层产生一个较小的速度，但是这个速度可以引起“涡旋”，并向内递增，直到在中央变得无穷大。这是模拟计算的结果，所以没有考虑通常水池里复杂的情况。也就是说在严格控制条件时，水的涡旋的确是有科里奥利力引起的。这个好像并没争议。
总结一下观点..
1 在其他影响因素排除的情况下，旋涡方向由科里奥利力决定。
2 日常环境下，其他因素的影响要大得多，科里奥利力的影响可忽略。
3 “CCTV远比什么CNN，BBC客观和公正”这句话让我崩溃，震撼，无语。
4 如果CCTV那个节目是真实可信的，也只是在证明观点1而已，这里有人不承认吗…不知道ayue用这个论据在反驳什么？
我以前也注意过水池排水时产生的漩涡现象，好像是顺时针，所以也想当然的以为是科里奥利力造成的（很多“科普”文章上也是这么说的）。看来这个观点是有问题的。
Nature 2000, (404 ),450-451
有兴趣自己查吧
如果象TC总结的第一点那样，我也可以理解。但前面的争论印象是，有人认为科里奥利力太小，不足以引起旋涡。旋涡是由其他因素引起的，这就使人有点迷惑了。
TC：
1.观点1就不多说了。
2.观点2是废话，“其他影响因素大得多”和“科里奥利力影响忽略不计”是一个意思。
3.“崩溃，震撼，无语”，悉听尊便，选择自己喜欢的媒体是权利。
4 反驳“想当然”。
黄瓜，前面几位的意思都是观点2，并不是说科里奥利力本身不能产生旋涡。陈珂在很前面就说了台风的旋涡是受科里奥利力影响形成的。
黄瓜：
引起涡旋需要的力非常非常小，小到速度几乎为零，涡旋一旦形成这个边缘极小的速度可以向里递增，以至于在中心可到无穷大。流体力学比从天上抛个石头麻烦得多。
只不过通常情况下，如一般的下水道可以导致涡旋的因素非常非常多，科里奥利力自然就不算什么了。CCTV那个节目就是在把这些其他因素完全扣除后单独研究科里奥利力的影响。
做个类比：两个物体之间存在万有引力，两块磁铁之间显然也存在，但是如果有人看到桌上两块磁铁吸在一起了便说，看这是万有引力产生的效果。那么我们就要说：”你脑子有病。“
很谢谢方先生的回应，因为我一直以为名人都是有架子的。虽然语气严厉但我受益不少。
万有引力不足以让两块磁铁吸到一起，这是常识，如果有人认为那是万有引力的结果，我不会说他脑子有病，只会劝他多看看书。
回顾了一下，旋涡争论的起源是ayue说了一句“其实，要证明地球自转，水池放水时的漩涡就是最直接的一个证据。”
尤里卡这里例子举得..不错。
我稍微修改下，和谐版：
如果要验证地球自转，排水旋涡是个非常不好的实验，因为要排除其他因素的干扰相当困难，好比想用2块磁铁测引力常数。 相比之下傅科摆是个好得多的实验方法。
ayue，万有引力足以让2个质量和一小块磁铁差不多物体产生可观测的吸引。只是如果想用磁铁做扭秤实验，引力会被电磁力淹没（虽然做得很精确的话，理论上可以扣除掉电磁力的因素），所以不是个好的实验设计方案。
TC：
同意和谐版，看来我真是“始作俑者”啊
TC：
我是说吸到一起
我可不会劝其再去看书，明显是看书看傻了。
傻人有傻福啊
既然是我引起的，我也“检讨”一下;
我的问题在于我写那句“导火线”时没有加上“在排除其它干扰的前提下”，但后来发现对此观点反对者认为科里奥利力小以致不足以引起涡旋，并且在读了他提供的依据后发现不能让我信服，故而争论开了。
尤里卡 (02:04:35) :
做个类比：两个物体之间存在万有引力，两块磁铁之间显然也存在，但是如果有人看到桌上两块磁铁吸在一起了便说，看这是万有引力产生的效果。那么我们就要说：”你脑子有病。“
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这个例子举的好！
现实生活中就是有很多人光看次要因素，纠缠不休。
水池排水，如果水池没有特别的引起定向扰动的形状，初始状态是已经放好了水、水基本静止（水龙头关闭、池底塞住），或者说没有其他的初始扰动大过科里奥利力，很小的科里奥利力的效果这样显著，并没有什么奇怪的，是流体的性质决定的。而这样的水池并不需要太严格的条件。由没有经过特别设计的各种类型的水池在南北半球两种旋转方向的统计学数据，就可以给出信度很高的结论了。而专门验证科里奥利力对水池排水影响的科学试验，当然要尽量排除其他因素的影响，以使试验数据计算更简单、误差更小。
至于磁铁的吸引和万有引力，如果统计多种非特异挑选过的物质是否能吸在一起，会发现只有少数（磁铁之间或磁铁与铁磁性物质）能吸在一起而多数不能，而且这些少数物质的吸引力和它们的质量关系不大，而万有引力则只和质量与距离有关，从而否定有些物质吸在一起是由于万有引力。但假如试验结果是多数没有特别挑选的物体都会吸在一起，只有少数不吸引，不知道某些人还能不能得出别人脑子有病的结论来。
要使流体扰动小于科里奥力哪里是一件容易达到的条件。至于磁铁与万有引力不过是个类比用来说明某个道理，看不明白这个道理却想尽办法开脱不是脑子有病是什么。
流体扰动只要总体上小于科里奥利力就可以了，只要其他扰动不是特异安排的，这些扰动总体上会趋于“中立”。
to 芸珜：科氏力要真那么大的话，傅科就用不着用那么大的质量那么长的线来做那个摆了。你刚刚的论断还是无法比较量纲的大小，再说下去也没意义。除非你能给出权威的文献证明日常生活中涡旋方向由科氏力决定，或者你做一下推导。现在最起码维基上的资料与你的观点是不一致的。
我在楼上误读了你的评论，上面的这句话【至于磁铁与万有引力不过是个类比用来说明某个道理，看不明白这个道理却想尽办法开脱不是脑子有病是什么】，我承认说错了。
to 尤里卡：发帖之后才看了前面发的wiki的链接，确实是我错了。实在抱歉！互联网上错误的资料常常比正确的多，不过还是我的辨别能力不强是主要问题。
我试图在网上搜到更多的关于放水的图片和视频，但几乎找不到。赤道上一些小镇为了旅游业蒙人的倒是找到一些……
宇宙浩瀚无际，谁也说不出有多大，边在哪里。既然无法确定，那我们可以说地球就是宇宙中心，也可以说其他是宇宙的中心。所以争论这个问题是吃饱了没有事干，
嗯,据(陈丹阳)说,虽然以前的那些天体运动模型是错误的,但只要有足够的观测数据,往往也能通过那样的模型做出不错的预测,呵呵.
这篇科普文章写得很好。我是一名科学教育教师，由于职业的原故查找过这方面的文献，但感觉没有这一篇这样写得通俗易懂。只是建议方先生在文末列出参考文献。一篇建立在别的文献基础上写的文章却没有参考文献，我是不大敢引用的。它的价值也就大打折扣了。（在报纸上发表限于篇幅不注明参考文献我可以理解，但在您的博客上建议您还是补回去）
我在时间简史里讨论这个问题。关于地球是不是宇宙的中心这个问题，现在还不能清楚的知道。用天文望远镜，从地球上观测的结果，宇宙在各个方向上都在向外膨胀，而且膨胀的速度是一致的。假定大爆炸理论是正确的，那么，这样的观测结果说明，地球距离大爆炸的起点不远，或者说，地球是宇宙的中心。
但是，这个结论，对于地球人来说，似乎太自大了。对此，有个解释是，假定宇宙有更高的维度，那么我们可以把宇宙想像成一个不断膨胀的气球，从气球上的各个点观测，都会感觉到自己是中心。
无论如何，宇宙的中心在哪里，地球是不是宇宙的中心，是一个还没有解决的问题。
方舟子先生文章中的结果，固然是正确的，但是只说明地球不是太阳系的中心，甚至不是银河系的中心。但是在一个更大的尺度而言，不能回答地球是不是宇宙的中心这个问题。
方舟子 (00:59:28) :
黄瓜，不是开玩笑，相对论有一个等效原理，不管用哪个参照系，都是正确的。
这句话明显有问题
转动参照系是不能和非转动参照系等效的
“地球是宇宙的中心”其实就是错用了转动参照系
呵！辩论的很热烈！
受益匪浅
钌：我是指地球公转而言的，不涉及自转。我文章中已经说了，宇宙旋转是地球自转的假象。
地球自转是以什么为参照的？难不成只有一个地球也能看出自转？
我先提一个问题：
宇宙有中心不？
大家对爱因斯坦提出的“有限而无界的空间”怎么看？
从前，人们只能看到地面的局部之时，以为地面是平的，并且有边界的，不是无限延伸，也常问大地的中心在哪里，通常还把自己所处定为“中原”。地面这个二维不规则球面是有面积，无边界的，也就是爱因斯坦说的有限无界，地面上没有中心，也处处是中心。
地球倒是只有一个球心，它离地面距离大致相等。
今天我们看到的宇宙也只是一个小部分，我们已经看到时空的不平直，有着微小的弯曲。爱因斯坦说的“平行线在远处相交”或者比较难理解。四维时空中，相反方向的射线会不会在很远处相遇呢（用个二维的比喻，就像在球面上同一点出发往相反方向走的人会相遇一样）？如果是的话，宇宙就很可能是个有限无界的四维时空了。
「現在初看起來，關於宇宙在任何方向看起來都一樣的所有證據似乎暗示，我們在宇宙中的位置有點特殊。特別是，如果我們看到所有其他的星系都遠離我們而去，那似乎我們必須在宇宙的中心。」——節錄自史帝芬·霍金《時間簡史》第三章：膨脹的宇宙
20世紀早期，俄國物理學家和數學家亞歷山大·弗里德曼以廣義相對論着手解釋宇宙，他認為宇宙不是靜態的，並指出：「我們不論往哪個方向看，也不論在任何地方進行觀察，宇宙看起來都是一樣的」，幾年之後，弗里德曼這個觀念被美國天文學家埃德溫·哈勃所證實。為此，霍金在《時間簡史》第三章中寫道：如果不去管在小尺度下的差異（我們星系中的其他恆星形成了橫貫夜空的銀河系的光帶），而看得更遠的話，則宇宙確實在所有的方向看起來是大致一樣的。及至1965年，兩位美國物理學家阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜無意中探測到宇宙微波背景（由亞歷山大·弗里德曼的學生喬治·伽莫夫首先提出），而由於不管我們朝什麽方向進行測量，其所測得的微波輻射都是一樣的（變化總是非常微小），就進一步證明了弗里德曼實際上異常準確地描述了我們的宇宙。此外，霍金指弗里德曼也提出了另外一個沒有任何科學的證據支持或反駁的假設：「從任何其他星系上看宇宙，在任何方向上也都一樣」，不過霍金自言相信另一個假設只是基於謙虛：「因為如果宇宙只在圍繞我們的所有方向顯得相同，而在圍繞宇宙的其他點卻並非如此，則是非常令人驚奇的！」