师：同学们，今天我们一起来学习第七章第四节宇宙探秘。大家小时候有没有遥望星空，那漫天星斗有没有激起你们许多美丽的梦想？现在，大家对宇宙有哪些认识呢？我们知道地球是球体，月亮围绕地球转动，构成了地月系。地球和其他行星、小行星、彗星等一起围绕太阳转动，构成了太阳系，太阳系又和其他数千亿颗恒星共同组成了银河系，银河系又和上千亿个河外星系组成了浩瀚的宇宙。所以，宇宙是一个有层次的天体结构系统。

　　同学们，你们知道银河系有多大吗？银河系的直径约为8万光年。我们来看一下信息快递里“量天尺”的单位——光年。什么是光年呢？人们将光在真空中传播一年所通过的距离作为长度单位，称为一光年。既然是长度单位，一光年等于多少米呢？一光年约等于9.46×101?米，可见这是一个非常巨大的长度单位。

　　我们来看图片，上图是银河系的全景图，下图是银河系的侧面图。可以看到，银河系四周扁平，中央凸起，就像一个旋转着的铁饼。现在，人们利用功能强大的望远镜、照相机等拍摄了大量关于宇宙的照片，这就是现代人们所了解的星空世界。

　　同学们，人类的生命相对于宇宙而言非常短暂，人类认识宇宙的过程也不是一帆风顺的。下面我们简要了解一下人类认识宇宙的过程。在我国古代就有盖天说、浑天说、宣夜说等。同学们，你们了解盖天说的主要观点吗？

　　生：（回答略）

　　师：盖天说认为大地是平坦的，天空就像一个穹庐笼罩在大地上，日月星辰分布在穹庐上，并做周期性运动。让我们把目光投向西方。公元2世纪，古希腊天文学家托勒玫提出了地心说。同学们，你们知道地心说的主要观点吗？

　　生：（回答略）

　　师：地心说认为地球是宇宙的中心，太阳和其他行星在绕着地球运动。地心说有其进步之处，它认为地球是一个球体，同时提出了行星有轨道这样的概念。老师考考大家，地球是一个球体，是什么时候才被人类所证实？

　　生：（回答略）

　　师：直到16世纪，麦哲伦船队成功进行了环球航行，人类才第一次真正证实地球是一个球体。地心说正确吗？

　　生：（回答略）

　　师：地心说当然是错误的。首先地球不是宇宙的中心，其次地球也不是静止不动的。但是地心说符合宗教神学关于上帝创造了宇宙和人类的教义，得到了教会的支持。同学们，我们一起来做个实验，请向前伸出手指，缓缓摆动头部。此时观察手指的运动状态，你们发现了什么？看到了什么？

　　生：（回答略）

　　师：由于运动具有相对性，虽然是我们头部在摆动，但我们观察到的却是手指在运动。所以，地心说除了符合宗教教义，也符合人们的生活经验。因此，在此后的1400多年间，很多人都认为地心说是正确的。好，同学们，现在我们再次重复刚才的游戏，但此时，请把目光看得更远、更深，看到手指后面的背景。你们观察到什么？

　　生：（回答略）

　　师：我们观察到手指和背景都在运动，但仔细观察会发现手指和背景的相对位置并没有改变，那么到底是谁在运动呢？结论是可能是头部在运动。这个游戏告诉我们，深入的观察和思考可以让我们更接近事物的真相。

　　随着人们对宇宙观测的不断深入，对地心说提出了越来越多的质疑，特别是对金星逆行的解释。同学们，你们知道什么是金星逆行吗？

　　生：（回答略）

　　师：根据地心说，金星围绕地球转动。人们在观测中发现，每过一年半时间，金星就会向着相反的方向运动，持续一个半月，这是为什么呢？为了解释金星逆行的天文现象，相信地心说的学者们提出了这样的观点，他们认为金星围绕地球转动，这个白色的轨道称为均轮。与此同时，金星还围绕着本身的一个轨道在转动，他们把这个红色的轨道称为本轮。均轮和本轮结合就产生了金星逆行。随着观测数据的不断增加，金星的运动变得越来越复杂。从地球上看，金星的轨迹就好像五朵花瓣，称为五重对称，又称为金星玫瑰。这时需要80多个均轮和本轮才能解释金星逆行。

　　那么天体的运动有这么复杂吗？当时的一些科学家和哲学家认为，世界应该是简洁的，简洁美是世界的基本特征。时间到了16世纪，波兰天文学家哥白尼通过20多年的观察，终于意识到是地球在围绕太阳转动，从而提出了日心说。同学们，你们了解日心说的主要观点吗？

　　生：（回答略）

　　师：日心说认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星一起围绕太阳转动。一旦采用日心说，行星的运动轨迹就变得极其简单而优美。但是地动说直接动摇了宗教的理论基础，所以日心说一经提出就受到了教会的强力钳制。同时，人们也并没有直接的证据来证明地球围绕太阳转动。而且如果地球真的在围绕太阳转动，那么地球上的空气为什么没有被甩到后面而形成强烈的风呢？我们竖直向上抛出一个石子，它为什么会回到原地呢？同学们要知道，在当时人们根本还没意识到一切物体都具有惯性。因此日心说从提出到被证实，再到被人们逐渐接受，经过了一个曲折而漫长的过程。

　　在这个过程中，我们需要着重提到三位科学家。布鲁诺，意大利科学家，他坚信日心说的正确性，把日心说传遍了欧洲，因此受到了教廷的迫害。为了守护真理，他献出了宝贵的生命。开普勒，德国科学家，他在纷繁庞杂的观测数据中发现了太阳系行星运动的三大定律。起关键作用的是英国物理学家牛顿，他在前人研究的基础上，提出了万有引力定律，用万有引力的原理解释了行星的运动，给地球的绕日公转提供了更有力的证明，消除了天体运动的神秘性。此外，科学家们还做过很多其他实验，进一步证实了地球的自转和公转。