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你好！欢迎回到《时间简史》。在上一集中我们对《时间简史》这本书，做了一个简单的介绍。这一集将正式进入《时间简史》的正文部分，开启我们的时间之旅。时间其实可以单独作为一门学问来研究，但这门学问不叫"时间学"，而叫"宇宙学”，英文是cosmology。这门学问，至少可以追溯到柏拉图时代，也就是公元前400年。
那个时候人们还没意识到时间有什么可研究的，大家热衷于讨论另外一个问题，就是：我们身处的这个世界是怎样的？
说的简单通俗一点，就是：地球是圆的还是平的？对当时的人，还不能叫"地球”，因为还不知道它是不是一个球，只能叫"我们的世界"。
对于这个问题最先给出答案的，是智慧的古希腊人，因为他们发现地平线开过来的船，总是先看到船帆，之后才能看到船身，所以得出"地球是圆的"这样一个结论。你可以想象一下，如果地球是平的，船帆和船身应该同时进入人的视线，只有当它是一个圆球形，你最先看到的才是船帆。
到了公元前300多年，古希腊人中出现了一个有智慧的人，叫亚里士多德(Aristotle)。对于地球是圆的还是平的这个问题，他给出了另外两条很重要的证据：
一是亚里士多德最先认识到，月亮是月牙形的时候，缺口的黑暗部分其实是地球的影子，说的专业一点就是：地球运行到太阳和月亮之间的时候，挡住了部分本来应该照射到月亮上的太阳光。
亚里士多德就发现：月亮被挡住的部分总是圆的，这里注意一个"总"字。是圆的不要紧，问题是它总是圆的，那什么东西的影子总是圆的呢？一定是球体！
你可以再想象一下，比如说一个圆形的盘子，你把它摆在一堵墙的前面，它在墙上会有一个影子。你转动盘子，它的影子也跟着变化。但除了盘子是正对着墙的时候，其他情况下，影子都是椭圆，而不是圆。只有一个球体，不管你怎么转动，它的影子始终是个圆。你可以自己找一个台灯，在墙上试一试。
第二个证据，需要经常旅行的人才看得出来。就是在南方看到的北极星，比在北方看到的位置要低。因为地球是圆的，人越往南走抬头看北边天一个物体就越容易。
我们看两个极端的情况，比如当你在北极点的时候，北极星就在你头顶上，这个时候你必须要完全仰头才能看到它。但当你站在赤道的时候，你往北边看你的视线本身就是朝北的，不需要抬头就能看到北极星。如果地球是平的，南北的这种视线变化就不会这么明显。
所以根据这两点线索，亚里士多德断定地球是圆的。
亚里士多德觉得，只回答地球是圆的是平的，还不过瘾，他要进一步回答宇宙是什么样子的。
他发现太阳、月亮这类天体看上去都像是绕地球运行的，于是他完善了一个当是已经流行的学说，就是地心说，认为：地球是宇宙的中心，其他所有天体都是围绕地球旋转的，并且是以地球为圆心做一个正圆形的运动，就是圆周运动。
这里面补充一点，地心说其实并不是亚里士多德最先提出的，而是他的师兄，一个叫欧多克斯的人提出的。
这个人也很了不起，他可能是最早证明一年不是365天，而是365天又6个小时的古希腊人。咱们每隔四年2月份会多出来一天，2月29号，就是这6个小时多出来的。
因为欧多克斯跟亚里士多德两个人都是柏拉图的学生，他又比亚里士多德年长一些，所以他们可以说是师兄弟的关系。
这个时候，亚里士多德就开始犯一个想当然的错误了：他怎么知道所有星球都做圆周运动啊？
这纯粹是出于他个人的喜好，因为他和他的老师柏拉图，都认为圆周运动是最美的，所以这完全是一种审美选择，因为"圆”最好看而已。但是近大远小的道理谁都知道，比如天上的月亮有时候看起来就大一些，有时候小一些，所以月亮跟地球的距离肯定是时远时近的，你怎么用圆周运动解释呢？
一个完美的圆周运动，月亮离地球的距离应该是不变的，就等于这个圆的半径。月亮应该任何时候看上去都一样大，又怎么会时大时小呢？这就是一个巨大的矛盾。可能因为当时的科技比较落后，观测手段很有限，大家也都没在意这些细节。
一直到了公元2世纪，古罗马有个天文学家叫托勒密，他在圆周运动的基础上制作了一个完整的宇宙模型：
中间是地球，边上全是一圈一圈的圆环，代表星星的运动轨迹，看上去有点类似于那种一层套一层的玩具。就是文稿中的第一张图。托勒密这个人观测记录和绘图的功夫是超一流的，可以说是这方面的鼻祖。
那他为什么要作这样一个模型呢？因为这个时候观测手段进步了，发现单纯的圆周运动跟天体的实际情况不符，误差比较大。托勒密作这个模型的目的，就是要在保留圆周运动的前提下，对地心说进行修正，使它尽可能的准确。
这里可以剧透一下，托勒密的修正方法从理论上来讲其实是错的，连他本人都认为是错的。
因为这个修正方法非常的复杂，简单来讲，就是星星同时在做好几个圆周运动，在大圆周之外还有小圆周运动，连托勒密本人都不认为大自然会遵循这么复杂的规律。但即使用这个错误的方法，托勒密居然能把星星的位置计算的相当准确，就连航海家都需要用他的这套方法来确定航向。
那么这个模型虽然误差已经比较小了，但那个时代，人们开始关注细节了，大家开始来找茬了。除了误差之外，它还需要面临两个挑战：
第一个挑战：为什么月亮有时候大、有时候小？托勒密本人也不得不承认这是个瑕疵，他不得不假定月亮确实，有时候离地球近一些，有时候远一些。
第二个挑战：为什么夜晚天上星星的位置总是比较稳定的。就是星星都在绕地球转，但他们彼此之间的距离为什么会保持不变？为什么不会像流星一样到处乱飞。
比如，十二星座，它们在天上的形状是比较固定的，所以才会被看成是一个个星座。为了解决这个问题呢，托勒密给宇宙加了一层壳，这个壳的学名叫"最外层天球'所有外面这些恒星都是"镶嵌"在这个壳里面的，是固定的，所以它们的相对位置总是保持不变。
这个说法现在看来是很可笑的，但它很对教会的胃口。教会在当时的欧洲可以说是"主流媒体"，有绝对的话语权。宇宙的最外层是一层壳，就表示它有一个边界。在这个边界之外，就可以有天堂和地狱。这是教会非常喜欢的，因为跟《圣经》里天堂地狱的说法相一致，方便教会去树立权威。再加上精确度非常高，托勒密的宇宙模型呢就被教会奉为真理，成为一个官方认可的科学理论。这也从侧面反映了在当时的西方啊，人们生活的中心就是宗教。
本集【得到】
这一集我们讲了地心说的发展史，它最先被欧多克斯提出，后来被亚里士多德和托勒密逐步完善，这整个过程前后大概500年左右。下一集会向你介绍另外一个非常著名的科学理论，就是"日心说"。这回宇宙的中心就不是地球了，变成太阳了。而我们关注的重点恰恰不在于是地球还是太阳，通过地心说和日心说，我们要了解一个重要的科学概念。这个概念是什么？请继续关注《时间简史》第3集：人生赢家哥白尼。
思考题
我们现在说是因为地球的自转产生了白天和黑夜，那"地心说”要如何解释白天和黑夜呢？