高中数学圆锥曲线曾改变人们对宇宙的认知

“数学学了有什么用”，“我买菜又不会列方程算价格”，“遇到复杂点的计算我也有计算器可以用”。想必你在学数学的时候耳边响起过这样的声音，不过你可曾知道，数学中的几何学曾经颠覆过人们对整个宇宙的认知，在那个没有宇宙飞行器，观察只能靠光学望远镜的时代，人们利用数学工具就发现了世界是什么模样，大概这就是数学之美吧。

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人们对世界的认知从“盖天说（天圆地方）”到“地心说”是颠覆性的，从“地心说”再到“日心说”的发展也是艰难的，“地心说”统治了人类社会整整一千多年，原因是多方面的，宗教，信仰，迷信观点，不过若是单纯站在数学的角度来看待这个问题的话，就是数学的推动作用还不够。

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本文将从“日心说”开始讲述“日心说”是如何在数学的推动下发展到更完善的宇宙模型的（阅读本文不需要高深的数学基础）。

当时时代的数学理论中有一个著名的理论是《圆锥曲线论》，我们这里只用知道一个性质，用平面去截一个圆锥，截线会有四种可能性：圆、椭圆、抛物线和双曲线。

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当时哥白尼“日心说”提出的观点主要有：

1、太阳是宇宙的中心。

2、行星轨道为正圆形。

3、地球有自转，月球是地球的卫星。

4、行星秩序（距离太阳的排序）。

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无疑有的思想是先进的，有的肯定也是错误的，后来开普勒三大定理提出，进一步修正了人们对宇宙的认知（本文主要描述第一条）：

1、椭圆定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。

2、面积定律：行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。

3、调和定律：所有行星绕太阳一周的恒星时间的平方与它们轨道长半轴的立方成比例。

可是你有没有想过，为什么开普勒会认为行星轨道不是正圆而是椭圆，不去猜测其他形状呢，原因就来自《圆锥曲线论》，以火星轨道为例：

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由图可以看出地球和火星轨道形成了一个椎体，火星轨道平面就是那个截面，截出来的截线形状有四种可能，不是正圆就是椭圆（双曲线和抛物线都是发散的），若轨道是正圆，速度是匀速，那么我们就能够计算出在什么时刻，在什么位置，使用光学望远镜以什么角度观测就能观测到我们想要观测的星体恰好出现在这里，事实上，若是基于正圆轨道计算，观测发现总是有误差的，椭圆轨道的认知就在排除正圆轨道的前提下此被确定下来。

由此可见，那些被我们不重视的知识，很可能在漫漫历史长河中发挥了惊人的作用。