震撼无数读者！完美诠释科学浪漫的它，是当季最“遗憾”的新番？

作者 / 怀剣

编辑 / Pel

排版 / Enclave

- 编者按 -

10月日本新番中，除了《胆大党》《青箱》《乱马1/2 重制版》等娱乐大作，还有一部颇为“深沉”的动画，也同样引发了热议。《地。―关于地球的运动―》改编自魚豊的同名漫画，讲述一代又一代学者探索天文真理的故事，原作曾获手冢文化大奖，“震撼”——是许多原作读者阅毕后的评价。

尽管MADHOUSE制作的动画在制作质量上不算出彩，尤其是第五集在调色、摄影等方面出现了明显的瑕疵，但依然凭借深刻的叙事与敦实的情感吸引了许多人。今天的文章中，作者就将从原作说起，从科学史的角度聊聊那些不为人知的科学先驱，如何在动荡时代中守护理想，追寻宇宙的美丽真理。

我们都听过那颗苹果的故事。

传说在1666年，一颗苹果从伍尔索普庄园的枝头落下。它启发了牛顿发现万有引力定律，宣告太阳、月亮、行星和下落的苹果遵循着同样的规律运动。

艾萨克·牛顿

苹果的故事暗示我们，科学理论的更新仰仗天才“顿悟”的瞬间。古往今来无数人看到苹果下落，但牛顿是个亘古未有的天才，只有牛顿从中看到了万有引力定律。诗人亚历山大·蒲柏甚至说：

自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。

上帝说：让牛顿出世吧，
于是一切豁然开朗。

如果苹果的故事很吸引你，本季播出的动画《地。―关于地球的运动―》（『チ。―地球の運動について―』，以下简称《地》）将为你带来看待科学史的另一种视角。这种视角，可以用牛顿的名言表述：“如果我比别人看得更远，那是因为我站在巨人的肩上。”

牛顿站在巨人的肩膀上；巨人也不凭空站立，而是站在更早的巨人的肩膀上……科学史学家皮埃尔·迪昂（Pierre Duhem）说：“伟大的发现几乎总是源于数个世纪以来缓慢而复杂的准备工作。最伟大的思想家所提出的学说源于一群名不见经传的人所积累起来的大量努力。”

《地》的故事中期活跃的地动说研究者

这个“前赴后继，长夜终明”的过程，被《地》还原了。

01

这样的宇宙，并不美丽！

那么，《地》是关于牛顿的前人们的故事？是，也不是。撰写《天体运行论》的哥白尼、将望远镜指向天空的伽利略、“第一个天体物理学家”开普勒——这些垂名青史的大科学家，都没有在《地》中登场。《地》是一部想象作品，讲述的是“科学革命史前史”，它的主角是那些“名不见经传”的先驱者们。

尼古拉·哥白尼

《地》的背景设置在15世纪前期，也即哥白尼《天体运行论》出版的一百年多前。故事以残暴的“异端审问”开局，但血腥味尚未散去，画面便转向教室。教室里，老师和同学们庆贺12岁的天才少年拉法尔获准进入大学深造。

拉法尔的老师（也是他的养父）让拉法尔去接一位刚被释放的“异端分子”休伯特，为休伯特安排住处。休伯特看到拉法尔有天文观测爱好，将自己从事“异端研究”、撒了谎才得到释放的事情告诉拉法尔，要求拉法尔提供观测记录以供他继续研究。

“异端一旦再次被捕，就会被立即执以极刑，没有机会再重来了。之所以选择回来，是因为有未竟之事。为此即便赴汤蹈火，也在所不惜。”

威胁完这位12岁的孩子，休伯特告诉拉法尔，他有更好的天文观测地点。次日晚，在那个开阔的观测地，拉法尔被休伯特问了一个直击灵魂的问题。

休伯特让拉法尔画出宇宙的样子，这难不倒拉法尔，他在地上画出了当时占支配地位的托勒密体系的宇宙。

按照托勒密体系，地球是宇宙的中心，日月星辰绕着地球旋转。当然，简单的匀速圆周运动无法解释诸如行星逆行（例如现在也经常提到的“水星逆行”，即“水逆”）这样的现象。托勒密体系采用了“本轮”、“均轮”/“偏心轮”来描述行星的轨道：行星沿着“本轮”旋转，“本轮”的圆心沿着“均轮”或“偏心轮”旋转。

这种“双重旋转”形成的轨道很复杂，而且不同行星旋转的速度和“偏心轮”的圆心位置不一定一致，没有统一的规律。

灿烂的星空照亮地上丑陋的“宇宙全景”。休伯特问出的问题是：

这样的宇宙，美丽吗？

几个来回的对话后，拉法尔说出了心声：这样的宇宙并不美丽。

什么样的宇宙才是美丽的呢？休伯特说出了他所相信的东西：真正在旋转的不是天空，而是地球。

哥白尼《天体运行论》插图

也许你觉得拉法尔听到这些话应该恍然开悟，认识到自己以往的认知是错误的。但是，拉法尔反驳了休伯特。反驳的理由很简单，如果地球在自转且绕着太阳转动，为什么我们跳起来后会落回原地呢？

做出如此反驳的拉法尔并不笨，相反，跟动画里的塑造一样，他很聪明。那段时期， “惯性”概念尚未为人所知——如果不是尚未存在。“跳起来会落回原地”这一现象，地动说没办法解释。休伯特无法应对这个反驳，他告诉拉法尔，“错误并不代表毫无意义”。

接下来的几天，拉法尔开始考虑地动说（即 “日心说”，以下统一称“地动说”）成立的可能性。一个深夜，结束观测的拉法尔发现异端审问官正等着他。审问官展示了在拉法尔房间里找到的地动说笔记，问拉法尔这是不是他的东西。

在拉法尔害怕的时候，赶来的休伯特认领了这个“异端笔记本”。异端审问官有点吃惊，因为休伯特一旦顶罪，就会算做“再度被捕”，将被活活烧死。但是，休伯特咬定笔记本就是他的。休伯特即将被押进审问官的马车，拉法尔大声问：“您真的甘愿离开吗？未竟之事又该怎么办呢？”

举着“异端笔记本”的审问官

“就在刚刚，已经完成了。”休伯特如是回答。

拉法尔这才明白，将地动说带来的感动传递下去，就是休伯特的“未竟之事”。但接过感动的拉法尔，又能将它传递多远呢？

没过多久，异端审问官又找上门来，事情败露。原来，拉法尔的养父也曾因研究地动说被捕，休伯特正是养父的学生。

拉法尔起床睁开眼，就看见了异端审问官和善的笑容。审问官对这位将来的大学生网开一面，说只要在明天的审判庭上宣告悔改、发誓再也不碰天文学，并烧毁藏匿的资料，就可以继续天才少年的人生，去大学就读。

进入大学，学习神学，将来的日子好着呢。一定要做出正确的选择！

庭上，审判官让拉法尔宣誓。拉法尔将大学的录取通知书撕成两半，宣誓道：

“我，始终相信地动说。”

拉法尔在狱中服毒自杀，其尸体被焚毁。

十年后，另一伙人找到了藏匿的地动说资料。他们接手地动说研究，故事继续。笔者我非常迫切地想知道接下来会发生什么，看起了漫画。一代又一代学者接力研究，甚至“提前”发现了开普勒第一定律。但是，要有多少个坚忍的生命为地动说死去，故事才会来到我们熟悉的科学史呢？

《地》中的先驱者，好几位是面带满足地死去的。他们仿佛在告诉其他人：“那美好的仗，我打过了；当跑的路，我跑尽了；所信的道，我守住了。”1543年，生命垂危的哥白尼收到刚印出不久的《天体运行论》样书。传说，哥白尼摸了摸书的封面，便安静地离世了。

饮下毒酒的拉法尔

哥白尼辞世时，脸上或许也有满足的微笑。我想，历史上哥白尼的先驱者，一定如《地》的人物一样，坚定且崇高。

《天体运行论》内页

《天体运行论》中所述的“地动说”仍是个相当简陋的学说，同样需要复杂的“本轮”、“均轮”，大大小小的轮子繁复堆叠，在预测天象方面并不比托勒密的体系更好。教会和极少数能看懂《天体运行论》的学者们，将哥白尼的地动说当做计算上的权宜之计，认为地动说没有描述宇宙的实际样貌。

那么，地动说为什么在哥白尼去世之后变得日益显盛，而非黯淡下去呢？这个问题，《地》中的“异端”休伯特已经回答了：因为地动说是美丽的。

到了开普勒的版本，地动说更加美了。行星们沿椭圆轨道绕太阳运动，对每个行星来说，同等时间内它和太阳的连线扫过同等的面积。

约翰内斯·开普勒的《新天文学》，提出行星沿着椭圆轨道运动

可是，和休伯特一样，“旋转的地球上为什么没有刮起大狂风”、“起跳的人为什么能落回原地”等问题时常困扰地动说学者。究其原因，地动说面对的从来都不仅仅是天文问题。作为一个颠覆性的理论，它挑战的是人们的整个世界观。

这个旧时代的世界观一般称作“亚里士多德世界观”。

伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》的插画。左起：亚里士多德、托勒密、哥白尼

02

直觉、美感、感动

亚里士多德世界观包含了很多东西，远不止亚里士多德一人的研究。它说，地球这个静止的球形世界是宇宙的中心，万物由土、水、风、火四种元素组成，第五种元素“以太”属于月亮以上的区域。土元素天然地具有向宇宙中心（也即地球中心，如此可以解释重物下落）运动的趋势，以太天然地具有做完美的圆周运动的趋势。

拉法尔在教室中回答提问时，同样从土元素的特性推理出“地球是宇宙的中心”

也许你发现了，这套世界观环环相扣、相互证明，反驳其中一点，便会与其余部分矛盾。例如对于“地动说”，可以提出以下诘难：

1.大地包含土元素，土元素天然趋向宇宙中心。地球一旦运动就会偏离宇宙中心，土元素就会大幅移动。所以地球不可能运动着。

2.月亮以下的区域没有以太，地球不是以太构成的，不具备做圆周运动的本性。物体在没有外力推动的情况下不可能逆着自己的本性移动，也没有外力能推动和维持巨大的地球运动。所以地球不可能运动着。

这些反驳表明，地动说不仅与托勒密的天文学矛盾，也与元素说和亚里士多德物理学不相容。世界观像是拼图。替换其中的一个拼块，就会与周围原有的拼块拼合不上；替换位于中央的拼块，原先已经拼接的部分就要大面积推倒重来。

托勒密体系的宇宙图示。正中是地球，环绕地球的小圆是太阳、月亮和行星，恒星点缀在“外壳”一样的天球上，宽宽的缎带是黄道十二宫

我们曾被教导，中世纪的学者们因循守旧、死板教条，伽利略、牛顿等科学家注重观察、注重实验，才有了繁荣的科学。比萨斜塔上同时落下的两个球，重量不同却同时着地，这宣告亚里士多德错了；望远镜中出现了满盈的金星，宣告托勒密错了……

《地》中也出现了“满盈的金星”这一重要观察依据

如果将任何不符合观察、实验结果的理论都视作能推翻理论的“错误”，科学理论的发展便会陷入停滞。从科学史看，科学家们很善于给现有的理论“打补丁”，维持世界观的整体稳定。

例如：月球的近日点运动与万有引力定律的初步预测有较大偏差；哈雷彗星比爱德蒙·哈雷的计算结果晚了618天才到达近日点。这说明牛顿错了，该抛弃牛顿的理论了吗？

哈雷彗星

不是的。皮埃尔-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon, marquis de Laplace）的摄动理论让计算和观测之间的差距大大缩小，把来自观察的“威胁”变成了万有引力定律的又一次“胜利”。科学理论不是静止的，它会发展、完善、变化。捍卫托勒密体系的学者和捍卫牛顿体系的学者，并没有谁比谁更聪明。

回头想想，一开始，地动说凭什么吸引到了休伯特、吸引到了众多异端研究者？不是因为它与观测结果严丝合缝，而是因为它美丽啊。

《地》中，拉法尔说休伯特为相信地动说的直觉忤逆教会、赌上性命，“太愚蠢了”。对此，休伯特的回应是：“越是要赌上性命的时候，我越是相信直觉。”

科学家们相信观察、相信实验、相信推理，也同样相信直觉、相信美感，乃至相信感动。

1815年，化学家威廉·普洛特在一篇匿名论文中断定：若以氢元素的原子量为1，所有纯化学元素的原子量都会是整数。当时已经有许多化学元素被分离提纯，原子量不是整数的元素并不少。普洛特和他的后继者们不断质疑其他科学家的实验，指出他们提纯的化学元素“不够纯”。尽管其他科学家的实验确有问题，但仍没有证据表明普洛特是正确的。

约恩斯·雅各布·贝尔塞柳斯测定的各元素原子量。数值跟今天元素周期表上的很不一样，因为贝尔塞柳斯以氧的原子量为基准

直到20世纪初同位素被发现，普洛特后继者的断言（威廉·克鲁克斯在1886年说，“某些现有的原子量不过表现了一个平均值”）才得到证明。这没有任何实验证据的一百年间，是什么支持着普洛特和后继者们呢？

跟《地》的人物们一样：直觉、美感，或许还有一己的感动和偏执。在未来，这些在论文中抵不上半点根据的东西，仍会牵引科学家走上歧路。这歧路的尽头，或许就是新的世界。

03

未来亦如过去

我们的时代当然有走上不同于常识的歧路、可能指明了新世界方向的科学家。

例如，霍金为了研究宇宙的初始状态，在量子力学路径积分的求解过程中引入了被称为“维克旋转”（Wick rotation）的技巧。维克旋转简化求解的同时，也把我们熟悉的时间变成了“虚数时间”。作为这番操作的结果，宇宙被描述为一个在时间上没有边界的整体——时间既无起始，也无终结。

没有起始和终结的时间与通常认为的时间大相径庭。与地动说颠覆传统地心观念类似，这个 “无边界提议”（no boundary proposal）同样挑战了我们对时间和宇宙起源的认知。如果时间没有边界，它是否可以被视为一个闭合的循环？即使时间确实是循环的，这样的假说又如何通过观测和实验加以验证呢？

“无边界提议”提出者：斯蒂芬·霍金，詹姆斯·哈妥

比起举出更多例子，我更愿意回顾本文开头引用的迪昂的话：“最伟大的思想家所提出的学说源于一群名不见经传的人所积累起来的大量努力。”

如果迪昂的这句话在你看来并没有多少实感，去看看《地。―关于地球的运动―》吧。在这部作品里，观者也能体会到那些在理性与事实的彼岸感召科学研究者的力量：直觉、美感，还有一己的感动和偏执。

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