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天動説についてです。

sa_********さん

2019/5/1615:33:35

天動説についてです。

今のデータや理論を元にして天動説を否定するのは納得がいくのですが、

天動説が一般的だった時代での話だと、その当時の観測データに基づいていたので間違えとは言えませんよね?実証科学?

あくまでその当時の天動説、地動説の差は考え方の違いだと思うのですが、
どうでしょうか

教えて頂けますか?

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ele********さん

2019/5/1809:30:19

地球からみた惑星の位置や明るさを表すのに天動説も地動説も違いはありません。あくまで座標変換の問題です。

アリストテレス(BC4世紀)の4元素+エーテル説で天界は完全無欠の等速円運動 という概念が示されてからその前提を疑わず作られたのがプトレマイオスのエピサイクル(周転円)です。単純な周転円では実際の惑星の位置予報ができないため離心円とエカントを導入しました。それによってかなりの精度で惑星運動を予報できるようになったため、彼の著書は後に「アルマゲスト」(最大の書)を呼ばれたのです。つまり当時の観測精度で惑星運動を正確に予測できました。ですから概念では無く実証されています。
なお周転円を何重にも重ねて狂いを修正したという著述はよく見ますがそれは誤りです。現在の研究ではそのような事実はありません。(あるなら誰かの誤った説を孫引きして広まったもので、多分16世紀まで用いられていたアルフォンソ表の作成過程を正しく理解していない人の解釈です。)

コペルニクスの地動説でも、コペルニクスは離心円を用いているのでアリストテレスやプトレマイオスの概念から完全に抜け出してはいません。したがって周転円説を座標変換しただけです。
正しい理解は ティコ・ブラーヘの高精度観測を整理して惑星運動の法則を発見したケプラーとその理論的な裏付けをおこなったニュートンになります。

エカントについて
エカントは離心円の中心から少し離れた位置にあり、地球と中心の反対側です。惑星はエカントを中心に等角速度運動をすると定義されています。実はエカントの導入は惑星運動を非常に高精度で記述できます。
ケプラーの楕円の法則では惑星は太陽を焦点の一つとする楕円軌道上を動く、さらに面積速度一定法則で軌道上を動く速度が変化することを示します。ところが太陽の無いもう一つの焦点から惑星の動きを見たとすれば、軌道の離心率が低い(円軌道に近い)ときは等角速度運動をするように見える(あくまで近似ですが肉眼観測レベルでは見分けにくい)のです。実際の惑星は楕円と言っても離心円に近い軌道なので見分けが付きにくいです。(離心率が高くなれば別の項が影響して近似的にも正しくなくなります)
円軌道という概念から抜け出せなくてもう一つの焦点をエカントと考えたのは無理のない話です。

したがって天動説から地動説に変わったから惑星の動きを正確に予報できるようになったのではありません。ケプラーが火星(離心率が高く楕円の度合いが強い)ではなく金星(円軌道に近い)を解析すれば多分法則は作れなかったでしょう。

  • 質問者

    sa_********さん

    2019/5/1809:38:51

    つぎはぎだらけというのはガセネタなんですね、

    自分も日食、月食、金星食すら正確に予想できていたと聞いたことがあります。

    では、天動説の綻びをあえて言うなら、他の解答にもあったように動きが地動説に比べて複雑という点のみですか?

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質問した人からのコメント

2019/5/23 09:59:09

どの回答もとても分かりやすかったです。
ありがとうございました。

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heh********さん

2019/5/1822:07:09

ghj********さん

>→ 21世紀の現在、幼稚園児だって地球が回転していることくらい知っています。この人、大丈夫でしょうか?

そこでしょうか?
貴方も大差ないように見えます。

wak********さんはどっちが回っているか分からないと言っています、バケツの方が回っているのか景色の方が回っているのかと。
貴方も同じ思想でしょ?
回転座標系がお好きでしょ?

ーーーーーーーーー

ele********さん

>コペルニクスの地動説でも、コペルニクスは離心円を用いているのでアリストテレスやプトレマイオスの概念から完全に抜け出してはいません。したがって周転円説を座標変換しただけです。

そう言う考えはアリストテレス学派的な思考と一緒です。
天動説と地動説の根本の違いが現代になっても分かっていないように思います。

>正しい理解は ティコ・ブラーヘの高精度観測を整理して惑星運動の法則を発見したケプラーとその理論的な裏付けをおこなったニュートンになります。

高度観測など全く関係ありません。
ニュートン力学の勝利は、ガリレオの力学の勝利です。
向心力力学の勝利です。
天体観測ではなく、地上で起きる放物線落下が、厳密には楕円落下だったことによります。
だから万有引力の法則なのです。
その根本が分かっていらっしゃらない。

いいですか?
地動説では天体は元の位置に戻ります。
そこから、周期という概念が生まれます。
周期がわかれば、円の大きさから速度が出ます。
そこから、遠心力との関係から距離の自乗に反比例する力も見えてきます。
(遠心力はガリレオの宿題を、ホイヘンスがニュートンより先に解いていた)
あとは楕円ですが、それも放物線落下を中心力落下で厳密に解くと見えてきます。

これが本当の物理の歴史です。

ぜひプリンキピアを一度お読みください。
向心力力学はとても面白いですよ。

下にケプラーちゃんの天動説による火星の軌跡図を添付します。
くるくる回ってるのを見て、目を回さないように。

ghj********さん

>→...

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ine********さん

2019/5/1808:07:08

>天動説が一般的だった時代での話だと、その当時の観測データに基づいていたので間違えとは言えませんよね?

そうなんですか?
それじゃあ逆にお聞きしますが、天動説では惑星は地球から見て、どんな風に回っているんですか?
貴方は図示出来ますか?

えっ?何ですか?
地動説ではどう描くかって?

太陽を中心にほぼ同心円で回っている図を簡単に描けます。

ところが、地球を中心にして惑星が回っている様子(天動説による)の図を、私は一度も見たことがありません。
周天円がどうだとか、エカントがどうだとか言葉では聞いたことがありますが、地動説のような分かり易い図を一度も見たことがありません。
どうやって描くのでしょうか?

天動説支持者のwak********さんでも結構です。
図を描いてくれますか?

まずは太陽から描いてくれますか?

物理は言葉遊びではないと思いますが、、、

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med********さん

2019/5/1620:04:56

天動説においては、観測と

厳密に合わせるため、

周転円や離芯円やエカントなど、

つぎはぎだらけの修正を加えています。

当時のデーター下においても、

理論として正しそうには思えません。

wak********さん

2019/5/1618:17:35

実は、現在でも①地球が回転しているのか、②宇宙が逆方向へ回転しているのか結論が出ていないのです。どちらかを決めるには、確実に静止していると言う一点(絶対静止の一点)を示す必要があるのですが、それを現在の科学では示せないからです。
例えば、バケツに紐を付けて天井に吊るし回転させます。バケツが回転しているのか或は宇宙が逆方向へ回転しているのかを判断する為に、何を基準(静止系)としたら良いでしょうか。
相対性理論では、物質も光も全て粒子と考えます。空間は何もない入れ物とします。そうすると、どの粒子が静止しているのか分かりません。この粒子が静止しているとすると、あの粒子は移動しているとしか言えません。こう言う意味で、相対性理論では「静止系」は否定され、運動は物質と物質との相対的位置関係の変化に過ぎなくなります。つまり、物質の絶対速度は決められず、ある物質を静止とした時のある物質に対する相対速度しかないとします。

そうすると静止系がないので、バケツが回転しているのか宇宙が逆方向へ回転しているのか、決める基準がなくなり判断出来なくなります。

以下で、「静止系」はあるのかないのかを考察します。
1543年にニコラウス・コペルニクスは「天体の回転について」を刊行し、地動説を唱えました。それまで、地球は静止しており天体が動いているとする天動説が、長く支持されていました。古代ギリシャの天文学者・数学者のアリスタルコス(紀元前310年から紀元前230年)は、既に「太陽中心説」を唱えていました。これは、太陽が中心にあり、5つの惑星が自転しながら太陽の周りを回ると言う考え方です。この考え方は常識的感覚からかけ離れていたので、長い間広く受け入れられることはなかったのです。しかし、約1800年後、コペルニクスにより再び唱えられ、発展することになります。

そして、ニュートンは、地動説に基づき、天体の運動を絶対空間と絶対時間を使って記述することに成功しました。絶対空間とは、静止している空間です。絶対空間を基準とすれば、地球が回転しており宇宙は静止していることが分かると考えました。
しかし、ドイツの天才物理学者エルンスト・マッハは絶対空間を否定しました。空間は何もない空っぽの入れ物で実体は無いと考えました。何もない空虚な空間の位置は考えることは出来ません。ここが静止していると空間の一点を指差しても、本当にその一点が静止しているのか移動しているのか誰にも分かりません。後に残るのは、動き回る粒子のみです。
こうなると、運動は物質と物質との相対的位置関係の変化となります。この粒子が静止していると仮定するとあの粒子は移動している。逆に、あの粒子が静止しているとすると、この粒子は移動しているとしか言えません。つまり、地球が自転しているのか、宇宙が逆向きに回転しているのか分からないと指摘しました。

ニュートンは、「ニュートンのバケツ」と呼ばれる説明で、絶対空間があることを示しました。バケツに半分位水を入れ、ひもをつけて天井に吊るします。そして回転させます。最初は中の水は回転せず、バケツのみが回転します。その時、水の表面は平らなままです。次第に中の水が回転しだし、遠心力によりバケツの端は水面が高くなり、中央部分は低くなります。そして、バケツと水の回転とが同じになった時、最も水面の凹凸の差が大きくなります。
この事実から、水に掛かる遠心力はバケツと水との相対運動により掛かるのではなく、静止している絶対空間を基準にした水の回転速度(絶対運動)に応じて掛かっていると説明しました。

これに対して、マッハは、絶対空間や絶対運動と言うものはなく、水には宇宙にあるその他の存在と水との相対的位置関係の変化=相対運動に応じて掛かると反論しました。つまり、バケツが回転し宇宙は静止していても、逆にバケツは静止しており宇宙の方が逆向きに回転しても、水に遠心力は掛かるとしました。しかし、バケツを静止させておいて、宇宙を反対方向へ回転させる実験を行うことが出来ないので、この説の真偽は分かりません。

ニュートンは、「絶対運動はない、仮に宇宙には観測者と物体のみであったとする。物体と同じ速さで観測者が動けば、その物体は静止しているのか移動しているのか判定出来ない。」との反論に対して、「ニュートンのバケツ」を持ち出したのです。この宇宙に水の入ったバケツと観測者のみであると仮定します。バケツと同じ速さで観測者がバケツの周りを回っても、水面の凹凸を観察すれば、バケツが回転しているのか静止しているのかが分かると説明しました。そして、静止しているのか運動しているのか分からないのは、等速直線運動をしている場合に限ると説明しました。回転運動や加速運動をしている場合は、遠心力やGを測定すれば、絶対的に移動しているか否か判定できるとニュートンは考えたのです。

マッハは、「ニュートン力学」に対し「マッハ力学」を提唱しました。このマッハの考え方は、相対性理論に強い影響を与えました。相対性理論では、静止系を否定します。
しかし、地球が静止していて宇宙が移動していると考えると、天体が地球から離れる程、速い速度で移動することになります。これは、天動説における未解決問題の一つでした。現在観測出来る宇宙は、半径465億光年の球体です。465億光年離れている天体の移動速度は、光速を遥かに超えた速さとなります。物質の速度の限界は光速ですから、地球が自転していると考えた方が良い様な気がします(あくまで私見です)。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://www.geocities.jp/labyrinth125064/nyutonnnobaketu.html

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fri********さん

2019/5/1617:09:56

>天動説が一般的だった時代での話だと、
16世紀中頃までの事を指していると思いますが、

>間違えとは言えませんよね?実証科学?
当時の天動説は実証科学とは言えません。


当時の観測データには大きな誤差があり、
天動説も地動説も断定するには及ばなかったと考えられます。

しかし、天動説は宗教と結びつき断定的に支持されていました。
これは実証科学とは程遠い状況だったと言えます。

紀元前3世紀、ギリシアの天文学者アリスタルコスは、
観測に基づいて太陽が地球より遥かに大きい事を知り、
太陽中心説を唱えました。

もし天動説が宗教と結びついて支持されていなければ、
もっと早く地動説が支持される様になり、
コペルニクスやガリレイの苦労は無かったかも知れません。

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