去年，我花了兩個星期寫出《地球依然在動》一文，盡力把所有涉及的物理原理以淺白的文字解釋清楚，而且盡可能不犧牲技術上的細節正確性。這是我近年寫得最滿意的科普文之一。
.
地球會運動，而這運動由幾個部分組成：自轉、公轉，以及隨太陽環繞銀河系中心運行（其實還有自轉軸的進動和擺動，以及受其他行星重力影響等等問題，我現正慢慢寫另一篇文章詳述，敬請期待！）。
.
《地球依然在動》長達七千多字，比普遍一本書約六千字一章更長。因此我把這文分為四個部分，每部分稍作調整，每天貼一部分，希望讀過或未讀過的朋友，讀完後都可以有所得著。
.
第一部分「從古希臘地心說到伽利略船實驗」
.
傳說伽利略接受宗教法庭審判、被迫簽下「地球不會動」的悔過書時，說過這一句說話：「地球依然在動。」（”And yet it moves.”）
.
科學尋找大自然定律，而大自然不會受人類意見左右。所謂科學「常識」都必須經過無數科學家努力研究才能得出。今次的主題是「為什麼我們感覺不到地球在動？」古時候並沒有人知道答案。在這個資訊發達、恆常有人駐守國際太空站上、每個人都知道答案的時代，我們又有否思考過，為什麼答案是如此這般呢？我希望藉著這個看似簡單的問題帶出一些思考的盲點。
.
觀察天空是古人思考宇宙奧秘的主要方法。日出日落，斗轉星移；東升西落，周而復始。這些觀察使古人歸納出一個結論：萬物都環繞地球轉動。這個直觀的理論叫做地心說（Geocentrism）。相反，古希臘學者亞里斯塔克斯（Aristarchus of Samos）提出太陽才是宇宙中心，稱之為日心說（Heliocentrism）。埃拉托色尼（Eratosthenes of Cyrene）更是首個做實驗計算地球直徑的人。
.
雖然日常生活感覺不到地面彎曲，但平面世界並不能解釋幾個觀察。首先，從海岸上望向遠方海上的帆船，總是先看見桅桿和船帆後才能看見船身；在山崖上能夠比在海邊更早看見船隻，在船上也總是先看見山崖再看見海岸；在桅桿上的水手能夠比在甲板上的水手更早看見陸地。這些都是地球表面彎曲的最直接的證據。
.
再者，月食發生時，月球上的黑暗面積總是圓形的一個部分。如果月食成因是地球遮掩了投射在月亮上的日光，那麼只有當地球是球狀的時候，才能總是投影出圓形的影子。我們可以試試分別用一個足球和一塊圓形的紙板，利用燈光在牆上投射出影子。我們會發現只有當燈光垂直照射平面的紙板時，影子才會是圓形的。但如果是立體的足球，無論從哪個方向投射燈光，影子都總是圓形的。
.
晚間出沒的星星與日間出現的太陽有個共通點，就是會從東邊升起、西邊落下。不過有些星星從不落下，它們只會環繞天空中一個假想的點轉動。對於身處北半球的人來說，有些星星永不落下，它們會環繞北極星附近的北天極轉動，北緯越高越多星星會這樣做。相反，身處南半球的人也會發現有些星星永遠只會環繞南天極轉動。太陽、北天極或南天極在天空中的位置亦隨緯度改變，在平的世界裡這是不可能的。因為在平面的世界裡，世界各地看見的星空都應該是一樣的。除非不同緯度的人看見的並非同一個太陽、同一堆星星，否則地球不可能是平的。
.
古希臘人認為物質分為兩種，各自會有自然的運動傾向：天上的物質自然而然環繞地球運動、地上的物質自然地向宇宙中心落下。人們傾向接受地心說，因為除了眾星辰都「明顯」環繞地球運動外，如果地球真的環繞太陽運動的話，為什麼地上的物質又會向地心落下？這是古希臘人未能解釋的。
.
地心說一直稱霸西方思想，甚至在東方亦一樣。古中國天文學家認為地球是方形的平面，且天空則是半球形的，即「天圓地方」之說。西方反對日心說的最大理由是地球「明顯」靜止不動。人們說，如果地球在動，那麼當物件向下掉落時，不應該掉在腳邊，而應該掉在後方，因為物件正在空中向下跌時，地球向前移動了。他們認為，即使地球並非宇宙中心，「地上的物質自然地向宇宙中心落下」依舊應該成立，所以如果地球在動，物件就理應向後方掉落而非垂直掉落了。
.
直至1624年，伽利略（Galileo Galilei）提出「船實驗」，才把這個攻擊日心說的主要理由消除。伽利略在行進中的船上觀察物件落下，發現與在陸地上時一樣掉在腳邊。這代表物件並不會原地垂直落下，而是會跟隨船隻一邊向前行進、一邊落下。在陸地上看，這個物件的軌跡是一條拋物線。這就代表地球並不一定是靜止的，因為這實驗證明了物件並非永遠向地球中心掉落。
.
換句話說，伽利略發現了慣性定律。因為慣性定律，我們不能分辨地球究竟是靜止的還是在作等速運動。當然，地球的自轉和公轉運動並非等速運動，因此伽利略的船實驗只顯示了近似的慣性定律。根據牛頓力學，我們知道地球和太陽之間以萬有引力互相吸引，其結果就是地球環繞太陽公轉。不過只有公轉並不足以解釋恆星、太陽、月亮、行星的周日運動（diurnal motion）和周年運動（annual motion）。地球必須自轉才能解釋所有這些天文數據。然而，這些都只是地球會動的間接證明。
.
我們會在下一節討論地球自轉對地球表面上的觀測者的影響，以及地球自轉的直接證據。
.
【支持我的科普】
我的科普部落格：https://hfdavidyu.com
我的科研網頁：https://hfdavidyu.github.io
.
我已開設MeWe群組，在MeWe搜尋「余海峯」就能找到：
https://mewe.com/join/phycat
.
追蹤我的FB：https://fb.com/davidyu.phycat
追蹤我的IG：https://instagram.com/phycat
訂閱我的YT：https://www.youtube.com/c/DavidYuHoiFung
.
也請支持香港其他科學普及工作者！你的支持，能令科學在中文世界更加普及。
