在关于多佛的创造论审判给美国带来的尴尬的马克（Mark）的帖子下方的评论中，关于另一个深刻的问题发生了一场争论：地球到底是否围绕太阳转？参见 此处、此处 和 此处。这实际上比你想象的要微妙得多。问题不是“托勒密最终是对的吗？”，而是“在现代时空理论的背景下，说‘X围绕Y转’是否还有意义，或者这种说法是否必然依赖于（最终任意的）坐标系选择？” 你来对地方了；生物学家可以尽情推翻创造论，但我们在地心说/日心说问题上才是专家。答案当然取决于一个人对“围绕…转”的理解，特别是评论中提到了“参考系”的概念。我想到了至少三种可能的意思。首先是“全局参考系”的概念。我们的意思是，在你的座位所在的房间里，设置一些相互垂直的轴（选择某个坐标系x、y和z）局部地。然后将这些坐标**全局**地延伸到整个空间，通过沿着直线并保持所有东西适当的垂直。这就是一个全局参考系。（我隐含地假设坐标是“笛卡尔坐标”，而不是使用极坐标之类的东西——没有必要考虑这种特定的复杂性。）第二个概念是“惯性参考系”。惯性参考系实际上是所有可能的全局参考系的一个子集；特别是，它们是自由（无加速）粒子沿着直线运动的全局参考系。基本上，这意味着我们允许坐标轴自由漂浮，就像自由落体的陀螺仪一样，而不是围绕它们旋转。牛顿很久以前就发现，我们可以通过检查相对于我们的参考系静止的水桶里的水是否开始沿着桶壁爬升（如果我们的桶相对于真正的惯性参考系旋转，就会发生这种情况）来决定我们是否处于惯性参考系中。最后，我们有更灵活的“坐标系”概念。与全局参考系或更具限制性的惯性参考系不同，坐标系可以以任何方式设置到整个空间，只要它为每个点分配唯一的坐标。没有提到沿着直线延伸或保持角度垂直；只需像个醉汉一样放下你的坐标就完事了。现在，所有这些迂腐的几何学与地球围绕太阳转有什么关系？嗯，哥白尼真正想说的是，在没有**惯性**参考系的情况下，地球在中心静止不动，太阳围绕它做圆周运动。当然，我们仍然可以想象一个以地球为中心静止的**全局**参考系；事实上，这种地心参考系通常非常有用。但它不会是惯性的，因为我们可以通过科里奥利力（例如通过傅科摆测量）的存在很容易得知。这才是真正意义上地球围绕太阳转，而不是反之。但现在有了爱因斯坦和广义相对论（GR）。那里的情况如何？它实际上是双向的。最重要的是，在GR中，全局参考系的概念和更具限制性的惯性参考系的概念根本**不存在**。你无法将你局部定义的轴唯一地拉伸到整个空间，根本无法做到。（特别是，如果你尝试这样做，你会发现通过两条不同路径定义的坐标给你同一个空间点两个不同的值。）相反，我们只有各种类型的坐标系。即使在牛顿的绝对空间中（或者在特殊相对论中，在这方面与牛顿力学相同），我们总是可以自由选择复杂的坐标系，但在GR中，我们**只有**这些。而且如果我们能选择各种不同的坐标，没有什么可以阻止我们选择一个以地球为中心，太阳绕着它做圆周（或椭圆）运动的坐标系。这有点奇怪，但它不比其他任何事情“不自然”，因为没有一个更加自然的全局惯性坐标系的概念。这就是在GR中，说太阳围绕地球转和说地球围绕太阳转同样正确的意思。另一方面，有时人们可以做出有用的近似，而且没有理由忘记这一点。特别是在太阳系中，引力被极好地描述为“平坦时空（如特殊相对论）加上一个小的扰动”。从这个角度来看，我们可以在引力是一个微小扰动的平坦背景时空中很好地定义惯性系。在这些参考系中，太阳基本上是静止的，而地球确实在运动。所以，即使是最敏感的广义相对论学者，如果你说地球围绕太阳转，他们也不会抱怨，除非他们早上还没喝咖啡，而且特别好辩。明天收听对“什么上去了，就得下来”的详细分析。
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