成長(zhǎng)背景
尼古拉·哥白尼1473年2月19日出生于波蘭(Kingdom of Poland)維斯瓦河畔的托倫市(city of Toruń)的一個(gè)富裕家庭。
18歲時(shí)就讀于波蘭舊都的克拉科夫大學(xué)(Kraków University),學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)期間對(duì)天文學(xué)產(chǎn)生了興趣。
1496年,23歲的哥白尼來(lái)到文藝復(fù)興的策源地意大利,在博洛尼亞大學(xué)和帕多瓦大學(xué)(Bologna University, University of Padua)攻讀法律、醫(yī)學(xué)和神學(xué),博洛尼亞大學(xué)的天文學(xué)家徳·諾瓦拉(de Novara,1454 -1540)對(duì)哥白尼影響極大,在他那里哥白尼學(xué)到了天文觀測(cè)技術(shù)以及希臘的天文學(xué)理論。
他40歲時(shí)提出了“日心說(shuō)”(the heliocentric theory)。后來(lái)在費(fèi)拉拉大學(xué)(University of Ferrara)獲宗教法博士學(xué)位。哥白尼作為一名醫(yī)生,由于醫(yī)術(shù)高明而被人們譽(yù)名為“神醫(yī)”。
哥白尼成年的大部分時(shí)間是在費(fèi)勞恩譯格大教堂任職當(dāng)一名教士。哥白尼并不是一位職業(yè)天文學(xué)家,他的成名巨著是在業(yè)余時(shí)間完成的。
歷史背景
哥白尼的科學(xué)成就是他所處的時(shí)代的產(chǎn)物,又轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)推動(dòng)了時(shí)代的發(fā)展。十五、十六世紀(jì)的歐洲,正是從封建社會(huì)向資本主義社會(huì)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期,在這一二百年間,社會(huì)發(fā)生了巨大的變化。
14世紀(jì)以前的歐洲,到處是四分五裂的小城邦。后來(lái),隨著城市工商業(yè)的興起,特別是采礦和冶金業(yè)的發(fā)展,涌現(xiàn)了許多新興的大城市,小城邦有了聯(lián)合起來(lái)組成國(guó)家的趨勢(shì)。
到15世紀(jì)末葉,在許多國(guó)家里都出現(xiàn)了基本上是中央集權(quán)的君主政體。當(dāng)時(shí)的波蘭不僅有像克拉科夫、波茲南這樣的大城市,也有許多手工業(yè)興盛的城市。
1526年歸并于波蘭的華沙已成為一個(gè)重要的商業(yè)、政治、文化和地理的中心,在16世紀(jì)末成了波蘭國(guó)家的首都。
與這種政治經(jīng)濟(jì)變革相適應(yīng),文化、科學(xué)上也開(kāi)始有所反映。當(dāng)時(shí),歐洲是“政教合一”,羅馬教廷控制了許多國(guó)家,《圣經(jīng)》被宣布為至高無(wú)上的真理,凡是違背圣經(jīng)的學(xué)說(shuō),都被斥為“異端邪說(shuō)”,凡是反對(duì)神權(quán)統(tǒng)治的人,全都被處以火刑,意大利思想家布魯諾,為了維護(hù)日心說(shuō),即被教會(huì)用火燒死(一說(shuō)布魯諾被處決并非因?yàn)樗麍?jiān)持科學(xué)真理,而是因?yàn)樗_(kāi)宣揚(yáng)與基督教不同的神學(xué)觀)。
新興的資產(chǎn)階級(jí)為自己的生存和發(fā)展,掀起了一場(chǎng)反對(duì)封建制度和教會(huì)迷信思想的斗爭(zhēng),出現(xiàn)了人文主義的思潮。他們使用的戰(zhàn)斗武器就是未被神學(xué)染污的古希臘的哲學(xué)、科學(xué)和文藝,這就是震撼歐洲的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)。文藝復(fù)興首先發(fā)生于意大利,很快就擴(kuò)大到波蘭及歐洲其他國(guó)家。
與此同時(shí),商業(yè)的活躍也促進(jìn)了對(duì)外貿(mào)易的發(fā)展。在“黃金”這個(gè)符咒的驅(qū)使下,許多歐洲冒險(xiǎn)者遠(yuǎn)航非洲、印度及整個(gè)遠(yuǎn)東地區(qū)。遠(yuǎn)洋航行需要豐富的天文和地理知識(shí),從實(shí)際中積累起來(lái)的觀測(cè)資料,使人們感到當(dāng)時(shí)流行的“地靜天動(dòng)”的宇宙學(xué)說(shuō)值得懷疑,這就要求人們進(jìn)一步去探索宇宙的秘密,從而推進(jìn)了天文學(xué)和地理學(xué)的發(fā)展。
1492年,意大利著名的航海家哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸,麥哲倫和他的同伴繞地球一周,證明地球是圓形的,使人們開(kāi)始真正認(rèn)識(shí)地球。
在教會(huì)嚴(yán)密控制下的中世紀(jì),也發(fā)生過(guò)轟轟烈烈的宗教革命,天主教的很多教義不符合圣經(jīng)的教誨,而加入了太多教皇的個(gè)人意志以及各類(lèi)神學(xué)家的自身成果,故很多信徒開(kāi)始質(zhì)疑天主教的教義和組織,發(fā)起回歸圣經(jīng)的行動(dòng)來(lái)。
捷克的愛(ài)國(guó)主義者、布拉格大學(xué)校長(zhǎng)揚(yáng)·胡斯(1369~1415年)在君士坦丁堡的宗教會(huì)議上公開(kāi)譴責(zé)德意志封建主與天主教會(huì)對(duì)捷克的壓迫和剝削。他雖被反動(dòng)教會(huì)處以火刑,但他的革命活動(dòng)在社會(huì)上引起了強(qiáng)烈的反應(yīng)。捷克農(nóng)民在胡斯黨人的旗幟下舉行起義,這次運(yùn)動(dòng)也波及波蘭。
1517年,在德國(guó),馬丁·路德(1483~1546年)反對(duì)教會(huì)販賣(mài)贖罪符,與羅馬教皇公開(kāi)決裂。
1521年,路德又在沃爾姆國(guó)會(huì)上揭露羅馬教廷的罪惡,并提出建立基督教新教的主張。新教的教義得到許多國(guó)家的支持,波蘭也深受影響。
就在這樣一個(gè)大變革大動(dòng)蕩的年代里,1473年2月19日哥白尼在維斯瓦河畔的托倫城誕生了。他的父親是個(gè)當(dāng)議員的富商,他有一個(gè)哥哥和兩個(gè)姐姐。哥白尼10歲的時(shí)候,他的父親死了,他被送到舅舅務(wù)卡施大主教家中撫養(yǎng)。務(wù)卡施是一個(gè)人文主義者,他和當(dāng)時(shí)波蘭進(jìn)步的知識(shí)界來(lái)往極為密切,并與意大利卓越的革命家、人文主義者菲利普·布奧納克西是摯友。在哥白尼念中學(xué)的時(shí)候,務(wù)卡施就帶著他參加人文主義者的聚會(huì)。
1491年,按照舅父的安排,哥白尼到克拉科夫大學(xué)去學(xué)習(xí)天文和數(shù)學(xué)。
當(dāng)時(shí),波蘭已經(jīng)產(chǎn)生了一些有名的天文學(xué)家,如馬爾卿·克洛爾,他于1450年寫(xiě)成《亞爾峰斯星象表訂正》一書(shū),并在許多國(guó)家講學(xué)。又如著名的天文學(xué)家沃伊切赫,曾編制天文歷表,他就在克拉科夫大學(xué)講課,是哥白尼求學(xué)時(shí)的數(shù)學(xué)和天文教授。哥白尼的“太陽(yáng)中心學(xué)說(shuō)”就是在克拉科夫大學(xué)求學(xué)時(shí)孕育起來(lái)的。
盡管《圣經(jīng)》沒(méi)有涉及諸如“地球是宇宙的中心”以及“天圓地方”等各類(lèi)天文知識(shí)。在中世紀(jì),天文學(xué)也有著延伸于古希臘的,經(jīng)過(guò)經(jīng)院神學(xué)家們構(gòu)架好的官方論點(diǎn)。為了鞏固封建統(tǒng)治,天主教會(huì)的宗教裁判所燒掉了許多珍貴的科學(xué)著作,有時(shí)一天竟燒掉20大車(chē)。
1327年,意大利天文學(xué)家采科·達(dá)斯科里被活活燒死,他的“罪名”就是違背圣經(jīng)的教義,論證地球呈球狀,在另一個(gè)半球上也有人類(lèi)存在。
宗教信仰
寫(xiě)出了《天體運(yùn)行論》的哥白尼,他自始至終都是一個(gè)虔誠(chéng)的天主教徒,可他用科學(xué)的觀察否定了天主教會(huì)毫無(wú)根據(jù)卻又影響深廣的舊有知識(shí)。
他對(duì)宗教的虔誠(chéng)達(dá)到什么程度呢?讓我們從他那部杰作《天體之運(yùn)行:導(dǎo)言》里找出他作的答復(fù)吧。他在《導(dǎo)言》里是這樣寫(xiě)的:“如果真有一種科學(xué)能夠使人心靈高貴,脫離時(shí)間的污穢,這種科學(xué)一定是天文學(xué)。因?yàn)槿祟?lèi)果真見(jiàn)到天主管理下的宇宙所有的莊嚴(yán)秩序時(shí),必然會(huì)感到一種動(dòng)力促使人趨向于規(guī)范的生活,去實(shí)行各種道德,可以從萬(wàn)物中看出來(lái)造物主確實(shí)是真美善之源?!?/p>
在哥白尼別的著作里同樣充滿(mǎn)了天主的名字以及天主的智慧與慈愛(ài)。他一生維護(hù)著天主教的信仰,他對(duì)從天主教的革命出的新教派給予了反擊。
哥白尼死于1543年,享年七十歲。死前他為自己預(yù)作墓志銘,其銘文:“你不必賞我像賞給圣保祿的恩寵,但求你賞賜我像你給圣伯多祿的寬赦和右盜的仁慈?!?/p>
一直以反基督教著稱(chēng)的思想家羅素也這么評(píng)價(jià)哥白尼:“哥白尼是一位波蘭教士,抱著真純無(wú)暇的正統(tǒng)信仰……他的正統(tǒng)信仰很真誠(chéng),他不認(rèn)為他的學(xué)說(shuō)與《圣經(jīng)》相抵觸。”(《西方哲學(xué)史》)
偉大學(xué)說(shuō)
在那個(gè)“科學(xué)成了神學(xué)的婢女”的年代,許多學(xué)說(shuō)都被歪曲和閹割了,被用來(lái)為封建統(tǒng)治服務(wù)。在中世紀(jì)的歐洲,很少有人了解古代科學(xué)典籍的真實(shí)內(nèi)容。這時(shí),科學(xué)工作者的一個(gè)重要課科,就是發(fā)掘古代的文化遺產(chǎn)。
古希臘的大天文學(xué)家托勒密,在公元二世紀(jì)時(shí),總結(jié)了前人在400年間觀測(cè)的成果,寫(xiě)成 《天文集》(即《至大論》)一書(shū),提出“地球是宇宙中心”的學(xué)說(shuō)。這個(gè)學(xué)說(shuō)一直為人們所接受,流傳了1400多年。
托勒密認(rèn)為,地球靜止不動(dòng)地坐鎮(zhèn)宇宙的中心,所有的天體,包括太陽(yáng)在內(nèi),都圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。但是,人們?cè)谟^測(cè)中,發(fā)現(xiàn)天體的運(yùn)行有一種忽前忽后、時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象。為了解釋忽前忽后的現(xiàn)象,托勒密說(shuō),環(huán)繞地球作均衡運(yùn)動(dòng)的,并不是天體本身,而是天體運(yùn)動(dòng)的圓輪中心。他把環(huán)繞地球的圓輪叫做“均輪”,較小的圓輪叫做“本輪”。為了解釋時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象,他又在主要的“本輪”之外,增加一些輔助的“本輪”,還采用了“虛輪”的說(shuō)法,這樣就可以使“本輪”中心的不均衡的運(yùn)動(dòng),從“虛輪”的中心看來(lái)仿佛是“均衡”的。托勒密就這樣對(duì)古代的觀測(cè)資料作出了很精妙的解釋?zhuān)瞧x了實(shí)際。
在以后的許多世紀(jì)里,大量的觀測(cè)資料累積起來(lái)了,只用托勒密的“本輪”不足以解釋天體的運(yùn)行,這就需要增添數(shù)量越來(lái)越多的“本輪”。后代的學(xué)者致力于這種“修補(bǔ)”工作,使托勒密的體系變得越來(lái)越復(fù)雜,每個(gè)行星需要不止一個(gè)本輪,總數(shù)達(dá)80個(gè)以上的“輪上輪”,并且還要引入“偏心點(diǎn)”和“偏心等距點(diǎn)”等復(fù)雜概念。這就使它缺少簡(jiǎn)潔性,而簡(jiǎn)潔性正是科學(xué)家們所追求的。對(duì)天文學(xué)的研究也就一直停留在這個(gè)水平上。
“地球是宇宙的中心”的說(shuō)法,正好是“神學(xué)家的天空”的基礎(chǔ)。中世紀(jì)的神學(xué)家吹捧托勒密的結(jié)論,卻隱瞞了托勒密的方法論:托勒密建立了天才的數(shù)學(xué)理論,企圖憑人類(lèi)的智慧,用觀測(cè)、演算和推理的方法,去發(fā)現(xiàn)天體運(yùn)行的原因和規(guī)律,這正是托勒密學(xué)說(shuō)中富有生命力的部分。因此,盡管托勒密的“地球中心學(xué)說(shuō)”和神學(xué)家的宇宙觀不謀而合,但是兩者是有本質(zhì)區(qū)別的:一個(gè)是科學(xué)上的錯(cuò)誤結(jié)論,可以予以糾正;一個(gè)是愚弄人類(lèi)、妄圖使封建統(tǒng)治萬(wàn)古不變的彌天大謊。哥白尼對(duì)此作出正確的評(píng)價(jià),他說(shuō):“應(yīng)該把自己的箭射向托勒密的同一個(gè)方向,只是弓和箭的質(zhì)料要和他完全兩樣?!?/p>
哥白尼曾十分勤奮地鉆研過(guò)托勒密的著作。他看出了托勒密的錯(cuò)誤結(jié)論和科學(xué)方法之間的矛盾。哥白尼正是發(fā)現(xiàn)了托勒密的錯(cuò)誤的根源,才找到了真理。
哥白尼認(rèn)識(shí)到,天文學(xué)的發(fā)展道路,不應(yīng)該繼續(xù)“修補(bǔ)”托勒密的舊學(xué)說(shuō),而是要發(fā)現(xiàn)宇宙結(jié)構(gòu)的新學(xué)說(shuō)。他打過(guò)一個(gè)比方:那些站在托勒密立場(chǎng)上的學(xué)者,從事個(gè)別的、孤立的觀測(cè),拼湊些大小重疊的“本輪”來(lái)解釋宇宙的現(xiàn)象,就好像有人東找西尋地?fù)靵?lái)四肢和頭顱,把它們描繪下來(lái),結(jié)果并不像人,卻像個(gè)怪物。
哥白尼早在克拉科夫大學(xué)讀書(shū)時(shí),就開(kāi)始考慮地球的運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。他在后來(lái)寫(xiě)成《天體運(yùn)行論》的序言里說(shuō)過(guò),前人有權(quán)虛構(gòu)圓輪來(lái)解釋星空的現(xiàn)象,他也有權(quán)嘗試發(fā)現(xiàn)一種比圓輪更為妥當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑏?lái)解釋天體的運(yùn)行。
哥白尼觀測(cè)天體的目的和過(guò)去的學(xué)者相反。他不是強(qiáng)迫宇宙現(xiàn)象服從“地球中心”學(xué)說(shuō)。哥白尼有一句名言:“現(xiàn)象引導(dǎo)天文學(xué)家。”他正是要讓宇宙現(xiàn)象來(lái)解答他所提出的問(wèn)題,要讓觀測(cè)到的現(xiàn)象證實(shí)一個(gè)新創(chuàng)立的學(xué)說(shuō)——“太陽(yáng)中心”學(xué)說(shuō)。他這種目標(biāo)明確的觀測(cè),終于促成了天文學(xué)的徹底變革。
哥白尼的觀測(cè)工作在克拉科夫大學(xué)時(shí)就有了良好的開(kāi)端。他曾利用著名的占星家瑪爾卿·布利查(約1433~1493年)贈(zèng)送給學(xué)校的“捕星器”和“三弧儀”觀測(cè)過(guò)月食,研究過(guò)浩翰無(wú)邊的星空。
哥白尼在克拉科夫大學(xué)學(xué)習(xí)三年就停了學(xué),而到意大利去學(xué)習(xí)“教會(huì)法”了。這是他舅父務(wù)卡施的主意。因?yàn)楫?dāng)時(shí)盤(pán)踞在波蘭以北的十字騎士團(tuán)經(jīng)常侵犯邊境,為非作歹,而和他們作斗爭(zhēng),就必須有人精通“教會(huì)法”。哥白尼認(rèn)為抗擊十字騎士團(tuán)是義不容辭的責(zé)任。他說(shuō):“沒(méi)有任何義務(wù)比得上對(duì)祖國(guó)的義務(wù)那么莊嚴(yán),為了祖國(guó)而獻(xiàn)出生命也在所不惜?!彼饬藙?wù)卡施的建議。為了取得出國(guó)的路費(fèi)和長(zhǎng)期留學(xué)的生活費(fèi)用,他再次接受他舅父的安排,決定一輩子擔(dān)任教會(huì)的職務(wù)。
1496年秋天,哥白尼披上僧袍,動(dòng)身到意大利去了。他在意大利北部的波倫亞大學(xué)學(xué)習(xí)“教會(huì)法”,同時(shí)努力鉆研天文學(xué)。在這里,他結(jié)識(shí)了當(dāng)時(shí)知名的天文學(xué)家多米尼克·瑪利亞,同他一起研究月球理論。他開(kāi)始用實(shí)際觀測(cè)來(lái)揭露托勒密學(xué)說(shuō)和客觀現(xiàn)象之間的矛盾。他發(fā)現(xiàn)托勒密對(duì)月球運(yùn)行的解釋?zhuān)窭准沈v所指出的那樣,一定會(huì)得出一個(gè)荒謬的結(jié)論:月亮的體積時(shí)而膨脹時(shí)而收縮,滿(mǎn)月是膨脹的結(jié)果,新月是收縮的結(jié)果。
1497年3月9日,哥白尼和瑪利亞一起進(jìn)行了一次著名的觀測(cè)。那天晚上,夜色清朗,繁星閃爍,一彎新月浮游太空。他們站在圣約瑟夫教堂的塔樓上,觀測(cè)“金牛座”的亮星“畢宿五”,看它怎樣被逐漸移近的娥眉月所掩沒(méi)。當(dāng)“畢宿五”和月亮相接而還有一些縫隙的時(shí)候,“畢宿五”很快就隱沒(méi)起來(lái)了。他們精確地測(cè)定了“畢宿五”隱沒(méi)的時(shí)間,計(jì)算出確鑿不移的數(shù)據(jù),證明那一些縫隙都是月亮虧食的部分,“畢宿五”是被月亮本身的陰影所掩沒(méi)的,月球的體積并沒(méi)有縮小,哥白尼把托勒密的地心說(shuō)打開(kāi)了一個(gè)缺口。
1500年,哥白尼由于經(jīng)濟(jì)困難,到羅馬去擔(dān)任數(shù)學(xué)教師。第二年夏天,哥白尼回國(guó),后因取得教會(huì)的資助,秋天又到意大利的帕都亞學(xué)醫(yī)。
1503年,哥白尼在法臘羅大學(xué)取得教會(huì)法博士的學(xué)位。
這時(shí),哥白尼還努力研讀古代的典籍,目的是為“太陽(yáng)中心學(xué)說(shuō)”尋求參考資料。他幾乎讀遍了能夠弄到手的各種文獻(xiàn)。后來(lái)他寫(xiě)道:“我愈是在自己的工作中尋求幫助,就愈是把時(shí)間花在那些創(chuàng)立這門(mén)學(xué)科的人身上。我愿意把我的發(fā)現(xiàn)和他們的發(fā)現(xiàn)結(jié)成一個(gè)整體?!彼阢@研古代典籍的時(shí)候,曾抄下這樣一些大膽的見(jiàn)解:
“天空、太陽(yáng)、月亮、星星以及天上所有的東西都站著不動(dòng),除了地球以外,宇宙間沒(méi)有什么東西在動(dòng)。地球以巨大的速度繞軸旋轉(zhuǎn),這就引起一種感覺(jué),仿佛地球靜止不動(dòng),而天空卻在轉(zhuǎn)動(dòng)?!?/p>
“大部分學(xué)者都認(rèn)為地球靜止不動(dòng),費(fèi)羅窩斯和畢達(dá)哥拉斯卻叫它圍繞一堆火旋轉(zhuǎn)?!?/p>
“在行星的中心站著巨大而威嚴(yán)的太陽(yáng),它不但是時(shí)間的主宰,不但是地球的主宰,而且是群星和天空的主宰?!?/p>
這些古代學(xué)者的卓越見(jiàn)解,在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是“離經(jīng)叛道”的,對(duì)哥白尼來(lái)說(shuō),卻好比是夜航中的燈塔,照亮了他前進(jìn)的方向。
1506年,哥白尼結(jié)束了在意大利十年留學(xué)的生活,動(dòng)身回國(guó)。
哥白尼學(xué)說(shuō)
在意大利期間,哥白尼就熟悉了希臘哲學(xué)家阿里斯塔克斯(公元前三世紀(jì))的學(xué)說(shuō),確信地球和其他行星都圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)這個(gè)日心說(shuō)是正確的。他大約在40歲時(shí)開(kāi)始在朋友中散發(fā)一份簡(jiǎn)短的手稿,初步闡述了他自己有關(guān)日心說(shuō)的看法。哥白尼經(jīng)過(guò)長(zhǎng)2年的觀察和計(jì)算終于完成了他的偉大著作《天體運(yùn)行論》。他在《天體運(yùn)行論》(De revolutionibus orbium coelestium)中觀測(cè)計(jì)算所得數(shù)值的精確度是驚人的。例如,他得到恒星年的時(shí)間為365天6小時(shí)9分40秒,精確值約多30秒,誤差只有百萬(wàn)分之一;他得到的月亮到地球的平均距離是地球半徑的60.30倍,和60.27倍相比,誤差只有萬(wàn)分之五。1533年,60歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演,提出了他的學(xué)說(shuō)的要點(diǎn),并未遭到教皇的反對(duì)。但是他卻害怕教會(huì)會(huì)反對(duì),甚至在他的書(shū)完稿后,還是遲遲不敢發(fā)表。直到在他臨近古稀之年才終于決定將它出版。
1543年5月24日,垂危的哥白尼在病榻上才收到出版商從紐倫堡寄來(lái)的《天體運(yùn)行論》樣書(shū),他只摸了摸書(shū)的封面,便與世長(zhǎng)辭了!
哥白尼的學(xué)說(shuō)是人類(lèi)對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的革命,它使人們的整個(gè)世界觀都發(fā)生了重大變化。但是在估價(jià)哥白尼的影響時(shí),還應(yīng)該注意到,天文學(xué)的應(yīng)用范圍不如物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)那樣廣泛。從理論上來(lái)講,人們即使對(duì)哥白尼學(xué)說(shuō)的知識(shí)和應(yīng)用一竅不通,也會(huì)造出電視機(jī)、汽車(chē)和現(xiàn)代化學(xué)廠之類(lèi)的東西,不應(yīng)用法拉第、麥克斯韋、拉瓦錫和牛頓的學(xué)說(shuō)則是不可想象的。
僅僅考慮哥白尼學(xué)說(shuō)對(duì)技術(shù)的影響就會(huì)完全忽略它的真正意義。哥白尼的書(shū)對(duì)伽利略和開(kāi)普勒的工作是一個(gè)不可缺少的序幕。他倆又成了牛頓的主要前輩。是這兩者的發(fā)現(xiàn)才使牛頓有能力確定運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律。
從歷史的角度來(lái)看,《天體運(yùn)行論》是當(dāng)代天文學(xué)的起點(diǎn)──當(dāng)然也是現(xiàn)代科學(xué)的起點(diǎn)。
日心說(shuō)
哥白尼的“日心說(shuō)”發(fā)表之前,“地心說(shuō)”在中世紀(jì)的歐洲一直居于統(tǒng)治地位。自古以來(lái),人類(lèi)就對(duì)宇宙的結(jié)構(gòu)不斷地進(jìn)行著思考,早在古希臘時(shí)代就有哲學(xué)家提出了地球在運(yùn)動(dòng)的主張,只是當(dāng)時(shí)缺乏依據(jù),因此沒(méi)有得到人們的認(rèn)可。
在古代歐洲,亞里士多德和托勒密主張“地心說(shuō)”,認(rèn)為地球是靜止不動(dòng)的,其他的星體都圍著地球這一宇宙中心旋轉(zhuǎn)。這個(gè)學(xué)說(shuō)的提出與基督教《圣經(jīng)》中關(guān)于天堂、人間、地獄的說(shuō)法剛好互相吻合,處于統(tǒng)治地位的教廷便竭力支持地心學(xué)說(shuō),把“地心說(shuō)”和上帝創(chuàng)造世界融為一體。因而“地心學(xué)”說(shuō)被教會(huì)奉為和《圣經(jīng)》一樣的經(jīng)典,長(zhǎng)期居于統(tǒng)治地位。 隨著事物的不斷發(fā)展,天文觀測(cè)的精確度漸漸提高,人們逐漸發(fā)現(xiàn)了地心學(xué)說(shuō)的破綻。到文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)時(shí)期,人們發(fā)現(xiàn)托勒密所提出的均輪和本輪的數(shù)目竟多達(dá)八十個(gè)左右,這顯然是不合理、不科學(xué)的。人們期待著能有一種科學(xué)的天體系統(tǒng)取代地心說(shuō)。在這種歷史背景下,哥白尼的日心說(shuō)應(yīng)運(yùn)而生了。
約在1515年前,哥白尼為闡述自己關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)學(xué)說(shuō)的基本思想撰寫(xiě)了篇題為《淺說(shuō)》的論文,他認(rèn)為天體運(yùn)動(dòng)必須滿(mǎn)足以下七點(diǎn): 不存在一個(gè)所有天體軌道或天體的共同的中心;地球只是引力中心和月球軌道的中心,并不是宇宙的中心;所有天體都繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),宇宙的中心在太陽(yáng)附近;地球到太陽(yáng)的距離同天穹高度之比是微不足道的;在天空中看到的任何運(yùn)動(dòng),都是地球運(yùn)動(dòng)引起的;在空中看到的太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的一切現(xiàn)象,都不是它本身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的,而是地球運(yùn)動(dòng)引起的,地球同時(shí)進(jìn)行著幾種運(yùn)動(dòng);人們看到的行星向前和向后運(yùn)動(dòng),是由于地球運(yùn)動(dòng)引起的。地球的運(yùn)動(dòng)足以解釋人們?cè)诳罩幸?jiàn)到的各種現(xiàn)象了。
此外,哥白尼還描述了太陽(yáng)、月球、三顆外行星(土星、木星和火星)和兩顆內(nèi)行星(金星、水星)的視運(yùn)動(dòng)。書(shū)中,哥白尼批判了托勒密的理論??茖W(xué)地闡明了天體運(yùn)行的現(xiàn)象,推翻了長(zhǎng)期以來(lái)居于統(tǒng)治地位的地心說(shuō),并從根本上否定了基督教關(guān)于上帝創(chuàng)造一切的謬論,從而實(shí)現(xiàn)了天文學(xué)中的根本變革。 他正確地論述了地球繞其軸心運(yùn)轉(zhuǎn)、月亮繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)、地球和其他所有行星都繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的事實(shí)。他也和前人一樣嚴(yán)重低估了太陽(yáng)系的規(guī)模。他認(rèn)為星體運(yùn)行的軌道是一系列的同心圓,這當(dāng)然是錯(cuò)誤的。他的學(xué)說(shuō)里的數(shù)學(xué)運(yùn)算很復(fù)雜也很不準(zhǔn)確。他的書(shū)立即引起了極大的關(guān)注,驅(qū)使一些其他天文學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)作更為準(zhǔn)確的觀察,其中最著名的是丹麥偉大的天文學(xué)家泰壽·勃萊荷,開(kāi)普勒就是根據(jù)泰壽積累的觀察資料,最終推導(dǎo)出了星體運(yùn)行的正確規(guī)律。
這是一個(gè)前所未聞的開(kāi)創(chuàng)新紀(jì)元的學(xué)說(shuō),對(duì)于千百年來(lái)學(xué)界奉為定論的托勒密地球中心說(shuō)無(wú)疑是當(dāng)頭一棒。
哥白尼的日心宇宙體系既然是時(shí)代的產(chǎn)物,它就不能不受到時(shí)代的限制。反對(duì)神學(xué)的不徹底性,同時(shí)表現(xiàn)在哥白尼的某些觀點(diǎn)上,他的體系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一個(gè)小的范圍內(nèi)的,具體來(lái)說(shuō),他的宇宙結(jié)構(gòu)就是今天我們所熟知的太陽(yáng)系,即以太陽(yáng)為中心的天體系統(tǒng)。宇宙既然有它的中心,就必須有它的邊界,哥白尼雖然否定了托勒密的“九重天”,他卻保留了一層恒星天,盡管他回避了宇宙是否有限這個(gè)問(wèn)題,實(shí)際上他是相信恒星天球是宇宙的“外殼”,他仍然相信天體只能按照所謂完美的圓形軌道運(yùn)動(dòng),故哥白尼的宇宙體系,仍然包含著不動(dòng)的中心天體。作為近代自然科學(xué)的奠基人,哥白尼的歷史功績(jī)是偉大的。確認(rèn)地球不是宇宙的中心,而是行星之一,從而掀起了一場(chǎng)天文學(xué)上根本性的革命,它是人類(lèi)探求客觀真理道路上的里程碑。哥白尼的偉大成就,不僅鋪平了通向近代天文學(xué)的道路,而且開(kāi)創(chuàng)了整個(gè)自然界科學(xué)向前邁進(jìn)的新時(shí)代。從哥白尼時(shí)代起,脫離教會(huì)束縛的自然科學(xué)和哲學(xué)開(kāi)始獲得飛躍的發(fā)展。