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書友吧第1章 一天文大發現(1)
“日心說”的發現
1543年5月的一天,一位白發蒼蒼的老人奄奄一息地躺在病榻上。他的學生把剛剛出版的凝結著他畢生心血的《天體運行論》送到他的手中,但他已經沒有力氣翻開這本書,只是用手摸了摸,不久,就與世長辭了。
他沒有想到,在他死后,他的這本書在世界上掀起了軒然大波。有人咒罵它是異端邪說,不惜使用暴力禁止它的傳播;有人贊美它是科學真理,為了捍衛它獻出自己的生命。
這本書的作者,就是偉大的天文學家哥白尼,在《天體運行論》這部不朽的著作中,哥白尼向世界莊嚴宣布:地球是繞著太陽旋轉的!
哥白尼的“日心說”是向封建教會發出的檄文,它第一次把科學從神學的桎梏中解放出來,拉開了近代科學史的帷幕,掀起了人類認識論上的一場偉大革命。
地心說
在哥白尼的那個時代,“地心說”已統治世界一千多年了。那時候,在各個大學中,天文學教授的都是托勒密的“地心說”。
“地心說”并不是托勒密的發明。自古以來,人們看到太陽、月亮、星星從東方升起,向西方落下,就開始思索一個問題,到底是天旋還是地轉。
公元前三百多年以前,古希臘的哲學家亞里士多德提出,地球是不動的,日月星辰都繞著地球旋轉。這種看法與人們的感覺相符,因此被世人所接受。
另一位古希臘哲學家阿利斯塔克提出地球是繞著太陽轉的??上睦碚摏]有引起人們的重視。
托勒密是公元2世紀的古希臘天文學家,同時也是一位數學家、地理學家。他集前人之大成,寫成了《天文大全》一書,把“地心說”發展為一個完整的體系。
托勒密主張,宇宙是一個有限的球體,地球處于宇宙的中心,巋然不動。月亮、太陽還有其他行星一方面繞著自己的小本輪作勻速圓周運動,另一方面又沿著均輪繞地球作勻速圓周運動。它們距地球的位置依次是月球、水星、金星、太陽、火星、木星、土星,行星之外是恒星天。托勒密建立了一套嚴密的數學計算方法,可以比較精確地算出行星的位置,預報日食、月食。
托勒密的“地心說”本來是作為一種科學理論提出來的,后來卻被教會利用了。
中世紀(公元5世紀到15世紀),歐洲處于最黑暗的封建時代。代表封建主的基督教會統治著歐洲,他們不僅橫征暴斂,而且不準人們自由的思想,圣經上怎么說的,人們就得怎么想,誰要是敢于懷疑和反對,就會被宗教法庭處以殘酷的刑罰。
教會本來也反對托勒密的地心說,可是后來他們卻發現地球處于宇宙中心不動的觀點,可以為上帝創世說服務。
圣經中說,上帝創造了宇宙萬物,同時又按著自己的形象創造了人,讓人來管理地上的萬物。因此,上帝自然對人格外恩寵,把人安排在宇宙的中心——地球上。日月星辰的位置也是上帝安排的。地球外邊包著九重天,最低的一重天是月亮天,然后是水星天,金星天,太陽在第四層上,接著是火星天、木星天、土星天,第八層天是恒星天,全部恒星像寶石一樣鑲在這層天界上。在恒星天之上還有最高的一重天——原動天,上帝就居住在這里,統治著整個宇宙。
于是,地心說成了維護教會統治的重要理論支柱,被教會奉為金科玉律,不準人們超越雷池一步,變成了阻礙科學進步的“緊箍咒”。
科學反對神學
15世紀,隨著生產技術的發展,資產階級誕生了。那些新興的商人們迫切希望開辟新的海上航線,到海外通商貿易,尋找財富。特別是13世紀有個叫馬可·波羅的意大利人,他曾從陸路到過中國、印度,在他的游記中,把中國、印度等東方古國描繪成遍地是黃金的寶地,這對那些商人們來說,更是一個巨大的誘惑。
在“黃金夢”的驅動下,一些商人、航海家開始了大規模的航海冒險。葡萄牙人達·伽馬繞過非洲好望角,開辟了到達印度的新航線,哥倫布穿過大西洋,發現美洲新大陸,麥哲倫率船隊進行環球航行……航?;顒訋砹说乩泶蟀l現,促進了世界貿易,同時也直接推動了天文學的發展。在茫茫的大海中航行,只有參照天空中星星的位置,才能確定船只所在的經緯度。這樣,就需要編制精確的航海用的行星運行表。人們發現用托勒密的地心說為指導而編制的天體運行表,誤差太大,已滿足不了要求了。
資產階級在用火與劍為自己在經濟上、政治上開路的同時,也用筆與舌在思想文化領域與封建勢力展開了殊死搏斗。最有名的就是歐洲的文藝復興運動,它的矛頭指向封建勢力的精神支柱——宗教與神學,科學與文化廣為傳播。
在這種情況下,僧侶們已無法用圣經來完全控制人們的思想了。作為基督教基本教義的亞里士多德——托勒密體系也開始受到人們的懷疑。羅馬教會樞機主教庫薩的尼古拉就認為地球是個行星,不是宇宙的中心。達·芬奇也有太陽不動的想法。意大利天文學家、數學家諾瓦拉指出,托勒密的體系太復雜,不符合數學的和諧。
山雨欲來風滿樓,一場天文學的巨大變革已經醞釀成熟,科學反對神學的革命暴風雨就要來臨了。
哥白尼創立日心說
尼古拉·哥白尼于1473年誕生在波蘭托倫城的一個富商家里。他10歲的時候父親就去世了,是由在教堂中擔任牧師的舅父把他撫養成人的。
哥白尼的少年時代是在教會學校中度過的。18歲時,舅父送他到克拉科夫的亞哥龍大學學醫,這所大學是歐洲有名的學術中心,很注重數學和自然科學。哥白尼在那兒對天文學開始發生了濃厚的興趣,學會了用天文儀器來觀測天體。
23歲時,哥白尼來到文藝復興的中心意大利,先后在波倫亞大學、帕多瓦大學、法拉臘大學學習數學、天文學、醫學、哲學。
哥白尼最早也是信奉托勒密的地心說的,但是在實際觀測中,他對此越來越感到懷疑了。為什么行星有些日子亮些,似乎離地球近一些,有些日子又暗些,似乎離地球遠一些?它們為什么有的日子跑得快一些,有的日子跑得慢一些,和繞著地球轉的月亮的情況完全不同呢?
用托勒密的學說計算星座的位置,需要列出那么繁雜的算式。一次,哥白尼的一位朋友計算時竟引入了79個本輪、均輪,結果仍然是破綻百出。哥白尼斷定:“托勒密的體系不是忽略了必不可少的細節,就是塞進了毫不相干的東西!”
在意大利,哥白尼深受文藝復興運動的影響。文藝復興是由復興古希臘的文化開始的,因為古希臘以工商業為主的城邦經濟及奴隸主民主政治與新興資產階級要求相一致,因此,他們掀起了一股研究古代學術的熱潮,文藝復興運動也由此而得名。哥白尼孜孜不倦地閱讀了他所能得到的古希臘、古羅馬著作,他發現古希臘哲學家中已經有人描述過地球繞太陽運動,這使他受到了極大的啟發。
那么,怎么樣解釋人們感覺不到“地動”而是天在運動呢?哥白尼引用了一位詩人的名言:
“我們離港向前航行,陸地和城市后退了”。當船向前行駛時,坐在船上的人不感到船動,而是看到兩旁的景物后退。與這個道理相同,位于地球上的人,感覺不到地球在運動,而是看到日月星辰東升西落。
日心說的思想在哥白尼頭腦中形成了:如果把太陽看成是宇宙的中心,地球和其他行星都圍繞著太陽旋轉,那么就可以構成一個美麗和諧的天文體系了。
光有新思想是不夠的,如果沒有大量的觀測和計算來證明日心說體系,那么這一學說與古希臘學者所提出的地球繞太陽轉一樣,只能算作是一種哲學推測。
1503年,哥白尼回到了波蘭,在波蘭的海邊的佛勞恩堡擔任牧師職務。在他供職的教堂墻垣的西北角有一座小閣樓,哥白尼就在這里建起了一個簡易的天文觀測臺。他親自動手制做了各種天文儀器,每天不斷地觀察,不斷地計算。在他的《天體運行論》一書中,記載有日食、月食、火星沖日、木星沖日、黃赤交角、春分點的移動等27項觀察實例,其中25項是他自己的觀測結果。
正是建立在富有想像力的哲學思考、精密的實際觀察和嚴格的數學計算之上,哥白尼的日心說誕生了。
哥白尼認為,太陽屹立在宇宙的中心,行星沿著圓形軌道繞太陽運行,離太陽最近的是水星,依次是金星、地球、火星、木星、土星。地球僅僅是一顆普通的行星,月亮是地球的衛星。在行星軌道以外,是布滿恒星的恒星天。地球每天自轉一周,造成了天穹的東升西落。
哥白尼深知,他的學說為教會所不容,如果公開發表,不僅他的學說將被扼殺在搖籃中,他本人也將受到教會的迫害。在1506到1512年間,他寫了一個日心論的提綱《試論天體運行的假設》,分送給他最親密的朋友。此后,他開始撰寫《天體運行論》這部書,但卻一直不敢發表。直到他已69歲時,知道自己的時間已經不多了,在他的朋友的再三敦促之下,才破釜沉舟,決定出版這本書。
羅馬一位詩人說過,一部著作必須經過9年才可以發表。哥白尼的《天體運行論》從1506年開始醞釀,到1543年發表,經過了37年!
在《天體運行論》一書的前言中,哥白尼寫道:“擺脫錯誤的思想,尋求真理,是學者應有的責任和權利。我相信我的主張終究會被人們所接受。如果有人曲解圣經,對我的著作進行非難和攻擊,我決不理睬,因為我鄙視他們?!?
《天體運行論》出版之時,正是哥白尼彌留之際。這位偉大的學者雖然去世了,但他的學說卻在全世界傳播開來。
為真理獻身的布魯諾
《天體運行論》發表的初期,教會還以為這不過是一本普通的天文學著作,直到日心說在歐洲廣為流傳,動搖了基督教教義時,教會才大為震驚,下令禁止這本書。但是,真理是壓不住的,越來越多的人接受了日心說。這些人中,有一位熱情宣傳、勇敢捍衛日心說的斗士,他就是意大利哲學家、天文學家布魯諾。
布魯諾出生在意大利那不勒斯附近諾拉鎮的一個貧苦家庭,他很小的時候父母便去世了,成為一名孤兒。村中的神甫們周濟他長大并讓他讀書。15歲時,由于家境貧寒,無法再繼續上學,他進了修道院,當了一名修士。
他所進的修道院圣多米尼克,有歐洲藏書最多的圖書館。布魯諾博覽群書,熟讀了古今哲學家、科學家、戲劇家、詩人的著作。他非常聰穎,記憶力驚人,對書中的警句、精彩章節,可以倒背如流??恐B強的自學,布魯諾獲得哲學博士學位,成為當時知識淵博的學者之一。
在修道院生活過多年的布魯諾,格外了解教會中的種種黑幕,他對僧侶們的貪婪、自私、迷信、虛偽深惡痛絕。他閱讀了文藝復興時代的許多進步書籍,包括揭露教會、主張宗教改革的書籍、哥白尼的《天體運行論》等,這更加激發了他對教會的反抗。
1575年,布魯諾因抨擊宗教,受到教會迫害,不得不逃出意大利。在瑞士,他又因反對新教被加爾文教會抓進監獄。
歷經磨難的布魯諾后來逃離日內瓦,來到法國,受聘在圖盧茲大學講授天文學。正是在這里的短短幾年中,他奮筆疾書,寫出了著名哲學著作《論原因、本原和統一》、《論無限性、宇宙和諸世界》。
布魯諾以火一般熱情,宣講哥白尼的學說,堅決反對亞里士多德——托勒密的宇宙體系。不僅如此,他還以天才的哲學思想和勇敢的革命精神發展了哥白尼的學說。
布魯諾認為,不僅地球不是宇宙的中心,太陽也不是宇宙的中心,宇宙是無限的,沒有邊界,因而也就不可能有中心。太陽系僅是宇宙中極其微小的一部分。太陽也不是不動的,地球在轉動,太陽也在轉動,每個“世界”都圍繞著另一個“世界”轉動。在無限的宇宙中,有無數個“世界”在誕生,也有無數個“世界”在死亡,作為宇宙本身,永恒存在,既無開始,也無終結。
布魯諾的學說彌補了哥白尼“日心說”的不足,他的許多天才思想,已為今天科學的發展所證明。
哥白尼把地球逐出了宇宙中心,而布魯諾根本否認了宇宙存在中心,這樣就把上帝從宇宙中驅逐出去了,沉重地打擊了宗教神學關于“上帝創造世界”、“上帝主宰一切”的謊言。
布魯諾比哥白尼更大膽和勇敢,他走到哪兒,就在哪兒用他的嘴和筆勇敢地捍衛日心說,無情地痛斥經院哲學和宗教神學,揭露教會的黑暗和虛偽。因此教會把他看作是一個最危險的革命者,對他恨之入骨,非欲置他于死地而后快。
為了免遭屠殺,布魯諾不得不從一個國家逃到另一個國家,在異國他鄉過著飄泊不定的逃亡生活。
1592年,羅馬教庭策劃了一個惡毒的陰謀,他們收買了一個威尼斯商人。不久,布魯諾收到了這個商人的一封信,信中甜言蜜語假惺惺地贊揚布魯諾,并邀請他到威尼斯講學。
1592年5月23日,布魯諾乘船回到威尼斯,他剛剛踏上闊別多年的祖國的土地,幾個彪形大漢就一擁而上,把布魯諾綁進了一輛馬車。翌年2月,他又被從威尼斯轉押到羅馬,投入宗教裁判所的監獄。
布魯諾被關押在監獄中近8年,受盡了嚴刑拷打。由權威神學家組成的檢查小組不斷從他的書中找出一些矛盾,企圖說服他放棄自己的觀點,聲稱只要他改過自新,就可以保全他的生命。但無論如何威逼利誘,布魯諾都毫不動搖。
1600年2月8日,宗教裁判所對他作出最后判決:“布魯諾宣揚異端邪說,褻瀆神靈,處以火刑?!?
布魯諾毫不畏懼,他對那些高高在上的宗教法庭的法官們高聲嘲笑地說:“你們宣布對我的判詞,比我聽到判詞還要恐懼,還要膽戰心驚!”
2月17日,衣衫襤褸,被折磨得瘦弱不堪的布魯諾被押到了羅馬鮮花廣場?;鹦讨远褲M了干柴。神甫最后拿出了刻有耶穌受難的十字架讓他懺悔,布魯諾高昂著頭,露出蔑視憤懣的目光。
“燒死他!燒死他!”教會的劊子手們高喊著。
在熊熊的烈火中,這位歐洲文藝復興時期卓越的唯物主義哲學家、著名的自然科學家和勇敢的抗逆中世紀天主教黑暗勢力的不屈戰士,為追求真理,獻出了自己寶貴的生命。
布魯諾犧牲了,然而他為之獻身的真理卻是無法消滅的。
兩次受到審判的伽利略
在為捍衛和發展日心說的斗士中,還有一位就是著名的物理學家、天文學家伽利略。
伽利略1564年生于意大利比薩城的一個沒落的貴族家庭,17歲時進入比薩大學醫學院,后來,他的興趣從醫學轉向了數學和物理學。
伽利略從青年時代就表現出杰出的才華,引起學術界的重視,被人們稱作“當代的阿基米德”。
還在醫學院讀書時,有一次伽利略在教堂作祈禱,發現一盞掛燈在空中來回擺動,他用自己脈搏的跳動來計時,發現掛燈每往返擺動一次,時間都是一樣長,這就是著名的擺的等時性原理。
伽利略是經典力學與實驗物理學的開創者,他設計了許多實驗來研究物體運動的規律。