第2章 《天體運行論》
- 科學閱讀的奇跡
- 劉鑫編著
- 4539字
- 2021-05-30 21:02:44
一、概述
波蘭天文學家、日心說創立者、近代天文學的奠基人哥白尼是歐洲文藝復興時期的一位巨人,他創立了日心說,指出地球不是宇宙的中心,而是同五大行星一樣圍繞太陽運行的普通行星,其自身又以地軸為中心自轉,從而掀起了一場天文學上根本性的革命,一個運動著的地球是整個現代天文學的基石。
自古以來,天體運行對人類來說一直是個神秘莫測、變幻多端的領域。隨著人類文明的發展,各國一些杰出的天文科學家相繼提出了不同的推測和解釋。最早的地心說是公元前4世紀由亞里士多德提出,公元前2世紀由托勒密發展起來的。地心說認為地球是固定的、不變的物體,處于宇宙的中心,地球是上帝安排的“天之驕子”。這與上帝創世說完全相符,因此被教會視為絕對真理,當時的教會的“教條”和“神學”享有絕對權力,因此這一看法在天文學領域占支配地位達千年之久,大多數人也接受了這種觀點。直到哥白尼提出了他的“日心說”理論。哥白尼提出了極其重要的新觀點——宇宙統一性的觀點。在這以前,人們認為天體和地球是由迥然不同的材料構成,天空與大地有一條不可逾越的鴻溝,而這道鴻溝被哥白尼填平了。
1543年,哥白尼發表了《天體運行論》一書,推翻了托勒密的地心體系,建立了日心說。《天體運行論》不僅是一本經典的科普書,而且是人類在自然科學領域中樹起的第一面思想革命的旗幟,這部人類思想史上劃時代的作品可以與牛頓的《自然哲學之數學原理》、達爾文的《物種起源》相提并論。它的發表,開始了人類宇宙觀的新紀元,恩格斯稱之為自然科學從宗教神學中解放出來的“獨立宣言”。
作為近代自然科學的奠基人,哥白尼的歷史功績是偉大的。這位日心說的創立者,不僅鋪平了通向近代天文學的道路,改變了那個時代人類對宇宙的認識,而且動搖了歐洲中世紀宗教神學的理論基礎,他的《天體運行論》使科學從神學中擺脫出來,開創了整個自然界科學向前邁進的新時代。但是這本書長期被教皇宣布為禁書,日心學說的支持者遭受殘酷懲辦和鎮壓,意大利的布魯諾被宗教裁判所活活燒死,杰出的物理學家伽利略被判處終生監禁。然而,通過開普勒、伽利略、牛頓等科學家的研究工作,哥白尼的學說不斷得到確證和發展。漫長的歷史是最好的見證,它向人們證明,哥白尼的影響是劃時代的,他的科學地位是永恒的——他的“日心說”奠定了現代天文學的基礎。
二、內容簡介
從15世紀開始,天文學受到了社會發展的巨大推動,特別是文藝復興運動給神學以沉重的打擊,亞里士多德、托勒密的地心說作為基督教的教義已開始受到懷疑。同時,航海業的發展,也對天文學和歷法等提出了新的要求。
1503年,哥白尼從意大利留學回到波蘭,任牧師職務。在工作期間,他也將許多精力傾注于天文學的研究和觀測上。在哥白尼以前已有許多人對地心說提出了質疑,并且取得了天文觀測中的許多科學依據,天文儀器也有了很大的改進。這無疑為哥白尼的科學研究提供了有利的條件。他利用教堂城垣的箭樓建立了一個小小的天文觀測臺,自制了一些觀測儀器,如四分儀、三角儀、等高儀等,進行了大量的觀測和計算,經過30年如一日堅持不懈的努力,哥白尼終于完成了他的天體運行體系,并寫出了劃時代的巨著——《天體運行論》。
哥白尼在交付手稿時并無書名,該書在1543年出版時,出版者將它命名為《關于天體旋轉的六卷集》,后簡稱《天體運行論》。《天體運行論》共分六卷。第一卷簡要介紹了日心學說的基本觀點,是全書的總綱。論述了地球的運動、各星球軌道的位置、宇宙的總體結構,論證了為什么地球也是一個行星,并解釋了四季循環的原因,回答了對地動說的種種責難。第二卷介紹數學原理,運用球面三角運算來說明天體的視運動。第三卷討論地球繞太陽的運動。第四卷討論月亮繞地球的運行。第五卷討論五大行星的運動,并著重論述地球運行如何影響著諸行星在經向的視運動,以及如何使所有這些現象具有準確而必然的規則。第六卷繼續論述行星運動,著重考慮造成諸行星在緯向偏離的那些運動,示明地球運動如何支配著這些現象,并確定它們在這一領域中所遵循的法則。該書的出版,揭示了地球只是一顆圍繞太陽的普通行星,否定了“地球是上帝特意安排在宇宙中心”的宗教說教,動搖了教會鼓吹的上帝創世說的理論支柱。它對自然科學擺脫神學的羈絆以及對天文學的發展,都起了極大的推動作用。
《天體運行論》的出版引起了軒然大波,以哥白尼的日心論觀點為一方,以托勒密的地心論觀點為另一方展開了長期的斗爭。這不只是學術上的論爭,而且也是科學和神學、唯物主義和唯心主義、辯證法和形而上學兩種宇宙觀和兩條認識路線的斗爭。許多偉大的科學家為了捍衛真理而獻出了生命,然而現代天文學的發展不僅證明了日心說的勝利,而且早已超越了哥白尼的學說。但這一切進步,都是從哥白尼開始的。哥白尼關于地球運動的思想,是重大的劃時代的科學成果。由于日心學說對宇宙的看法與當時占統治地位的地心說完全相反,《天體運行論》的出版困難甚多。在這種情勢下,哥白尼在序言中聲稱把這本書奉獻給教皇保羅三世,希望獲得他的庇護。此外,一位受哥白尼委托辦理出版事宜的教士——奧西安德爾,杜撰了一篇匿名序言,聲稱書中的理論不一定代表行星在太空中的真實運動,只不過是為編算星歷表和預測行星位置而提出的一種人為設計。由于采用這些掩護策略,這本書終于付印出版。《天體運行論》初稿曾于1512~1516年、1525年和1540年做了三次重大修改。1543年5月24日,已經雙目失明的哥白尼撫摸著正式出版的《天體運行論》說:“我終于推動了地球。”
哥白尼的理論的提出給人類的宇宙觀帶來了巨大的變革,他將科學認識天體運動的參考系中心由地球移到太陽,從而邁出了近代宇宙學研究中最困難同時也是最重要的一步。數千年來人們看慣了日月星辰東升西落的現象,托勒密的解釋也正好符合人們的常識。但是哥白尼對這個看似真理的常識的深刻思考所得出的結論告訴我們,常識也可能是錯誤的。科學不等于常識。對習以為常的東西投以好奇的一瞥,并進行科學的分析,就有可能發現科學的真理。
三、大師傳奇
在波蘭的邊境、波羅的海之濱,有一個不大的漁港,是古代的一個城堡,叫弗隆堡。在城堡的西北角,有一座箭樓。這座箭樓,就是舉世聞名的天文學家哥白尼觀察天文的天文臺,天文學史上著名的“哥白尼塔”。自17世紀以來,它作為天文學圣地一直保留到今天,每年有成千上萬的科學工作者前來瞻仰,緬懷這位科學家為人類所做出的巨大的辛勤勞動。
1473年3月19日,偉大的天文學家哥白尼誕生在波蘭托倫城一個普通商人的家里。他幼年喪父,由舅父撫養長大。舅父路卡斯·瓦茲洛德是埃爾門蘭德地區的主教,非常熱心對外甥的培養,這使哥白尼從小受到了良好的教育,同時對這位天文學家的偉大事業起了很大的作用。
18歲那年,哥白尼進了波蘭的著名學府——克拉科夫大學讀書。當時,這所學校是聞名全歐洲的學術中心,尤以數學和天文學著稱。哥白尼在這里開始受到文藝復興運動思想的影響。他的啟蒙老師沃依捷赫·勃魯澤夫斯基是一位著名的數學和天文學教授。這位教授雖然全盤接受了托勒密的理論,但對該體系的個別細節表示某些異議。哥白尼在勃魯夫斯基的影響下,開始對天文學產生了濃厚的興趣。1500年,哥白尼作為埃爾門蘭德教區的代表,前往羅馬參加天主教會百年紀念的盛典。當然,對哥白尼來說,去羅馬顯然有著另外的目的。他在羅馬足足住了一年,在這一年中,他進行了一系列的天文觀測,做了多次有關數學和天文學的講演,還同那里的天文學家們交換了不少意見。后來哥白尼在撰寫《天體運行淪》的時候,采用了1500年11月6日在羅馬觀測的月食記錄。
1503年,哥白尼回到了他的祖國波蘭,在黑耳斯堡任埃爾門蘭德教區主教(即他舅父)的醫生和秘書。公余之暇,他開始整理學習和研究天文學的成果,并寫成了《天體運行論》初稿。按照當時的習慣做法,他把書中的主要內容用拉丁文寫成一份類似簡介的手稿,取名《淺說》,抄贈給幾位可靠的朋友,引起了歐洲學術界的重視。隨著觀測資料的積累,哥白尼的手稿幾經修改和補充,但仍然遲遲沒有發表。
1512年舅父病死,他便遷到弗隆堡居住。在弗隆堡,他買下一座箭樓,并建立了一座小小的天文臺。無論盛夏或嚴冬,他用自制的粗劣的儀器,不分晝夜地觀察天文。他不顧教會的迫害,不怕奸細、密探的監視,甚至在1519年波蘭和條頓騎士團發生戰爭,城堡周圍到處是危險的情況下,哥白尼仍然每天登上角樓,堅持他的天文觀測工作。1514年教皇里奧十世曾約請哥白尼及各國天文學家幫助修歷,哥白尼拒絕說:“必須先完成對月亮和太陽運動的研究才有可能修改歷法。”他就是這樣以畢生的精力,完成了對天體的觀測,寫成了不朽的巨著——《天體運行論》。
1516年,教會委任他去管理遠在埃爾門蘭德邊緣地區的兩個屬于教會的莊園。因此,哥白尼暫時離開弗隆堡,遷到阿勒河上游的阿倫斯登堡去居住。
在那些年代,曾經發生了嚴重的貨幣危機。哥白尼十分關心事態的發展。他認為這種情況是由封建制度所造成的。他曾經在1519年寫了一本關于貨幣問題的小冊子,指出:“政府當局從貨幣貶值去謀取利益,正像農人播種廉價的壞種子去節省開支一樣。”他主張要對幣制實行改革,應當建立一個各國之間的“貨幣同盟”,發行一種貨幣,并將以前貶值的貨幣回收銷毀。但是,利欲熏心的封建財主們怎肯去實行這樣的改革呢?因此,哥白尼的貨幣理論并沒有取得任何效果。
1522年,原來的主教去世,新主教尚未產生,在這青黃不接的紛亂時期,哥白尼受命擔任了六個月的埃爾門蘭德教區的總管。
在埃爾門蘭德,一般人都把哥白尼當作是一位醫生。因為,在弗隆堡任職期間,哥白尼經常利用空暇時間,免費為教區附近的貧苦農民醫治疾病。據說人們都稱他為“阿卡拉斯(古代希臘傳說中的神醫)第二”。到現在還保存著哥白尼曾經用過的那些標準醫書的空白處,人們還可以看到他在當時經常使用的一些藥方的手跡。
1539年春,哥白尼熱情地接待一位遠道來訪的青年,這便是哥白尼畢生惟一的高足弟子、德意志維登堡大學的數學教授雷提卡斯。這位26歲的青年學者是被哥白尼學說所吸引而專程前來求教的,他原來打算在哥白尼的住所逗留半個月,可是由于師徒相處投機,有共同語言,一住就是兩年多。雷提卡斯悉心研讀哥白尼的全部手稿,并與他討論了自己還弄不明白的細節。雷提卡斯到弗隆堡不到三個月,就將《天體運行論》這部書的內容寫了一個概要,征得哥白尼同意之后,1540年以《初談》作書名發表出來。雷提卡斯打算再出續篇,這時哥白尼終于決定委托這位弟子將自己的《天體運行論》全文發表。
1543年,經過了一番周折之后,《天體運行論》終于在紐倫堡印刷完畢,公開發行了。當印刷好的著作送到哥白尼手邊的時候,他已經臥床不起了。他的生前好友吉斯在給雷提卡斯的一封信中談到哥白尼臨終的狀況時說:“多日以前,他已經失掉了記憶力和思考能力,他在過世的那一天、快要斷氣那一小時才看見他的印成的全部作品。”
1543年7月26日,哥白尼與世長辭了。盡管他的“日心說”公布后,受到社會上宗教勢力和守舊的人們的污蔑和攻擊,并且對信仰宣傳這一學說的人進行殘酷的迫害,但是隨著時間的發展,《天體運行論》這一反對宗教宇宙觀的戰斗檄文,不久就在天文學和意識形態的領域里引起巨大的反響,哥白尼的學說,最后終于取得了勝利。哥白尼,這顆在黑暗的中世紀夜空中出現的巨星,一直放射著璀璨的光芒,而他敢于創新、敢于革命的反潮流精神,在歷史上留下了深刻影響。