天體運行論

/波蘭/尼古拉斯·哥白尼/自然科學(xué)的“獨立宣言”

⊙作者簡介

尼古拉斯·哥白尼（1473～1543年），偉大的波蘭天文學(xué)家，日心說的創(chuàng)立者，近代天文學(xué)的奠基人。1473年2月19日哥白尼生于波蘭維斯瓦河畔的托倫城，10歲喪父，由舅父瓦琴洛德?lián)狃B(yǎng)，18歲時進克拉科夫大學(xué)，在校受到人文主義者、數(shù)學(xué)教授布魯楚斯基的熏陶，抱定獻身天文學(xué)研究的志愿，三年后轉(zhuǎn)回故鄉(xiāng)。當時已任埃爾梅蘭城大主教的瓦琴洛德，派他去意大利學(xué)教會法規(guī)。1497～1500年他在波洛尼亞大學(xué)讀書，除教會法規(guī)外，還同時研究多種學(xué)科，尤其是數(shù)學(xué)和天文學(xué)。對他最有影響的老師是文藝復(fù)興運動的領(lǐng)導(dǎo)人之一、天文學(xué)教授諾法臘。1497年3月9日，他在波洛尼亞作了他遺留下的第一個天文觀測記錄：月球遮掩金牛座（畢宿五）的時刻。哥白尼在意大利的時候，因他舅父的推薦，于1497年被選為弗龍堡大教堂僧正。1501年他從意大利回國，正式宣誓加入神父團體，但隨即又請假再次去意大利。在帕多瓦大學(xué)，哥白尼同時研究法律與醫(yī)學(xué)。1503年，在費拉拉大學(xué)獲得教會法博士學(xué)位。1506年，哥白尼從意大利回到波蘭。1512年他舅父死后，他就定居在弗龍堡。作為僧正的哥白尼，職務(wù)是輕松的，他把大部分精力都用在天文學(xué)的研究上。哥白尼用了“將近四個九年的時間”去測算、校核、修訂他的學(xué)說。他曾寫過一篇《要釋》，簡要地介紹他的學(xué)說。這篇短文曾在他的友人中間手抄流傳。但是，他遲遲不愿將他的主要著作──《天體運行論》公開出版。當哥白尼聽從朋友們的勸告，將他的手稿送去出版時，他想出一個辦法，在書的序中寫明將他的著作大膽地獻給教皇保羅三世。他認為，在這位比較開明的教皇的庇護下，《天體運行論》也許可以問世。

⊙背景提示

當時的歐洲正處在黑暗的中世紀的末期。亞里士多德-托勒密的地球中心說早已被基督教會改造成為基督教義的支柱。然而，由于觀測技術(shù)的進步，在托勒密的地心體系里必須用80個左右的均輪和本輪才能獲得同觀測比較相合的結(jié)果，而且這類小輪的數(shù)目還有繼續(xù)增加的趨勢。當時一些具有進步思想的哲學(xué)家和天文學(xué)家都對這個復(fù)雜的體系感到不滿。

⊙內(nèi)容提要

《天體運行論》于1543年在德國紐倫堡用拉丁文出版。原稿無書名，由出版者命名為《論天體旋轉(zhuǎn)的六卷集》，后人簡稱《天體運行論》，四百多年來這部著作已被譯為多種語言在世界各國出版。全書共六卷。

第一卷為宇宙論，簡述了整個宇宙的結(jié)構(gòu)，是全書的精髓。這一卷分四章，先后論述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天體的運動是均勻永恒之圓運動或復(fù)合運動”。哥白尼說，“天體的這種旋轉(zhuǎn)運動對于球來說是固有的性質(zhì)，它反映了球形的特點。球這種形狀的特點是簡單、沒有起點、也沒有終點，旋轉(zhuǎn)時不能將各部分相區(qū)別。而且球體形狀也正是旋轉(zhuǎn)作用本身造成的。”

第二卷運用三角學(xué)論證天體運行的基本規(guī)律，其中哥白尼首創(chuàng)了平面三角和球面三角的演算方法；第三卷為恒星表；第四卷敘述了地球繞軸運行和周年運行；第五卷闡述了地球的衛(wèi)星月球；第六卷是關(guān)于行星運行的理論。

哥白尼在《天體運行論》中還詳細講解了地球的三種運動（自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、赤緯運動）所引起的一系列現(xiàn)象——歲差現(xiàn)象、月球運動、行星運動的規(guī)律及金星、水星的緯度偏離和軌道平面的傾角。《天體運行論》的誕生使當時所知道的太陽系內(nèi)天體的位置和運狀況更為完整了。

哥白尼分析了托勒密體系中的行星運動，發(fā)現(xiàn)每個行星都有三種共同的周期運動，即：一日一周、一年一周和相當于歲差的周期運動。他認為，如果把這三種運動都歸到被托勒密視為靜止不動的地球上，就可消除他的體系里不必要的復(fù)雜性。因此，哥白尼建立起一個新的宇宙體系，即太陽居于宇宙的中心靜止不動，而包括地球在內(nèi)的行星都繞太陽轉(zhuǎn)動的“日心體系”。離太陽最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球繞地球轉(zhuǎn)動。恒星則在離太陽很遠的一個天球面上靜止不動。哥白尼把統(tǒng)率整個宇宙的支配力量賦予太陽，而各個天體則都有其自然的運動。他系統(tǒng)而明晰地批判了地球中心說，并且從物理學(xué)的角度對日心地動說可能遭到的責難提出了答復(fù)。

⊙作品評價

哥白尼的主要貢獻是創(chuàng)立了科學(xué)的日心地動說，寫出“自然科學(xué)的獨立宣言”——《天體運行論》。哥白尼的學(xué)說不僅改變了那個時代人類對宇宙的認識，而且根本動搖了歐洲中世紀宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)。然而，值得注意的是，哥白尼的太陽中心說并不是無懈可擊的。他不能解釋：為什么人們感覺不出地球的運動？地球既然自轉(zhuǎn)，地球上的物體下落何以不產(chǎn)生偏斜？哥白尼還不能擺脫亞里士多德哲學(xué)的束縛，他接受了圓運動是天體最完善的運動方式的觀念。