哥白尼推翻了地心說,建立日心說,是現代天文學的起點

2020-12-03 中庸歷史科

尼古拉·哥白尼,1473年出生,現代天文學創始人。哥白尼作為一名醫生,由於醫術高明而被人們譽名為「神醫」。他的成年的大部分時間是在費勞恩譯格大教堂任職當一名教士。哥白尼並不是一位職業天文學家,他的成名巨著是在業餘時間完成的。在義大利期間,哥白尼就熟悉了月亮到地球的平均距離是地球半徑的60.30倍,和當時的60.27倍相比,誤差只有萬分之五。1533年,60歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演,提出了他的學說的要點,並未遭到教皇的反對。但是他卻害怕教會會反對,甚至在他的書完稿後,還是遲遲不敢發表。直到在他臨近古稀之年才終於決定將它出版。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的《天體運行論》樣書,之後,他便與世長辭了。

尼古拉·哥白尼1473年2月19日出生于波蘭(Kingdom of Poland)畔的託倫市(city of Toruń)的一個富裕家庭。18歲時就讀于波蘭舊都的克拉科夫大學(Kraków University),學習醫學期間對天文學產生了興趣。1496年,23歲的哥白尼來到文藝復興的策源地義大利,在博洛尼亞大學和帕多瓦大學(Bologna University, University of Padua)攻讀法律、醫學和神學,博洛尼亞大學的天文學家德·諾瓦拉(de Novara,1454 -1540)對哥白尼影響極大,在他那裡哥白尼學到了天文觀測技術以及希臘的天文學理論。他40歲時提出了「日心說」。後來在費拉拉大學(University of Ferrara)獲宗教法博士學位。哥白尼作為一名醫生,由於醫術高明而被人們譽名為「神醫」。哥白尼成年的大部分時間是在費勞恩譯格大教堂任職當一名教士。哥白尼並不是一位職業天文學家,他的成名巨著是在業餘時間完成的。

在義大利期間,哥白尼就熟悉了希臘哲學家阿里斯塔克斯(前三世紀)的學說,確信地球和其他行星都圍繞太陽運轉這個日心說是正確的。他大約在40歲時開始在朋友中散發一份簡短的手稿,初步闡述了他自己有關日心說的看法。哥白尼經過長2年的觀察和計算終於完成了他的偉大著作《天體運行論》。他在《天體運行論》(De revolutionibus orbium coelestium)中觀測計算所得數值的精確度是驚人的。例如,他得到恆星年的時間為365天6小時9分40秒,精確值約多30秒,誤差只有百萬分之一;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,提出了他的學說的要點,並未遭到教皇的反對。但是他卻害怕教會會反對,甚至在他的書完稿後,還是遲遲不敢發表。直到在他臨近古稀之年才終於決定將它出版。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的《天體運行論》樣書,他只摸了摸書的封面,便與世長辭了!

哥白尼的學說是人類對宇宙認識的革命,它使人們的整個世界觀都發生了重大變化。但是在估價哥白尼的影響時,還應該注意到,天文學的應用範圍不如物理學、化學和生物學那樣廣泛。從理論上來講,人們即使對哥白尼學說的知識和應用一竅不通,也會造出電視機、汽車和現代化學廠之類的東西。但是不應用法拉第、麥克斯韋、拉瓦錫和牛頓的學說則是不可想像的。

僅僅考慮哥白尼學說對技術的影響就會完全忽略它的真正意義。哥白尼的書對伽利略和克卜勒的工作是一個不可缺少的序幕。他倆又成了牛頓的主要前輩。是這兩者的發現才使牛頓有能力確定運動定律和萬有引力定律。從歷史的角度來看,《天體運行論》是當代天文學的起點──當然也是現代科學的起點。

哥白尼的「日心說」發表之前,「地心說」在中世紀的歐洲一直居於統治地位。自古以來,人類就對宇宙的結構不斷地進行著思考,早在古希臘時代就有哲學家提出了地球在運動的主張,只是當時缺乏依據,因此沒有得到人們的認可。 在古代歐洲,亞里斯多德和託勒密主張「地心說」,認為地球是靜止不動的,其他的星體都圍著地球這一宇宙中心旋轉。這個學說的提出與基督教《聖經》中關於天堂、人間、地獄的說法剛好互相吻合,處於統治地位的教廷便竭力支持地心學說,把「地心說」和上帝創造世界融為一體。因而「地心學」說被教會奉為和《聖經》一樣的經典,長期居於統治地位。 隨著事物的不斷發展,天文觀測的精確度漸漸提高,人們逐漸發現了地心學說的破綻。到文藝復興運動時期,人們發現託勒密所提出的均輪和本輪的數目竟多達八十個左右,這顯然是不合理、不科學的。人們期待著能有一種科學的天體系統取代地心說。在這種歷史背景下,哥白尼的日動學說應運而生了。

約在1515年前,哥白尼為闡述自己關於天體運動學說的基本思想撰寫了篇題為《淺說》的論文,他認為天體運動必須滿足以下七點: 不存在一個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,並不是宇宙的中心;所有天體都繞太陽運轉,宇宙的中心在太陽附近;地球到太陽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動,都是地球運動引起的;在空中看到的太陽運動的一切現象,都不是它本身運動產生的,而是地球運動引起的,地球同時進行著幾種運動;人們看到的行星向前和向後運動,是由於地球運動引起的。地球的運動足以解釋人們在空中見到的各種現象了。

此外,哥白尼還描述了太陽、月球、三顆外行星(土星、木星和火星)和兩顆內行星(金星、水星)的視運動。書中,哥白尼批判了託勒密的理論。科學地闡明了天體運行的現象,推翻了長期以來居於統治地位的地心說,並從根本上否定了基督教關於上帝創造一切的謬論,從而實現了天文學中的根本變革。 他正確地論述了地球繞其軸心運轉、月亮繞地球運轉、地球和其他所有行星都繞太陽運轉的事實。但是他也和前人一樣嚴重低估了太陽系的規模。他認為星體運行的軌道是一系列的同心圓,這當然是錯誤的。他的學說裡的數學 運算很複雜也很不準確。但是他的書立即引起了極大的關注,驅使一些其他天文學家對行星運動作更為準確的觀察,其中最著名的是丹麥偉大的天文學家泰壽·勃萊荷,克卜勒就是根據泰壽積累的觀察資料,最終推導出了星體運行的正確規律。這是一個前所未聞的開創新紀元的學說,對於千百年來學界奉為定論的託勒密地球中心說無疑是當頭一棒。

哥白尼的日心宇宙體系既然是時代的產物,它就不能不受到時代的限制。反對神學的不徹底性,同時表現在哥白尼的某些觀點上,他的體系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一個小的範圍內的,具體來說,他的宇宙結構就是人們所熟知的太陽系,即以太陽為中心的天體系統。宇宙既然有它的中心,就必須有它的邊界,哥白尼雖然否定了託勒密的「九重天」,但他卻保留了一層恆星天,儘管他迴避了宇宙是否有限這個問題,但實際上他是相信恆星天球是宇宙的「外殼」,他仍然相信天體只能按照所謂完美的圓形軌道運動,所以哥白尼的宇宙體系,仍然包含著不動的中心天體。但是作為近代自然科學的奠基人,哥白尼的歷史功績是偉大的。確認地球不是宇宙的中心,而是行星之一,從而掀起了一場天文學上根本性的革命,是人類探求客觀真理道路上的裡程碑。 哥白尼的偉大成就,不僅鋪平了通向近代天文學的道路,而且開創了整個自然界科學向前邁進的新時代。從哥白尼時代起,脫離教會束縛的自然科學和哲學開始獲得飛躍的發展。

哥白尼在1506~1515年間已經寫成「太陽中心學說」的提綱——《試論天與天體論體運行的假設》,可是《運行》一書卻直到1543年他臨終時才出版。他在《運行》一書的「序言」裡提到這種情況時說:「在漫長的歲月裡,我曾經遲疑不決。」

哥白尼對於這本著作的出版,為什麼要「遲疑不決」呢?原因就在於他害怕教會對這一新興科學理論的迫害。

早在哥白尼旅居義大利的時候,教皇亞歷山大六世就重新頌布聖諭,禁止印行未經教會審查的書籍,可疑的書籍一律焚毀。

1506年哥白尼從義大利歸國時,就親眼看到宗教裁判官對胡斯分子的鎮壓,許多密謀聚會的人都被抓起來活活燒死。在哥白尼的一生裡,波蘭國境內至少進行過300次以上的宗教裁判活動。哥白尼也經常受到威脅和迫害,在他擔任弗隆堡大教堂修士的瓦爾米亞教區,他舅父務卡施大主教死後,幾個繼任的大主教都三令五申地「查禁邪教」並對修士們嚴加監視。他們認為哥白尼是個「叛教者」,直到他臨終時,身邊還有上司所布置的密探和姦細。

主使迫害哥白尼的,是波茲南宗教裁判官堆霍茲烏施,他是一個焚書的狂徒,後來升任波蘭大主教。他連哥白尼的親戚朋友都看成眼中釘,恣意迫害,其中包括修士亞歷山大·斯古爾捷特和女管家安娜。

斯古爾捷特雖是個修士,卻信奉無神論,自己不做聖功,別人做聖功他還嘲笑。他對哥白尼十分欽佩,兩人很快就成為知己。這就引起霍茲烏施和新任主教揚·丹提謝克的猜忌。丹提謝克是個很陰險的傢伙,他看出如果《運行》出版,他所維護的神學殿堂就會土崩瓦解。於是,丹提謝克開始向哥白尼步步進逼。他首先要哥白尼和斯古爾捷特斷絕往來遭到哥白尼的嚴詞拒絕。斯古爾捷特後來遭到羅馬教廷拘捕。

不久,丹提謝克又根據弗隆堡教長的告密,強迫哥白尼和安娜脫離關係。哥白尼和安娜同居已近十年,感情很深。哥白尼向丹提謝克這個無理的要求提出抗議,但丹提謝克胡說安娜已使哥白尼「失魂落魄」,為了他的「靈魂得救」,他勒令安娜立即遷出弗隆堡。哥白尼在悲憤之下,幾次要扯下身上的僧袍,揚言要還俗。為了使哥白尼的寫作工作能繼續下去,安娜忍痛離開了箭樓。不久,她又被驅逐出境。

這一期間,羅馬教廷對哥白尼的學說也很感驚慌。1533年,教皇克雷蒙七世曾叫人闡述「太陽中心學說」的基本原理。哥白尼學說的革命內容使教皇大為震驚,他決定想辦法把哥白尼的手稿控制起來。1536年,一個紅衣主教寫信向哥白尼索取手稿,哥白尼拒絕了。

義大利天文學家伽利略 (1564~1642年)曾經說過:「我一想起我們的教師哥白尼的命運,就感到心驚膽顫。」但是,教會的迫害並不能阻止《運行》的出版,哥白尼的鬥爭得到了不少人的支持。

1539年春天,一個青年學者帶著許多珍貴的書籍,千裡迢迢地來到弗隆堡,拜哥白尼為師。他就是德國威滕堡大學的數學教授列提克,後來成為哥白尼唯一的門生。在列提克的鼓勵和支持下,哥白尼很快就振奮起來了。他們一起修訂《運行》的原槁,積極準備出版。這時,丹提謝克聽說哥白尼收留了一個「邪教徒」,就命令搜查修士們的住宅,看看「是否藏有充滿路德教派毒素的書籍」。

積極支持哥白尼出版 《運行》的,還有他的朋友鐵德曼·吉哲,鐵德曼當初是弗隆堡的修士,早就了解哥白尼並一直支持他的科學研究工作。後來,鐵德曼升為柳瓦巴教區的主教。他看到哥白尼的困境,就邀請哥白尼和列提克到柳瓦巴教廷作客,以便他們集中精力完成定稿工作。丹提謝克立即對鐵德曼進行恫嚇,宗教裁判官霍茲烏施還說在鐵德曼的著作裡發現了什麼「荷蘭邪教」,企圖加罪於他。

這時,哥白尼的學說在社會上也引起了不少的非難。新教徒 (路德派)比舊教徒更為敵視哥白尼的學說。馬丁·路德曾挖苦說:「這個傻瓜想要推翻整個天文學!」《宗教宣言》的執筆人菲利普·梅蘭赫東也指責哥白尼「不顧眼前的事實而想入非非。」

在埃爾布郎格城裡還上演了一幕鬧劇。它諷刺一個裝腔作勢的天文學家把自己的著作鎖在柜子裡,滿嘴胡言亂語,最後被魔鬼套上大車送進了地獄。這個劇本當然是影射哥白尼的。原來,哥白尼那篇闡明當時連續出現彗星完全是大自然的現象、和人們的生活毫不相干的論文的發表,得罪了教會,教會就採取這種卑鄙的伎倆對哥白尼進行公開的侮辱。儘管環境很險惡,哥白尼並沒有妥協。1541年,他最後下決心將他的著作複印。

哥白尼將他幾十年來心血的結晶——《運行》的手稿,交給他的朋友柳瓦巴教區的主教鐵德曼,鐵德曼又轉交列提克。列提克因被萊比錫大學請去教書,便將這本書的出版工作交給他的朋友、紐倫堡的一個出版商奧塞安德爾。奧塞安德爾曾學過天文學,他在領袖梅蘭赫東的授意下,篡改了原稿,刪減了哥白尼學說的一些內容,力求使科學遷就當時社會的舊有認識。

1543年5月24日,當這部巨著印好並送到弗隆堡時,久病的哥白尼已危在旦夕。御醫梭爾法把書放到被子上,並把哥白尼的手放到書上,哥白尼用他的無力的手痙攣地抓住書本。哥白尼已到彌留的時刻,一小時以後他就與世長辭了。

《運行》帶著遍體鱗傷,在人世間流傳了300多年。

直到19世紀中葉,《運行》的原稿才在布拉格一家私人圖書館裡被發現。1873年,出版了增補哥白尼原序的《天球運行》,但有關原子說的章節仍未補入。1953年,《天球運行》出第四版時,才全部補足原有的章節。這時哥白尼已經逝世了410年。

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    哥白尼畫像。2哥白尼是在什麼背景下提出「日心說」?韋斯特曼有兩個關於哥白尼的問題要問:一、是什麼原因、什麼背景促使哥白尼提出了「日心說」?這樣的背景下,促使哥白尼研究天文學,其後來的「日心說」正是對皮科攻擊的一種回答,或者是對佔星術、天文學的一種捍衛。韋斯特曼避免「把差異變成對立」,同時也避免把哥白尼的發現說成是「無源之水」或「無根之木」。在韋特斯曼看來,哥白尼的發現在很大程度上要歸功於他對前人研究成果的繼承,特別是對古代哲學家畢達哥拉斯「日心說」的繼承。
  • 哥白尼的天文學革命,如何拉開了現代科學發展的序幕?
    哥白尼畫像。哥白尼是在什麼背景下提出「日心說」?韋斯特曼有兩個關於哥白尼的問題要問:一、是什麼原因、什麼背景促使哥白尼提出了「日心說」?二、「日心說」提出後,為什麼會出現哥白尼追隨者(哥白尼派)?這樣的背景下,促使哥白尼研究天文學,其後來的「日心說」正是對皮科攻擊的一種回答,或者是對佔星術、天文學的一種捍衛。韋斯特曼避免「把差異變成對立」,同時也避免把哥白尼的發現說成是「無源之水」或「無根之木」。在韋特斯曼看來,哥白尼的發現在很大程度上要歸功於他對前人研究成果的繼承,特別是對古代哲學家畢達哥拉斯「日心說」的繼承。
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