哥白尼

尼古拉·哥白尼
  哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473~1543),波兰天文学家,日心说的创立者,近代天文学的奠基人。1473年 2月19日生于波兰维斯瓦河畔的托伦城。10岁丧父,由舅父瓦琴洛德抚养。18岁时进克拉科夫大学,在校受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏
陶,抱定献身天文学研究的志愿。三年后转回故乡。当时已任埃尔梅兰城大主教的瓦琴洛德,派他去意大利学教会法规。1497~1500年间他在波洛尼亚大学读书,除教会法规外,还同时研究多种学科,尤其是数学和天文学。对他最有影响的老师是文艺复兴运动的领导人之一、天文学教授诺法腊。1497年3月9日,他在波洛尼亚作了他遗留下的第一个天文观测记录:月球遮掩金牛座α(毕宿五)的时刻。    哥白尼在意大利的时候,因他舅父的推荐,于1497年被选为弗龙堡大教堂僧正。1501年他从意大利回国,正式宣誓加入神父团体,但随即又请假再次去意大利。先在帕多瓦大学,同时研究法律与医学。1503年,在费拉拉大学获得教会法博士学位。1506年,哥白尼从意大利回到波兰。1512年他舅父死后,他就定居在弗龙堡。作为僧正的哥白尼,职务是轻松的。他把大部分精力都用在天文学的研究上。    哥白尼从护卫大教堂的城墙上选一座箭楼做宿舍,并选择顶上一层有门通向城上的平台作为天文台。这地方后来被称为“哥白尼塔”,自十七世纪以来被人们作为天文学的圣地保存下来。

天文学观点

  在当时,天文学采用的是托勒密的天文体系。这一体系的基本出发思想是地球处于宇宙的中心和所有天体的运行轨道都是圆形。前者来源于日常生活经验,后者则是因为圆是非常完美简洁的形状。为了能够解释更多的现象,托勒密认为每个行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动,而本轮的中心在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动,但地球不是在均轮圆心,而是同圆心有一段距离。通过本轮和均轮的复合,地心说可以预测日食月食,也可以解释一些现象。所以一直被作为正统思想所接受。但是随着观测技术的进步,需要很多个本轮均轮甚至小本轮才能解释实验现象,这就使得坚持简洁的哥白尼对托勒密的系统产生了怀疑。为了简化理论,更好的符合实际观测的结果。哥白尼将不动点从地球移动到了太阳上,提出了日心说。他指出地球不是宇宙的中心,而是同五大行星一样围绕太阳这个不变的中心运行的普通行星,其自身又以地轴为中心自转。
  这期间,哥白尼在一篇叫做《短论》的手稿中归纳了自己主要的天文学观点,并传播给亲近的朋友。长期以来一直认为哥白尼担心正式出版自己的天文学著作会引起教会的反对,但是却没有明确证据来证明这一点。实际上当时的教宗秘书曾经在梵蒂冈作过关于《短论》的演讲,教宗克莱孟七世和很多主教都曾经出席,演讲过后,其中一位主教写信给哥白尼,希望他尽早正式出版他的作品。所以当时有条件出版哥白尼的著作,但是哥白尼本人一直不愿意这么作,其中重要的一个原因就是哥白尼一直想解决自己的理论体系中的缺陷,不想贸然出版而导致外来的批评。
  1539年在朋友劝说下,哥白尼决定出版他的作品。1540年出版了一个小册子来介绍哥白尼体系的要点。1543年秋,哥白尼因中风已陷入半身不遂的状况。至5月24日,当一本印好的《天体运行论》送到他的病榻的时候,已是他弥留的时刻了。
  哥白尼的学说改变了那个时代人类对宇宙的认识,而且动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。由于时代的局限,哥白尼只是把宇宙的中心从地球移到了太阳,并没有放弃宇宙中心论和宇宙有限论。虽然哥白尼的观点并不完全正确,但是他的理论的提出给人类的宇宙观带来了巨大的变革。恩格斯在《自然辩证法》中评价哥白尼的《天体运行论》说:“自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动,便是哥白尼那本不朽著作的出版,他用这本书(虽然是胆怯地而且可说是只在临终时)来向自然事物方面的教会权威挑战,从此自然科学便开始从神学中解放出来。”
  哥白尼之书在其死后引起了很大的争议。最耸人听闻的事件莫过于是意大利人布鲁诺(Giordano Bruno, 1547-1600)之死。他是多明尼克派(Dominican)的教士。但极富反叛精神,是一个“狂热份子”。他从哥白尼的系统向外推展,否定了天球之说。他出版了“无限宇宙论”“Dell infinito Universo e Mondi”明白地主张:太阳是众多的恒星之一,地球亦是行星之一。更主张人类在宇宙中也不是惟一的。这种主张与当时教会对圣经的解读起了严重冲突。他在1600年被判火刑,在罗马当众焚尸。

日心地动说的创立  

  哥白尼的主要贡献是创立了科学的日心地动说,写出“自然科学的独立宣言”──《天体运行论》。    当时的欧洲正处在黑暗的中世纪的末期。亚里士多德-托勒密的地球中心说早已被基督教会改造成为基督教义的支柱。然而,由于观测技术的进步,在托勒密的地心体系里必须用八十个左右的均轮和本轮才能获得同观测比较相合的结果,而且这类小轮的数目还有继续增加的趋势。当时一些具有进步思想的哲学家和天文学家都对这个复杂的体系感到不满。哥白尼接受了这种进步思想。他在意大利时研究过大量的古希腊哲学和天文学著作。他赞成毕达哥拉斯学派的治学精神,主张以简单的几何图形或数学关系来表达宇宙的规律。他了解到古希腊人阿利斯塔克等曾有过地球绕太阳转动的学说,受到很大启发。哥白尼分析了托勒密体系中的行星运动,发现每个行星都有三种共同的周期运动,即:一日一周、一年一周和相当于岁差(见岁差和章动)的周期运动。他认为,如果把这三种运动都归到被托勒密视为静止不动的地球上,就可消除他的体系里不必要的复杂性。因此,哥白尼建立起一个新的宇宙体系,即太阳居于宇宙的中心静止不动,而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。离太阳最近的是水星,其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静止不动。哥白尼把统率整个宇宙的支配力量赋予太阳,而各个天体则都有其自然的运动。他系统而明晰地批判了地球中心说,并且从物理学的角度对日心地动说可能遭到的责难提出了答复。    哥白尼用了“将近四个九年的时间”去测算、校核、修订他的学说。他曾写过一篇《要释》,简要地介绍他的学说。这篇短文曾在他的友人中间手抄流传。但是,他迟迟不愿将他的主要著作──《天体运行论》公开出版。因为,他很了解,他的书一经刊布,便会引起各方面的攻击。批判可能从两种人那里来:一种人是顽固的哲学家,他们坚持亚里士多德、托勒密的说法,把地球当作宇宙的固定的中心;另一种人是教士,他们会说日心说是离经叛道的异端邪说,因为《圣经》上明白指出地是静止不动的。当哥白尼终于听从朋友们的劝告,将他的手稿送去出版时,他想出一个办法,在书的序中写明将他的著作大胆地献给教皇保罗三世。他认为,在这位比较开明的教皇的庇护下,《天体运行论》也许可以问世。    除了这篇序之外,《天体运行论》还有另外一篇别人写的前言。哥白尼当时已重病在身,辗转委托教士奥塞安德尔去办理排印工作。这位教士为使这书能安全发行,假造了一篇无署名的前言,说书中的理论不一定代表行星在空间的真正运动,不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。这篇前言里说了许多称赞哥白尼的话,细心的读者很容易发现这是别人写的。然而,这个“迷眼的沙子”起了很大的作用,在半个多世纪的时间里,骗过了许多人。1542年秋,哥白尼因中风已陷入半身不遂的状况,到1543年初已临近死亡。延至5月24日,当一本印好的《天体运行论》送到他的病榻的时候,已是他弥留的时刻了。 
  《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不能了解,而许多天文工作者则正如奥塞安德尔所说的那样,只把这本书当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后七十年间,虽然遭到马丁·路德的斥责,但未引起罗马教廷的注意。后因布鲁诺和伽利略公开宣传日心地动说,危及教会的思想统治,罗马教廷才开始对这些科学家加以迫害,并于公元1616年把《天体运行论》列为禁书。然而经过开普勒、伽利略、牛顿等人的工作,哥白尼的学说不断获得胜利和发展;恒星光行差、视差的发现,使地球绕太阳转动的学说得到了令人信服的证明。    哥白尼的学说不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识,而且根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。“从此自然科学便开始从神学中解放出来”,“科学的发展从此便大踏步前进”(恩格斯《自然辩证法》,人民出版社1971年版第8页)。