第2章 《天体运行论》

一、概述

波兰天文学家、日心说创立者、近代天文学的奠基人哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人，他创立了日心说，指出地球不是宇宙的中心，而是同五大行星一样围绕太阳运行的普通行星，其自身又以地轴为中心自转，从而掀起了一场天文学上根本性的革命，一个运动着的地球是整个现代天文学的基石。

自古以来，天体运行对人类来说一直是个神秘莫测、变幻多端的领域。随着人类文明的发展，各国一些杰出的天文科学家相继提出了不同的推测和解释。最早的地心说是公元前4世纪由亚里士多德提出，公元前2世纪由托勒密发展起来的。地心说认为地球是固定的、不变的物体，处于宇宙的中心，地球是上帝安排的“天之骄子”。这与上帝创世说完全相符，因此被教会视为绝对真理，当时的教会的“教条”和“神学”享有绝对权力，因此这一看法在天文学领域占支配地位达千年之久，大多数人也接受了这种观点。直到哥白尼提出了他的“日心说”理论。哥白尼提出了极其重要的新观点——宇宙统一性的观点。在这以前，人们认为天体和地球是由迥然不同的材料构成，天空与大地有一条不可逾越的鸿沟，而这道鸿沟被哥白尼填平了。

1543年，哥白尼发表了《天体运行论》一书，推翻了托勒密的地心体系，建立了日心说。《天体运行论》不仅是一本经典的科普书，而且是人类在自然科学领域中树起的第一面思想革命的旗帜，这部人类思想史上划时代的作品可以与牛顿的《自然哲学之数学原理》、达尔文的《物种起源》相提并论。它的发表，开始了人类宇宙观的新纪元，恩格斯称之为自然科学从宗教神学中解放出来的“独立宣言”。

作为近代自然科学的奠基人，哥白尼的历史功绩是伟大的。这位日心说的创立者，不仅铺平了通向近代天文学的道路，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，他的《天体运行论》使科学从神学中摆脱出来，开创了整个自然界科学向前迈进的新时代。但是这本书长期被教皇宣布为禁书，日心学说的支持者遭受残酷惩办和镇压，意大利的布鲁诺被宗教裁判所活活烧死，杰出的物理学家伽利略被判处终生监禁。然而，通过开普勒、伽利略、牛顿等科学家的研究工作，哥白尼的学说不断得到确证和发展。漫长的历史是最好的见证，它向人们证明，哥白尼的影响是划时代的，他的科学地位是永恒的——他的“日心说”奠定了现代天文学的基础。

二、内容简介

从15世纪开始，天文学受到了社会发展的巨大推动，特别是文艺复兴运动给神学以沉重的打击，亚里士多德、托勒密的地心说作为基督教的教义已开始受到怀疑。同时，航海业的发展，也对天文学和历法等提出了新的要求。

1503年，哥白尼从意大利留学回到波兰，任牧师职务。在工作期间，他也将许多精力倾注于天文学的研究和观测上。在哥白尼以前已有许多人对地心说提出了质疑，并且取得了天文观测中的许多科学依据，天文仪器也有了很大的改进。这无疑为哥白尼的科学研究提供了有利的条件。他利用教堂城垣的箭楼建立了一个小小的天文观测台，自制了一些观测仪器，如四分仪、三角仪、等高仪等，进行了大量的观测和计算，经过30年如一日坚持不懈的努力，哥白尼终于完成了他的天体运行体系，并写出了划时代的巨著——《天体运行论》。

哥白尼在交付手稿时并无书名，该书在1543年出版时，出版者将它命名为《关于天体旋转的六卷集》，后简称《天体运行论》。《天体运行论》共分六卷。第一卷简要介绍了日心学说的基本观点，是全书的总纲。论述了地球的运动、各星球轨道的位置、宇宙的总体结构，论证了为什么地球也是一个行星，并解释了四季循环的原因，回答了对地动说的种种责难。第二卷介绍数学原理，运用球面三角运算来说明天体的视运动。第三卷讨论地球绕太阳的运动。第四卷讨论月亮绕地球的运行。第五卷讨论五大行星的运动，并着重论述地球运行如何影响着诸行星在经向的视运动，以及如何使所有这些现象具有准确而必然的规则。第六卷继续论述行星运动，着重考虑造成诸行星在纬向偏离的那些运动，示明地球运动如何支配着这些现象，并确定它们在这一领域中所遵循的法则。该书的出版，揭示了地球只是一颗围绕太阳的普通行星，否定了“地球是上帝特意安排在宇宙中心”的宗教说教，动摇了教会鼓吹的上帝创世说的理论支柱。它对自然科学摆脱神学的羁绊以及对天文学的发展，都起了极大的推动作用。

《天体运行论》的出版引起了轩然大波，以哥白尼的日心论观点为一方，以托勒密的地心论观点为另一方展开了长期的斗争。这不只是学术上的论争，而且也是科学和神学、唯物主义和唯心主义、辩证法和形而上学两种宇宙观和两条认识路线的斗争。许多伟大的科学家为了捍卫真理而献出了生命，然而现代天文学的发展不仅证明了日心说的胜利，而且早已超越了哥白尼的学说。但这一切进步，都是从哥白尼开始的。哥白尼关于地球运动的思想，是重大的划时代的科学成果。由于日心学说对宇宙的看法与当时占统治地位的地心说完全相反，《天体运行论》的出版困难甚多。在这种情势下，哥白尼在序言中声称把这本书奉献给教皇保罗三世，希望获得他的庇护。此外，一位受哥白尼委托办理出版事宜的教士——奥西安德尔，杜撰了一篇匿名序言，声称书中的理论不一定代表行星在太空中的真实运动，只不过是为编算星历表和预测行星位置而提出的一种人为设计。由于采用这些掩护策略，这本书终于付印出版。《天体运行论》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，已经双目失明的哥白尼抚摸着正式出版的《天体运行论》说：“我终于推动了地球。”

哥白尼的理论的提出给人类的宇宙观带来了巨大的变革，他将科学认识天体运动的参考系中心由地球移到太阳，从而迈出了近代宇宙学研究中最困难同时也是最重要的一步。数千年来人们看惯了日月星辰东升西落的现象，托勒密的解释也正好符合人们的常识。但是哥白尼对这个看似真理的常识的深刻思考所得出的结论告诉我们，常识也可能是错误的。科学不等于常识。对习以为常的东西投以好奇的一瞥，并进行科学的分析，就有可能发现科学的真理。

三、大师传奇

在波兰的边境、波罗的海之滨，有一个不大的渔港，是古代的一个城堡，叫弗隆堡。在城堡的西北角，有一座箭楼。这座箭楼，就是举世闻名的天文学家哥白尼观察天文的天文台，天文学史上著名的“哥白尼塔”。自17世纪以来，它作为天文学圣地一直保留到今天，每年有成千上万的科学工作者前来瞻仰，缅怀这位科学家为人类所做出的巨大的辛勤劳动。

1473年3月19日，伟大的天文学家哥白尼诞生在波兰托伦城一个普通商人的家里。他幼年丧父，由舅父抚养长大。舅父路卡斯·瓦兹洛德是埃尔门兰德地区的主教，非常热心对外甥的培养，这使哥白尼从小受到了良好的教育，同时对这位天文学家的伟大事业起了很大的作用。

18岁那年，哥白尼进了波兰的著名学府——克拉科夫大学读书。当时，这所学校是闻名全欧洲的学术中心，尤以数学和天文学著称。哥白尼在这里开始受到文艺复兴运动思想的影响。他的启蒙老师沃依捷赫·勃鲁泽夫斯基是一位著名的数学和天文学教授。这位教授虽然全盘接受了托勒密的理论，但对该体系的个别细节表示某些异议。哥白尼在勃鲁夫斯基的影响下，开始对天文学产生了浓厚的兴趣。1500年，哥白尼作为埃尔门兰德教区的代表，前往罗马参加天主教会百年纪念的盛典。当然，对哥白尼来说，去罗马显然有着另外的目的。他在罗马足足住了一年，在这一年中，他进行了一系列的天文观测，做了多次有关数学和天文学的讲演，还同那里的天文学家们交换了不少意见。后来哥白尼在撰写《天体运行沦》的时候，采用了1500年11月6日在罗马观测的月食记录。

1503年，哥白尼回到了他的祖国波兰，在黑耳斯堡任埃尔门兰德教区主教（即他舅父）的医生和秘书。公余之暇，他开始整理学习和研究天文学的成果，并写成了《天体运行论》初稿。按照当时的习惯做法，他把书中的主要内容用拉丁文写成一份类似简介的手稿，取名《浅说》，抄赠给几位可靠的朋友，引起了欧洲学术界的重视。随着观测资料的积累，哥白尼的手稿几经修改和补充，但仍然迟迟没有发表。

1512年舅父病死，他便迁到弗隆堡居住。在弗隆堡，他买下一座箭楼，并建立了一座小小的天文台。无论盛夏或严冬，他用自制的粗劣的仪器，不分昼夜地观察天文。他不顾教会的迫害，不怕奸细、密探的监视，甚至在1519年波兰和条顿骑士团发生战争，城堡周围到处是危险的情况下，哥白尼仍然每天登上角楼，坚持他的天文观测工作。1514年教皇里奥十世曾约请哥白尼及各国天文学家帮助修历，哥白尼拒绝说：“必须先完成对月亮和太阳运动的研究才有可能修改历法。”他就是这样以毕生的精力，完成了对天体的观测，写成了不朽的巨著——《天体运行论》。

1516年，教会委任他去管理远在埃尔门兰德边缘地区的两个属于教会的庄园。因此，哥白尼暂时离开弗隆堡，迁到阿勒河上游的阿伦斯登堡去居住。

在那些年代，曾经发生了严重的货币危机。哥白尼十分关心事态的发展。他认为这种情况是由封建制度所造成的。他曾经在1519年写了一本关于货币问题的小册子，指出：“政府当局从货币贬值去谋取利益，正像农人播种廉价的坏种子去节省开支一样。”他主张要对币制实行改革，应当建立一个各国之间的“货币同盟”，发行一种货币，并将以前贬值的货币回收销毁。但是，利欲熏心的封建财主们怎肯去实行这样的改革呢？因此，哥白尼的货币理论并没有取得任何效果。

1522年，原来的主教去世，新主教尚未产生，在这青黄不接的纷乱时期，哥白尼受命担任了六个月的埃尔门兰德教区的总管。

在埃尔门兰德，一般人都把哥白尼当作是一位医生。因为，在弗隆堡任职期间，哥白尼经常利用空暇时间，免费为教区附近的贫苦农民医治疾病。据说人们都称他为“阿卡拉斯（古代希腊传说中的神医）第二”。到现在还保存着哥白尼曾经用过的那些标准医书的空白处，人们还可以看到他在当时经常使用的一些药方的手迹。

1539年春，哥白尼热情地接待一位远道来访的青年，这便是哥白尼毕生惟一的高足弟子、德意志维登堡大学的数学教授雷提卡斯。这位26岁的青年学者是被哥白尼学说所吸引而专程前来求教的，他原来打算在哥白尼的住所逗留半个月，可是由于师徒相处投机，有共同语言，一住就是两年多。雷提卡斯悉心研读哥白尼的全部手稿，并与他讨论了自己还弄不明白的细节。雷提卡斯到弗隆堡不到三个月，就将《天体运行论》这部书的内容写了一个概要，征得哥白尼同意之后，1540年以《初谈》作书名发表出来。雷提卡斯打算再出续篇，这时哥白尼终于决定委托这位弟子将自己的《天体运行论》全文发表。

1543年，经过了一番周折之后，《天体运行论》终于在纽伦堡印刷完毕，公开发行了。当印刷好的著作送到哥白尼手边的时候，他已经卧床不起了。他的生前好友吉斯在给雷提卡斯的一封信中谈到哥白尼临终的状况时说：“多日以前，他已经失掉了记忆力和思考能力，他在过世的那一天、快要断气那一小时才看见他的印成的全部作品。”

1543年7月26日，哥白尼与世长辞了。尽管他的“日心说”公布后，受到社会上宗教势力和守旧的人们的污蔑和攻击，并且对信仰宣传这一学说的人进行残酷的迫害，但是随着时间的发展，《天体运行论》这一反对宗教宇宙观的战斗檄文，不久就在天文学和意识形态的领域里引起巨大的反响，哥白尼的学说，最后终于取得了胜利。哥白尼，这颗在黑暗的中世纪夜空中出现的巨星，一直放射着璀璨的光芒，而他敢于创新、敢于革命的反潮流精神，在历史上留下了深刻影响。