人类的进化与太阳中心学说的传播和发展

第二节　人类的进化与太阳中心学说的传播和发展

《天体运行论》发表之初，只有少数能够读懂拉丁文著作且对数学感兴趣的知识分子才对这本书表示关切。那时这本书的影响很小，并没有引起宗教界及当局的注意。可是经过布鲁诺和伽利略传播之后，情况就大为不同了，太阳中心说在知识界成为众所周知的学说，在意大利广为流传。哥白尼学说的声威引起了天主教会的不安，他们利用宗教法规加害于新学说的传播者，使布鲁诺惨遭杀害，伽利略也被终生监禁。

乔尔丹诺·布鲁诺（1548～1600年）原是意大利天主教多米尼教派的一个修士。他通过自学获得博士学位。1575年，他因抨击教会的黑暗和经院学者们的虚伪而被指控为异端。3年后，他流亡国外，四处宣传哥白尼的学说，同时还发表了他的“宇宙无限”的思想。布鲁诺在1584年出版的《论无限性、宇宙和诸世界》一文中指出：宇宙是无边际的，因而没有中心；太阳是太阳系的中心不是宇宙的中心；宇宙中存在着无数个和太阳系一样的天体。

乔尔丹诺·布鲁诺

这一思想突破了亚里士多德所认定的恒星天球是宇宙边缘的界限，比哥白尼更激进。天主教会既仇恨又惧怕他。1592年，天主教会通过诱骗将他逮捕入狱，经过8年的审讯拷问之后，他仍不屈服，最后被宗教法庭送上了火刑场。

伽利略（1564～1642年）对哥白尼学说的传播所起到的作用更为重要。伽利略是意大利的物理学家，1597年他从开普勒那里得知哥白尼的学说后，深信关于地球运动的理论对于了解地面上的力学现象十分重要。于是，伽利略于1609年制造了一架天文望远镜，经过改进，它的放大率可达30倍。他用这种仪器观察天空时看到月球表面上有高低不平的现象，宛如地面上的高山和大海。他发现木星有四颗卫星，就像一个小小的太阳系。他还注意到金星有盈亏，这证明它确实运行在地球和太阳之间，与哥白尼证明的秩序一致。伽利略还看到太阳上有黑子，他从黑子有规律的出没中推断出太阳存在自转的现象，甚至还推算出太阳的自转周期。他看到肉眼所见的茫茫银河是由无数发光的恒星组成的。所有这些成果都直接或间接地证明了哥白尼学说的正确性，抨击了宗教势力所支持的旧的宇宙观。

伽利略

伽利略望远镜

1610年至1613年，伽利略将这些观察材料公布于众，引起了学术界的轰动。为此，罗马教廷警告伽利略，不许他支持这一学说而只能把这个学说当做一种为计算方便而设计的假设。1632年，伽利略利用教皇更替的机会出版了他的《关于两大世界体系的对话》一书。这部著作用意大利文写成，行文流畅，语言生动，具有极强的说服力和感染力。文中虽然讨论了两大宇宙体系的问题，但是作者支持哥白尼学说的立场跃然纸上。罗马教廷对此十分恼火，1633年再次判处伽利略终生监禁。以后，伽利略虽然再没有公开宣传哥白尼学说，但是强权改变不了真理，随着时间的流逝，历史终于作出了公正的裁决。

1979年，罗马教廷重新审查了对伽利略的判决。1980年成立了一个专门调查这一事件的委员会。1983年，这个委员会在一本名为《伽利略·伽利莱伊》的文集中公布了审查结果。该书的主编保罗·普帕尔主教写道：“给伽利略定罪的法官犯了错误”。至此伽利略的这一沉冤终于得到了昭雪。

就在伽利略使哥白尼学说声威大震的同时，开普勒利用第谷的观测材料发展了这一学说，把它从科学角度向前推进了一步。

开普勒（1571～1630年）是德国天文学家。他出身于一个家境不算宽裕的军人家庭，靠宫廷资助读完了大学。在上学期间他就接受了哥白尼学说，但是他前半生的工作并没有对哥白尼学说作出贡献。他像哥白尼一样信奉毕达哥拉斯的数学理性主义的观点，利用柏拉图的五种正多面体构造了一个没有任何理论意义和实际价值的宇宙模型。后来，他发现这一模型无法说明天象，便很快抛弃了它。

开普勒

第谷·布拉赫（1546～1601年）是丹麦的宫廷天文学家，他一生过着富裕平静的生活，因而能长期专注于天文观测的工作。第谷是一个十分注重实际的学者，他知道16世纪天文学中有—项重要的任务，就是为修订历法和航海的需要而编制一个新的星表，为此需要积累大量精确的观察材料。他以编制这样的星表为己任，坚持天文观察达21年之久。他所获得的材料是丰富而又准确的，几乎达到了肉眼所及的极限。晚年，他因国内政局的变化移居到布拉格，在那里他邀请开普勒做他的助手。可是两年后，他就去世了。临终前他把一生辛劳所得的宝贵资料和完成星表的遗愿一起留给了开普勒。

以作为第谷的助手为转机，开普勒改变了自己的工作目标。他抛弃了用几何图形构造宇宙体系的尝试，脚踏实地整理第谷留给他的大量观察材料。开普勒有一颗机敏的数学头脑，他不满足于只是整理材料和编制星表的工作。他相信自然界是和谐的，天体的运动是有一定的规律性的。他把着眼点放到寻找行星运动的规律上。

开普勒第一定律（椭圆定律）

开普勒第二定律（面积定律）

借用地面上的三角测量法，开普勒从观测中找出了火星运动的真实轨道。在研究这一轨道的几何性质时，他发现，第谷对火星运动的观测值与哥白尼学说推算出来的数值有一个不小的差数，这是不是由于第谷的观测不够准确造成的？凭着对第谷的深切了解，开普勒否定了这个想法，他坚信观测资料的可靠性，因而对圆形轨道的古老观念产生了怀疑。他试着用椭圆轨道代替圆形轨道，由此推算出的火星位置与第谷的观测数据几乎吻合。从此，他发现了椭圆形的轨道是太阳系行星运动的真实轨迹，太阳不是处在圆形轨道的中心点，而是位于这些椭圆形轨道的一个焦点上。这就是行星运动的第一定律。

开普勒第三定律（调和定律）

进一步的计算表明，行星绕太阳旋转的线速度不是均匀的，行星的运动遵循面积定律，即单位时间内行星的向径扫过的面积相等。这就是行星运动的第二定律。

1609年，开普勒把椭圆定律、面积定律这两个定律写进了《新天文学》一书中。1619年，开普勒又发现存在着一个把太阳系的全部行星的运动连成一个整体的规律，这就是行星运动的第三定律。这个定律是：任何两行星周期的平方与此两行星轨道长半径的立方成正比。这一定律发表在1919年出版的《宇宙的和谐》一书中。

开普勒的发现把哥白尼学说向前推进了一大步。他突破了圆形轨道的传统观念，使行星运动的不均匀性得到了自然而合理的说明，“本轮－均轮”因此成为多余。这时，哥白尼的宇宙模型才真正体现出几何学的简单性和完美性，体现出自然秩序的和谐。开普勒的发现描绘了太阳系的运动学特征，因而把行星运动的动力问题提到研究日程来。对这些问题的研究促进了万有引力定律的发现。

应当指出的是，开普勒在发现行星运动规律的同时，并没有忘记完成第谷的遗愿。1627年，他公布了以他们的保护人鲁道耳夫命名的星表。这一星表较之当时流行的《普鲁士星表》要准确得多，有效得多。