哥白尼学说的产生及意义

第一节　哥白尼学说的产生及意义

在哥白尼的时代，天文学中占统治地位的观点是托勒密的地球中心说。这一 学说本来是古代人对天体运动的一种解释。它正好与当时的观测资料相吻合，并且与人们的经验相一致，所以比较容易为人们所接受，一直流传了1000年。

可是到了中世纪后期，天主教会给它披上了一层神秘的面纱，硬说地球居于宇宙中心，证明了上帝的智慧，上帝把人派到地球上来统治万物，就一定让人类的住所（地球）处于宇宙的中心。这种荒唐的说法被当做权威加以崇信之后，托勒密的学说就成为不可怀疑的信条而阻碍着天文学的进步。

实践是真理的审判官，它不会因权威而屈服。随着天文观测水平的提高，“本轮—均轮”体系与观测教据之间总是不断地出现矛盾。为了解释行星运动的不规则行为，托勒密的后继者们用不断增加轮子的办法加以补救，致使这个体系显得十分复杂，极不协调。

哥白尼和少数进步科学家在文艺复兴思潮的熏陶下接受了古希腊理性主义传统，特别是毕达哥拉斯学派的教学传统。他们把一个学说在数学上是否简单、完美放在首位作为评价这一学说的标准。托勒密的体系虽然在解释单个行星行为上与观测相符合，但是整个说来却破坏了自然界在数学上的和谐和完美。正是追求自然界在数学上完美的这种意向把哥白尼引上了探索新宇宙观的道路。

尼古拉·哥白尼（1473～1543年）出生在波兰的一个商人家庭。他10岁时丧父，在舅父的抚养下长大成人。1491年进入波兰克拉科夫大学学习，在那里他对天文学产生了兴趣并学会用仪器观察天象。1496年赴意大利留学先后逗留了9年，在波隆那和帕多瓦等大学学习法律和医学。但是他着力钻研的是天文学、数学、希腊语和柏拉图的著作。

尼古拉·哥白尼

在这期间，他受到人文主义运动的领导者、著名天文学家诺瓦腊（1454～1504年）的影响以及希腊古典著作的启发，逐渐形成了太阳中心说的思想。1506年他回到国内，从此一面完善他的学说，一面进行天文观察，用观察和计算对学说加以核对和修正。经过30多年的努力，他终于写成了六卷本的《天体运行论》一书，总结和阐述了他的学说。该书于1543年出版，可是当他拿到这一著作的第一个印刷本时，他已重病在床，正值弥留之际。哥白尼深知自己的观点与传统见解之间的对立，他在该书的序言中明白表示，那些“对数学一窍不通的无聊的空谈家会摘引《圣经》的章句加以曲解来对我的著作进行非难和攻击……我绝不予以理睬，我鄙视他们，把他们的议论视同痴人说梦，加以摒弃”。可惜的是，哥白尼的这一序言在出版时被出版者自己撰写的序言取代了，直到300年后，哥白尼的原序才公之于世。

《天体运行论》书影

在《天体运行论》一书中，哥白尼阐述他的太阳中心这一学说的要点是：地球不是一个静止不动的天体，它不在宇宙的中心位置上，它是一颗普通的行星，既有自转，又围绕中心天体旋转。太阳处于宇宙的中心，它照亮整个宇宙，并驾驭着周围的行星。天体的运动中包含着地球运动的因素，因为我们站在运动着的地球上观测天象，就像我们在行驶的船上看岸上的事物一样，如果不考虑地球的运动就不能正确地理解我们所看到的天体运动的现象。

日心说

根据这些观点，哥白尼解释了太阳东升西落的现象和整个天球的旋转运动。他认为这是地球自转的反映。而太阳和行星的周年运动是地球和其他行星绕太阳作周年运动的结果。此外，哥白尼还根据地球和其他行星的相对运动，根据地球自转轴的运动解释了岁差，并且在测定了行星的公转周期之后，重新安排了太阳系诸天体的排列顺序。他指出，太阳系的行星在各自的圆形轨道上围绕太阳旋转，它们的轨道大致处在同一个平面上，它们公转的方向也是一致的。月亮围绕着地球旋转，并且和地球一起绕着太阳旋转。

哥白尼的这些解释使以前看来极不协调的种种天象变得十分简单而又合理，他把太阳系中天体的运动归因于一个统一的原因（即地球的自转及其绕太阳的公转）。

迄今最完整的三维宇宙图

太阳中心说的发表是近代科学史上一件划时代的大事，它颠覆了1000多年来占统治地位的宇宙观，给我们描绘了一幅关于太阳系的科学图景，为近代天文学奠定了基础。

尤其重要的是，这一学说宣告了神学宇宙观的破产，开始了自然科学从神学中的解放运动。太阳中心说以叛逆教会权威的姿态向世人表明：既然传统的天文观不是亘古不变的绝对真理，那么就没有什么学说不可以怀疑，就没有什么学说不可以改变。这个界限一旦被打破，思想解放的潮流就会像决堤的洪水势不可当。恩格斯在评价哥白尼学说的革命意义时说，哥白尼那本不朽著作的出版是自然科学向宗教权威发出的挑战书，是自然科学借以宣布独立的宣言。

尽管太阳也不是宇宙的中心，茫茫宇宙实际上无中心可言，但是，“日心说”改变了人类对宇宙的根本看法，更接近客观实际。同时，“日心说”动摇了当时教会赖以生存的根基，因此，哥白尼直到临终才公布了他的研究成果。随后，伽利略用大量的观测事实有力地证明了哥白尼的“日心说”，他也因此被罗马教廷异端裁判所判罪管制，这一错误的判决直到伽利略去世338年后的1980年才被取消。爱因斯坦在纪念哥白尼逝世400周年的大会上曾指出，他（指哥白尼）对于西方摆脱教权统治和学术枷锁的精神解放所作的贡献几乎比谁都大。这些评价是十分恰当的。

哥白尼学说也有它不可避免的弱点。由于他完全从数学的观点看问题，他给我们提供的仅仅只是一个几何上简单而完美的宇宙模型，并没有回答由于地球运动在力学上产生的一系列问题。例如，地球上的物体为什么不会因为地球的自转而被抛到宇宙空间中去？天空的飞鸟为什么顺着地球运动的方向飞翔比向相反的方向飞翔时看起来并不更省力一些？如果地球是运动的，那么在地球上观察恒星就会因1年中地球的位置的变动而使恒星显出一个微小的视位移，这种位移我们今天就叫恒星视差，可是当时由于观测仪器的精度不够，人们并没有看到恒星视差的存在。这些问题曾经成为那时反对地球运动和太阳中心说的重要论据，哥白尼学说面临实践的考验。哥白尼对这些诘难虽然也作出了自己的回答，但他的答案不是过于笼统就是不得要领，因而不能制服争论的对手。