科技改變生活 · 科技引領未來
科技改變生活 · 科技引領未來
神秘的星空
自古以來，天體運行對人類來說一直是個神秘莫測、變化多端的領域。隨著人類文明的發展，世界各國杰出的天文學家相繼提出不同的推測和解釋。公元前4世紀由古希臘的亞里士多德提出地心說，公元2世界由托勒密發展起來。
亞里士多德的宇宙中心論
那時，歐洲教會的“教條”和“神學”被視為絕對的真理，地心說認為地球是上帝安排的“天之驕子”，地球是固定的、不變的物體，處于宇宙的中心，這與上帝創世學說完全符合。因此這一看法在天文學領域占支配位置達1500年之久。
到了歐洲文藝復興時期，這方面的理論才出現了突破，代表人物是尼古拉·哥白尼。
哥白尼
哥白尼1473年2月15日生于波蘭維斯瓦河畔托倫城，父親是位商人，哥白尼10歲時喪父，由舅父撫養。1491年哥白尼進入克拉科夫大學學醫，該校以數學和天文學聞名于歐洲。在校期間，哥白尼對天文學也開始發生濃厚的興趣，這對他一生的科學事業產生了很大的影響。從1496年起哥白尼先后在波洛尼亞大學、帕多瓦大學和斐拉拉大學攻讀法律、醫學、神學和天文學，特別是他在歷史悠久的意大利波洛尼亞大學學習期間，受教于著名的天文學教授多美尼哥·諾瓦拉，使他的天文學研究出現了質的變化。此間，他曾應邀去羅馬講學一年，內容是數學和天文學。1503年哥白尼獲博士學位，同年回到波蘭。
托勒密的“宇宙體系圖”
他的舅父是當地的大主教，哥白尼回國后不久就擔任了大主教的秘書職務。1512年，他的舅父去世，哥白尼全家遷居埃爾布拉格，他成為了那里的一名牧師。
我開始思考地球運動的能力。雖然這種思想看起來荒誕不經，但是我知道，有人在我之前已自由地想象他們要用哪些圓圈以便解釋天文現象。因此我想，我不也可以嘗試一下，假定地球具有某種運動，看看能不能為地球的轉動比別人找到更加有效的證據。——哥白尼寫《天體運行論》的原委
哥白尼用簡陋的觀測工具進行研究
在家鄉履職牧師職務的同時，哥白尼對天文學的興趣與日俱增。他用及其簡陋的觀測工具（此時距望遠鏡的出現還有100多年），測量星球的高度，追逐星球的軌跡，研究天體的規律，經過長期反復的努力，他終于提出一種新的理論——“日心說”，推翻了托勒密的舊理論體系。
日心說示意圖
日心說認為，地球不是宇宙的中心，也不是固定不動的，所有的行星都以太陽為中心，地球只不過是饒太陽運行的一個普通的星球而已。人每天看見太陽、星星在天上移動，那是因為地球本身在自傳的緣故。
哥白尼的上述看法最初見于1510年他寫的《短論》，當時這篇論文并未發表，卻在學術界廣泛流傳了二十多年時間。《短論》尖銳地指出，托勒密的學說已陳舊過時了，違背科學，而日心說才是科學的天文理論。
《天體運行論》中哥白尼的宇宙觀
1539年，一位年僅25歲的德國天文學者喬治·萊蒂克斯訪問哥白尼。他原本打算只待幾個星期，結果住了兩年，成為哥白尼的知己。他讀哥白尼的手稿及其材料，與哥白尼進行無數次的長時間討論。他整個身心都被哥白尼的理論深深吸引住了。后來他寫了一封長信給在紐倫堡的老師約翰·舍恩納。此信1540年發表在當地的一家雜志上，成為了第一篇介紹哥白尼科學論文的文章。
……我經過大量持久的觀察，終于發現，如果把其余行星的運動歸因于地球的轉動，并按每個行星的周期計算這些運動，那末，不僅將得知這些行星是一種結果，而且，這些行星和所有天體依次相繼的順序和大小乃至天穹本身都彼此聯系，以致任何部分如果調整位置，便將導致其余部分乃至整個宇宙發生混亂。——哥白尼
后來，在萊蒂克斯和其他朋友的一再要求下，哥白尼答應出版他的原稿。經哥白尼重新整理過的手稿，題為《托倫的尼古拉·哥白尼論天體運行軌道（共六冊）》，簡稱《天體運行論》。1542年書稿付印，那時的哥白尼已經臥病在床，身體極度衰弱。
《天體運行論》
當1543年5月24日第一本散發油墨清香的書從紐倫堡送到哥白尼的病床前時，哥白尼已看不清字跡了，他用一雙顫抖的手反復地撫摸著書，只一個小時以后，他就停止了呼吸。
土星饒太陽一圈需要三十年時間；在土星之后是木星，饒一圈是十二年；然后是火星，轉一圈要二年；地球公轉一年；金星饒一圈只需要九個月；水星則僅要八十天！而太陽居于群星的中央。真的是這樣——在這輝煌無比的廟堂里，這個發光體現在能夠普照一切，難道誰還能把他放在另一個比這更好的位置上嗎？……因此，太陽儼然系踞于王者之上，君臨圍繞著它的群星。——哥白尼《天體運行論》
《天體運行論》扉頁
《天體運行論》是用拉丁文寫成的，扉頁上寫著“獻給教皇保羅三世”，以求關心和保護。全書共分為六冊。第一冊是關于宇宙的概述和日心說的基本內容；第二冊是關于總的行星的位置和天體運行的規律。其他四冊詳細地介紹了地球、月亮以及其他星球的運行情況，計算公式和圖表等。
在西方，毋庸置疑，哥白尼“日心說”是對宗教神學宇宙觀的致命打擊。因為按照神學的觀點，地球是上帝選定的宇宙中心，地球上的人類是上帝創造的，在地球、月亮、星星、太陽之外，則是上帝的天國。
“日心說”顯然是與之相針鋒相對的，因此當時的封建勢力和宗教勢力對哥白尼的進步學說大為震驚，并立即對哥白尼的學說發動了激烈的輿論圍攻。頑固的神學主義者視“日心說”為異端，斥之為“愚蠢、荒謬、虛假，與神學格格不入”。羅馬教皇曾攻擊說“哥白尼的學說是錯誤的、完全不符合《圣經》的異端學說。”1616年教會將哥白尼的《天體運行論》列為禁書。從那時起，該書被禁達2個世紀，直到1835年才重見天日。
在東方，當時的中國正值清朝乾隆年間，商人和傳教士將哥白尼的“日心說”帶到中國，當時的封建文人發出驚呼：“哥白尼的學說是上下易位、動靜倒置、離經叛道、不可為訓”，對“日心說”百般詆毀和批判，在社會上的反響平平，并未得到廣泛的傳播。當時的清政府乃至亞洲，已落后于世界潮流，作出這樣的反應今天看來已不足為奇。
行星繞太陽的橢圓軌道
哥白尼提出“日心說”，在天文學領域開辟了道路。后來的天文學家在哥白尼的理論基礎上，進一步提出宇宙無限論，認為太陽并不是一切星球軌道的真正中心，從理論和實踐彌補了哥白尼“日心說”的缺陷，使天文學不斷地得到發展。同時代的兩位意大利著名人物布魯諾和伽利略，17世紀初發現行星繞太陽的橢圓軌道規律的刻卜勒、17世紀末創建天體力學基礎萬有引力的牛頓以及19世紀發現一顆太陽系新星——海王星的勒威耶和亞當斯等，都不同程度地在哥白尼開辟的天文學道路上取得新的成就，為天文學發展作出重大的貢獻。
伽利略因堅持哥白尼的學說遭到教會的審判
當然，教會對日心說的仇視也沒停止，其中布魯諾由于提出多太陽系和宇宙無限論的思想，被羅馬教會綁在火刑柱上活活燒死。伽利略由于堅持哥白尼的學說被教會判處終身監禁，在教會的嚴刑拷打審訊面前，也絕不下跪譴責哥白尼的“日心說”。
哥白尼敢于向教會權威挑戰，
布魯諾堅持真理付出了生命，
伽利略使用望遠鏡觀測星空，
科學的發展從此便大踏步前進……
中國“天眼”向全世界科學家發出邀請，歡迎你們使用天眼進行天文觀測
哥白尼（著）， 葉式輝（譯）.天體運行論[M]北京：北京大學出版社，2006年5月.
文中圖片來源于網絡，感謝圖片制作者的辛勤付出，若有侵權，請聯系長歌君刪除
高悅東