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神秘的星空
自古以來,天體運(yùn)行對人類來說一直是個神秘莫測、變化多端的領(lǐng)域。隨著人類文明的發(fā)展,世界各國杰出的天文學(xué)家相繼提出不同的推測和解釋。公元前4世紀(jì)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(fā)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(xué)”被視為絕對的真理,地心說認(rèn)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(chuàng)世學(xué)說完全符合。因此這一看法在天文學(xué)領(lǐng)域占支配位置達(dá)1500年之久。
到了歐洲文藝復(fù)興時期,這方面的理論才出現(xiàn)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(yǎng)。1491年哥白尼進(jìn)入克拉科夫大學(xué)學(xué)醫(yī),該校以數(shù)學(xué)和天文學(xué)聞名于歐洲。在校期間,哥白尼對天文學(xué)也開始發(fā)生濃厚的興趣,這對他一生的科學(xué)事業(yè)產(chǎn)生了很大的影響。從1496年起哥白尼先后在波洛尼亞大學(xué)、帕多瓦大學(xué)和斐拉拉大學(xué)攻讀法律、醫(yī)學(xué)、神學(xué)和天文學(xué),特別是他在歷史悠久的意大利波洛尼亞大學(xué)學(xué)習(xí)期間,受教于著名的天文學(xué)教授多美尼哥·諾瓦拉,使他的天文學(xué)研究出現(xiàn)了質(zhì)的變化。此間,他曾應(yīng)邀去羅馬講學(xué)一年,內(nèi)容是數(shù)學(xué)和天文學(xué)。1503年哥白尼獲博士學(xué)位,同年回到波蘭。
托勒密的“宇宙體系圖”
他的舅父是當(dāng)?shù)氐拇笾鹘蹋绨啄峄貒蟛痪镁蛽?dān)任了大主教的秘書職務(wù)。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(yùn)動的能力。雖然這種思想看起來荒誕不經(jīng),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(xiàn)象。因此我想,我不也可以嘗試一下,假定地球具有某種運(yùn)動,看看能不能為地球的轉(zhuǎn)動比別人找到更加有效的證據(jù)。——哥白尼寫《天體運(yùn)行論》的原委
哥白尼用簡陋的觀測工具進(jìn)行研究
在家鄉(xiāng)履職牧師職務(wù)的同時,哥白尼對天文學(xué)的興趣與日俱增。他用及其簡陋的觀測工具(此時距望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)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(guī)律,經(jīng)過長期反復(fù)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(rèn)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?zhí)栠\(yùn)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?yàn)榈厍虮旧碓谧詡鞯木壒省?/strong>
哥白尼的上述看法最初見于1510年他寫的《短論》,當(dāng)時這篇論文并未發(fā)表,卻在學(xué)術(shù)界廣泛流傳了二十多年時間。《短論》尖銳地指出,托勒密的學(xué)說已陳舊過時了,違背科學(xué),而日心說才是科學(xué)的天文理論。
《天體運(yùn)行論》中哥白尼的宇宙觀
1539年,一位年僅25歲的德國天文學(xué)者喬治·萊蒂克斯訪問哥白尼。他原本打算只待幾個星期,結(jié)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(jìn)行無數(shù)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(fā)表在當(dāng)?shù)氐囊患译s志上,成為了第一篇介紹哥白尼科學(xué)論文的文章。
……我經(jīng)過大量持久的觀察,終于發(fā)現(xiàn),如果把其余行星的運(yùn)動歸因于地球的轉(zhuǎn)動,并按每個行星的周期計(jì)算這些運(yùn)動,那末,不僅將得知這些行星是一種結(jié)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(lián)系,以致任何部分如果調(diào)整位置,便將導(dǎo)致其余部分乃至整個宇宙發(fā)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(yīng)出版他的原稿。經(jīng)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(yùn)行軌道(共六冊)》,簡稱《天體運(yùn)行論》。1542年書稿付印,那時的哥白尼已經(jīng)臥病在床,身體極度衰弱。
《天體運(yùn)行論》
當(dāng)1543年5月24日第一本散發(fā)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(fù)地?fù)崦鴷灰粋€小時以后,他就停止了呼吸。
土星饒?zhí)栆蝗π枰陼r間;在土星之后是木星,饒一圈是十二年;然后是火星,轉(zhuǎn)一圈要二年;地球公轉(zhuǎn)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(fā)光體現(xiàn)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(yùn)行論》
《天體運(yùn)行論》扉頁
《天體運(yùn)行論》是用拉丁文寫成的,扉頁上寫著“獻(xiàn)給教皇保羅三世”,以求關(guān)心和保護(hù)。全書共分為六冊。第一冊是關(guān)于宇宙的概述和日心說的基本內(nèi)容;第二冊是關(guān)于總的行星的位置和天體運(yùn)行的規(guī)律。其他四冊詳細(xì)地介紹了地球、月亮以及其他星球的運(yùn)行情況,計(jì)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(xué)宇宙觀的致命打擊。因?yàn)榘凑丈駥W(xué)的觀點(diǎn),地球是上帝選定的宇宙中心,地球上的人類是上帝創(chuàng)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(dāng)時的封建勢力和宗教勢力對哥白尼的進(jìn)步學(xué)說大為震驚,并立即對哥白尼的學(xué)說發(fā)動了激烈的輿論圍攻。頑固的神學(xué)主義者視“日心說”為異端,斥之為“愚蠢、荒謬、虛假,與神學(xué)格格不入”。羅馬教皇曾攻擊說“哥白尼的學(xué)說是錯誤的、完全不符合《圣經(jīng)》的異端學(xué)說。”1616年教會將哥白尼的《天體運(yùn)行論》列為禁書。從那時起,該書被禁達(dá)2個世紀(jì),直到1835年才重見天日。
在東方,當(dāng)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(dāng)時的封建文人發(fā)出驚呼:“哥白尼的學(xué)說是上下易位、動靜倒置、離經(jīng)叛道、不可為訓(xùn)”,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(dāng)時的清政府乃至亞洲,已落后于世界潮流,作出這樣的反應(yīng)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(xué)領(lǐng)域開辟了道路。后來的天文學(xué)家在哥白尼的理論基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出宇宙無限論,認(rèn)為太陽并不是一切星球軌道的真正中心,從理論和實(shí)踐彌補(bǔ)了哥白尼“日心說”的缺陷,使天文學(xué)不斷地得到發(fā)展。同時代的兩位意大利著名人物布魯諾和伽利略,17世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)行星繞太陽的橢圓軌道規(guī)律的刻卜勒、17世紀(jì)末創(chuàng)建天體力學(xué)基礎(chǔ)萬有引力的牛頓以及19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)一顆太陽系新星——海王星的勒威耶和亞當(dāng)斯等,都不同程度地在哥白尼開辟的天文學(xué)道路上取得新的成就,為天文學(xué)發(fā)展作出重大的貢獻(xiàn)。
伽利略因堅(jiān)持哥白尼的學(xué)說遭到教會的審判
當(dāng)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(jiān)持哥白尼的學(xué)說被教會判處終身監(jiān)禁,在教會的嚴(yán)刑拷打?qū)徲嵜媲埃步^不下跪譴責(zé)哥白尼的“日心說”。
哥白尼敢于向教會權(quán)威挑戰(zhàn),
布魯諾堅(jiān)持真理付出了生命,
伽利略使用望遠(yuǎn)鏡觀測星空,
科學(xué)的發(fā)展從此便大踏步前進(jìn)……
中國“天眼”向全世界科學(xué)家發(fā)出邀請,歡迎你們使用天眼進(jìn)行天文觀測
哥白尼(著), 葉式輝(譯).天體運(yùn)行論[M]北京:北京大學(xué)出版社,2006年5月.
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