北方向航行了三个月，没有遇到过暴风雨和海浪的袭击，他们便将“大 南海”改称“太平洋”。 时间已到了1521年的1月，麦哲伦的船队还没有发现他们的日标 香料群岛。食物和饮用水开始告缺，最后他们其至不得不食用船板喝 污水。船所有的人都病倒了，惟有麦哲伦意志坚强，挺过了饥饿和疾 病，筑静地指挥者船队向既定的方向前进。3月6日，他一行抵达了 关岛，28日抵达马萨瓦岛，4月初到达达宿务岛，这里离香料群岛已经 不远了。就在这时，麦哲伦介人了-场当地土著的内江，在4月初的 次战斗被杀身亡。余部死里逃生，于当午1月终于孩行到了他们的 目的地摩鹿古群岛。这一次历时两年多的两航历程太过艰摊，船员们一 个个心有余悸，谁也不意再走回头路。于是，他们沿葡萄牙人达· 伽马已经开辟了的航线，经马六甲海峡横越印度洋，再绕好望角北上回 国。1522年9月6日，在经历了近三年的航程之后，麦哲伦的船队绕地 球一周同到了他们的出发地圣卢卡尔港 走时的五条船只回来了 条，260多名水手，只有18人生还。他们的“远征队总司令"麦哲伦永远 留在了探险征程的途中。 麦暂伦船队的环球航行，无可争辩地证明了大地球形理论的正确 也纠正了托勒密地球周长值的误差，向世人展现了地球真实的地理构 成，在人类科学史上其有划时代的意义。在欢迎船队归来的庆功会上 发生了一件有趣的事情。当船员们被告知当日是9月6日时，他们极为 惊讶，因为他们的航海日志上明明记的是9月5口，而且不可能发生差 错。人们不久就明白了，这是因为他们向西航行地球一周造成的。今 天，在太平洋上设立国际日期变进线，目的就是消除因环航地球指成的 日期的不，-政 地理大发现所起的观念革命与它所带来的经济后果一样巨大 它大大突破了亚里士多德和托勒密的知识范围，使欧洲的知识阶层从 对古典作家的绝对权威的迷信中解放出来，为近代科学革命提供了良 好的心理织围和精神动力。 184
第十四章/每白足革命 第十四章哥白尼革命 近代利学是在一场科学节命巾诞生的。这场革命首先是一场观念 革命，是在既有的古典数理科学中的一场基本概念框架的变草。由哥 白尼所发动的大文学领域的革命，是整个近代科学革命的第一阶段。 【,中世纪的宇宙结构 基督教兴盛之初宜至黑暗华代终纬，希腊精致的字宙理论被当作 异端予以抛弃，代之以犹太人原始粗陋的字宙图景：宇出是 个封闭 的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底；圣地耶路撒冷位于 盒（篷）底的中央，日月屋辰悬挂在盖上，这就是所谓宇右帐篷说。它连 大地球形的概念都没有 随若致洲第-一次学术复兴，亚里士多德和托勒密所代表的希带宇 宙论开始深人人心。特别在托马斯·阿奎那将亚里士多德理论融入基 督教神学之后，地球中心理论获得了正统的地位。地球店字宙中心的 想想被赋予了宗教意义：人类及其居所地球被置于上帝的怀抱之中， 它沐浴着上帝的光辉，被圣恩所笼罩。上帝位处宙的最外层，推动者 宇宙的运行，注视着人类的一举 一动。人生活在地球上，无比安稳，如 同母腹中的胎儿，从母体吸收着营养。整个字宙全都以地球为中心，朝 着人类的地球闪烁星光。 托物密的字宙体系还被附会于一种人间的等级结构：天上的高 贵，地下的申贱，越往高处越进人神圣美妙的境地。但丁的《神曲》对这 一等级宇作了诗意的描述。在他的《天堂篇》中，但丁在少女亚德 的引领下伙次上升到了月球天、水星天，金星天、太阳天、火星天、木星 天、土显天，恒星天、水晶天（原动天），并在原动天那里窥见了上帝的 景象，沉浸在至高无上的幸福之中，实际上，经过亚里士多德物理学注 释加工过的托新密字宙体系，正好是一种等级宇宙。这主要体现在它 们的物质构成之中：地上物体由土、水、气、火四种元素组成，而天上物 体由透明无重量的以太构成；地上的物质是速朽的，而天上的以太是 永恒不巧的。对托勒密体系的背叛，不仪是一种天文学上的变革，而且 也是同亚里士多德物理学的决裂；不仅是一种字宙图像方面的改变， 而且也是对当时宗情绪和精神生活方式的挑战
第四卷617世纪：近代科学的风生 2.哥白尼革命 尼古拉·哥白尼14？3年2月19日生于波兰非斯瓦纳河胖的托 伦，一个水陆交通极为便利的著名商业城市。哥白尼10岁丧父，由男父 抚养长大。18岁那年，哥白尼被送进波兰旧都的克拉科夫大学学习医 学，在那里产生了对天文学的浓厚兴趣。1496年，23岁的哥白尼来到 了文艺复兴的策源地意大利，先后在波仑亚大学和帕多瓦大学攻读法 律、医学和神学，波仑亚大学的天文学家德·诺瓦拉(de Novara,1454- 1540)对哥白尼影响极大，正是从他那里，哥门尼学到了天文观测技术 以及希腊的天文学理论，对希腊自然哲学著作的系统钻研，给了他批 判托勒密理论的勇气。1506年，他回到了阔别10年的祖国波兰，开始 构思他的新宇宙体系。 整个古代世界的天文学基本上是行星天文学。儿歌唱道“天上的 星数不清”，其实肉眼可见的也就六千多颗。它们之中的大部分虽然 ↑14-1 “斗转星移”，但保持者固定的相对位置，仿佛全都嵌在 明天球上，随天球周日旋转。这些犀被称为恒基。除恒星外，天空上还 有那么几颗垦，它们板为明亮、光芒稳定，而且并不固定在某一个相对 位置上。几个星期观测下来，便能发现它们在众星之间穿行，不断地以 变位置。这些星被称为“行尾”，希腊人叫它们“漫游者”。肉跟能见的行 共五颗，它们是金星、木星水星，火星和土星。所有的恒星都步调 致地每天由东往西转动，尚而复始，决无例外。相比之下，行星的运动 呈现出极度的不规则，它门有时往东，有时又向西，行踪诡秘。行星的 这种奇特运动早就引起了古代天文学家的注意。希腊天文学将自己的 任务规定为对行星运动给出合理的解释，特别是要按照毕达哥拉斯 柏拉图主义传统，用完美的正圆运动的复合来再现行军的表观（视）运 14-2 动，即所谓“拯数现象”。托勒密的本轮一均轮宇宙体系就是希腊人为 尼像，前面放脊 拯数行星运动"所做出的最大成就。 军天仪。 本轮和均轮的叠加，可以解释行星的逆行、亮度的变化：偏心点的 引入，又进一步解释了行星运动速度的不均匀性。但是，随着观测材料 的不断增多，为“拯数”这些现象所需要的轮子也不断增多，到了哥白 尼时代，轮子数已增加到八十多个，使得托勒密体系极为复杂。更为严 重的问题是，托勒密体系中为了与观测相一致所采用的办法，已越来越 远离毕达哥拉斯主义的理想了：由于引人了偏心等距点，地球实际上并 不处在字宙的中心。托勒密所保留的只有匀速圆周运动的概念和静止 不动的地球概念 到了哥白尼的时代，由于航海串业的大发展，对于精确的天文历表 的需要变得日益迫切。但是，用以编橱历表的托勒密理论越来越繁琐。 186
第十四章/哥白尼革命 人门开始关注天文学理论的变革。哥白尼也正是在这个紧要关头提出 了白已钓基命件理论 1509年，哥白尼写出了一个关于日心体系的《概要》，并将之抄赠 朋友们传阅，1512年，哥白尼被派往波罗的海海滨的弗洛恩堡教堂任 职。此后30年，哥白尼一直在这个教区工作。他关心普通百姓的生活 为穷人治病，深得人心。在业余时间，他继续他的天文观测，其居住的小 角楼成了“天文台”.同时，他讲一步深人地思考新的宇宙体系，于1539 年写出了天文学史上的伟大著作《天球运行论》，系统论述了他的日心 地动学说。酐白尼深知这一论太言干革命性，所以识识不敢公之于 世。当年、他的朋友和学生德国威丁保大学的者年数授雷提卡斯 (1514一1564)专程到弗洛恩堡，劝他立即出版该书。哥白尼犹豫不决 14一3哥白尼 只同意由雷提卡斯先写一本小册子简要介绍他的学说。于是雷提卡斯 《天球运行论》中 写出了《哥白尼天球运行论》提纲》，并于1540年在波兰的格但斯克出 日心体系示意图 版。之后，雷提卡斯继续力劝哥白尼出版《天球运行论》。哥白尼终于动 心了，决定由宙提卡斯负责出版事宜。旧瓶了一段时间间后，雷是卡斯要 返可莱比锡大学就职，就把出版工作交给教长奥西安德办理。奥西安德 是一个新教徒，他知道新教领袖马丁·路德坚决反对哥白尼的日心说。 还说过这样一段很过激的话：“人们正在注意一个突然发迹的天文学 家，他力图证明是地球在旋转，而不是日、月、星辰诸天在旋转。 个靠材竞想把整个天文学连底都翻过来，可是《圣经》明白写着，约书亚 喝令停止不动的是太阳，而不是地球。”所以，奥西安德很害怕该书对教 会刺激太大。结果，他擅自在书前加了一个“关于本书的假设告读者”的 序言。序言中说，哥白尼只是构造了一个宇宙的数学模型以方便计算 不一定是对实在世界的真实描写。由于这篇序言没有署名，人们 直以 为是哥白尼本人写的。直到1609年，开普勘小发现，盱白尼根本不知道 加了这样一篇序言，面且他本人绝不同意序言中的观点。 1543年5月24日，刚刚印好的《天球运行论》送到了哥白尼面 前。这时候，他已经因中风卧床了很久。据说，他只用颤抖的手抚摸了一 下这本书，就与世长辞了。 《天球运行论》(De revolutionibus orbium coelestium)的中译名是人所 共知的《天体运行论》，将“天球”泽成“天体”县将现代人的看法强加干 古人。因为哥白尼沿袭了希腊人的看法，认为天空转动着的是“天球 所有的星星只不过附着在天球之上。全书共分6卷，第1卷是关于日心 宇宙体系的总概说，其余各卷则将日心说具本运用来解释各大行星的 视运动。 哥白尼在卷首献词中叙述了日心地动说的来由和大致思想： 我对传统天文学在关于天球运动的研究中的素乱状态思考良久。 想到哲学家们不能更确切地理解最美好和最灵巧的造物主为线们创造 187
第四卷/16,17世纪近代科学的定生 的世乔想器的运动，我感到懊恼。.由这个缘蚊，我不辞辛苦重读了 我所能爆到的一学家的作，香蒙了解是有人提出过与天文学 教师在学校重所讲没的不相同的天球远动、实环上，我首先在西塞罗 放剪作中本到，城寒塔斯设想村地球产运动。后来我花普卷塔尔赫的 作品中发现，还有别的一些人持有这一见解 从这县资烫到启发，我也开始号虑地球的可动性。虽然这个想 法似平很充唐，但我知道为了架释天文现象的后的，我的前人已经随意 设想出各护各样的圆。因此我想，我也可以用地球有某种运动的假 设，来确定是否可以投到比我的先行香更可靠的对天球运行的解释。 于是，假定地球具有我在本书后面所子的那业运动，我经过长 棚，认真的研究终于发现：如果花共能行星的运动与地球的轨道运行联 系在一起，并按每行星的岳转来让管，5久不仅可以对轿有的行星和 球朱得出它们的观蒲现象，还可以使它们为顺序和大小以及苍等本身 全都联系在一起？，以至不能移动某一部分的任何东西而不在其他部 分和整个宙中起乱。 构成托勒密宇宙体系的是如下四个假定：第~，天是球形的而且像 球那样转动：第二，地也是球形的：第三，地位于天的中央：第叫，地球静 止不参转动。哥白尼对前两点是赞问的，但不同意后两点。 首先，哥白尼提出了能球白转和公转的概念。全部起率的周日族 转实际上是地球白转造成的，正是地球由西向东绕轴白转，才引起唇夜 的变化：而太的周年视运动，实际上是山地球绕太阳每年公转一进 成的。哥白尼还提出地球行第三种运动，即所谓“倾角运动”，这个周年 的旋转运动使地球门转轴在公转时与黄道保持固定父角，从而形成 地球上四季的养别。 其次，哥白尼用太阳取代地球位丁宁亩的中心，所有的行星包括 地球均以太阳为中心转动。这一变动使得各大行星的运动获得了统 性。本米在托勒密体系中，水星、金民是所谓内行星，它们在各自均轮 上运行周期是年，而火犀，木星，十星这二个外行是，它们的本轮运动 周期为一年，这里实际上均包含了与太阳有关的周年运动的因素，但 得不到解释。将太阳置子宇宙中心之后，这-丙素就成了诸行星绕共 同的巾心太H运行的证据。此外，在托勒密体系中，无法解释内行星的 本轮中心为何总是处在日地连线上：字宙中心转换之后，这一点也变 得极为自然。总而言之，日心体系使行星运动其有偏定性和统-一性，而 地心体系中每颗；星各有其独特的运动结构，整体上可以有不同的几 何构成，银乏惟一性。 哥白尼最终构造的宇宙图景是：最外层是恒星天，它是静止不动 的，构成了行星运动的参考背景：最远的行生是土星，其运行周斯是30 华。以后衣次是木犀，周期12年：火星，周期2年：地球，周期1年；金 1188