第十四空/好白尼革命 是，9个月：最后是水星，88天绕太阳一周。月亮是地球的卫星，它既陆 地球绕太阳转动，每月又绕地球旋转一周。 日心说受到的责难一开始完全是科学和常识上的。首先人们怀疑 如果地球以如此大的速度运动，那必定会分崩离析。哥白尼的解释是 从前比地球大得多的天球以更大的速度旋转都不会瓦解，地球当然也 不会。其次，有人质疑说，既然地球在运动，那地球上的物体为何没有被 抛在后面。对这一点，哥白尼的回答不是特别有力。最后，是一个老问 题，地球如果相对于恒星运动，那么应该可以观察到恒星的周年视差， 可实际上从来也没有观测到过恒垦视差。哥白尼的回答是：“它们非常 谣远，以致周年运动的天球及其反映都在我们的眼前消失了。光学已经 表明，每 个可以看见的物体都有一定的距离范间，超出这个范围它就 看不见了。从土星（这是最远的行星）到恒星天球，中间有无比浩大钓空 间。”因此，我们根本觉察不到恒星的周年视运动。 日心说比地心说最明显的优点是它的简洁性，这一点连哥白尼学 说的反对者们也是承认的。大小轮子由八十多个诚少到约34个。此外 哥白尼成功地恢复了毕达哥拉斯主义的理想，正圆运动得以更好保持 几乎所有的本轮和均轮都沿同一个方向运行，等距偏心点被取消，太阳 真正处于字宙的中心。 哥白尼革命带动了一系列规念上的变革，首先，它使地球成为不断 运动的行星之一，打破了亚里土多德物理学中天地决然有别的界限。其 次，它破除了亚里士多德的绝对运动概念，引人了运动相对性现念。再 次，字宙中心的转变，暗示了宇宙可能根本就没有中心，而无中心的宇 宙是与希脂古典的等级宇宙完全对立的。最后，由于地球运动起来了， 恒星层反而可以静止不动，这样一来，诸恒星也就不必处在同一个球层 之中。过去人们一直认为，既然恒星层是转动的，那就不可能是无限 的。如今恒星层既然没有运动，借以论证宇宙有限的理由也就不再成立 了。英国哲学家托马斯·迪吉斯1576年发表了《天球运行的完整描述》 一书。在该书中，迪吉斯宣称恒星层可以向上无休止地延长，恒尾不 定都处在同一球面上，有高有低，由于恒星距离人太远故人眼觉察不出4一4遍吉斯 共高低的差别。有些层星较小是因为距离较远，而大多数星星因距离太 中的无限字宙 远而不为我们所看见。迪吉斯实际上含糊地说出了宇宙的无边性。但他 图 是一个哥白尼主义者，还保留了恒星天层内的一切天球结构。 3.布鲁诺 哥白尼体系与当时的宗教思想、与占统治地位的亚里士老德物理 学，以及与常识心理均相抵触，一开始遭到了各方面的反对。直到牛顿 发现万有引力定律之后，才逐步为天文学家所公认。这一百多年，日心 189
养四在/16”纪五代科学的生 说经历了一段曲折的历程。布鲁诺的殉难是日心说经受的一次严峻的 考验。 乔尔丹诺·布鲁诺(Giordano Bruno)1548年1月出生于意大利那 不勒斯附近的诺拉镇 一个贫苦的家庭，17岁进那不勒斯的圣多米尼克 修道院。他全凭顶强的自学，成为当时一名知识渊博的学者。受当时文 艺复兴思想的影响，他对基督教中世纪的一切传统均持怀疑态度。他 极力倡导思想自由，宜场无神论。一接触到哥白尼的学说，他马上燃烧 起了火一般的热情。哥白尼学说中的革命精神强烈地感染了布鲁诺， 宜扬日心说以至进一步宜扬字宙无限的思想，成了他终身的事业。大 胆的思想，强烈的叛逆精神加上富有鼓动性的演讲才华，使教会感到异 常害怕和愤怒。1576年，28岁的布鲁诺逃出了修道院，开始了长期的 流亡生活。 1583年，布鲁诺来到伦敦，在这里度过了两年多比较安静的时期 他的哲学著作《论原因、本原和太一》以及论无限的宇宙和多世界》就 145 布 是在伦敦写作并于1584年出版的。在这些著作中，布鲁诺以天才的直 觉，发展了哥白尼的宇宙学说，提出了宇宙无限的思想。布鲁诺认为」 宇宙是统一的、物质的、无限的，太阳系之外还有无限多个世界。太阳 并不静止，也处在运动之中：太阳并不是宇宙的中心，无限的宇宙根本 没有中心。 布鲁诺本人并不是一位天文学家，但他通过哲学思辨得出的字宙 无限性观念，在思想史上具有无比的重要性。整个近代的宇宙论革命， 就是从封闭的世界走向无限的字宙。哥白尼的字宙体系仍是 个有限 的体系，它依然保留了天球的概念。相比之下，布鲁诺超前干时代太多 了。他所描述的与太阳系并存的无限字宙图景，差不多三百年后才得 到科学界的公认。 布鲁诺的激进思想使天主教会暴跳如雷、恼羞成怒。教会派人到处 辅提他，但一次次扑空。1592年5月23日，布鲁诺终于在意大利的威尼 斯因被人出卖而被捕。次年2月，他被押解到罗马，囚禁在宗教裁判所的 监狱理，在长达7年的审讯之中，布鲁诺始终没右屈服。整会最后料地火 刑。布鲁诺听完宣判后轻蔑地说：“你们宣判时的恐惧甚于我走向火堆。 临刑前，罗马教廷再一次劝他杆悔，并说那样就可以免刑，布鲁诺镇静地 走向鲜花广场上架好了的柴堆，豪迈地回答说：“我愿做烈士而牺牲！ 1600年2月17日，布鲁诺因坚持真理而献出了自己的生命。 4.第谷·布拉赫：天才的观测家 14-6第谷 哥白尼学说一开始不仅受到天主教会的敌视，而且也遭到许多天 文学家的反对。他们之中最著名的是第谷·布拉赫(1546一1601)。但 190
第十四章/哥白尼革命 历史就是这样捉弄人，第谷本人虽然反对哥白尼体系，他的天文观测工 作却为哥白尼日心学说的发展开辟了道路。 第谷出身于丹麦一个贵族家庭，13岁进入哥本哈根大学学习法律 和哲学。4岁那年，因为参加了一次日食观察，对天文学产生了浓厚的 兴趣，便改学数学和天文学。从1563年开始，第谷自己购买仪器进行天 文观测，首先发现了木星和土星的运动与当时流行的星表不一致」 1572年11月11日，天空出现了-颗明亮的新星。 这颗新星以前从未 出现过，但这时成了全天最亮的一颗星。它是一颗行星吗？第谷仔细观 了这颗新星的行踪，但未发现有丝毫视运动，这就说明它不是一颗行 星，而是一颗恒星。第谷将自己的观测结果写成了一本书。在书中，他 首次发明了“新星”(Nova)一词，而且由视差的测量结果证明新星距离 相当遥远。这本书实际上给了亚里士多德的天空完美不变的观点以有 力的驳斥。《论新星》的小书出版之后，第谷在天文学界的声望大增。丹 麦国王腓特烈二世为了防止这位杰出的丹麦天文学家流失到当时的天 ↑1A 第谷 文学中心德国，专门拨巨款为他在维文岛上修建了一个天文台。这是 设计的象 近代第一个真正的天文台，于1580年落成。 在这座皇家天文台里，第谷工作了近二十年。期间，第谷利用当时 最先进的观测技术，广泛，系统、细致、精确地观测并记录天象，达到了 那个时代的最高水平。他的天象记录，几乎包罗了望远镜发明之前肉 服所能观测到的全部。1577年，第谷仔细观测了当时出现的 个巨天 的彗星，证明它也比月亮遥远。这就更沉重地打击了亚里士多德的天 界完美观。亚里士多德的时代也注意到了普星现象，但通常解释成大 ↑14-8第谷 书中第谷体系示 意图。其中把彗 看做一种直 的天体。 16世纪的印刷 总描述577任 的一次彗星迎容 位观察者正在 记录犀的形 另位帮助 灯
第四卷/16,7世纪：近代利学的深车 M 气现象 是月下世界的争情。第谷还发现，售星的轨道不可能是正圆 的。这样一来，希腊字宙论中的水晶大球概念就成了问题因为非正圆 轨道的曹星必定要在各行星天球之间穿越。第谷本人在字宙观上十分 保守，他内心并不愿意打破水晶天球所以对星轨道的这 重要发现 卡作肝一步的解释。 第谷是一个天才的观家，但在理论上因循守旧。他完全清楚日心 说的优点，而且赞美它是“美丽的几何构造”，但他不能同意地球运动的 既今令丙为没右亚到后與的抑差。实际，未观利到扣星的周东视老 这件事情有两种可能的解释：一是地球确实不动。是恒是太过遥远。第 谷宁可相信前者，也不背相信行星恒星之向有如此阔的虚空空间 第谷虽然不同意地动概念，但对托勤密体系也不满意。1583年，他 出版了一本论井星的书。在书中，他提出了自己设计的混合体系：“按 1651年出 部书中的 图，斯女神 在称量哥白尼体 系和第谷休系 来第合 ,14 -11 谷在维文岛上的 天文台里工作 (1587).他透过 墙上的狭缝观察 一颗恒星或行 星 192
第十四幸/哥白尼革命 照古人的说法和《绘》的启示，我认为只能把地球安置在世界中心但 我不赞成托勒密那种生张。我想，只有太阳月亮以及包含全部恒星的 第八重天才以地感为中心而运行，五颗行星则绕太阳运行。太阳处在它 们的轨道中心，它们象陪伴君王那样绕太阳作周年运动。 ”)第谷的这 个混合体系，从数学上与哥白尼体系完全等价。 第谷系统、精确的观测材料，为历法改革奠定了基础。1582年在教 皇格里高利十三世主持下，完成了对基督教世界沿用了一干多年的儒 略历的改历工作，颁行了格里高利历。此外，第谷长期系统的观测资料 直接导致了当时最先进的表的出现 ↑14-12 第 据说第谷在日常生活中，脾气很不好，遇事好争斗，而且因为自己 谷1598年建 是贵族而骄做自大。丹麦国王群特烈二世很宽容，对他的这些缺点毫不 的天文台 计较。但是，1588年腓特烈二世去世后，新国王克里斯蒂安不喜欢第谷 的这种脾气，儿年后便不再资助第谷的工作。这使他陷入困境。1597 年，德国国王鲁道夫二世邀请他去，第谷遂举家迁往德属的布拉格新区 定居。在那里，他发现了开普勒并收为助手。他将自己毕生观测所得的 材料全部交给了开普勒，并让他依此着手编制行星运行表。1601年10 月24日，第谷因病去世，临终前，他喃喃地说：“我多希望我这一生没有 虚度啊！”1602年，开普勒编辑出版了第谷遗留下来的观测资料，并从 中探讨行星的运动规律。开普勒的伟大工作真正使第谷一生没有虚 5.开普勒：天空立法者 哥白尼体系执著地坚持希腊古典的正圆运动观念，因此不得不继 续沿用本轮一均轮组合法，以获得与观测现象的相符惟有开普勒彻底 14-13 开 抛弃了正圆运动的概念，才确立了太阳系的概念。 普初像 约翰·开普勒(Johann Kepler,1571一1630)生于德国南部瓦尔 城。父亲是位职业军人，祖父曾当过市长。开普数3岁时得过天花，致使 手眼留下轻度残疾。为了找到一个合适的工作，开普勒年轻时进图宾 大学学习神学，指望将来当一个牧师。求学期间，他显示了出众的数学 才华。图宾根大学的天文学教授米切尔·麦斯特林(1550一1631)是 位哥白尼学说的同情者。他在公开教学时讲授托勒密体系，但对自己亲 近的学生则宣传哥白尼体系。开普勒就是从他那里得知哥白尼学说，并 立即成为哥白尼的拥护者的。大学毕业后，大多数学生都去当了牧师 而开普勒到了奥地利，靠麦新特林的推荐当上了格拉茨大学的数学 和天文半讲师。当时的讲师薪水很少，开普勒不得不靠编制占星历书面 养家口，他自我解嘲地说：“如果女儿占星术不挣来两份面包，那么天 文学母亲就准会饿死。 193