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尼古拉·哥白尼

尼古拉·哥白尼

尼古拉·哥白尼1473年出生于波兰。伟大的波兰天文学家,日心说的创立者,近代天文学的奠基人。40岁时,哥白尼提出了日心说,并经过长年的观察和计算完成他的伟大著作《天球运行论》。1533年,60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演,但直到他临近古稀之年才终于决定将它出版。1543年5月24日去世的那一天才收到出版商寄来的一部他写的书。哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观,这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学,为后世留下了宝贵的遗产。哥白尼遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂重新下葬。

 

生平简介

 

Nicolaus Copernicus

波兰名: Mikolaj Kopernik ( 1473.2.29 ~1543.5.24 )

现代天文学创始人,日心说的创立者 波兰著名的天文学家

尼古拉·哥白尼1473年2月19日出生于波兰(Kingdom of Poland)维斯杜拉河畔的托伦市(city of Toruń)的一个富裕家庭。18岁时就读于波兰旧都的克莱考大学(Kraków University),学习医学期间对天文学产生了兴趣。1496年,23岁的哥白尼来到文艺复兴的策源地意大利,在博洛尼亚大学和帕多瓦大学( Bologna University, University of Padua, )攻读法律、医学和神学,博洛尼亚大学的天文学家徳·诺瓦拉(de Novara,1454 -1540)对哥白尼影响极大,在他那里哥白尼学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论。后来在费拉拉大学(University of Ferrara)获宗教法博士学位。哥白尼作为一名医生,由于医术高明而被人们誉名为“神医”。哥白尼成年的大部分时间是在费劳恩译格大教堂任职当一名教士。哥白尼并不是一位职业天文学家,他的成名巨著是在业余时间完成的。

Toruń birthplace (ul. Kopernika 15, left). Together with the house at no. 17 (right), it forms the Muzeum Mikołaja Kopernika

在意大利期间,哥白尼就熟悉了希腊哲学家阿里斯塔克斯(前三世纪)的学说,确信地球和其他行星都围绕太阳运转这个日心说是正确的。他大约在40岁时开始在朋友中散发一份简短的手稿,初步阐述了他自己有关日心说的看法。哥白尼经过长年的观察和计算终于完成了他的伟大著作《天球运行论》。他在《天球运行论》(De revolutionibus orbium coelestium)中观测计算所得数值的精确度是惊人的。例如,他得到恒星年的时间为365天6小时9分40秒,比现在的精确值约多30秒,误差只有百万分之一;他得到的月亮到地球的平均距离是地球半径的60.30倍,和现在的60.27倍相比,误差只有万分之五。

1533年,60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演,提出了他的学说的要点,并未遭到教皇的反对。但是他却害怕教会会反对,甚至在他的书完稿后,还是迟迟不敢发表。直到在他临近古稀之年才终于决定将它出版。1543年5月24日去世的那一天才收到出版商寄来的一部他写的书。

“Nicolaus Copernicus Tornaeus Borussus Mathemat.”, 1597

在书中他正确地论述了地球绕其轴心运转;月亮绕地球运转;地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实。但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模。他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆,这当然是错误的。他的学说里的数学运算很复杂也很不准确。但是他的书立即引起了极大的关注,驱使一些其他天文学家对行星运动作更为准确的观察,其中最著名的是丹麦伟大的天文学家第谷·布拉赫,开普勒就是根据第谷积累的观察资料,最终推导出了星体运行的正确规律。

虽然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心学说早1700多年,但是事实上哥白尼得到了这一盛誉。阿里斯塔克斯只是凭借灵感做了一个猜想,并没有加以详细的讨论,因而他的学说在科学上毫无用处。哥白尼逐个解决了猜想中的数学问题后,就把它变成了有用的科学学说──一种可以用来做预测的学说,通过对天体观察结果的检验并与地球是宇宙中心的旧学说的比较,你就会发现它的重大意义。

显然哥白尼的学说是人类对宇宙认识的革命,它使人们的整个世界观都发生了重大变化。但是在估价哥白尼的影响时,我们还应该注意到,天文学的应用范围不如物理学、化学和生物学那样广泛。从理论上来讲,人们即使对哥白尼学说的知识和应用一窍不通,也会造出电视机、汽车和现代化学厂之类的东西。但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的学说则是不可想象的。

仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响就会完全忽略它的真正意义。哥白尼的书对伽利略和开普勒的工作是一个不可缺少的序幕。他俩又成了牛顿的主要前辈。是这两者的发现才使牛顿有能力确定运动定律和万有引力定律。

从历史的角度来看,《天球运行论》是当代天文学的起点──当然也是现代科学的起点。

1735 epitaph, Frombork Cathedral. A 1580 epitaph had been destroyed

 

趣闻轶事

 

故事一

 

沃德卡而是哥白尼少年时期最敬重也是最喜爱的一位老师。一天,哥白尼去沃德卡而家作客, 老师不在。他顺手从书架上抽出一本书, 打开一看,老师在折了角的地方写了一条批注: “圣诞节晚上, 火星和土星排成一种特殊的角度,预示着匈牙利的皇上卡尔温有很大的灾难。”

正在这时,沃德卡而推门走进来。他见哥白尼在家里看书,高兴地说:“孩子,又看什么书了?”

哥白尼毕恭毕敬地把书递过去,老师边接书边关切地问:“能看懂吗?”

哥白尼认真地回答说:“老师,我看不懂。火星也好,土星也好,都是天上的星星,他们与卡尔温毫无关系,怎么能预示他的祸福呢?”

“怎么不能呢?”沃德卡而反问道,“命星决定一切!”

哥白尼当仁不让,大声反驳说:“如果是这样,那人还有没有意志?如果有,人的意志和天上的星星又有什么关系?”

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对于哥白尼尖刻的反驳,沃德卡而并没有生气,他明白,信不信天命是关系到天文学命运的重大问题。对这个问题,他对传统的偏见有过怀疑,但又说不出道理。他踌躇再三,深情地对哥白尼说:“孩子,天命决定一切,这是几千年以来的一条老规矩,我不过是拾前人的牙慧罢了。至于你提的问题,确实很有意思。但我没有能力回答你,你如有毅力的话,以后研究吧!”

老师的希望,不久就变成了现实。几十年后,哥白尼创立了“太阳中心说”的伟大理论,宣告了“天命论”的彻底灭亡。

 

故事二

 

哥白尼从小受到良好的学校教育,喜欢观察天象。他常常独自仰望繁星密布的夜空。在他十多岁那年,父亲不幸病逝。于是,他住到了叔叔家中。有一次,哥哥不解地问哥白尼:“你整夜守在窗边,望着天空发呆,难道这表示你对天主的孝敬?”哥白尼回答说:“不。我要一辈子研究天时气象,叫人们望着天空不害怕。我要让星空跟人交朋友,让它给海船校正航线,给水手指引航程。”

 

传奇人生

 

哥白尼,伟大的波兰天文学家,日心说的创立者,近代天文学的奠基人。

 

前期经历

 

1473年2月19日生于波兰维斯瓦河畔的托伦城。10岁丧父,由舅父瓦琴洛德抚养。18岁时进克拉科夫大学,在校受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏陶,抱定献身天文学研究的志愿。三年后转回故乡。当时已任埃尔梅兰城大主教的瓦琴洛德,派他去意大利学教会法规。1497~1500年间他在波洛尼亚大学读书,除教会法规外,还同时研究多种学科,尤其是数学和天文学。对他最有影响的老师是文艺复兴运动的领导人之一、天文学教授诺法腊。1497年3月9日,他在波洛尼亚作了他遗留下的第一个天文观测记录:月球遮掩金牛座□(毕宿五)的时刻。

哥白尼在意大利的时候,因他舅父的推荐,于1497年被选为弗龙堡大教堂僧正。1501年他从意大利回国,正式宣誓加入神父团体,但随即又请假再次去意大利。先在帕多瓦大学,同时研究法律与医学。1503年,在费拉拉大学获得教会法博士学。1506年,哥白尼从意大利回到波兰。1512年他舅父死后,他就定居在弗龙堡。作为僧正的哥白尼,职务是轻松的。他把大部分精力都用在天文学的研究上。

哥白尼从护卫大教堂的城墙上选一座箭楼做宿舍,并选择顶上一层有门通向城上的平台作为天文台。这地方后来被称为“哥白尼塔”,自十七世纪以来被人们作为天文学的圣地保存下来。

 

日心地动说的创立和《天体运行论》的出版

 

哥白尼的主要贡献是创立了科学的日心地动说,写出“自然科学的独立宣言”──《天体运行论》。

当时的欧洲正处在黑暗的中世纪的末期。亚里士多德-托勒密的地球中心说早已被基督教会改造成为基督教义的支柱。然而,由于观测技术的进步,在托勒密的地心体系里必须用八十个左右的均轮和本轮才能获得同观测比较相合的结果,而且这类小轮的数目还有继续增加的趋势。当时一些具有进步思想的哲学家和天文学家都对这个复杂的体系感到不满。哥白尼接受了这种进步思想。他在意大利时研究过大量的古希腊哲学和天文学著作。他赞成毕达哥拉斯学派的治学精神,主张以简单的几何图形或数学关系来表达宇宙的规律。他了解到古希腊人阿利斯塔克等曾有过地球绕太阳转动的学说,受到很大启发。哥白尼分析了托勒密体系中的行星运动,发现每个行星都有三种共同的周期运动,即:一日一周、一年一周和相当于岁差(见岁差和章动)的周期运动。他认为,如果把这三种运动都归到被托勒密视为静止不动的地球上,就可消除他的体系里不必要的复杂性。因此,哥白尼建立起一个新的宇宙体系,即太阳居于宇宙的中心静止不动,而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。离太阳最近的是水星,其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静止不动。哥白尼把统率整个宇宙的支配力量赋予太阳,而各个天体则都有其自然的运动。他系统而明晰地批判了地球中心说,并且从物理学的角度对日心地动说可能遭到的责难提出了答复。

哥白尼用了“将近四个九年的时间”去测算、校核、修订他的学说。他曾写过一篇《要释》,简要地介绍他的学说。这篇短文曾在他的友人中间手抄流传。但是,他迟迟不愿将他的主要著作──《天体运行论》公开出版。因为,他很了解,他的书一经刊布,便会引起各方面的攻击。批判可能从两种人那里来:一种人是顽固的哲学家,他们坚持亚里士多德、托勒密的说法,把地球当作宇宙的固定的中心;另一种人是教士,他们会说日心说是离经叛道的异端邪说,因为《圣经》上明白指出地是静止不动的。当哥白尼终于听从朋友们的劝告,将他的手稿送去出版时,他想出一个办法,在书的序中写明将他的著作大胆地献给教皇保罗三世。他认为,在这位比较开明的教皇的庇护下,《天体运行论》也许可以问世。

除了这篇序之外,《天体运行论》还有另外一篇别人写的前言。哥白尼当时已重病在身,辗转委托教士奥塞安德尔去办理排印工作。这位教士为使这书能安全发行,假造了一篇无署名的前言,说书中的理论不一定代表行星在空间的真正运动,不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。这篇前言里说了许多称赞哥白尼的话,细心的读者很容易发现这是别人写的。然而,这个“迷眼的沙子”起了很大的作用,在半个多世纪的时间里,骗过了许多人。1542年秋,哥白尼因中风已陷入半身不遂的状况,到1543年初已临近死亡。延至5月24日,当一本印好的《天体运行论》送到他的病榻的时候,已是他弥留的时刻了。《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不能了解,而许多天文工作者则正如奥塞安德尔所说的那样,只把这本书当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后七十年间,虽然遭到马丁·路德的斥责,但未引起罗马教廷的注意。后因布鲁诺和伽利略公开宣传日心地动说,危及教会的思想统治,罗马教廷才开始对这些科学家加以迫害,并于公元1616年把《天体运行论》列为禁书。然而经过开普勒、伽利略、牛顿等人的工作,哥白尼的学说不断获得胜利和发展;恒星光行差、视差的发现,使地球绕太阳转动的学说得到了令人信服的证明。

哥白尼的学说不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识,而且根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。“从此自然科学便开始从神学中解放出来”,“科学的发展从此便大踏步前进”。

 

日心说发展及其意义

 

哥白尼的“日心说”发表之前,“地心说”在中世纪的欧洲一直居于统治地位。自古以来,人类就对宇宙的结构不断地进行着思考,早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张,只是当时缺乏依据,因此没有得到人们的认可。

在古代欧洲,亚里士多德和托勒密主张“地心说”,认为地球是静止不动的,其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合,处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说,把“地心说”和上帝创造世界融为一体,用来愚弄人们,维护自己的统治。因而“地心学”说被教会奉为和《圣经》一样的经典,长期居于统治地位。

随着事物的不断发展,天文观测的精确度渐渐提高,人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期,人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右,这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。在这种历史背景下,哥白尼的日动学说应运而生了。

约在1515年前,哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文,他认为天体运动必须满足以下七点:

Astronomer Copernicus:Conversation with God, by Matejko. In background:Frombork Cathedral

不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心;地球只是引力中心和月球轨道的中心,并不是宇宙的中心;所有天体都绕太阳运转,宇宙的中心在太阳附近;地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的;在天空中看到的任何运动,都是地球运动引起的;在空中看到的太阳运动的一切现象,都不是它本身运动产生的,而是地球运动引起的,地球同时进行着几种运动;人们看到的行星向前和向后运动,是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。

此外,哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动。书中,哥白尼批判了托勒密的理论。科学地阐明了天体运行的现象,推翻了长期以来居于统治地位的地心说,并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论,从而实现了天文学中的根本变革。

他正确地论述了地球绕其轴心运转、月亮绕地球运转、地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实。但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模。他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆,这当然是错误的。他的学说里的数学运算很复杂也很不准确。但是他的书立即引起了极大的关注,驱使一些其他天文学家对行星运动作更为准确的观察,其中最著名的是丹麦伟大的天文学家泰寿·勃莱荷,开普勒就是根据泰寿积累的观察资料,最终推导出了星体运行的正确规律。

这是一个前所未闻的开创新纪元的学说,对于千百年来学界奉为定论的托勒密地球中心说无疑是当头一棒。

虽然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心学说早1700多年,但是事实上哥白尼得到了这一盛誉。阿里斯塔克斯只是凭借灵感做了一个猜想,并没有加以详细的讨论,因而他的学说在科学上毫无用处。哥白尼逐个解决了猜想中的数学问题后,就把它变成了有用的科学学说──一种可以用来做预测的学说,通过对天体观察结果的检验并与地球是宇宙中心的旧学说的比较,你就会发现它的重大意义。

显然哥白尼的学说是人类对宇宙认识的革命,它使人们的整个世界观都发生了重大变化。但是在估价哥白尼的影响时,我们还应该注意到,天文学的应用范围不如物理学、化学和生物学那样广泛。从理论上来讲,人们即使对哥白尼学说的知识和应用一窍不通,也会造出电视机、汽车和现代化学厂之类的东西。但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的学说则是不可想象的。

仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响就会完全忽略它的真正意义。哥白尼的书对伽利略和开普勒的工作是一个不可缺少的序幕。他俩又成了牛顿的主要前辈。是这两者的发现才使牛顿有能力确定运动定律和万有引力定律。

Bust by Schadow, 1807, Walhalla temple

哥白尼的日心宇宙体系既然是时代的产物,它就不能不受到时代的限制。反对神学的不彻底性,同时表现在哥白尼的某些观点上,他的体系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一个小的范围内的,具体来说,他的宇宙结构就是今天我们所熟知的太阳系,即以太阳为中心的天体系统。宇宙既然有它的中心,就必须有它的边界,哥白尼虽然否定了托勒密的“九重天”,但他却保留了一层恒星天,尽管他回避了宇宙是否有限这个问题,但实际上他是相信恒星天球是宇宙的“外壳”,他仍然相信天体只能按照所谓完美的圆形轨道运动,所以哥白尼的宇宙体系,仍然包含着不动的中心天体。但是作为近代自然科学的奠基人,哥白尼的历史功绩是伟大的。确认地球不是宇宙的中心,而是行星之一,从而掀起了一场天文学上根本性的革命,是人类探求客观真理道路上的里程碑。

哥白尼的伟大成就,不仅铺平了通向近代天文学的道路,而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代。从哥白尼时代起,脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展。

Casket with Copernicus' remains, St. James' Cathedral Basilica, Olsztyn, March 2010

 

天体运行论

 

《天球运行论》的第一卷是全书的精髓,先后论述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动”。哥白尼说,“天体的这种旋转运动对于球来说是固有的性质,它反映了球形的特点。球这种形状的特点是简单、没有起点、也没有终点,旋转时不能将各部分相区别。而且球体形状也正是旋转作用本身造成的。”

Collegium Maius, Kraków.

 

恩格斯评价哥白尼的《天球运行论》

 

自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行为,便是哥白尼那本不朽著作的出版,他用这本书(虽然是胆怯地而且可说是只在临终时)来向自然事物方面的教会权威挑战,从此自然科学便开始从神学中解放出来。

Copernico_commemorative_plate

 

W.海森伯评价哥白尼的《天球运行论》

 

今天,我们甚至可以以更极端的形式说,“静止”一词是由地球静止着这个陈述来定义的,并且我们把相对于地球是不动的每一物体描述为静止的。如果对“静止”一词作如此理解——而这是普遍接受的意义——那么,托勒密是对的,哥白尼却错了。

 

聂文涛评价哥白尼的《天球运行论》

 

这是对天体进行的一次完全的数学研究,或者称为纯粹的逻辑运算。哥白尼在《天体运行论》开篇就说:“不懂几何者禁止入内。”人类每一次最具有革命意义的进步,都是依靠科学家深邃的思考和逻辑运算,而所谓的观察则大多数只是对逻辑的检验。所以,调查统计的说服力是非常有限的。人类应该恢复对智力的信心而不仅仅是眼睛。

Copernicus' maternal uncle, Lucas Watzenrode the Younger

 

历史背景

 

哥白尼的科学成就,是他所处的时代的产物,又转过来推动了时代的发展。

十五、六世纪的欧洲,正是从封建社会向资本主义社会转变的关键时期,在这一二百年间,社会发生了巨大的变化。14世纪以前的欧洲,到处是四分五裂的小城邦。后来,随着城市工商业的兴起,特别是采矿和冶金业的发展,涌现了许多新兴的大城市,小城邦有了联合起来组成国家的趋势。到 15世纪末叶,在许多国家里都出现了基本上是中央集权的君主政体。当时的波兰不仅有像克拉科夫、波兹南这样的大城市,也有许多手工业兴盛的城市。1526年归并于波兰的华沙已成为一个重要的商业、政治、文化和地理的中心,在16世纪末成了波兰国家的首都。

与这种政治经济变革相适应,文化、科学上也开始有所反映。当时,欧洲是“政教合一”,罗马教廷控制了许多国家,圣经被宣布为至高无上的真理,凡是违背圣经的学说,都被斥为“异端邪说”,凡是反对神权统治的人,都被处以火刑。新兴的资产阶级为自己的生存和发展,掀起了一场反对封建制度和教会迷信思想的斗争,出现了人文主义的思潮。他们使用的战斗武器,就是未被神学染污的古希腊的哲学、科学和文艺。这就是震撼欧洲的文艺复兴运动。文艺复兴首先发生于意大利,很快就扩大到波兰及欧洲其他国家。

与此同时,商业的活跃也促进了对外贸易的发展。在“黄金”这个符咒的驱使下,许多欧洲冒险者远航非洲、印度及整个远东地区。远洋航行需要丰富的天文和地理知识,从实际中积累起来的观测资料,使人们感到当时流行的“地静天动”的宇宙学说值得怀疑,这就要求人们进一步去探索宇宙的秘密,从而推进了天文学和地理学的发展。1492年,意大利著名的航海家哥伦布发现新大陆,麦哲伦和他的同伴绕地球一周,证明地球是圆形的,使人们开始真正认识地球。

在教会严密控制下的中世纪,也发生过轰轰烈烈的宗教革命。因为天主教的很多教义不符合圣经的教诲,而加入了太多教皇的个人意志以及各类神学家的自身成果,所以很多信徒开始质疑天主教的教义和组织,发起回归圣经的行动来。

捷克的爱国主义者、布拉格大学校长扬·胡斯(1369~1415年)在君士坦丁堡的宗教会议上公开谴责德意志封建主与天主教会对捷克的压迫和剥削。他虽然被反动教会处以火刑,但他的革命活动在社会上引起了强烈的反应。捷克农民在胡斯党人的旗帜下举行起义,这次运动也波及波兰。1517年,在德国,马丁·路德 (1483~1546年)反对教会贩卖赎罪符,与罗马教皇公开决裂。1521年,路德又在沃尔姆国会上揭露罗马教廷的罪恶,并提出建立基督教新教的主张。新教的教义得到许多国家的支持,波兰也深受影响。

就在这样一个大变革大动荡的年代里,1473年2月19日哥白尼在维斯瓦河畔的托伦城诞生了。他的父亲是个当议员的富商,他有一个哥哥和两个姐姐。哥白尼10岁的时候,他的父亲死了,他被送到舅舅务卡施大主教家中抚养。务卡施是一个人文主义者,他和当时波兰进步的知识界来往极为密切,并与意大利卓越的革命家、人文主义者菲利普·布奥纳克西是挚友。在哥白尼念中学的时候,务卡施就带着他参加人文主义者的聚会。1491年,按照舅父的安排,哥白尼到克拉科夫大学去学习天文和数学。

当时,波兰已经产生了一些有名的天文学家,如马尔卿·克洛尔,他于1450年写成《亚尔峰斯星象表订正》一书,并在许多国家讲学。又如著名的天文学家沃伊切赫,曾编制天文历表,他就在克拉科夫大学讲课,是哥白尼求学时的数学和天文教授。哥白尼的“太阳中心学说”就是在克拉科夫大学求学时孕育起来的。

尽管《圣经》没有涉及诸如“地球是宇宙的中心”以及“天圆地方”等各类天文知识。但是在中世纪,天文学也有着延伸于古希腊的,经过经院神学家们构架好的官方论点。为了巩固封建统治,天主教会的宗教裁判所烧掉了许多珍贵的科学著作,有时一天竟烧掉20大车。1327年,意大利天文学家采科·达斯科里被活活烧死,他的“罪名”就是违背圣经的教义,论证地球呈球状,在另一个半球上也有人类存在。

Copernicus' tower at Frombork, where he lived and worked; rebuilt recently

 

伟大的学说

 

在那个“科学成了神学的婢女”的年代,许多学说都被歪曲和阉割了,被用来为封建统治服务。在中世纪的欧洲,很少有人了解古代科学典籍的真实内容。这时,科学工作者的一个重要课科,就是发掘古代的文化遗产。

古希腊的大天文学家托勒密,在公元二世纪时,总结了前人在400年间观测的成果,写成 《天文集》(即《至大论》)一书,提出“地球是宇宙中心”的学说。这个学说一直为人们所接受,流传了1400多年。

托勒密认为,地球静止不动地坐镇宇宙的中心,所有的天体,包括太阳在内,都围绕地球运转。但是,人们在观测中,发现天体的运行有一种忽前忽后、时快时慢的现象。为了解释忽前忽后的现象,托勒密说,环绕地球作均衡运动的,并不是天体本身,而是天体运动的圆轮中心。他把环绕地球的圆轮叫做“均轮”,较小的圆轮叫做“本轮”。为了解释时快时慢的现象,他又在主要的“本轮”之外,增加一些辅助的“本轮”,还采用了“虚轮”的说法,这样就可以使“本轮”中心的不均衡的运动,从“虚轮”的中心看来仿佛是“均衡”的。托勒密就这样对古代的观测资料作出了牵强附会的解释。

但是在以后的许多世纪里,大量的观测资料累积起来了,只用托勒密的“本轮”不足以解释天体的运行,这就需要增添数量越来越多的“本轮”。后代的学者致力于这种“修补”工作,使托勒密的体系变得越来越复杂,每个行星需要不止一个本轮,总数达80个以上的“轮上轮”,并且还要引入“偏心点”和“偏心等距点”等复杂概念。这就使它缺少简洁性,而简洁性正是科学家们所追求的。对天文学的研究也就一直停留在这个水平上。

Copernicus' translation of Theophylact Simocatta's Epistles. Cover shows coats-of-arms of (clockwise from top) Poland, Lithuania and Kraków

“地球是宇宙的中心”的说法,正好是“神学家的天空”的基础。中世纪的神学家吹捧托勒密的结论,却隐瞒了托勒密的方法论:托勒密建立了天才的数学理论,企图凭人类的智慧,用观测、演算和推理的方法,去发现天体运行的原因和规律,这正是托勒密学说中富有生命力的部分。因此,尽管托勒密的“地球中心学说”和神学家的宇宙观不谋而合,但是两者是有本质区别的,一个是科学上的错误结论,一个是愚弄人类、妄图使封建统治万古不变的弥天大谎。哥白尼对此作出正确的评价,他说:“应该把自己的箭射向托勒密的同一个方向,只是弓和箭的质料要和他完全两样。”

哥白尼曾十分勤奋地钻研过托勒密的著作。他看出了托勒密的错误结论和科学方法之间的矛盾。哥白尼正是发现了托勒密的错误的根源,才找到了真理。

哥白尼认识到,天文学的发展道路,不应该继续“修补”托勒密的旧学说,而是要发现宇宙结构的新学说。他打过一个比方:那些站在托勒密立场上的学者,从事个别的、孤立的观测,拼凑些大小重叠的“本轮”来解释宇宙的现象,就好像有人东找西寻地捡来四肢和头颅,把它们描绘下来,结果并不像人,却像个怪物。

哥白尼早在克拉科夫大学读书时,就开始考虑地球的运转的问题。他在后来写成《天体运行》的序言里说过,前人有权虚构圆轮来解释星空的现象,他也有权尝试发现一种比圆轮更为妥当的方法,来解释天体的运行。

哥白尼观测天体的目的和过去的学者相反。他不是强迫宇宙现象服从“地球中心”学说。哥白尼有一句名言:“现象引导天文学家。”他正是要让宇宙现象来解答他所提出的问题,要让观测到的现象证实一个新创立的学说——“太阳中心”学说。他这种目标明确的观测,终于促成了天文学的彻底变革。

哥白尼的观测工作在克拉科夫大学时就有了良好的开端。他曾利用著名的占星家玛尔卿·布利查(约1433~1493年)赠送给学校的“捕星器”和“三弧仪”观测过月食,研究过浩翰无边的星空。

哥白尼在克拉科夫大学学习三年就停了学,而到意大利去学习“教会法”了。这是他舅父务卡施的主意。因为当时盘踞在波兰以北的十字骑士团经常侵犯边境,为非作歹,而和他们作斗争,就必须有人精通“教会法”。哥白尼认为抗击十字骑士团是义不容辞的责任。他说:“没有任何义务比得上对祖国的义务那么庄严,为了祖国而献出生命也在所不惜。”所以他同意了务卡施的建议。为了取得出国的路费和长期留学的生活费用,他再次接受他舅父的安排,决定一辈子担任教会的职务。1496年秋天,哥白尼披上僧袍,动身到意大利去了。

他在意大利北部的波伦亚大学学习“教会法”,同时努力钻研天文学。在这里,他结识了当时知名的天文学家多米尼克·玛利亚,同他一起研究月球理论。他开始用实际观测来揭露托勒密学说和客观现象之间的矛盾。他发现托勒密对月球运行的解释,正像雷吉蒙腾所指出的那样,一定会得出一个荒谬的结论:月亮的体积时而膨胀时而收缩,满月是膨胀的结果,新月是收缩的结果。1497年3月9日,哥白尼和玛利亚一起进行了一次著名的观测。那天晚上,夜色清朗,繁星闪烁,一弯新月浮游太空。他们站在圣约瑟夫教堂的塔楼上,观测“金牛座”的亮星“毕宿五”,看它怎样被逐渐移近的娥眉月所掩没。当“毕宿五”和月亮相接而还有一些缝隙的时候,“毕宿五”很快就隐没起来了。他们精确地测定了“毕宿五”隐没的时间,计算出确凿不移的数据,证明那一些缝隙都是月亮亏食的部分,“毕宿五”是被月亮本身的阴影所掩没的,月球的体积并没有缩小。就这样,哥白尼把托勒密的地心说打开了一个缺口。

1500年,哥白尼由于经济困难,到罗马去担任数学教师。第二年夏天,哥白尼回国,后因取得教会的资助,秋天又到意大利的帕都亚学医。1503年,哥白尼在法腊罗大学取得教会法博士的学位。

这时,哥白尼还努力研读古代的典籍,目的是为“太阳中心学说”寻求参考资料。他几乎读遍了能够弄到手的各种文献。后来他写道:“我愈是在自己的工作中寻求帮助,就愈是把时间花在那些创立这门学科的人身上。我愿意把我的发现和他们的发现结成一个整体。”他在钻研古代典籍的时候,曾抄下这样一些大胆的见解:

Copernicus' vision of the universe in De revolutionibus orbium coelestium

“天空、太阳、月亮、星星以及天上所有的东西都站着不动,除了地球以外,宇宙间没有什么东西在动。地球以巨大的速度绕轴旋转,这就引起一种感觉,仿佛地球静止不动,而天空却在转动。”

“大部分学者都认为地球静止不动,但是费罗窝斯和毕达哥拉斯却叫它围绕一堆火旋转。”

“在行星的中心站着巨大而威严的太阳,它不但是时间的主宰,不但是地球的主宰,而且是群星和天空的主宰。”

这些古代学者的卓越见解,在当时被认为是“离经叛道”的,但是对哥白尼来说,却好比是夜航中的灯塔,照亮了他前进的方向。

1506年,哥白尼结束了在意大利十年留学的生活,动身回国。

天体运行论

 

《运行》的诞生

 

哥白尼在一个秋雨绵绵的日子离开意大利。当时天空出现了彗星断天的异象,广大地区瘟疫流行。正在这时,罗马教皇亚历山大又误喝了谋害别人的毒酒而丧命。意大利教会就趁机提出种种“警告”,招摇撞骗,愚弄人民。当哥白尼回到波兰时,天空出现另一个罕见的星象,教会也在大肆活动,闹得首都克拉科夫乌烟瘴气。

原来,教会宣告天空将连续出现四次土星和木星“会合”的异象,说这是上天对世人的一个严重警告。世上将出现一个冒牌的先知,洪水和瘟疫将接连而来,并将引起社会骚乱和国家崩溃。这种种谣言闹得人心不安,有钱的人拚命寻欢作乐,希望摆脱对于未来的恐惧;穷苦的老百姓为了向教会购买“赎罪符”,更是弄得倾家荡产,难以活命。天空一向是教会敲诈勒索的摇钱树,他们把“天堂中的位置”装在自己的钱包里,大量兜售“赎罪符”,搜括民财。当时波兰赫赫有名的宗教裁判官铁哲尔就说过,向他孝敬钱财的人可以消灾免祸,连死去的人也可以赎洗罪孽。他的口头禅是:“银钱投入圣柜,灵魂升入天堂!”

这时,哥白尼和他的朋友们也在克拉科夫研究两星“会合”的问题。哥白尼发现教会的说法包含数据的错误,显然是妖言惑众。于是,他和朋友们决定各自在不同的地区进行观测,以便一起来揭发教会的邪招。

当第四次“会合”发生的时候,哥白尼正在赫尔斯堡他舅父务卡施的主教官邸,主持与十字骑士团的斗争,虽然政务繁忙,哥白尼仍然坚持观测星象。

观测的结果证实了哥白尼的预见。“会合”的日期,和教会所说的不符,而和哥白尼的推算却是相符的——它提前了一个多月。哥白尼的朋友们也观测到同一个星象。

在赫尔斯堡,由于朋友们不断催促,哥白尼把他的“太阳中心学说”写出了一个提纲,取了一个朴素的名字,叫《试论天体运行的假设》,抄送给他的几个心腹朋友。它宣布:“所有的天体都围绕着太阳运转,太阳附近就是宇宙中心的所在。地球也和别的行星一样绕着圆周运转。它一昼夜绕地轴自转一周,一年绕太阳公转一周……。”

哥白尼所宣布的是一个巨大的学说体系的轮廓,它在参加聚会的朋友中间引起了许多争论。哥白尼对许多疑问都作了解答。在结束辩论的时候,他引用了古罗马大诗人西塞罗的话:“没有什么东西赶得上宇宙的完整,赶得上德行的纯洁。”他用这句话表明了一具信念,那就是:宇宙是完整的、对称的、和谐的,是具有可以理解的规律和秩序的。

《试论天体运行的假设》是哥白尼学说的第一块基石,但要在这块基石上建立起宏伟的理论大厦,还需要做许多准备工作。

1512年,务卡施病死,哥白尼离开了赫尔斯堡,迁居到教区大教堂所在寺的弗隆堡。弗隆堡濒临波罗的海,是个小小的渔港。哥白尼在弗隆堡定居以后,就买下城堡的一座箭楼。这座箭楼本来是作战用的,三角形的楼顶向前倾侧,几乎伸到围墙的外边。楼顶的最上层有三个窗口,那里是哥白尼的工作室。下面两层是卧房,各有一个射击用的枪眼。从最上层的窗口可以向四面八方观测天象。遇到楼顶妨碍观测的时候,外边的露台就成了他的观测台。他在这里一直住到去世。

这时,哥白尼已将他未来的著作取名为 《运行》。在他看来,运动才是生命的真谛——运动存在于万物之中,上达天空,下至深海。没有什么东西是静止的,一切东西都在生长、变化、消失,千秋万代继续不停。《运行》这一著作,就是要揭示大自然这一最本质的秘密。哥白尼的这一观点,肯定了客观世界的存在和它的规律性,闪耀着朴素的唯物主义哲学的光辉。

Copernicus with medicinal plant

哥白尼对地球的形状,曾多次作过间接的观测。早在1500年11月6日,他就在罗马近郊的一个高岗上观测月食,研究地球投射在月球表面的弧状阴影,从而证实了亚里士多德关于地球呈球状的论断。在定居弗隆堡时,他曾多次站在波罗的海岸边观察帆船。有一次,哥白尼请求一艘帆船在桅顶绑上一个闪光的物体,他站在岸边看着这艘帆船慢慢驶运。他描写这次观察的情况说:“随着帆船的远去,那个闪光的物体逐渐降落,最后完全隐没,好像太阳下山一样。”这次观察使他得出一个结论:“就连海面也是圆形的。”

在阴湿多雾的波罗的海的岸边,逢到严寒的冬夜,天空没有云影,星星在蓝天闪烁着耀眼的寒光,哥白尼总是利用这种难得的机会,穿上皮袄,束紧风帽,把仪器搬到箭楼的露台上,进行通宵达旦的观测。他所用的仪器都是自己动手做的,一共有三种。测量行星距离的“三弧仪”,是用枞树杆削成的,用墨水划上刻度,照准器也是雕出来的。测量月球和行星位置的“捕星器”,是用六根树条绕成圆圈做成的。测定太阳中天时高度的“象限仪”,是一块很大的正方形木板,右上角装着带刻度的木环,搁架上有个“水准仪”,其实只是一个盛了水的玻璃管。观测日食本来要在水里观测倒影,为了减少提水上箭楼的麻烦,他打破常规,改用一块带孔眼的护窗板把日影映到墙上。哥白尼就是利用这些简陋的设备,在弗隆堡前后进行了有纪录可查的50多次观测,其中包括日食、月食、火星、金星、木星和土星的方位等等。这些观测在望远镜发明以前能做得那么精确,是很不容易的,难怪后来许多杰出的天文学家都非常钦佩。

1516年秋天,盘踞在波兰以北的十字骑士团,屡次进犯边境。教会借重哥白尼的声望和才学,派他担任俄尔斯丁教产总管,去对付大军压境的强敌。

Copernicus, astronomer

就在那烽火连天的岁月里,哥白尼开始撰写他的不朽著作——《运行》。他在俄尔斯丁城堡的哨塔上布置了一个简单的观测台,并随身带去一些必要的资料。当时整部著作的内容已有个轮廓了,全书计划写成八卷(出版时是六卷)。第一卷已经动笔了,但是进展很慢,这是因为大敌当前,哥白尼必须全力以赴地对付敌人的挑衅和骚扰。

1519年秋天,哥白尼辞去教产总管的职务,又回到弗隆堡,用他的全部精力来撰写 《运行》。但是,战争的风暴很快席卷到这里,弗隆堡陷入十字骑士团的重围之中。敌人烧杀虏掠,断绝粮草,企图迫使守军投降。这时,教堂的神父都逃跑了,有的甚至叛国投敌。但哥白尼仍旧留在城中,同居民一起支援守军作战。他们还修筑运河,兴修水利,哥白尼设计修建的水闸和水磨,在当时对支持战争和繁荣经济是具有重大意义的。

第二年秋天,哥白尼再度担任俄尔斯丁教产总管。这时十字骑士团已经侵占了附近的许多城堡,直逼俄尔斯丁。哥白尼把由他保管的钱财全部拿出来支援作战,并亲自部署防务,登城督战。十字骑士团用燃烧弹攻城,哥白尼叫人用浸湿的皮子去捂灭敌人的燃烧弹。经过五天五夜的激烈战斗,城市依然屹立着。十字骑士团大公霍亨仑恼羞成怒,特地派人到弗隆堡去,把他的藏书、手稿和仪器一把火烧光。但哥白尼始终坚守城堡,霍亨仑无可奈何,只好撤军,同意休战。战后,波兰国王齐格蒙特论功行赏,委派哥白尼为俄尔斯丁的行政长官。

Frauenburger_Dom_2010---Frombork Cathedral

1525年秋天,哥白尼写作《运行》的工作,才在弗隆堡全力展开。这时,哥白尼的箭楼上来了一个女管家,名叫安娜。安娜出身名门,性情娴淑,衷心爱慕哥白尼,毅然抛弃世俗的成见,和被教会剥夺了结婚权利的哥白尼同居。哥白尼在安娜的帮助和照顾下,书桌上的手稿迅速地一叠叠地增加起来了。

Frombork Cathedral mount and fortifications. In foreground: statue of Copernicus.

 

《运行》的第一卷

 

鸟瞰式地介绍了宇宙的结构。在论证的开始,哥白尼列举了许多观测资料来证明地球是圆形的。接着他指出了地球呈圆状的理由。他说:“所有的物体都倾向于将自己凝聚成为这种球状,正如同一滴水或一滴其他的流体一样,总是极力将自己形成一个独立的整体。”“物体呈球状的原因在于它的重量,即在于物体的微粒或者说原子的一种自然倾向,要把自己凝聚成一个整体,并收缩成球状。”他对这个问题的解答,给一百多年以后牛顿发现万有引力开辟了道路。

关于原子他还写了这样一段:“所谓原子,是最细微的、不能再分割的微粒,它们重叠地或是成倍地相聚在一起,但由于它们看不见,并不立即形成看得见的物体;可是它们的数量可以增加到这种程度,足够累积到可以看见的大小。”这一段话是针对唯心主义者的论调而说的,他们借口“原子无法看见”而抹煞原子的存在。在唯心主义者的唆使下,这一段话在《运行》出版时被删去了;在以后300年间的三中版本里都不见一个字。

German-language letter from Copernicus to Duke Albert of Prussia, giving medical advice for George von Kunheim (1541)

 

《运行》的第二卷

 

介绍了有关的数学原理,其中平面三角和球面三角的演算方法都是哥白尼首创的。这里陈述了三角形的规则,即从三角形的已知某些边和角去推算其他边和角的规则。这包括了三边是直线的平面三角形和三边是球面上圆弧作成的球面三角形。

哥白尼宇宙体系示意图

 

《运行》的第三卷

 

用数学描述地球的运动,是恒星表。

 

《运行》的第四卷

 

介绍地球的绕轴运行和周年运行。

 

第五卷

 

论述了地球的卫星——月球。哥白尼非常重视研究月球,特别是月食。他认为在月食的时候,人们可以从月球、地球和太阳的相对位置,得到关于宇宙的真实结构的暗示。“因为,当宇宙别的部份都是澄明的和充满日光的时候,所谓黑夜就不是什么别的东西,而只是地球本身的阴影。这个阴影形成一个圆椎形,尾端尖削。月亮一接触到这个阴影,就会失去光泽,而当它出现在阴影正中央时,它的位置正好和太阳相对。”

他的最后一卷准备写关于行星运行的理论。

《运行》的不朽的贡献,在于它根据相对运动的原理,解释了行星运行的视运动。在哥白尼以前,这一原理从来没有被人这样详尽地阐述过,也没有人从这一原理得出过这样重要的结论。

哥白尼对这个问题是这样说:“所有被我们观测的物体的位置变动,不是由于被观测的物体的运动所引起,就是由于观测者的运动,或由于物体和人的不一致的变动所引起的。”既然地球是我们在它的移动中进行观测的基地,那么我们观测到的天空中的运动,例如太阳的运动,就可能是一种表面的运动,是一种由于地球本身的运动所引起的幻觉,而其他天体的运动,就可能是那个天体以及地球的不一致的运动所引起的结果。因此,如果承认‘地球从西向东地自转’,那么显然会觉得好像是太阳、月亮、和星辰在升起和降落。”

“事情正是像维吉里乌斯所阐明的,”哥白尼写道,“他让伊尼斯说:我们驶出港埠,而陆地和城市却在后退’。因为船只驶过风平浪静的海面时,所有外界的东西,在船上的人看来,正好像它们在按照船只的运动移动着,只是方向相反——他们觉得,他们自己和身边的东西都留在原处。这同一情况毫无疑问可能出现在地球运动的现象中,并引起整个宇宙都在旋转的印象。”

哥白尼还论证说:“地球虽是一个巨大的球体,但比起宇宙来却微不足道。”他注意到地平线把天球剖分为均匀的两半,曾利用这一现象来证实宇宙是无限的这个论断。“根据这一论断,可见宇宙跟地球相比是无法测度的,它是一个无边无际的庞然大物。”哥白尼还认为太阳是行星中相对不动的中心。

哥白尼的功绩在于:他用科学的太阳中心说,推翻了在天文学上统治了几千年的地球中心说。这是天文学上一次重大的革命,引起了人类宇宙观的革新。

Grabmal_Nikolaus_Kopernikus_Frauenburger_Dom_2010----Copernicus' 2010 grave, Frombork Cathedral.

 

艰难的出版

 

哥白尼在1506~1515年间已经写成“太阳中心学说”的提纲——《试论天体运行的假设》,可是《运行》一书却直到1543年他临终时才出版。他在《运行》一书的“序言”里提到这种情况时说:“在漫长的岁月里,我曾经迟疑不决。”

Nicolas_Copernicus_Polish---Mid-16th-century portrait

哥白尼对于这本著作的出版,为什么要“迟疑不决”呢?原因就在于他害怕教会对这一新兴科学理论的迫害。

早在哥白尼旅居意大利的时候,教皇亚历山大六世就重新颂布“圣谕”,禁止印行未经教会审查的书籍,可疑的书籍一律焚毁。

1506年哥白尼从意大利归国时,就亲眼看到宗教裁判官对胡斯分子的血腥镇压,许多密谋聚会的人都被抓起来活活烧死。在哥白尼的一生里,波兰国境内至少进行过300次以上的宗教裁判活动。哥白尼也经常受到威胁和迫害,在他担任弗隆堡大教堂修士的瓦尔米亚教区,他舅父务卡施大主教死后,几个继任的大主教都三令五申地“查禁邪教”并对修士们严加监视。他们认为哥白尼是个“叛教者”,直到他临终时,身边还有上司所布置的密探和奸细。

主使迫害哥白尼的,是波兹南宗教裁判官堆霍兹乌施,他是一个焚书的狂徒,后来升任波兰大主教。他连哥白尼的亲戚朋友都看成眼中钉,恣意迫害,其中包括修士亚历山大·斯古尔捷特和女管家安娜。

斯古尔捷特虽是个修士,却信奉无神论,自己不做圣功,别人做圣功他还嘲笑。他对哥白尼十分钦佩,两人很快就成为知己。这就引起霍兹乌施和新任主教扬·丹提谢克的猜忌。丹提谢克是个很阴险的家伙,他看出如果《运行》出版,他所维护的神学殿堂就会土崩瓦解。于是,丹提谢克开始向哥白尼步步进逼。他首先要哥白尼和斯古尔捷特断绝往来遭到哥白尼的严词拒绝。斯古尔捷特后来遭到罗马教廷拘捕。

不久,丹提谢克又根据弗隆堡教长的告密,强迫哥白尼和安娜脱离关系。哥白尼和安娜同居已近十年,感情很深。哥白尼向丹提谢克这个无理的要求提出抗议,但丹提谢克胡说安娜已使哥白尼“失魂落魄”,为了他的“灵魂得救”,他勒令安娜立即迁出弗隆堡。哥白尼在悲愤之下,几次要扯下身上的僧袍,扬言要还俗。为了使哥白尼的写作工作能继续下去,安娜忍痛离开了箭楼。不久,她又被驱逐出境。

这一期间,罗马教廷对哥白尼的学说也很感惊慌。1533年,教皇克雷蒙七世曾叫人阐述“太阳中心学说”的基本原理。哥白尼学说的革命内容使教皇大为震惊,他决定想办法把哥白尼的手稿控制起来。1536年,一个红衣主教写信向哥白尼索取手稿,哥白尼拒绝了。

Nicolaus Copernicus Monument in Kraków.

意大利天文学家伽利略 (1564~1642年)曾经说过:“我一想起我们的教师哥白尼的命运,就感到心惊胆颤。”但是,教会的迫害并不能阻止《运行》的出版,哥白尼的斗争得到了不少人的支持。

1539年春天,一个青年学者带着许多珍贵的书籍,千里迢迢地来到弗隆堡,拜哥白尼为师。他就是德国威滕堡大学的数学教授列提克,后来成为哥白尼唯一的门生。在列提克的鼓励和支持下,哥白尼很快就振奋起来了。他们一起修订《运行》的原槁,积极准备出版。这时,丹提谢克听说哥白尼收留了一个“邪教徒”,就命令搜查修士们的住宅,看看“是否藏有充满路德教派毒素的书籍”。

Nikolaus_Kopernikus.

积极支持哥白尼出版 《运行》的,还有他的朋友铁德曼·吉哲,铁德曼当初是弗隆堡的修士,早就了解哥白尼并一直支持他的科学研究工作。后来,铁德曼升为柳瓦巴教区的主教。他看到哥白尼的困境,就邀请哥白尼和列提克到柳瓦巴教廷作客,以便他们集中精力完成定稿工作。丹提谢克立即对铁德曼进行恫吓,宗教裁判官霍兹乌施还说在铁德曼的著作里发现了什么“荷兰邪教”,企图加罪于他。

这时,哥白尼的学说在社会上也引起了不少的非难。新教徒 (路德派)比旧教徒更为敌视哥白尼的学说。马丁·路德曾挖苦说:“这个傻瓜想要推翻整个天文学!”《宗教宣言》的执笔人菲利普·梅兰赫东也指责哥白尼“不顾眼前的事实而想入非非。”

在埃尔布郎格城里还上演了一幕闹剧。它讽刺一个装腔作势的天文学家把自己的著作锁在柜子里,满嘴胡言乱语,最后被魔鬼套上大车送进了地狱。这个剧本当然是影射哥白尼的。原来,哥白尼那篇阐明当时连续出现彗星完全是大自然的现象、和人们的生活毫不相干的论文的发表,得罪了教会,教会就采取这种卑鄙的伎俩对哥白尼进行公开的侮辱。

Olsztyn Castle.

尽管环境很险恶,哥白尼并没有妥协。1541年,他最后下决心将他的著作付印。

哥白尼将他几十年来心血的结晶——《运行》的手稿,交给他的朋友柳瓦巴教区的主教铁德曼,铁德曼又转交列提克。列提克因被来比锡大学请去教书,便将这本书的出版工作交给他的朋友、纽伦堡的一个出版商奥塞安德尔。奥塞安德尔曾学过天文学,他在领袖梅兰赫东的授意下,窜改了原稿,删减了哥白尼学说的一些内容,力求使科学迁就当时社会的旧有认识。

Thorvaldsen's Copernicus Monument in Warsaw.

1543年5月24日,当这部巨著印好并送到弗隆堡时,久病的哥白尼已危在旦夕。御医梭尔法把书放到被子上,并把哥白尼的手放到书上,哥白尼用他的无力的手痉挛地抓住书本。哥白尼已到弥留的时刻,一小时以后他就与世长辞了。

《运行》带着遍体鳞伤,在人世间流传了300多年。

直到19世纪中叶,《运行》的原稿才在布拉格一家私人图书馆里被发现。1873年,出版了增补哥白尼原序的《天球运行》,但有关原子说的章节仍未补入。1953年,《天球运行》出第四版时,才全部补足原有的章节。这时哥白尼已经逝世了410年。

 

最终的胜利

 

在《运行》将要出版的时候,罗马教廷正在考虑对策。1541年,红衣主教施福治向教皇休罗献策:“我建议不要理睬这种渎神的言论,因为既然恶魔已点了火,你再去给它煽风,火就会烧得更大。最好是不闻不问。”罗马教廷很赏识这个建议。同时,由于哥白尼的著作是用拉丁文写的,而且只有懂数学的人才能看懂,在市民阶层中影响不大,因此,罗马教廷在70多年间没有对哥白尼的著作明令取缔。

Via Galliera 65, Bologna, site of house of Domenico Maria Novara. Plaque on portico commemorates Copernicus.

早在1605年,就曾有人指出了奥塞安德尔宣扬不可知论的伪撰序言的卑劣手段,这个人就是伟大的德国天文学家开普勒。开普勒本来在丹麦天文学家第谷·布刺赫手下研究天文学。布刺赫当初很崇拜哥白尼,他曾经打发人访问弗隆堡,并取回一幅哥白尼的自画像和他生前用过的一架“捕星器”。布刺赫看到这个仪器时大为惊诧,哥白尼竟是用这么简陋的仪器来考察“天体的奥妙”。他毕恭毕敬地把哥白尼的遗像供在上位,还在遗像下题词:

哥白尼的雕塑像

“力大无比的巨人能够搬过一座山来加到另一座山上,可是雷的劈击却能把巨人制服——比起所有这些巨人,哥白尼一个人不知要坚强多少,伟大多少,幸福多少。他把整个地球连同所有的山岳举起来迎向群星,雷的劈击却不能把他制服。”但是这个丹麦人到头来并没有接受哥白尼的学说,只是崇拜而已。跟这个丹麦人相反,他的年轻的助手开普勒,却衷心信奉哥白尼的学说。他利用自己发明的望远镜,把有关宇宙结构的科学向前推进了一步。

哥白尼博物馆.

跟这个开普勒一样,意大利伟大的哲学家布鲁诺(1548~1600年),也是哥白尼学说的信奉者和宣扬者,他也曾发现奥塞安德尔的序言是一篇伪作。他愤慨地指出:“这是一个其蠢如驴、不学无术、狂妄自大的角色,给哥白尼的著作附加一张废纸。”布鲁诺曾先后到过欧洲十几座著名的城市,宣传哥白尼的理论,借以打击神学的世界观。他去讲学的地方有信奉新教的国家,也有天主教的国家,即使被人驱逐,他也毫不在乎。但是,当布鲁诺发表著作介绍哥白尼学说的时候,教廷就采用了严厉镇压的手段。这是因为,布鲁诺写的是明白晓畅、人人都懂的意大利文,文笔优美而犀利,讽刺了那些拚命维护“地球中心学说”的神学家,并揭示了哥白尼学说的全部唯物主义的意义。布鲁诺推崇哥白尼为最伟大的天文学家。他在《哥白尼的光辉》一诗中写道:

你的思想没有被黑暗世纪的卑怯所玷染,你的呼声没有被愚妄之徒的叫嚣所淹没,伟大的哥白尼啊,你的丰碑似的著作在青春初显的年代震撼了我们的心灵。

哥白尼绘制的宇宙图

他在《大斋节晚餐》一文中写道:“我们对哥白尼感激不尽,因为他把我们从居于统治地位的庸俗哲学中解放出来,……只有那种坚定不移地站在反宗教的潮流中的人,才能充分评价并颂扬他的精神。……他给自己找到坚实的立场,并毫不含糊地宣称:承认地球对于宇宙的运动,终究是一件不可避免的事,因为这比认定无数天体(其中许多都比地球更为光辉而庞大)把地球当作中心的说法,要合情合理得多。”

布鲁诺联系古代唯物主义者学说,到处宣传哥白尼的革命理论,而且在宇宙的无限性和运动的永恒性方面发展了哥白尼的学说。他在重述地球只是许多行星中的一颗这个论点时,进一步指出,被地球和其他行星绕行的太阳,只是无数恒星中的一颗,它不是宇宙的中心,宇宙是没有中心的,是无限的。后来,布鲁诺被宗教裁判所诱捕下狱,惨遭酷刑,监禁达8年之久。1600年2月17日,在罗马的百花场上,布鲁诺被教会活活烧死。

哥白尼头像复原图

伽利略曾经写信给开普勒,信上说:

“我信服哥白尼的观点已经有很多年了,我根据他的观点,发现了自然界很多现象的原因。我写过许多驳斥对立论点的文章……”

为了让教会当局也相信这种学说,伽利略献上他的望远镜,叫他们亲自去观测天空的秘密。可是教会当局不愿意相信自己的眼睛。他们的借口是,望远镜会产生种种幻象,看到的东西都不实在。其实他们担心的是,哥白尼学说的传播会对教会产生不堪设想的后果。教皇乌尔本三世曾忧虑重重地说:“哥白尼的学说可能产生比路德教派更可恶的后果。”

1616年2月,宗教裁判所宣布伽利略的著作为异端邪说。3月5日,图书审查协会又宣布哥白尼的《天球运行》为禁书,禁止印行。

这时他染上重病,精神颓丧,就向宗教裁判官递了一份供状,上面写道:

“我以严重的邪教嫌疑罪被捕,这种邪教就是……太阳是宇宙的中心……而地球在动……”

相传当他念到最后几个字的时候,曾经在地上跺着脚,自言自语地说:

“可是地球的确是在动啊!”后为他被判处终身监禁。

哥白尼与天体论

17世纪中叶后,自然科学日益进展,哥白尼学说的正确性日渐巩固,内容也有了很大的发展。在这方面起决定作用的,是物理学家牛顿(1642~1727年)。他写成《自然哲学的数学原理》一书,用万有引力的原理解释了行星的运行,给地球的绕日公转提供了更有力的证明。此外,科学家们还做过很多实验,证明了地球的自转和公转。人类对宇宙的现代观念逐渐形成。在这同时,欧洲很多高等学校都公开讲授哥白尼的学说。例如在哥白尼的母校克拉科夫大学,18世纪末(1782年)担任天文学教授并讲授哥白尼学说的,就是当时波兰启蒙运动的倡导人之一扬·希涅德茨基。

1830年,正当欧洲的革命风暴震撼着华沙的时候,华沙斯塔锡茨广场前竖立起哥白尼的纪念像。在揭幕典礼上,波兰著名诗人尤里安·乌尔辛·涅姆柴维基致词说:“这个喜庆的日子终于来临了!哥白尼曾以半个世纪的工夫凝眸注视太阳,今天太阳终于把它仁慈的光芒倾注在他的身上……。”

哥白尼宇宙体系示意图

这时候,从广场的回廊上响起民族剧院艺术家们的歌声:“欢迎啊,欢迎啊,大地的儿子!……”

1939年,这尊塑像曾被入侵的德国法西斯捣毁,但战后又重建起来。

在1953年2月19日哥白尼诞生480周年的时候,人们曾经广泛而隆重地展开过各种纪念活动。哥白尼的不朽之作《运行》的手稿,在他的母校克拉科夫大学展出。内容完整的《天体运行》第一卷,也在这时候出版了。哥白尼受到全体进步人类的爱戴和敬仰。

哥白尼的骨骸在一间教堂内,被发现,经过重新复原之后,在2010年5月22日重新安葬。

尼古拉·哥白尼 纪念 钞票.

 

哥白尼的历史地位

 

哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观,这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。因此使天文学从宗教神学的束缚下解放出来,自然科学从此获得了新生,这在近代科学的发展上具有划时代的意义。

哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学,为后世留下了宝贵的遗产。由于时代的局限,哥白尼只是把宇宙的中心从地球移到了太阳,并没有放弃宇宙中心论和宇宙有限论。在德国的开普勒总结出行星运动三定律、英国的牛顿发现万有引力定律以后,哥白尼的太阳中心说才更加的稳固。从后来的研究结果证明,宇宙空间是无限的,它没有边界,没有形状,因而也就没有中心。

恩格斯在《自然辩证法》中对哥白尼的《天球运行论》给予了高度的评价。他说:“自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动,便是哥白尼那本不朽著作的出版,他用这本书(虽然是胆怯地,而且可说是只在临终时)来向自然事物方面的教会权威挑战,从此自然科学便开始从神学中解放出来。”

尼古拉·哥白尼 纪念 钞票2

 

宗教信仰

 

写出了《天球运行》的哥白尼,他自始至终都是一个虔诚的天主教徒。他用科学的观察否定了天主教会毫无《圣经》根据却又影响深广的旧有知识。

尼古拉·哥白尼 纪念 塑像

他对宗教的虔诚达到什么程度呢?让我们从他那部杰作《天体之运行:导言》里找出他作的答复吧。他在《导言》里是这样写的:“如果真有一种科学能够使人心灵高贵,脱离时间的污秽,这种科学一定是天文学。因为人类果真见到天主管理下的宇宙所有的庄严秩序时,必然会感到一种动力促使人趋向于规范的生活,去实行各种道德,可以从万物中看出来造物主确实是真美善之源。”

尼古拉·哥白尼的肖像画.

在哥白尼别的著作里同样充满了天主的名字以及天主的智慧与慈爱。他一生维护着天主教的信仰,他对从天主教的革命出的新教派给予了反击。

哥白尼死于1543年,享年七十岁。死前他为自己预作墓志铭,其铭文是:“你不必赏我像赏给圣保罗的恩宠,但求你赏赐我像你给圣伯多禄的宽赦和右盗的仁慈。”

一直以反基督教著称的思想家罗素也这么评价哥白尼,说:“哥白尼是一位波兰教士,抱着真纯无暇的正统信仰……他的正统信仰很真诚,他不认为他的学说与《圣经》相抵触。”(《西方哲学史》)

 

与哥白尼相关的历史事件

 

1687年,牛顿的《自然哲学的数学原理》的问世,标志着哥白尼体系的最后胜利。1685年在大马士革已有了哥白尼学说体系的译本和详尽的说明。意大利文艺复兴时期的唯物主义哲学家布鲁诺,由于批判《圣经》并坚决赞同哥白尼的日心说,1600年2月,在罗马鲜花广场被烧死。17世纪30年代至1646年波兰传教士穆 尼阁(Nieolas Smoglenski,1609——1655年)来华为第一阶段 在这短短的十几年时间里,以徐光启组建和主持历局,编译系统介绍西方天文学的大型丛书《崇祯历书》为契机,哥白尼的名字在中国学者 当中迅速传播。1634年,《论宇宙或光》脱稿,此书以哥白尼学说为基础,与教会的观点不相容,而伽利略又正遭致教会迫害,笛卡尔只得暂不发表。1634年编成的《崇祯历书》中译用了《天球运行论》中的大量材料,但由于传教士的隐瞒、歪曲,哥白尼学说却没有被介绍过来。1633年6月22日,宗教法庭宣布哥白尼学说为邪说,判处伽利略终身监禁,宣布(对话)为禁书,然后,逼迫伽利略进行发誓。1633年,伽利略受到宗教裁利所审利,利处终身监禁,其著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》被列入《禁书目录》 。1632年伽利略著书立说捍卫哥白尼体系时已年过半百。伽利略在1632年发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界的对话》给哥白尼体系以决定性支持,1638年发表了《关于力学与位移运动两门新科学的讨论及数学证明》批驳了统治欧洲达两千多年之久的亚里士多德关于运动和运动原因的理论,创建了实验、物理思维和数学演绎三者巧妙结合的研究方法。1632年,伽利略发表《关于托勒密和哥白尼两大宇宙体系的对话》以新的观测事实再次猛烈抨击荒谬的托勒密宇宙体系。1622年来华的汤若望在其后来写的《历法西传》中,已提到哥白尼,并说“已上哥白尼所著,后人多祖述焉。1618~1621年,开普勒发表了《哥白尼天文学概要》简明扼要地叙述了哥白尼的理论,并以自己的发现补充、修正和发展了哥白尼的学说。1618~1621年,开普勒写了《哥白尼天文学概要》一书,把天文学的研究概括为5个方面: 观测天象;提出对观测到的天象进行解释的假说;宇宙论的物理或哲学;推算天体过去与未来的方位; 有关的仪器制造和使用的机械学。直到1979年11月11日,罗马教皇约翰·保罗二世才决定为伽利略平反,为他恢复名誉。

匈牙利 邮票 《日心说与哥白尼》.

 

重新下葬

 

2005年在波兰弗龙堡教堂内寻获一名70岁男子遗骸,包括颅骨。研究人员将遗骨送往法医实验室加以面部复原,发现老者面容与现存的哥白尼画像相似,鼻部受损等特征与哥白尼自画像吻合。研究人员随后对牙齿等实施脱氧核糖核酸(DNA)检测,与哥白尼藏书里所夹头发加以比对,最终认定这具遗骸的身份,其遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂重新下葬。黑色花岗岩墓碑上装饰着太阳系天体运行图,即6颗行星环绕金色太阳。仪式举行过程中,神职人员亚采克·耶杰尔斯基说:“今天的葬礼具有象征意义,显现科学与信仰的和解。”宗教人士沃伊切赫·津巴说,哥白尼为当地留下“勤奋工作、全心投入、更重要的是科学天赋”的遗产。

天体运行论

 

名人名言

 

“人的天职在于踊跃探索真理。” --哥白尼

 

图书

 

哥白尼_《中外著名科学家的故事》

出版社:四川少年儿童出版社 类 别:少儿读物 开 本:32开 开 作 者:斯宝昶绘画:程国英 ISBN:9787536546455 页 数:130 出版日期:2009-05-01 第1版 第1次印刷

 

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