nopaio.com 2019.06.28
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日月巡空、斗转星移，这是人们对天体运行的直观印象。在古代，全世界各地的人都认为地球是全宇宙的中心，早在古希腊时的亚里士多德便认为：我们所生活着的地球，是静止的位于宇宙的中心，而日月星辰都是在围绕着地球旋转。到了公元4世纪，居于罗马帝国统治地位的基督教从维护神权的角度出发，进一步把“地心说”捧上了神圣的正统宝座。“地心说”的理论延续了几千年，没有人质疑过，其实也难怪，因为没有有力的理论和科技来证明地球不是宇宙的中心，而人类把自己当做宇宙的唯一，宇宙的主宰，也自然把地球当做宇宙的中心。
“日心说”其实也是一种相当古老的学说，公元前三世纪古希腊的哲学家阿里斯塔克斯就相信太阳是宇宙的中心。但是，这种观点与人们的日常观察和经验相差太远，拿地球作宇宙中心更加简单合理。所以在很长的时间内，“地心说”拥有了毋庸置疑的绝对地位，任何企图的挑战都困难重重。究其原因，一方面，“地心说”理论化和系统化的程度很高，特别是亚里士多德的学说为其搭建起相当坚实的哲学框架，而托勒密则为之发展出一套宇宙结构模型与计算方法；另一方面，由于“地心说”与《圣经》所描绘的宇宙图景高度一致，其中不仅为上帝与天堂预留了位置，更有森严的等级体系和井然的秩序，罗马教廷理所当然地赋予了“地心说”绝对的正统地位，以至于它成为中世纪神学的一根支柱，对“地心说”的叛逆，即等同于教义上的异端。
直到1543年，波兰天文学家哥白尼发表了“日心说”（the heliocentric theory），他在《天体运行论》一书中宣称：太阳才是宇宙的中心，所有的行星，包括地球在内都是绕日运行的，月球则是地球的卫星，太阳和群星的东升西落是由于地球的自转。哥白尼的学说震动了整个世界，引起了人类对于宇宙认识的一次大革命，史称“哥白尼革命”。“日心说”取代“地心说”的过程，与其说带给人智力与想象力的愉悦，不如说是充满荆棘、障碍重重的坎坷。这个过程之所以如此艰辛，是因为这一理论交替触及当时占据统治地位的知识体系和信仰体系的根本，是关乎大是大非的根本问题。
尼古拉·哥白尼（波兰语 Nikolaj Kopernik 英语 Nicholas Copernicus）1473年2月19日出生于波兰王国（Kingdom of Poland）维斯瓦河畔的商业城市托伦（city of Toruń）的一个富裕家庭。18岁时就读于波兰旧都的克拉科夫大学（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（Bologna University）和帕多瓦大学（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）获得宗教法博士学位。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，他的研究和著作是在业余时间完成的。
在当时看来，托勒密的“地心说”稍显不足的是，在解释某些行星在天空的不均匀运动时，须用非常复杂的“本轮-均轮”模型，为了符合实际观测，有时需增加数十甚至上百个“本轮”与“均轮”。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年-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。哥白尼回国后，用自己制作的简陋仪器坚持不懈的观察天象达30年之久，记录下许多有意义的观测成果。随着对天文进行大胆、深入的探索，哥白尼已建立和充实了一个崭新的宇宙观体系。
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。”
1512年，哥白尼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《天体运行论》。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。《天体运行论》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。
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一篇题为《浅说》的论文，他认为天体运动必须满足以下七点： 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。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”，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。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。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。
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：“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，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，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。
在意大利期间，哥白尼就熟悉了古希腊哲学家阿里斯塔克斯的学说，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。哥白尼经过长期的观察和计算终于完成了他的伟大著作《天体运行论》。他在《天体运行论》（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，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。
罗马教廷对哥白尼的学说很感惊慌，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。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《天体运行论》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《天体运行论》的原槁，积极准备出版。积极支持哥白尼出版 《天体运行论》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。
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。”
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出版。哥白尼将他几十年来心血的结晶——《天体运行论》的手稿，交给铁德曼，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，他在宗教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。
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，一小时以后他就溘然长逝，享年70岁。
《天体运行论》全书共6卷，以简单明了的道理描绘了太阳系结构的真实图景。为了更好地符合实际观测的结果，他改变了原有的宇宙结构，让太阳而不是地球位于中间，地球围绕太阳运转，行星的第一个“本轮”不过是地球绕日运动的反映，于是顺理成章地取消了所有“本轮”。根据“日心说”，地球的运动包括绕地轴的自转、绕太阳的公转以及地轴的回转运动，因此“日心说”也称“地动说”。可是，由于前文提到的文稿被篡改、删减这两方面原因，哥白尼的学说在刚面世时尚不能获得压倒性的胜利，它“在哲学上站不住脚，神学上属于异端学说”。
《天体运行论》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，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《天体运行论》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。
《天体运行论》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。
《天体运行论》第三卷用数学描述地球的运动，是恒星表。
《天体运行论》第四卷介绍地球的绕轴运行和周年运行。
《天体运行论》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。“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。”
《天体运行论》第六卷论述了关于行星运行的理论。
《天体运行论》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’，显然会觉得好像是太阳、月亮、和星辰在升起和降落。”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。”
《天体运行论》带着遍体鳞伤，在人世间流传了300多年。直到19世纪中叶，《天体运行论》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《天体运行论》，有关原子说的章节仍未补入。1953年，《天体运行论》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。
意大利伟大的哲学家布鲁诺（1548年～1600年）是哥白尼学说的支持者和宣扬者，他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。”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。1592年，布鲁诺被宗教裁判所诱捕下狱，惨遭酷刑，监禁长达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。
开普勒在1618年到1621年发表了《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，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。
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》，以新的观测事实再次猛烈抨击荒谬的托勒密宇宙体系，捍卫了哥白尼体系，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。
牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》标志着哥白尼体系的最后胜利，他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。与此同时，欧洲很多高等学校都开始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，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。
哥白尼的名字也很快传到了中国。17世纪30年代至1646年，波兰传教士穆尼阁(Nieolas Smoglenski 1609-1655年)来华，在短短的十几年时间里，系统编译介绍了西方天文学，协助由徐光启组建和主持的历局以编辑大型丛书《崇祯历书》为契机，使得哥白尼的名字在中国学者当中迅速传播。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。”
恩格斯在《自然辩证法》中对哥白尼的《天体运行论》给予了高度的评价：“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。”
哥白尼去世前为自己预作了墓志铭：“你不必赏我像赏给圣保禄的恩宠，但求你赏赐我像你给圣伯多禄的宽赦和仁慈。”一直以反基督教著称的思想家罗素的评价：“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。”
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……。”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！……”
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。
哥白尼的遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂郑重重新下葬。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。
探索宇宙是人类永恒的追求。哥白尼的“日心说”虽然只是人类宇宙理论的阶段性成就，却是意义十足的观念革命。没有哥白尼迈出的勇敢一步，就难以想象后来伽利略与牛顿建立的经典力学体系。宗教与科学曾有着复杂的关系，对“日心说”的评判，最终让教会陷入了很大的被动，多数人不再相信依靠教义来干预科学。
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，它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。
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，他们二人又成为了牛顿的主要前辈。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，《天体运行论》是当代天文学的起点──当然也是现代科学的起点。
在两千多年的时间里，人类对宇宙的思索从未停步，从亚里士多德、托勒密，到哥白尼、伽利略和牛顿，再到爱因斯坦，每一个光辉耀眼的名字连同他们的成就，都能代表思想史巨著的一个篇章。推动人类社会不断前进的动力正是来自于这些科学伟人们不惧权威，自主思考，勤学苦研，敢于献身的精神。
中国古代爱国诗人屈原在楚辞《离骚》中的名句“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”表达的就是这种孜孜以求、探索真理的精神。自然科学的发展推动了工程技术的进步，跨越到了当今的人工智能时代，现在来自过去，也在开拓未来。新千年已经过去了20个年头，全人类共同命运发展的将来必然会进入到一个更加美好的时代。（走刀口 整理）
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