近代科学诞生(上)

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  科学对神学的挑战,是从天文学开始的。
  公元1512年,波兰天文学家哥白尼(1473-1543)在他隐姓埋名撰写的一本小册子中,提出一种新的宇宙观,这种新的宇宙观简称“日心说”。哥白尼认为,已经流传1400年之久的被基督教会视为经典的托勒密宇宙体系是错误的;地球不是宇宙的中心,而是同别的行星一样围绕太阳旋转,太阳才是宇宙的中心;地球每年绕太阳一圈,每天又自己旋转一周。哥白尼这本名为《概要》的小册子手抄本,只在天文学家之间流传。
  与哥白尼 “日心说”相对立的托勒密体系认为,地球是不动的,是宇宙的中心,月亮、太阳、行星都围绕地球旋转,这种宇宙观简称“地心说”。
  托勒密(约90-168)是亚历山大城的天文学家,他曾在其巨著《天文学大成》中,提出完整的宇宙“地心说”。欧洲中世纪教会视“地心说”为不可冒犯的“真理”。
  哥白尼出生在波兰一个水陆交通便利的城市,就像古希腊哲人泰勒斯一样,少年时,他便有机会接触多种多样的思想。18岁时他进入当时波兰的都城克拉科夫大学学习医学,却对天文学产生了兴趣;23岁来到意大利博洛尼亚大学学习法律、医学和神学,后来进入帕多瓦大学,结识了天文学家诺瓦拉(1454-1540),并从他那里学到了天文观测技术,接触到古希腊天文学理论。
  1506年,哥白尼回到祖国,开始从事天文观测和研究工作。当时,欧洲航海活动正热火朝天,人们要求天文学家编制更加详细准确的星表。在此背景下,哥白尼潜心分析了他能够得到的所有天文观测数据,发现天上的星星并非依照“地心说”的规则运动,尤其是从地球上看行星,它们经常行为怪异,有时迎着地球而来,有时又逆向退回,有时干脆停在天空不动(天文学家称之为“顺行”、“逆行”和“留”)。
  在研读古希腊天文学典籍时,哥白尼注意到阿基米德曾经在一份手稿中写道,亚历山大城的天文学家阿里斯塔克(前315-前230),曾经提出地球和行星都围绕太阳旋转,地球每天自西向东旋转一周。然而,人们认为这不合常理,因为鸟儿向东飞和向西飞没有什么差别,而且,垂直下落的物体,其落地点并不向西偏移;还有,如果地球以那样高的速度旋转(当时已经测出地球的半径,如果地球每天旋转一周,可以直接算出在赤道上旋转的速度是一个很大的数值),人在地球上岂不都被甩出去了?当时的天文学家认为,如果地球真的绕太阳旋转,那么每隔6个月,应该观察到遥远恒星位置的变化(称为“恒星视差”),可是人们从未观察到这一点。因此,阿里斯塔克的理论被人们彻底遗忘。
  作为天文学家,哥白尼不会在意普通人的感觉,他对天文学家一直没有观测到“恒星视差”做出了这样的解释:因为宇宙的范围比人们想象的要大得多,恒星非常遥远,当时天文观测受到视觉分辨力限制,不可能发现这种视差。他认为阿里斯塔克的理论是正确的,宇宙应该服从一种简约和谐的运动规律,地球和人在宇宙中,并不应该占有特殊的位置。哥白尼提出的理论主要有两点:
  1.地球和所有的行星都围绕太阳做圆轨道运动,太阳位于稍微偏离圆心的地方;
  2.行星距离太阳越远,绕行一周所需时间越长,而且它们按顺序排列,呈现出非常明显的规律性。
  哥白尼在他的宇宙体系里,重新安排了人们已经发现的五大行星(水星、金星、火星、木星和土星)的位置,并把地球纳入其间。他指出,距太阳最远的行星是土星,它的公转周期(围绕太阳运行一周所需时间)是30年(实际为29.46年);其次是木星,公转周期12年(实际为11.86年);再其次是火星,公转周期2年(实际为1.88年);之后是地球,公转周期为1年。月球作为地球的卫星绕地球旋转,并同地球一道绕太阳旋转;地球之后是金星,公转周期为9个月(实际为225天);距太阳最近的是水星,公转周期为88天。
  哥白尼当时提出的数据与后来的观测结果基本相符。
  哥白尼的这一理论在当时的天文学家中引起巨大震动,使许多人看到了探索天体奥秘的新途径:原来神秘莫测、不可思议的天体行为,在这种宇宙体系中突然变得十分明白且容易理解。
  受当时波兰的条件限制,哥白尼本人并没有发明新的天文观测仪器,也没有获得超越前人的新观测结果。但是,他比此前所有的天文学家都更加关注天文学的根本问题,看到了隐藏在浩如烟海的天文观测数据背后的宇宙奥秘。
  哥白尼深知自己的理论与宗教观念严重冲突,故直到临终前才正式出版完整阐述这种新宇宙观的著作《天体运行论》。1543年5月24日,刚刚印好的新书被送到哥白尼的床前,中风卧床已多年的哥白尼虚弱地伸出手臂,轻轻抚摸了一下新书的封面,不久便离开了人世。
  《天体运行论》是人类科学史上第一部以充分的科学论据阐述新宇宙观的科学文献,它无声地揭开了科学革命的序幕。
  “日心说”动摇了神学教义的核心基础,被教会视为大逆不道的邪说。当时,即使是基督教内部最富于革新精神的新教领袖马丁·路德(1483-1546),也坚决反对哥白尼的学说。他说:“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,而不是太阳在旋转。这个蠢才竟然想把整个天文学连底翻过来。”
  哥白尼在世人惊愕与愤怒的目光中逝去之后,赞同并支持“日心说”的学者相继遭到教会迫害。意大利学者布鲁诺(1548-1600)充满激情地传播哥白尼的学说。1592年,他被教会逮捕,经过八年审讯之后,于1600年2月17日被烧死在罗马鲜花广场。行刑前,教会派人用特制的钳子把他的舌头从嘴里拉出来用木头夹住,使得他不能再向公众讲话。
  那时,许多天文学家也不赞同哥白尼的学说,其中包括非常有名气的天文学家第谷·布拉赫(1546-1601)。1576年,第谷·布拉赫在丹麦国王支持下建立两座大型天文台,以前所未有的精度观测天象,其测定星星在天空的方位,能精确到1/15度;在天空中一段150度的弧线上,可以分辨星星2000颗以上。第谷·布拉赫连续观测记录天象达20年,积累了极为丰富的数据。他认为所有的行星都围绕太阳旋转,但是太阳又围绕地球旋转,地球是不动的。
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