世界天文學簡史：（中世紀的天文學）哥白尼的日心說

06-01

1. 哥白尼的日心學說

在西方，古代天文學家傾注了很大力量，研究行星在星空背景中的運動。他們年復一年，精益求精地測量行星的位置和分析行星運動的規律，終於導致了中世紀哥白尼日心學說的創立，這給當時的宗教勢力以有力的打擊，是世界上自然科學捍衛唯物主義的一次勝利。

日心學說的發展到17世紀達到了高峰。牛頓把力學概念應用於行星運動的研究，發現和驗證了萬有引力定律和力學定律，並創立了天文學說的一個新分支——天體力學。天體力學的誕生，使天文學從單純研究天體的幾何關係，進入到研究天體之間相互作用的階段。也就是說，從單純研究天體運動的狀況，進入到研究造成這些運動的原因。

隨著人類的進步，社會的發展，天文學也在不斷地前進著、發展著，而且曾經出現了幾次大的飛躍，其中近代天文學的奠基人哥白尼所創立的日心學說，與托勒玫的地心學說相比，就是天文學上的一次偉大的革命。

* 產生巨人的時代

中世紀天文學在歐洲以意想不到的力量，一下子重新興起，並且以神奇的速度發展起來。

為了加速資本積累，東方的財富和黃金，對他們具有極大的誘惑力，為了尋找新航路就成了非常緊迫的問題，這樣促成了三次著名的冒險遠航的實現，即1497年葡萄牙人達·伽瑪繞過非洲南端的好望角，到達印度西南海岸；1492年義大利人哥倫布向西橫渡大西洋發現加勒比海諸島（西印度群島）。接著是三次西航，踏上中南美大陸的一些地方，誤認為是印度。後來西班牙人得知那是新發現的大陸；公元1519年西班牙人麥哲倫橫渡太平洋，到達菲律賓群島，他死後其同伴大體上按葡萄牙人的航線返回西班牙。

西行可以東達哥倫布、麥哲倫等人的航行，成功地證實了我們腳下踩著的大地是一個球體。這是人類史上也是地球史和天文學史上的一件大事。

歐洲通往東方新航線的開闢，美洲新大陸的發現以及環球航行的成功，為歐洲資本主義國家開闢了新的活動市場，並給自然科學的發展開拓了廣闊的道路。特別是遠洋航海事業的發展，航海家們需要根據天體運動的方向和高度來確定船舶的位置和校正航向。這就要求天文學改進觀測方法，從而大大地推動了天文學的發展。在這樣的時代背景下，哥白尼的太陽中心說就應運而生了。

* 近代天文學奠基人——哥白尼與《天體運行論》

1510~1514年間哥白尼在撰寫的一份手稿中，完整地表達了他的日心學說：太陽是宇宙的中心，地球繞自轉軸自轉，並同五大行星一起繞太陽公轉；只有月球繞地球運轉，用這一學說，能很容易地解釋天體各種運動現象。經過多年的精心計算，他的體系更加完善，他確信自己的體系是對天體運動的真實描述。但他知道日心說與基督教義格格不入，因而遲遲不能下決心出版自己的著作。直到1543年他彌留之際，在朋友的勸說下，不朽名著《天體運行論》才終於問世。哥白尼的日心說不但以簡單完美的形式吸引了天文學家的注意，更由於他衝破了中世紀的神學教條，徹底改變了人類的宇宙觀而引起了一場偉大的「哥白尼革命」。這場革命使希臘科學垮台了，並使人類在一條嶄新的更富有豐碩成果的道路上邁進。

《天體運行論》是人類思想史上劃時代的作品，它可以與牛頓的《自然哲學原理》、達爾文的《物種起源論》相提並論。為了闡明地球圍繞太陽運動，哥白尼花了大量篇幅，根據天文學和物理學上的理論，詳細地討論了地球是運動的，並駁斥了「地靜說」的錯誤觀念。哥白尼在書中確立了他的「太陽中心說」的宇宙體系，即太陽居於宇宙的中心靜止不動，而包括地球在內的行星都繞著太陽轉動。離太陽最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。恆星則在離太陽很遠的一個球面上靜止不動。為了表現地球的軌道，哥白尼用了圓的中心與太陽不對應的偏心圓。書中哥白尼敘述了月球運動的理論以及計算日食和月食的方法。

哥白尼的日心宇宙體系既然是時代的產物，它就不能不受到時代的限制。反對神學的不徹底性，同時表現在哥白尼的某些觀點上，他的體系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一個小的範圍內的，具體來說，他的宇宙結構就是今天我們所熟知的太陽系，即以太陽為中心的天體系統。宇宙既然有它的中心，就必須有它的邊界，哥白尼雖然否定了托勒玫的「九重天」，但他卻保留了一層恆星天，儘管他迴避了宇宙是否有限這個問題，但實際上他是相信恆星天球是宇宙的「外殼」，他仍然相信天體只能按照所謂完美的圓形軌道運動，所以哥白尼的宇宙體系，仍然包含著不動的中心天體。但是作為近代自然科學的奠基人，哥白尼的歷史功績是偉大的。確認地球不是宇宙的中心，而是行星之一，從而掀起了一場天文學上根本性的革命，是人類探求客觀真理道路上的里程碑。

哥白尼的偉大成就，不僅鋪平了通向近代天文學的道路，而且開創了整個自然界科學向前邁進的新時代。從哥白尼時代起，脫離教會束縛的自然科學和哲學開始獲得飛躍的發展。