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尼古拉·哥白尼（NicolausCopernicus，1473-1543）是欧洲文艺复兴时期波兰著名的天文学家、哲学家和人文主义思想家。他在天文学上的巨著《天体运行论》点燃了近代自然科学向欧洲中世纪神学宣告起义的火炬。日心说最终战胜了地心说，这个被称为“哥白尼革命”的事件成了近代科学飞速发展，人类真正摆脱愚昧状态的第一推动力。论文发表 然而，错误的地心说真的只是阻碍了科学的发展而日心说就使尽善尽美的么？ 一、地心说与日心说 从亚里士多德到托勒密，人们一直认为地球是宇宙的中心，所有的行星、太阳、月亮以及众恒星都围绕地球运转。托勒密在公元2世纪建立了托勒密的地心说体系，直到哥白尼重建日心说体系，这个体系在西方一直占统治地位。托勒密的地心说不是臆测，也不是先验的武断，更不是巫者的邪说，而是在当时社会历史背景和科学技术条件下，和当时实践水平相适应的理论。首先，托勒密的地心说是对前人思想和学说的总结。在他之前，欧多克索认为地球是万物的中心，提出了太阳、月亮和行星都在同心透明体中绕地球而运转的观点。随后，天文学家阿波罗尼提出了本轮、均轮的概念，用来解释天体和地球距离的变化。稍后的喜帕恰斯又继承了阿波罗尼的本轮、均轮理论，并进一步用偏心圆来解释太阳的不均匀性运动。他还发现了岁差，编制了几个世纪内太阳和月亮的运动表以及一份包括1000多颗恒星位置和亮度的星表。托勒密正是沿着欧多克索、阿波罗尼和喜帕恰斯的道路，并集古希腊天文学的大成，形成了他的完整的地心说体系。其次，托勒密的地心说是建立在他长期观察实践的基础之上的。他不仅继承了前人积累的天象资料，而且自己作了二十多年的辛勤观测，并在此基础上进行了浩繁的计算。因此，在当时的条件下采用地心系来描述天体运动则是很自然的，而且是合乎认识发展逻辑的。 日心说并非哥白尼的独创，早在古希腊时期就有个叫做阿里斯塔克的学者就提出过日心说，但由于和人们的直观感受相差甚远而没什么大的影响。而且，日心说还有两个致命的问题是阿里斯塔克所无力解决的。有趣的是，哥白尼的《天体运行论》出版之后，也遇到了和当初阿里斯塔克同样的问题，这成了其他天文学家们反对日心说的理由。 第一个问题来自于人类的日常经验。人们会想，如果地球是运动的，那么，一个向正上方抛出的物体会由于地球运动在落地时落到抛出点的后面。今天，每一个读过初中物理的学生都能解释这个问题，但在当时那个时代，伽利略的运动相对性原理和牛顿的运动定律还没有被发现，这就限制了人们的认识能力。第二个问题较麻烦。既然地球是运动的，人们就会自然而然会想到，在一年之中的不同时间里，天上的星星之间的相对位置会有些略微的不同，这叫做“恒星周年视差”。但当时的人们谁都没有观测到这种细微的差异。哥白尼对此的解释是因为这种差异过于细微，人们还无法观测到。哥白尼之后，擅长天文观测的著名天文学家第谷，在丹麦的汶岛天文台潜心工作几十年，积累了大量的数据，但最终也没发现恒星周年视差。因此，第谷也无法接受哥白尼的理论，而是自己构造了一个新理论：太阳绕地球运转，而其他行星则围绕太阳运转。第谷的这一理论在和实际天文观测数据的吻合度上远远高于哥白尼那个十分粗糙的日心说，因此，得到很多天文学家的支持。为了探索宇宙的奥秘，哥白尼在克拉科夫大学读书期间，一方面研究托勒密的地心体系，从理论上搞清它的来龙去脉及其实质，另一方面又开始了天文观测实践的研究。随着理论研究的深入，观测实践的增多，哥白尼越来越多的看出托勒密地心体系的破绽。他首先想到的办法是修改地心说，为了使实际迁就理论，主观的随意增加了本轮的数目，圆上加圆，弄得地心体系越来越复杂。由此，哥白尼认为应该从根本上把托勒密的这个千疮百孔的地心体系加以改造。 我们知道，谈论日心说和地心说哪个更为正确，完全是站在今天科学技术发展水平的基础之上的。而在几百年前，面对着哥白尼粗糙的日心说和两个连他自己都解释不了的关键问题，科学家们当然有理由提出质疑，人们也没有理由轻易接受一个日后可能被证明是正确的理论。 二、地心说与日心说的比较 哥白尼学说同托勒密学说相比在天文学上处于明显优势。首先是简化了，今天用相对运动考虑，对地心说，必须将地球的绕日运动和自转分别加在所有的行星上。这样，在相同的精度下，其数学描述必然复杂。其次是和谐了，在日心说中，水星和金星比地球离太阳近，但在地心说中，水星、金星和太阳哪个离地球近是不可能决定的。另外，在日心说中，行星运行的周期同行星到太阳的距离有一个单调增加的关系。哥白尼的学说在神学上处于劣势，这一点是明显的。虽然哥白尼是一个虔诚的天主教徒，一个有相当地位的神父。但他也明白他的学说在神学上得不到支持。他将自己的学说压了四十九年才出版，在临死时只用手摸了一下新出版的《天体运行论》就离开了人间。哥白尼学说一出版，就立即遭到新教头头马丁·路德和加尔文的恶毒攻击。路德还引用《圣经》进行反驳：“这个白痴竟想把我们的全部天文学推翻，但《圣经》中明明写着，约书亚喝令不动的是地球而不是太阳”。 |
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