质疑、假想与发现

----哥白尼及其日心说

哥白尼（1473～1543）是波兰天文学家，日心说的创始人。1473年2月19日生于波兰东部维斯瓦河畔的托伦。他的父亲是一位曾经当过市长的商人，母亲是一位富商的女儿。哥白尼有一个哥哥和两个姊姊，他是家中最小的孩子。在他10岁时，父亲染上瘟疫死亡。全家由舅父瓦琴洛德接济。哥白尼18岁时在文化名城沃茨瓦维克读了中学，1491哥白尼进入克拉科夫雅盖隆大学，在天文学家勃鲁泽夫斯基的指导下研读天文学和数学，抱定献身天文学研究的志愿。

哥白尼从小喜欢观察天象，他常常独自仰望繁星密布的夜空。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。”

三年后转回故乡。哥白尼在意大利的时候,因他当时已任埃尔梅兰城大主教的舅父的推荐, 派他去意大利学教会法规，于1497年被选为弗龙堡大教堂僧正。1496年，为了进一步深造，哥白尼前往欧洲文艺复兴的中心意大利留学，先后就读于波伦亚大学、帕多瓦大学，继续钻研数学、天文学、医学和法学。他有幸结识了文艺复兴的杰出人物达·芬奇，并且拜敢于向旧观念挑战的学者诺瓦拉为师。正是在诺瓦拉的影响下，他开始对地心说产生了怀疑。

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建立了一座小天文台。他自制了各种仪器，孜孜不倦地从事天文观测和研究达30多年。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。

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,在托勒密的地心说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。他在1510年写成的《浅说》初稿中，毫不含糊地指出：太阳是宇宙的中心体，地球和行星都围绕着太阳运动，只有月亮才真正围绕地球旋转。这篇短文曾在他的友人中间手抄流传。1530年，终于圆满地完成了日心说的建立工作。 但是，哥白尼深知发表日心说的后果，这样写到：“我清楚地知道，一旦他们弄清楚我在论证天体运行的时候认为地球是运动的，就会竭力主张我必须为此受到宗教裁判……”，“他们就会大叫大嚷，当即把我轰下台。”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。他迟迟不愿将他的主要著作──《天体运行论》公开出版。

直到1539年春天，在德国青年学者雷迪卡斯（1514—1576年）和其他一些朋友的敦促下，哥白尼才同意出版。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，也许可以问世。1541年秋天，雷迪卡斯把修改稿带到纽伦堡，又请路德派的一位神学家奥幸德匿名撰写一篇前言，宣称“这部书不可能是一种科学的事实，而是一种富于戏剧性的幻想”。 《天体运行论》于1543年3月出版。从写成初稿到出版，前后竞搁置了近“四个九年”。

由于呕心沥血的辛勤劳动，从1542年起哥白尼健康日益恶化，经常出血、中风。1543年5月24日，哥白尼与世长辞，终年70岁。据说他闭目的时候，还用冰冷的双手抚摸着刚刚印好的《天体运动论》样书。

哥白尼在科学上最大的成就是创立了以太阳为中心的地动学说（日心说），否定了在西方统治达一千多年的以地球为中心的地静学说（地心说）。

哥白尼创立的日心说，即名著《天体运行论》的发表，不但是天文学上的一次伟大革命，推动了天文学研究的飞速发展，而且引起了人类宇宙观的重大革新，沉重地打击了封建神权的统治，“从此自然科学便开始从神学中解放出来” 。　

《天体运行论》 这部巨著共分六卷。第一卷是宇宙论，论述了日心说的基本思想；第二卷全是数学公式，以三角学论证了天体运行的基本规律；第三卷用数学描述地球的运动；第四、五、六卷讨论了月亮和其他行星的运行规律。

《天体运行论》中除了论述日心说外，还提出： “人们每天看到的太阳由东向西的运行，是因为地球每昼夜自转一周，而不是太阳在移动。天上星宿的运行，也是由地球本身的转动引起，而不是星体围绕着静止的地球地转动。火星、木星等在天空中有时顺行，有时逆行，这是由于它们和地球一起各依自己的轨道绕太阳运行而引起的，而不是它们有什么奇特的运动。月亮是地球的卫星，一个月绕地球转一周。” 哥白尼在这著作中大体上描绘出太阳系结构的真实景象。

为了写《天体运行论》这部著作哥白尼几乎工作了一生。他数十年如一日地观测天象积累资料，并以严密的数学运算来核实他的结论。1509年和1511年的月食、1512年和1518年的火星位置、1520年的木星和土星位置、1525年金星和月亮和相食等，都符合他的科学推算。直到他认为已有足够的旁证来证实他的学说时，才正式向世界宣布。这已不是作为一个假设，而是作为一个事实了。

哥白尼的日心说引起了教会的恐慌，罗马教皇当时说过：如果地球是诸行星之一，那么圣经上所说的那些大事件就完全不能够在地面上出现了。封建神权统治的理论支柱动摇了，他们必然要疯狂地进行反扑。于是，他们宣布日心说为“邪说”，后来又把《天体运行论》列为禁书，对哥白尼以及他的拥护者进行攻击、迫害。哥白尼并没有屈服，他坚持不懈地为研究天体运行的科学理论奋斗终生。

《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”恩格斯指出，哥白尼的学说使自然科学“开始从神学中解放出来”。哥白尼被誉为“坚持探求真理的人”。