哥白尼的貢獻(xiàn)
1.研習(xí)天文學(xué)

1473年，尼古拉.哥白尼(1473-1543年）出生于波蘭東部的古城托倫一個(gè)有名望的商人之家。最初，哥白尼曾在自己的家中接受教育，后來(lái)進(jìn)入當(dāng)?shù)貙W(xué)校讀書(shū)。托倫的學(xué)校是一所世俗學(xué)校，它的教師中有一些天文學(xué)愛(ài)好者。正是在這里，少年哥白尼開(kāi)始接觸天文學(xué)。雙親去世后，他由舅舅烏卡什.瓦茲洛德養(yǎng)育和庇護(hù)。瓦茲洛德是波蘭著名的人文主義者，崇尚科學(xué)，曾在克拉科夫和意大利的大學(xué)里學(xué)習(xí)過(guò)，1489年被選任為瓦爾米亞的主教。

1491年，19歲的哥白尼進(jìn)入克拉科夫?qū)W院讀書(shū)?？死品蚴钱?dāng)時(shí)波蘭的首都，而克拉科夫?qū)W院是中歐繼布拉格大學(xué)之后的第二所大學(xué)，深受人文主義的影響。學(xué)院的教授們?cè)赂业貫槭艿狡群Φ牟祭翊髮W(xué)教授楊.胡斯(約1369-1415年）辨護(hù)。

在克拉科夫?qū)W院人文學(xué)系讀書(shū)時(shí)，哥白尼目睹身歷了新的世界觀和科學(xué)思想同舊的中世紀(jì)觀念的斗爭(zhēng)。在這里，他受到了良好的數(shù)學(xué)和天文學(xué)教育，并學(xué)會(huì)了使用天文觀測(cè)儀器。他同老師一起觀測(cè)過(guò)月蝕和日蝕，并對(duì)一些天文現(xiàn)象發(fā)表過(guò)自己獨(dú)特的見(jiàn)解。學(xué)院的數(shù)學(xué)和天文學(xué)教授沃伊切赫對(duì)哥白尼產(chǎn)生了很大影響，他不但引導(dǎo)哥白尼走上了天文學(xué)研究之路，而且以人文主義思想培養(yǎng)了哥白尼的公民感情。他的科學(xué)精神使哥白尼大膽地懷疑當(dāng)時(shí)公認(rèn)的法則，并由此而取得了具有劃時(shí)代意義的偉大成就。

天文學(xué)在當(dāng)時(shí)是一門(mén)顯學(xué)。之所以如此，首先是由于天文學(xué)對(duì)于正確使用復(fù)雜的教會(huì)日歷十分重要。為了計(jì)算那些不固定的宗教節(jié)日在每一年中的確切日期，為了編制日歷和計(jì)算時(shí)間，天文學(xué)是不可少的。其次是當(dāng)時(shí)人們對(duì)于占星術(shù)的迷信，王公、貴族和軍事指揮人員都需要占星家來(lái)為他們的每一項(xiàng)重要決定預(yù)測(cè)吉兇，就是普通老百姓也離不開(kāi)占星家對(duì)時(shí)令和氣候的預(yù)報(bào)。而占星家的角色通常都是由天文學(xué)家擔(dān)任的，占星術(shù)實(shí)際上就是天文學(xué)的某種變種。其三是當(dāng)時(shí)已日漸發(fā)展的遠(yuǎn)洋航行的需要，在茫茫海洋中，人們主要依靠觀測(cè)天象來(lái)辨認(rèn)方向和確定位置。

克拉科夫?qū)W院的天文學(xué)教學(xué)和研究在歐洲享有聲譽(yù)。1459年，學(xué)院開(kāi)辦了占星學(xué)系，這個(gè)系培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生，在不少?lài)?guó)家的天文學(xué)發(fā)展中起過(guò)積極作用。例如，15世紀(jì)后期，在意大利的博洛尼亞大學(xué)天文學(xué)系有5位來(lái)自波蘭的教師擔(dān)任教職。曾給過(guò)哥白尼不少幫助的沃伊切赫，是當(dāng)時(shí)歐洲最有名的天文學(xué)家之一，他發(fā)現(xiàn)了月亮的軌道并不是如人們所想象的圓形，而是橢圓形的；通過(guò)反復(fù)觀測(cè)，他認(rèn)為月亮始終是以同一個(gè)面對(duì)著地球的。

在克拉科夫?qū)W院，哥白尼大量閱讀了古典學(xué)術(shù)名著，并從中發(fā)現(xiàn)了同當(dāng)時(shí)流行的托勒密學(xué)說(shuō)不同的觀點(diǎn)。菲洛勞斯和阿利斯塔克的見(jiàn)解可能引起了哥白尼的興趣，因?yàn)樗麄冴P(guān)于宇宙體系的提法同教會(huì)所支持的地球中心說(shuō)是不一致的。這種矛盾促使哥白尼對(duì)托勒密的體系產(chǎn)生懷疑，在克拉科夫?qū)W院，是具有對(duì)學(xué)術(shù)問(wèn)題進(jìn)行懷疑和探索的氣氛的。

在克拉科夫?qū)W院學(xué)習(xí)4年之后，哥白尼于1495年回到瓦爾米亞舅舅身邊。一年后，他啟程前往意大利的博洛尼亞，去讀那里的大學(xué)。這時(shí)的意大利是歐洲科學(xué)文化的中心，偉大的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)即發(fā)端于此。哥白尼在博洛尼亞大學(xué)學(xué)習(xí)的科目有法律、天文學(xué)、數(shù)學(xué)和希臘語(yǔ)。這所大學(xué)氣氛活躍，學(xué)術(shù)辯論盛行。哥白尼在這里有機(jī)會(huì)同著名的天文學(xué)家和占星家諾瓦拉(1454-1504年）探討自己感興趣的天文學(xué)問(wèn)題，并一起進(jìn)行天文觀測(cè)。同諾瓦拉就托勒密宇宙體系的問(wèn)題及改進(jìn)這一體系的可能性所作的深入交談，激勵(lì)哥白尼構(gòu)思新體系、改革天文學(xué)。

1497年，在當(dāng)主教的舅舅的幫助下，哥白尼得到了弗龍堡的神父職位。這使他能夠利用神職人員的特權(quán)和報(bào)酬從事學(xué)習(xí)和研究工作。1501年7月，哥白尼回國(guó)并作了短暫逗留，很快又得到去意大利威尼斯共和國(guó)的帕多瓦大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)的機(jī)會(huì)，條件是學(xué)成后回弗龍堡擔(dān)任當(dāng)?shù)亟虝?huì)的醫(yī)生。學(xué)醫(yī)并未使哥白尼放棄對(duì)天文學(xué)的愛(ài)好，因?yàn)槟菚r(shí)的醫(yī)學(xué)與占星術(shù)和天文學(xué)是有聯(lián)系的，人們一般都相信天象變化對(duì)人的身體有影響，甚至不少藥物的使用也要根據(jù)行星的位置來(lái)確定，所以，哥白尼在帕多瓦大學(xué)繼續(xù)從事天文觀測(cè)和研究。他在這個(gè)時(shí)期的筆記中寫(xiě)道："菲洛勞斯承認(rèn)地球是動(dòng)的，聽(tīng)說(shuō)，薩摩斯的阿利斯塔克也是這種看法……這是可信的?！@種事只有敏銳的天才經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究才有可能解決。"在博洛尼亞大學(xué)和帕多瓦大學(xué)的學(xué)習(xí)，使哥白尼掌握了當(dāng)時(shí)天文學(xué)的所有主要成就，為他日后的研究打下了基礎(chǔ)。而意大利的人文主義精神和科學(xué)精神的薰陶，則使他養(yǎng)成了作為一個(gè)優(yōu)秀科學(xué)家應(yīng)該具備的素質(zhì)。1503年的秋天，他回到了波蘭。

2.提出新體系

哥白尼回國(guó)后，先是當(dāng)他舅舅——瓦爾米亞主教瓦茲洛德——的保健醫(yī)生兼顧問(wèn)和秘書(shū)，后來(lái)又擔(dān)任了弗龍堡神父會(huì)的行政和財(cái)政管理工作。與此同時(shí)，他系統(tǒng)地研究了天文學(xué)。

（1）形成假設(shè)

哥白尼發(fā)現(xiàn)，觀測(cè)精度的提高使托勒密體系必須變得更加復(fù)雜，而且它終不能與觀測(cè)結(jié)果相吻合。在古希臘學(xué)者的地動(dòng)思想啟發(fā)下，哥白尼形成了一個(gè)比托勒密體系更簡(jiǎn)單而又更完善的假設(shè)。

約在1510-1514年間，哥白尼寫(xiě)了一篇關(guān)于自己的天體運(yùn)動(dòng)假設(shè)的文章，并把它寄給了自己的友人。這篇文章簡(jiǎn)明扼要地闡述了日心說(shuō)的基本思想，其要點(diǎn)是：地球的中心不是宇宙的中心，而只是重心和月球軌道的中心；所有的天體都圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此太陽(yáng)位于宇宙中心附近；地球圍繞自己的軸心每晝夜旋轉(zhuǎn)一圈，圍繞太陽(yáng)每年旋轉(zhuǎn)一圈；在天空中看到的所有運(yùn)動(dòng)，都是由地球自己的運(yùn)動(dòng)造成的；人們感覺(jué)到的太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)以及行星向前或向后的運(yùn)動(dòng)，都是由地球的自身運(yùn)動(dòng)使人產(chǎn)生的錯(cuò)覺(jué)，地球的運(yùn)動(dòng)足以解釋人們?cè)谔炜罩杏^察到的各種現(xiàn)象。

哥白尼的這些見(jiàn)解，否定了托勒密關(guān)于地球是宇宙中心、包括太陽(yáng)在內(nèi)的所有天體都圍繞地球運(yùn)動(dòng)的學(xué)說(shuō)，同時(shí)也使以這一學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ)的世界觀和哲學(xué)體系發(fā)生動(dòng)搖。哥白尼的思想起初沒(méi)有引起人們的興趣，或者說(shuō)沒(méi)有得到應(yīng)有的評(píng)價(jià)。對(duì)于同以教會(huì)權(quán)威和《圣經(jīng)》論述為基礎(chǔ)的現(xiàn)有宇宙觀相對(duì)抗的哥白尼的成果，似乎還沒(méi)有人敢于明確表示贊同。他的文章在友人中流傳，但大家都保持沉默。宗教改革的旗手路德也對(duì)哥白尼持輕蔑的否定態(tài)度，說(shuō)這個(gè)蠢人想把全部天文學(xué)顛倒過(guò)來(lái)，試圖說(shuō)明不是太空、太陽(yáng)和月亮，而是地球在運(yùn)動(dòng)、在轉(zhuǎn)圈。

但隨著時(shí)間的推移，由于哥白尼不斷對(duì)當(dāng)時(shí)天文學(xué)界的一些重要問(wèn)題發(fā)表獨(dú)到而又有說(shuō)服力的見(jiàn)解，他在學(xué)術(shù)界的名聲也越來(lái)越大，他的文章的抄本在歐洲流傳。1539年，被哥白尼觀點(diǎn)所吸引的一個(gè)20多歲的青年、維膝貝格大學(xué)的數(shù)學(xué)和天文學(xué)教師雷蒂庫(kù)斯(1514-1576年），慕名來(lái)到弗龍堡，向哥白尼求教。

當(dāng)時(shí)，哥白尼正在撰寫(xiě)他的主要著作《天體運(yùn)行論》。這項(xiàng)工作從1515年開(kāi)始，斷斷續(xù)續(xù)已進(jìn)行了多年。雷蒂庫(kù)斯同哥白尼一起研究探討了1年多，在1540年出版了一本著作，名為《哥白尼嶄新著作初釋》，這是對(duì)哥白尼的天體運(yùn)動(dòng)新觀點(diǎn)的首次解釋。雷蒂庫(kù)斯在書(shū)中說(shuō)，哥白尼的觀點(diǎn)已經(jīng)被以前多個(gè)世紀(jì)的觀察所證實(shí)，無(wú)疑也將被后代的發(fā)現(xiàn)所肯定。雷蒂庫(kù)斯強(qiáng)調(diào)了哥白尼同古代學(xué)者之間的思想聯(lián)系，從而使他在人文主義者中間聲譽(yù)日隆。此外，雷蒂庫(kù)斯還積極活動(dòng)，向政界和學(xué)術(shù)界要人宣傳解釋哥白尼的學(xué)說(shuō)，批駁一些人對(duì)哥白尼的誣蔑和誹謗。

（2）《天體運(yùn)動(dòng)論》

在雷蒂庫(kù)斯的勸說(shuō)下，哥白尼決定出版自己的著作。1542年，當(dāng)他的著作在紐倫堡付印之時(shí)，他給羅馬教皇保羅三世寫(xiě)了一封信，說(shuō)明了自己的學(xué)說(shuō)形成的條件，希望教皇向他提供庇護(hù)，使他的思想免遭被定為異端邪說(shuō)的命運(yùn)。

哥白尼在信中寫(xiě)道："我深深地意識(shí)到，由于人們因襲許多世紀(jì)以來(lái)的傳統(tǒng)觀念，對(duì)于地球居于宇宙中心靜止不動(dòng)的見(jiàn)解深信不疑，所以我把運(yùn)動(dòng)歸之于地球的想法肯定會(huì)被他們看成是荒唐的舉動(dòng)。"他表示，他是在閱讀研究古代學(xué)者著作的過(guò)程中受到啟發(fā)而開(kāi)始考慮地球的運(yùn)動(dòng)的。既然前人可以隨意想象出圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)解釋星空現(xiàn)象，那么他也可以假定地球有某種運(yùn)動(dòng)以便更好地解釋這些現(xiàn)象。

他寫(xiě)道："從地球運(yùn)動(dòng)的假定出發(fā)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的、反復(fù)的觀測(cè)，我終于發(fā)現(xiàn)：如果把其他行星的運(yùn)動(dòng)同地球運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)考慮，并按每一行星的軌道比例來(lái)作計(jì)算，那么，不僅會(huì)得出各種觀測(cè)現(xiàn)象，而且一切星體軌道天球之大小與順序以及天穹本身，就全部有機(jī)地聯(lián)系在一起了，以至于不能變動(dòng)任何一部分而不在眾星和宇宙中引起混亂。"他表示，"有真才實(shí)學(xué)的數(shù)學(xué)家，只要他們按照科學(xué)的要求，深入地而不是膚淺地了解和鑒定我立論的依據(jù)，就會(huì)同意我的看法。"他也預(yù)見(jiàn)到，有人會(huì)以圣經(jīng)的章句曲解和非難他的理論，但他對(duì)這種意見(jiàn)"決不予以理睬"。他在信中還強(qiáng)調(diào)，他的辛勤勞動(dòng)是會(huì)有某些益處的，例如，它將有助于正在考慮中的歷法改革。

哥白尼希望把他給教皇的信作為自己著作的序言，但這個(gè)想法沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵谒闹鞲队≈?，為他?lián)系出版事宜的雷蒂庫(kù)斯去萊比錫大學(xué)任教，把具體印刷出版事務(wù)交給路德教牧師、數(shù)學(xué)家安德烈.奧塞安德?tīng)栘?fù)責(zé)。后者擔(dān)心有關(guān)地球運(yùn)動(dòng)的理論會(huì)觸怒路德派領(lǐng)導(dǎo)人，就按自己的想法對(duì)哥白尼的著作作了一些修改，并為它寫(xiě)了一個(gè)序言以取代哥白尼給教皇的信。他在序言中強(qiáng)調(diào)，哥白尼的論斷只是假設(shè)，書(shū)中有不少荒謬的東西。

1543年春天，哥白尼的《天體運(yùn)行論》出版。這年的5月24日，哥白尼死于腦溢血。

《天體運(yùn)行論》共有6卷。第1卷是基本部分，它對(duì)一個(gè)新的宇宙體系作了非常明晰和極為簡(jiǎn)潔的解釋。哥白尼用普通人能夠理解的語(yǔ)言介紹了自己天文學(xué)理論的概貌：宇宙是球形的，它由以太陽(yáng)為中心的天體組成；地球進(jìn)行著由西向東的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它不在宇宙的中心，也肯定不是行星軌道的中心；天穹的周日旋轉(zhuǎn)只是一種視運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上是地球運(yùn)動(dòng)的反映。哥白尼畫(huà)了一張圖表對(duì)其體系進(jìn)行解釋。這是一組8個(gè)同心圈(紐倫堡1543年出版的《天體運(yùn)行論》中這張圖被畫(huà)成了9個(gè)圈，這是與原稿不符的，且未經(jīng)哥白尼核對(duì)和認(rèn)可），在圓圈之間的環(huán)狀帶上，從外向里依次標(biāo)有數(shù)字1到7，第一條圓環(huán)表示恒星，以下由土星、木星、火星、地球、金星、水星各占一個(gè)圓環(huán)，而在中心圓中寫(xiě)著太陽(yáng)。一般認(rèn)為，哥白尼圖中的圓環(huán)表示的，是互相鄰接的天球。根據(jù)歐多克斯、亞里士多德等古代學(xué)者的說(shuō)法，行星是被巨大的旋轉(zhuǎn)天球攜帶著繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的，而哥白尼把古希臘以地球?yàn)橹行牡奶烨蚶碚摳脑鞛橐蕴?yáng)為中心的新的天球理論。

哥白尼還計(jì)算出了太陽(yáng)的直徑與圍繞其旋轉(zhuǎn)的行星直徑的比例，確定了土星、木星、火星、地球、金星、水星等天體對(duì)太陽(yáng)的順序和它們圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。他指出，土星圍繞太陽(yáng)一周的時(shí)間為30年，木星12年，火星2年，地球1年，金星270天，水星80天。這一計(jì)算結(jié)果同實(shí)際時(shí)間的誤差不大，如土星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)一周的實(shí)際時(shí)間是29年又167天，木星為11年又315天，火星為1年又322天，地球?yàn)?年，金星為225天，水星為88天。如果考慮到哥白尼時(shí)代觀測(cè)器材的簡(jiǎn)陋，那么他的計(jì)算的精確度是令人驚嘆的。他還明確地指出了地球的自轉(zhuǎn)、繞日周年旋轉(zhuǎn)和傾斜面的運(yùn)動(dòng)。

《天體運(yùn)行論》的第2至第6卷分別敘述了其他行星運(yùn)動(dòng)與地球運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，把其他星體運(yùn)動(dòng)都與地球運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，從而說(shuō)明其他行星和天球的運(yùn)動(dòng)和現(xiàn)象。

3.哥白尼學(xué)說(shuō)的意義

哥白尼提出日心說(shuō)，是人類(lèi)對(duì)自然認(rèn)識(shí)史上具有劃時(shí)代意義的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。哥白尼體系不僅意味著天文學(xué)基本概念的變革，也意味著人對(duì)自然的理解的重大變革。在當(dāng)時(shí)人們的思想仍受到宗教神學(xué)和經(jīng)院哲學(xué)左右的情況下，它也標(biāo)志著歐洲人價(jià)值觀念的深刻變革。當(dāng)然，這一系列變革并非是由哥白尼一個(gè)人實(shí)現(xiàn)的，在他之后，經(jīng)過(guò)布魯諾、第谷、刻卜勒、笛卡爾直至牛頓等眾多科學(xué)家的努力，終于完成了由他開(kāi)始的天文學(xué)革命。

作為一種新的天文學(xué)理論，哥白尼的體系也不是完美無(wú)缺的。例如，他沒(méi)有擺脫天球理論的影響，堅(jiān)持認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)必定是圓周的和勻速的，而且過(guò)分地相信托勒密觀察結(jié)果的精確性，以致刻卜勒后來(lái)也批評(píng)他"更多地解釋托勒密，而不是解釋大自然"。但哥白尼終究是取代托勒密學(xué)說(shuō)的新體系的創(chuàng)立者，他的貢獻(xiàn)使天文學(xué)從中世紀(jì)走向近代。