哥白尼革命| “哥白尼体系”（日心说）的由来

尼古拉斯·哥白尼，Feb/1473– May/1543

作者

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大卫·普拉特

David Plant

翻译

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李娜

提到太阳系的"太阳中心说"或"日心说"，人们就会想到十六世纪波兰天文学家哥白尼（1473-1543）。

太阳中心说也经常被称为“哥白尼体系”，就像以地球为中心的“托勒密体系”以托勒密命名一样。然而，无论是托勒密还是哥白尼并非真的发明了以他们为名的系统。两人终其一生都在制定合乎逻辑的数学架构来解释“空中”的想法。

早在哥白尼的两千年前，古希腊人早已知道太阳为中心的太阳系的概念，甚至可追溯至托勒密宣称地球位于宇宙中心之前的几世纪。

爱奥尼亚和毕达哥拉斯学派

最早的希腊宇宙学体系将地球设想为漂浮在水面上的盾状圆盘，周围环绕着神秘的海洋。这是公元前八百年左右荷马在《伊利亚特》和《奥德赛》提出的观点。

公元前六世纪，希腊最早的哲学流派出现了。其中的爱奥尼亚学派深受米利都的泰勒斯（Thales of Miletus）（公元前624-547 ）启发。泰勒斯摒除了奥林匹斯诸神的超自然干预，开始探索宇宙起源并寻求解释。

之后托勒密体系中的精华最初是由爱奥尼亚哲学家提出来的。阿那克西曼德（Anaximander）（公元前610-547 ）首次尝试把行星运动解释为某种机制。阿那克西米尼（Anaximenes）（公元前550 ）认为行星是在透明水晶球中运行，同时环绕着地球轨道。

阿那克斯阿格如斯（Anaxagoras）（公元前500-428）则假设有一个模拟思维和理性，称为“原动力”的外部球体。

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与爱奥尼亚哲学家同时出现的其他学派则采用不同的理论来解释宇宙的起源与运行。其中最有影响力的是毕达哥拉斯兄弟会。毕达哥拉斯（Pythagoras）（公元前580-490）的一生就是一个传奇。他的狂热追随者甚至宣称他是阿波罗的儿子。毕达哥拉斯学派的天文学家们以稳定的步伐慢慢的了解太阳系，毕达哥拉斯自己则因提出了地球是球形的观点而被赞颂。

他的学生斐洛劳斯（Philolaus）（公元前500）是第一位观察到地球在空间移动的同时，亦绕着轴心旋转的人。斐洛劳斯还提出了一种神秘的“中心之火”的概念，据说包括地球和太阳在内的所有天体都围绕着它旋转，可谓向日心说迈出了第一步。

荷瑞克里得斯（Herakleides）（公元前380-310）提出了一种介于地心和日心系统之间的混合理论，在该理论中内行星水星和金星处于围绕太阳的轨道上，而太阳本身和外行星火星、木星以及土星处在围绕地球的轨道上。

最后，萨摩斯的阿里斯塔克斯（Aristarchus of Samos）（公元前310-250）——毕达哥拉斯学派的最后一位天文学家，认为天体的运动都应透过日心说而非地心说来解释。

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阿里斯塔克斯的日心说并未被广泛接受。公元前三世纪的希腊天文学专注于发展预测行星运动的精确方法，但日心说本身并未提供任何实际的解决方案。

此外，地球运动的概念似乎与感官的证据相矛盾，而且违反了所有当时所理解的物理定律。

然而，这种想法从未完全消失。阿里斯塔克斯之后的一个世纪，希帕克斯（Hipparchus）（公元前190-127）——被公认为古代最伟大的天文观测者——研究了日心说。他否认了日心说，因为他所掌握的仪器和技术还不够先进，无法探测到任何有关地球运动的科学证据。

公元一百五十年左右，托勒密写了伟大的天文学纲要《天文学大成》（Almagest），但即使是托勒密也觉得他应提出论据“证明”地球在宇宙中心是静止的。

柏拉图和亚里士多德

从古希腊到十六、七世纪，地心论之所以持续存在，可归因于柏拉图和亚里士多德对希腊、阿拉伯和欧洲哲学的巨大影响。

柏拉图（Plato）（公元前427-347）曾教导，物理／物质世界的背后为形式与思想构成的原型世界。日常世界不过是思想世界的影子，感官印象纯粹只是幻觉。

因此，柏拉图对实证科学的事实和数字不感兴趣，认为纯粹的思想世界只能靠直觉来接近——通过寓言、诗歌或神话。他对天体本质的所有声明皆基于这样的精神。

他宣称，拥有神圣本质或“世界灵魂”的地球，在形状上是完美的球形，站在创造的中心屹立不摇。太阳、月球和围绕地球的行星的轨道都是完美的圆形，它们以完全相同的速度沿着轨道运动，从不加速或减速。

理想的柏拉图式的球形和圆形宇宙被认为是理所当然的。圆周运动的原理是不可侵犯的，因为人们相信天空是完美的、不可变的。生与衰、死与重生的混乱过程只在地球上受月球影响的地方发生。

后面一代又一代的天文学家和数学家背负着架构行星运动理论的任务，除了要能解释诸如逆行和明显的行星亮度变化之类尴尬的异常现象，还必须满足地球是处于中心不动如山，周围环绕着圆形的行星轨道，轨道上的速度是一致的诸多要求。

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亚里士多德（Aristotle）（公元前384-322）是柏拉图的信徒，但后来否认了后者的抽象唯心主义，转而支持更务实的方法，坚持所有的推测必须建立在观察、分析和系统研究的基础上。

他留下了大量的著作，为现代科学奠定了最早的基础。从希腊到十七世纪的大师都将古典占星术的理论基础归功于亚里士多德的学说。

在天文学上，亚里士多德遵循了柏拉图的地心说，但与柏拉图不同的是，他试图解释行星旋转的物理性规律。

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柏拉图的学生尤多克修斯（Eudoxus）（公元前400-355）发明了一种行星运动的模型，其中行星绕着几个球面旋转，一个球面紧邻着另一个球面，所有的球面都独立旋转。

这个结构透过简单的圆周运动的组合解释了行星运动的所有变化，从而证明柏拉图关于圆周运动和匀速运动的概念在数学上的可能性——而数学上所发现的事实亦接近柏拉图思想中的理想。

亚里士多德直接采用尤多克修斯的宇宙运转模型，并从当代物理学的角度对其进行改造。他试图用一个“运转”和“中和”的球体系统来解释逆行运动。

虽然这一想法从未真正流行起来，但它最终导致了行星本轮（planetary epicycle）或轮中轮理论（wheels-within-wheels）的发展，这个理论由佩伽的阿坡洛尼俄斯（Appolonius of Perga ）（公元前200）首次提出，由希帕克斯发展，托勒密（公元100-178）所完善。

建立在柏拉图和亚里士多德学说基础上，以地球为中心的“托勒密”宇宙，在一千五百年里一直是天文学理论中最后的说法。

阿拉伯插曲

随着公元四百七十六年罗马帝国的瓦解，古典科学的知识被欧洲人遗忘了几个世纪。教会最终建立了修道院制度，作为一种促进学习的手段，但前基督教时代的哲学家被教会的神父怀疑。在基督教早期，天文学退回到旧约原教旨主义。

公元六百二十二年，先知穆罕默德对异教徒发动了圣战。一个世纪之内伊斯兰帝国向东跨越印度北部，到达中国边境，向西跨越小亚细亚、北非，并随着阿拉伯人征服西班牙和西西里后，进入西欧。亚历山大——古典知识的中心——于六百四十二年落入阿拉伯人之手。

军事扩张时期结束后，伊斯兰学者成为了狂热的古典哲学的学生。许多重要的手稿从希腊文翻译成阿拉伯文。在中世纪的伊斯兰世界里，亚里士多德和托勒密是自然科学和天文学的最高权威。

公元九百九十九年，欧洲最有成就的数学家、音乐家、天文学家和古典学者，奥瑞拉克的格伯特（Gerbert of Aurillac）登上教皇宝座，人称西尔维斯特二世（Sylvester II），亦被称为“魔术师教皇”。在公元一千年这样有象征意义的年份担任教皇，使他成为欧洲“黑暗时代”转折点的标志。他与聚集穆斯林、基督教和犹太学者，位于西班牙的阿拉伯学习中心建立了联系。

接下来的几个世纪里，希伯来文和阿拉伯文版本的古希腊文本被翻译成拉丁文，并开始在欧洲流传。亚里士多德的著作在一千二百年左右亦被翻译。托勒密的《天文学大成》在一千一百七十五年被翻译成拉丁文，使欧洲天文学重新焕发着活力。

卡斯提尔国王阿方索十世（King Alfonso X of Castile ）（122-184）根据托勒密的理论，以改进的阿拉伯数学上委任他人制作新的天文历。

完成于一千二百五十二年的阿方索天文历（Alphonsine）在接下来的三个世纪里，一直为欧洲最好的天文历。

然而托勒密体系的复杂性让阿方索国王很烦恼。当人们向他解释繁杂难懂的本轮、均轮和偏心匀速点（equants）时，据说“智者”阿方索说，若万能的上帝在这个问题上征求他的意见，他会推荐更简单的东西……

哥白尼革命

阿里斯塔克斯（Aristarchus）的日心说也透过翻译阿拉伯文文献传入欧洲。它在学术界的讨论就像在古希腊一样，但是托勒密体系给出了行星运动的唯一解释，而且可以应用于实际。日心说仍然是推论性的，再加上观测仪器的不足，无法发现任何证据。

为了改变这种局面，雷乔蒙塔努斯（Regiomontanus）（1436-76）于一四七一年在纽伦堡（Nuremburg）建立了欧洲第一个天文观测台。

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雷乔蒙塔努斯（约翰·穆勒）出生于普鲁士的科尼斯堡（Konigsburg）。他是一个神童，十一岁上了莱比锡大学（Leipzig university），十二岁出版了第一本年历，十五岁时为哈布斯堡王朝（Hapsburg）的腓特烈三世（ Frederick III）占卜。

雷乔蒙塔努斯成为著名的数学家，在球面三角学上取得了重大进展，并且发明了以他为名的占星宫位系统。他写了一篇著名的关于《天文学大成》的概要，但逐渐对托勒密行星运动的解释不满意，也对天文学家同僚们毫无疑问地接受托勒密的解释越来越不耐烦。

他对荷瑞克里得斯（Herakleides）和阿里斯塔克斯（Aristarchus）相对应的理论感兴趣，但他意识到要取得任何的进展需要更好的观测数据，但也发现当时天文设备的局限性。在一位富有赞助人的帮助下，他的天文台配备了自己设计改良的仪器。

雷格蒙塔努斯在四十岁时英年早逝，中断了原本可以为天文学带来重大的改革的工作。然而，他却大大影响了哥白尼博士的思想。

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哥白尼出生于普鲁士和波兰边境的托伦，在克拉科夫大学（university of Cracow）学习天文学和数学后前往意大利，在博洛尼亚（Bologn）学习教会法，在帕多瓦（Padua）学习医学，最后于一五零三年在费雷拉（Ferrera）获得学位。

他的天文学主要习自克拉科夫大学的布鲁得兹维斯凯（Brudzevsky）和博洛尼的诺瓦拉（Novara），两人都称自己是雷乔蒙塔努斯的学生。哥白尼的学生时代，与他名字有关的日心说是一个经常被讨论和辩论的话题。

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哥白尼对观察天空并不特别感兴趣，他致力于毕达哥拉斯的数学。他相信，宇宙的和谐是通过完美的行星轨道透过几何结构展现出来的。

托勒密学说在技术上的缺陷迫使他提出太阳中心理论。托勒密在行星速度一致的问题上有点狡诈，他的系统中每颗行星似乎都以恒定的速度运动（正如柏拉图所规定的那样），前提是它能从空间中一个假想的点——被称为等分点——被观测到。

大多数哲学家欣然地接受这种方法，但追求完美的哥白尼不满意这种方法。他总结道，拯救完美的圆和匀速运动现象的唯一方法是把太阳放在太阳系的中心，让行星围绕着它旋转，正如阿里斯塔克斯所建议的一般。

由于哥白尼假设行星的轨道是圆形的，他的方案仍需要本轮才能奏效，但模拟是精确的。这不但是第一次根据日心原理计算出的行星运动表，而且比基于托勒密体系的所计算的表格更加准确。

哥白尼不愿把他的理论发表出来。一五一二年左右，他写了《短论》（Commentariolus），其中概述了他的新体系。这本书以手稿形式在几位选定的学者中传阅。

到了一五三零年，他已完成他的主要著作《天体运行论》（De Revolutionibus）（On the Revolutions of the Heavenly Spheres），但他把手稿束之高阁，不打算出版。但并非因为人们认为的对宗教迫害的恐惧。至少在十六世纪早期，欧洲盛行着一种知识宽容的风气。

身为三任教皇贴身顾问的红衣主教斯努伯格（Cardinal Schonberg）敦促他发表论文，但哥白尼无意引起人们对他的关注。他觉得若他的思想被窄小的学术圈之外的人所知，将会遭到嘲笑。

新教天文学家格奥尔格·约阿希姆·冯·劳滕（Georg Joachim von Lauten, 1514 -74），即人们所熟知雷提克斯（Rheticus），说服哥白尼出版了这本书。雷提克斯是新成立的新教学习中心，威滕贝格大学（university of Wittenberg）的数学和天文学教授。

虽然马丁·路德和其他新教神学家反对日心说，但雷提克斯还是被允许在天主教的弗劳恩堡（Frauenburg）同哥白尼讨论这个理论。

经过漫长的谈判，他获得了哥白尼的出版许可。《天体运行论》最终在一五四三年五月出版。哥白尼在收到副本后的几个小时内就去世了。

这本书最初的影响微不足道，很少有人愿意费心阅读。读过的人大多把哥白尼体系认为是一种有用的计算工具，而不将之视为太阳系结构的严肃理论。直到十七世纪初伽利略和开普勒的出现，哥白尼革命才开始显现其对天文学惊天动地的影响。

大卫·普拉特David Plant是一位受人尊敬的占星学历史学者和在占星学上专注古典占星的学者。他也是英国内战时期和17世纪占星家威廉·里利生活和工作方面的专家。

他经营着两个非常有名的网站：英语默林网站English Merlin site，该网站致力于研究威廉·里利及其同时代人的生活和时代的方方面面；以及英国内战和英联邦网站British Civil Wars and Commonwealth site，该网站探索了内战和过渡期的动荡，以及1650年代英联邦和保护国时期的宪法实验。

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