科学史课程系列[1]——《哥白尼革命》

简介：写此书评的契机是吴国盛老师《科学革命》的课程要求。课程共有五本读物，按照顺序为《哥白尼革命》、《新物理学的诞生》、《重构世界》、《近代物理学的形而上学基础》和《科学革命》。

从逻辑经验主义，到不可证伪，再到回到当时社会背景去理解的观点，科学概念有不同的角度与境界上的理解。正如老师课上提到的，《哥白尼革命》是一本深刻带有库恩思想的书。正是在这本书中，我们收获了如何回到当时社会背景去理解“哥白尼革命”，它又如何是一场起承转合的大革命。回到社会背景下，关乎文化、关乎思想、关乎历史条件也关乎革命影响到的所有群体与受众。

两球 宇宙

原始宇宙的概念全靠眼睛的观测，在一个人有限的一生中，他经历了至少数十年的四季变化，近万个日日夜夜。在这长久的岁月中，发现头上的天和脚下的地似乎有着某种周期性的联系似乎不是一件困难的事情。古希腊人为此提出了两球宇宙，直观的解释他们看到周期。他们解释了年、月、日，解释了四季与宇宙的形状。在先哲亚里士多德、柏拉图的带领下，他们讨论出了一套自证严密的体系。天地二分，变化的月下世界和永恒的月上天。除了行星，这套体系为古希腊人带来太多的规律和科学。希腊人从这套理论中收获宇宙的水土火气构成，收获地球作为宇宙中心，是人类作为上帝恩惠的象征。如果，如果他们选择一致的忽略那几颗行星，就像他们忽略月上的阴影、一闪即逝的彗星那样，人类将活在规律下、活在上帝的恩赐下。

但人类的社会从下树的那一刻起，就意味着智慧与征服。古希腊天文学是行星天文学，虽然有着现在看来某种程度的说对了的模型，但是当时最为流行的是思维经济型最强的两球宇宙。通过引入同心球、本轮-均轮、偏心匀速点的概念，托勒密时代最杰出的天文学诞生。尽管复杂，但他解释了行星不规则运动。在这套模型中，天得到近似的拟合。

植根于亚里士多德的托勒密体系得到了最广泛的传播，并借亚里士多德哲学理论和《神曲》等一批经典，在之后即使最黑暗的1000年里，在经历希腊的破亡与罗马的衰败后再次重生。重新发现它的人还是一眼辨识出它的光辉。天主教垄断了教育却也通过经院哲学发动了大规模的整理运动。同时，也正是中断了这一千年，新一代天文学家拿到还原的数据与论天的逻辑才有了比较全面的论断。一千年前被积累放大的近似误差、书中的自相矛盾、托勒密体系背离柏拉图主义的技巧复杂性在这里得到承认。并且，更重要的是经院哲学下面的传统。亚里士多德不是不可否认的，《圣经》不是不可以重新解读的。假说、理论都有了可以自由成长的空间。

托勒密-哥白尼 宇宙

哥白尼信奉新柏拉图主义、信奉太阳，他成长在一个最自由的思想氛围中。不偏不倚的受到古希腊小门派“地动日心理论”的启发，他试着将日心与两球理论结合。在这里，他看到了数学上的和谐，也是新柏拉图主义者一生的追求。在哥白尼的体系里，行星的逆行、内距角、行星不定的周期和环环相扣的行星轨道真正在内在上和谐统一地解决了。1543年《天球运行论》发表，哥白尼也去世了。

《天球运行论》有着诸多的不和谐，他不是我们今天的日心宇宙、也没有放弃托勒密本轮-均轮的使用，更没有离开伪亚里士多德的影子。但是这套日心宇宙的自然和谐却和托勒密体系同时被一批更加激进的新柏拉图主义者和广大的天文学家熟识。赶快吧，趁着天主教还没有意识到，他们将继续未完成的革命，谱写后续的章节。

第一个人叫第谷·布拉赫，他相信自己的数据，自己如果不能地球在分点两侧观察到远处的恒星视察——那一定是哥白尼错了。没错，他改了哥白尼的日心说。留下这套数学上等效的理论和人类史上最精确的观星记录就离开了。第二个人叫开普勒，拿了第谷的数据却是个坚定的哥白尼支持者，但他看到了哥白尼理论的复杂性和革命的不彻底——太阳并不是充分的运动中心和几何中心。一个又一个的模型测试拟合第谷的数据，他得到了今天最正确的解答——椭圆，并在第三定律中写下最柏拉图的话语。亚里士多德的圆出问题了，地球中心的位置也出问题了。第三个人叫伽利略，他是开普勒的朋友，因此接触了当时最先经的望远镜系统。在望远镜下，新星、土-卫星、月亮上的坑洼、火星上的相变一一被观测到，也让更多人看到，日心说应该真的是正确的。

牛顿 宇宙

哥白尼的日心说正确的不能再正确了，望远镜让所有人看到了哥白尼的预言——火星相变；月亮上的坑洼、月上天的彗星都证明了天不是不变的。望远镜的视线戳破了几千年的宇宙论，也将天球戳了个支离破碎。这直接导致亚里士多德的哲学宇宙观也被一起戳碎了。宇宙有限么？没了天球，行星怎么运动？哥白尼革命带来了新的宇宙观，也带来了新的问题——宇宙的、世俗的。世俗的问题人总会接受。宇宙的问题是，这套结构拯救了现象却绊到了自己的脚。行星究竟是为何运动成了无解的答案。不，开普勒给了一点线索，古希腊的先驱思想再次启发着这代天文学家和数学家。开普勒、笛卡尔、胡克、牛顿相互针对、试图求解这似乎最后的问题。

笛卡尔试图用微粒的漩涡解释星体在微粒下封闭在椭圆区域内部； 开普勒用太阳精气和磁力解释；胡克以一种自然引力解释吸引着行星的力量；数学最好的牛顿借助自己发明的工具——微积分，在微粒说的启发下，尽管最后也没能找出引力是什么。但他还是被迫在证明了球的引力可以等效到中心计算后，于1685年不甘地发表了《原理》一书。

至此，我们的宇宙似乎终于定型了。但是牛顿留下的微积分和重量概念却继续引发着后续的革命——一场更广泛和深刻、可能永远不会结束的连锁反应……