真理不会蒙尘,明珠终会绽放光芒
说起哥白尼,大部分人都知道他因提出“日心说”,以及那本《天体运行论》而青史留名。但如果谈起他的研究历程,恐怕只有少部分钻研过科学史的人才知道。
威廉·T·沃尔曼的《地心说的陨落》一书,对《天体运行论》进行了重新解构,向读者展示出哥白尼理论令人惊人的创造性。
在哥白尼之前,人们信奉“地心说”。学说由柏拉图的学生欧多克提出,他企图用以地球为中心,一个套一个的天球来描述天体运动。但是,这种学说并不完善,天球一直没有确定下来的总数。
亚里士多德也继承了地心说,受毕达哥拉斯学派、宗教等影响,他认为行星轨道是正圆,因为它最简洁完美。对于实际观测值与理论值不符的情况,试图套上N多个天球来解释。
到了托勒密,依然没超出地心说的束缚,托勒密建立了天文模型,提出了关于天文学的许多概念。本着简洁性的原则,托勒密提出了本轮和均轮的概念,天体绕着自己的本轮公转,本轮绕着以地球为中心的轨道公转,又提出“偏心圆”概念修正。神奇的是,这竟然与实际数据吻合了。
现在我们知道,行星轨迹是椭圆。但是在当时,人们一致认为轨道应该是圆这种完美的图形。其实如果以现在的观点来看,以太阳为焦点的椭圆轨道,可以完美代替均轮,还可以省去本轮。托勒密的理论虽然错误,但是他积累的观测数据、一系列概念和理论还是宝贵的财富。
在托勒密之后,地心说又统治了一千四百年,直到哥白尼出现。哥白尼通过不那么精细的观测,结合包括托勒密在内的前人积累的数据,开创性提出了“日心说”,并写成了《天体运行论》来论述。这是一部十分难读的作品,不仅包含完整的日心说宇宙观,还有关于哥白尼个人的世界观、宗教观等等许多内容。
在哥白尼的体系中,地球不再是宇宙的中心,而是和其他行星一样,围绕太阳旋转。在这个体系中,类似天平动等现象得以解释。此外,许多数据与现代观测十分吻合,比如金星、火星的公转周期。但是里边也有许多数据与观测不符,比如地球与太阳的距离等。
哥白尼的日心说在当时受到过许多包含在神学家在内的的诸多人的批判,一方面,它挑战了宗教的权威,另一方面,它某些数据并不如托勒密体系精准。一个重要的原因,是哥白尼依然认为轨道是正圆。
现在我们知道,天体运动远比正圆轨道复杂,地轴进动、水星轨道进动、太阳自转,而且,太阳也不是宇宙中心,太阳系只是宇宙中沧海一粟。
虽然如今看来哥白尼的理论还有局限,但在当时极具开创性。在哥白尼提出日心说之后数十年,第谷仍然坚持地心说,并画了个地球在中心,太阳绕着地球转,其他星体绕着太阳转的模型。
除此以外,还有诸如伽利略被迫害不得不低头放弃日心说、布鲁诺被处以火刑等事件,《天体运行论》更是在很长时间里被当成禁书。
所以说,哥白尼的理论具有划时代的开创性,不仅影响天文学发展,也推动思想的变革。在当时,天文学与玄学、神学是相关的,有关地心说,宗教也引用经文做出许多解释。而哥白尼则将太阳解放出来。
哥白尼在《天体运行论》中写道:“万物的中心是静止不动的太阳。这是因为,它在这个位置能够同时照耀万物。谁会把神庙中这盏美丽的等放到其他地方呢?有哪个地方比此处更好呢?”