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      哥白尼:革天文學的命,我是無心的

      2023-10-20 15:35:28小白村
      科學大眾(中學) 2023年10期
      關鍵詞:日心說天球托勒密

      小白村

      日心說最吸引人的,是按照各個行星公轉周期,給出它們與太陽距離的確定順序:水、金、地、火、木、土。而在托勒密的地心說體系里,由于水星、金星與太陽繞黃道運動的平均周期相同,無法確定此三者誰離地球更近。哥白尼的體系看上去更加簡單、對稱、清晰。

      1521 年,麥哲倫環(huán)游世界的時候,比他大8 歲的哥白尼正在波羅的海邊和友人通信,討論日心說。

      一些書上說:從前人們相信太陽圍著地球轉,而哥白尼顛倒了兩者的角色,掀起了近代科學革命。這個描述過分簡單。實際上,中世紀沒那么落后,哥白尼也沒那么革命。

      研究的初心是占星

      與其說哥白尼是顛覆者,不如說他是建設者,小心謹慎地為中世紀天文學添磚加瓦。

      1473 年,哥白尼出生于波蘭。哥白尼的父親很早就戰(zhàn)死了,哥白尼是由舅舅養(yǎng)大的,他的舅舅是一位有文化、有手腕的主教,也是波蘭國王的密友。在舅舅的關照下,哥白尼衣食無憂,還拿了教會法的博士,同時研究天文、醫(yī)學、古典文獻,通曉多國語言。畢業(yè)后,哥白尼任職家鄉(xiāng)教會,給舅舅當秘書,后來又干過醫(yī)生、翻譯、執(zhí)政官、外交官,還研究貨幣(他所在的教會金庫發(fā)行貨幣),創(chuàng)立了貨幣量化理論,第一個提出了“劣幣驅(qū)逐良幣”的觀點。

      哥白尼時代的天文學,是日新月異的。

      1490 年前后,新出版的天文學著作如雨后春筍,其中大部分是占星學。我們不能把它們簡單理解為迷信,那也是在收集大量材料基礎上的嚴肅討論。哥白尼正是受到這些著作的吸引,才去研究天文的。

      中世紀的人興奮不安地等待著世界末日,而天體運轉或許能透露出紛亂世界的走向。1490 年的一幅版畫上,占星學家和神學家一邊看經(jīng)書,一邊指著頭頂?shù)奶烨驅(qū)蛹?,探討宇宙奧秘,這反映出調(diào)和《圣經(jīng)》與占星學是當時知識界的主流。

      14 世紀神學家皮爾·達伊的著作也很流行,他研究木星與土星的會合,試圖預言“基督之敵”出現(xiàn)的年代。哥倫布就沉浸在皮爾·達伊的占星學預言中。

      哥白尼的傳世著作里沒提到占星,使這一側面往往被人忽視。但史料顯示,哥白尼對天文學的研究開始于大學期間參加占星興趣小組。當時的經(jīng)典——托勒密的《占星四書》,賦予行星不同的次序和特性來影響世人,哥白尼和同好們贊同這一認識,只是對行星次序有不一樣的猜想。哥白尼研究的初心,是給占星學一個堅實的根基。

      沒那么革命的學說

      哥白尼的巨著, 原書名為《Derevolutionibus orbium coelestium》,在中國一直被譯成《天體運行論》。但是,有人認為這是個誤譯,“orbium”一詞并不是我們現(xiàn)在理解的天體,而是“天球”。

      天球像一層層透明的玻璃球,星球鑲嵌其上,被天球帶著轉動。天球是希臘人傳下來的觀念,所有的中世紀天文學家,包括哥白尼,都對此堅信不疑?!短祗w運行論》并沒有顛覆誰的世界觀。哥白尼通篇只是假設:如果太陽在中心,天球體系會是如何如何。哥白尼雖然相信日心說,但是他的著作只是為同行們提供了一個好思路。

      哥白尼提出的宇宙仍然是球體,因為他認同亞里士多德說的“球體最完美”。

      哥白尼自認為最大的貢獻不是日心說,而是反駁托勒密的偏心圓體系,他并沒想著摧毀經(jīng)典的宇宙觀。

      哥白尼之所以看不慣托勒密體系,是因為它不夠美。文藝復興時期流行新柏拉圖主義,大家期望宇宙應該是簡單的、對稱的。而托勒密體系依賴于偏心圓,太隨意了,在哥白尼看來,“明顯違背了均勻運動的第一原則”。哥白尼指出:“無法由偏心圓推導出最重要的一點,即宇宙的結構及其各個部分是真正對稱的。”

      順便一提,雖然哥白尼在駐地建了一個小天文臺,但是不像第谷和伽利略,他志不在觀測。他的創(chuàng)新是數(shù)學意義上的,有點像是當代的弦理論。

      日心說最吸引人的,是按照各個行星公轉周期,給出它們與太陽距離的確定順序:水、金、地、火、木、土。而托勒密體系里,由于水星、金星與太陽繞黃道運動的平均周期相同,無法確定此三者誰離地球更近。哥白尼的體系看上去更加簡單、對稱、清晰。

      哥白尼宇宙學名噪一時

      生命最后幾年,哥白尼才同意出版《天體運行論》。據(jù)說,當剛印出來的書送到哥白尼床前時,他就從昏迷中醒來,撫摸著書頁去世,那是1543 年。

      有人說,哥白尼的謹慎是怕教會打壓。但也有人認為,哥白尼是怕理據(jù)不充分,招來同行惡評。畢竟,哥白尼的理論像托勒密一樣不完美,也回答不了“地球既然運動,為什么蘋果還能落在正下方”的問題。

      不過,哥白尼細致的工作仍被當時的人重視和稱贊。他死后第8 年,基于其成果的《普魯士星歷表》出版,迅速被天文學家和占星家采納。

      哥白尼像是在雪山頂上扔雪球,本無心搗亂,卻導致了雪崩。因為后來者想到(就像被燒死的布魯諾主張的):太陽是眾多恒星之一,地球是眾多行星之一,人類也不是宇宙中唯一的靈長。這對于傳統(tǒng)的心靈可就過于刺激了。

      哥白尼的天文學一直局限于小圈子。直到伽利略發(fā)表的望遠鏡的發(fā)現(xiàn)震撼了歐洲,有力支持了哥白尼的日心說,哥白尼才走入學術界的視野。一時間,法國皇后在窗口裝上望遠鏡,英國大學生討論“月球是否宜居”,酒館里傳播著這些新鮮事。僅5 年后,傳教士就把伽利略的發(fā)現(xiàn)介紹到了中國。

      擁護哥白尼的學者們形成的哥白尼學派名噪一時,甚至可能被寫進了莎士比亞戲劇。有研究者認為,《哈姆雷特》就在隱喻哥白尼學派的崛起。

      當哈姆雷特說“我可以被束縛在果殼里,并認為自己是無限空間的國王”,那是在對比天球之殼的舊模型與無限宇宙的新模型。哈姆雷特可能是暗喻當時英國的哥白尼派天文學家托馬斯·迪格斯,他十分激進,認為天球不存在,宇宙是無限的。

      劇中國王和兩個臥底反角的名字,則象征了舊學說一派——克勞迪烏斯是天文學家托勒密的名字,羅森克蘭茨和吉爾登斯特恩則是丹麥天文學家第谷的兩個祖先。他們最終都被哈姆雷特干掉了。

      當哈姆雷特告訴國王想回維滕貝格(當時的哥白尼學派中心)學習時,國王說:“這可就與我們的愿望悖逆(retrograde)了?!边@個詞意為“行星逆行”。

      或許以上都是捕風捉影。但莎士比亞的另一部戲劇《辛白林》的最后一幕中,主角在監(jiān)牢里夢見4 個鬼魂繞著床轉圈,此時朱庇特(也就是木星)從雷電中騎鷹下降,眾鬼魂跪伏。這瑰麗又怪誕的一幕,讓人無法不聯(lián)想到:在《辛白林》寫成的同一年,伽利略的小冊子《星際信使》傳遍歐洲,描述了4 個以前未知的木星衛(wèi)星。

      無論如何,莎劇中頻繁出現(xiàn)的新概念:真空、虛無、無限、新世界……應該間接來自倫敦人感興趣的哥白尼宇宙學熱潮。

      (責任編輯:吳宇)

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