2 经典天文学

2.1 哥白尼革命

简 史

☆哥白尼在思想上倾向于毕达哥拉斯派，认为天体应当有简单完美的运动，也应当有简单完美的数学描述。那么对天体运行的理解和描述就可能会简单得多，同时也能够遵守古希腊人的完美运动原理。

☆1530年左右哥白尼将他的学说写成概论，以手稿的形式在欧洲学者之间广泛流传。这份名为《关于天体运动假说的要释》的手稿包含一个“绪论”，然后依次为“论天球的序列”、“论太阳的视运动”、“论运动的均匀性不应对二分点而应对恒星决定”、“论月亮”、“论三颗外行星——土星、木星和火星”、“论金星”、“论水星”等章。

☆哥白尼提出7条公理。

第1条：对所有的天体轨道或是天球不存在一个共同的中心。

第2条：地球的中心不是宇宙的中心，而是重力中心及月球轨道的中心。

第3条：所有的天体均绕太阳旋转。太阳俨然是在一切的中央，于是宇宙的中心是在太阳附近。

第4条：日地距离和天穹高度的比小于地球半径和日地距离的比。所以与天穹高度比起来，日地距离就是微不足道的了。

第5条：天穹上显现出的任何运动，不是天穹本身产生的，而是因地球的运动。正是地球带着周围的物质绕其不动的极点做周日运动，而天穹和最高的天球始终是不动的。

第6条：我们看到的太阳的各种运动，不是其本身所固有的，而属于地球及其所在的天球。就像任何别的行星一样，地球和其所在的天球一起绕着太阳运动，这样，地球就具备几种运动了。

第7条：行星的视顺行和逆行不是它们在运动，而是因地球在运动。所以只要用地球运动这一点就足以解释天上见到的许多种不均匀性了。

☆哥白尼的主要贡献是创立了科学的日心地动说，写出“自然科学的独立宣言”──《天体运行论》。《天体运行论》共6卷：第1卷为宇宙论，第2卷运用三角学论证天体运行的基本规律，其中哥白尼首创了平面三角和球面三角的演算方法；第3卷为恒星表；第4卷叙述了地球绕轴运行和周年运行；第5卷阐述了地球的卫星月球；第6卷是关于行星运行的理论。

☆哥白尼在《天体运行论》中详细讲解了地球的3种运动（自转、公转、赤纬运动）所引起的一系列现象，岁差现象、月球运动、行星运动的及金星、水星的纬度偏离及轨道平面的倾角。

导 图

人物小史与趣事

哥白尼

尼古拉·哥白尼（1473—1543），波兰天文学家、数学家、教会法博士、牧师，日心说的创立者，近代天文学的奠基人。哥白尼的主要贡献是创立了科学的日心地动说，写出“自然科学的独立宣言”──《天体运行论》。恩格斯在《自然辩证法》当中对哥白尼的《天体运行论》给予了高度评价。

☆创作《天体运行论》

哥白尼是个一丝不苟、严谨治学的人。虽然早在大学期间，他已酝酿出“日心说”理论的雏形，后来又经过多年的思索及研究，“日心说”理论已完全成熟。可他还要用天文观测得到的大量事实证实自己的学说。

在那段日子，哥白尼的一位朋友经常来看望他，他叫蒂德曼·吉斯，是一位神甫，他也十分爱好天文，对哥白尼的学识非常崇拜。他常常和哥白尼一起观测天体，而更多的时候是听哥白尼谈论他的观点。朋友在一起是最令人愉快的时光，更何况是这么支持他事业的人。吉斯对哥白尼关于天体运动的理论非常感兴趣。

提起这个话题，哥白尼便滔滔不绝地大谈特谈起来（即“日心说”的基本思想）。“一，就是说不存在一个所有天体以及轨道的中心点。二，就是说地球不是宇宙的中心，只是重心和月球轨道的中心。三，所有的天体均围绕作为自己中心点的太阳运转。四，就是地球到太阳的距离同天穹高度之比，就如同地球半径同地球与太阳间距之比一样渺小。地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的。五，就是在天空中看到的所有运动，均是由地球自己的运动造成的。六，就是使人感到太阳在运动的一切现象，均不是由太阳的运动产生的，而是由地球及其大气层的运动造成的。地球带着它的大气层，像其他行星一样围绕太阳旋转。由此可见，地球同时进行几种运动……”哥白尼像讲台上的大学教授一样侃侃而谈。吉斯听得连连点头，原来一些模糊不清的问题，经过哥白尼一点也释然了。

“你论断地球每昼夜围绕自己的轴心旋转一周和每年围绕太阳旋转一周的理论是惊动世界的新闻，自然也抨击了托勒密的理论。可是，你是用了什么仪器观察的呢？”吉斯不解地问着朋友。

吉斯看到的竟是如此简单的仪器，有象限仪、三角仪及捕星器。

吉斯伸手拿起象限仪看。那不过是用木板做成的正方形，板上绘制了四分之一圆弧，在圆心处钉上一条细棍，用于观察太阳的位置，还可测量太阳中天时的高度。放下象限仪，他又拿起捕星器看。那是哥白尼用以测量月球与行星的位置和角度的工具，是用六个摆放在相应位置上带有刻度的圆环构成的。

“简单的仪器观察出如此重大的发现，真是伟大，伟大！”吉斯的赞赏是发自内心的，这对于孤军奋战的哥白尼来说是极大的安慰。

哥白尼花了六年的时间完成《天体运行论》的初稿，又花了30年时间进行修改，直至1543年5月，在他去世前此书才得以出版。

☆观察太阳的哥白尼

波兰的弗洛恩堡教堂旁边有座小阁楼，这里面住着一个怪人，他在楼顶上搭了各种奇怪的仪器，每天对着天空看来看去，还不停地喃喃自语：“太阳没有动，太阳没有动。”

邻居们很好奇，问他在做什么，他说：“观察太阳。”

太阳有什么好看的，还不是每天从东方升起，又从西方落下去，邻居们心里想：“这人肯定是个疯子。”

这个观察太阳的“疯子”叫哥白尼，他在楼顶上观察太阳已经有30年。

后来邻居们听说哥白尼“疯得”变本加厉了，他居然说太阳是不动的，是人们住的地球和所有的行星在围绕着太阳转动。

这真是彻底疯了，连小孩子都知道，人类住的地球是宇宙的中心，太阳、月亮和一切行星均围绕着我们转动。

人们不以为然地摇着头，指着阁楼说：“这个人真是疯得厉害了，没药救了。”

一天，哥白尼像往日一样，仰着头，在阁楼上观察太阳，突然听到外面一阵喧哗的声音，这声音里还有一阵阵笑声，还有人在说自己的名字。“咦，到底是怎么一回事？”哥白尼将头伸出去看了看。

原来外面有一群小丑在演戏，主角居然是哥白尼！只见扮演哥白尼的小丑身上套了件黑袍子，披头散发的，摇着长满胡须的脑袋说：“太阳是不动的，我们脚下的地球才是动的。”另一个小丑凑上前说：“如果地球在动，那你为什么不头朝下脚朝上呢？”说完，整个人头朝下脚朝上倒立起来。台下的人都哈哈大笑起来。哥白尼无可奈何地摇摇头，关上窗子，心里想：“天体的运行绝不会因为你们的嘲笑而受到丝毫影响，总有一天你们会知道我说的是正确的。”他的理论在他生活的年代得不到人们的认同。而现在，人们都知道，地球是围绕着太阳在转动的。