第3章 挑战上帝——哥白尼与日心说
中世纪的欧洲，教会统治一切，它以《圣经》为依据，硬说地球静止不动，是宇宙的中心，日、月、星辰都绕着地球转，这是上帝的安排，而天空中充满了各种等级的天使去执行上帝的命令和旨意。上帝创造太阳的目的，就是要它照亮地球，施恩于人类。古代天文学家托勒密主张地球中心说，和教会的谬论一致，便被封为官方学说，强迫人们接受，借以巩固神权统治。
如果谁敢怀疑教会的观点，就要受到迫害，甚至会丢掉性命。教会为了叫人们相信地球是宇宙的中心，编造出种种“依据”。除了用神话欺骗外，还从物理学的角度寻找根据。神学家说阿拉伯国王穆罕默德的灵柩在墓室里是凌空悬着的，什么支撑的东西也没有，这就证明地球是静止不动的，否则灵柩就没法保持原位了。如果地球会运转，地上的石头就会被抛起来，滚落到地球的后面去，海水也会泛滥，淹没整个地球。
了解了这些，我们就会明白：哥白尼（Nicolaus Copernicus ，1473～1543，伟大的波兰天文学家，日心说的创立者，近代天文学的奠基人，著有《天体运行论》一书，这是天文学上一次伟大的革命，引起了人类宇宙观的重大革新）提出太阳中心说，需要多大的胆量。
哥白尼是居里夫人之前波兰最伟大的科学家，1473年2月19日出生于波兰维斯瓦河畔的托伦城，10岁丧父，由舅父瓦琴洛德抚养。中学毕业后于1491年18岁时进入克拉科夫大学学习数学和绘画，在校受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏陶，开始对天文学产生兴趣，抱定献身天文学研究的志愿。三年后转回故乡。当时已任埃尔梅兰城大主教的瓦琴洛德，派他去意大利学教会法规。1497～1500年间他在波洛尼亚大学读书，在3年半的学习中，除教会法规外，他还同时学了希腊语、拍拉图的著作以及历史学等多种学科，尤其是数学和天文学。对他最有影响的老师是文艺复兴运动的领导人之一、天文学教授达·诺法腊。他白天听课，晚上钻研天文学，并跟随波伦亚大学教授诺法拉研究天文学，进行天文观测。1497年3月9日，他在波洛尼亚作了他遗留下的第一个天文观测记录：月球遮掩金牛座□（毕宿五）的时刻。
哥白尼在意大利的时候，因他舅父的推荐，于1497年被选为弗龙堡大教堂僧正。
1499年，哥白尼26岁时，担任了意大利罗马大学的天文学教授。这个富有才智的年轻人，在天文学课上，起初向学生讲授1350年前的一个名叫托勒密的希腊天文学家提出的旧理论“整个宇宙围绕着地球旋转”。虽然当时的课本都是这些内容，但是哥白尼心里一直怀疑这一理论。他感到，这个理论简直是一派胡言乱语，对许多问题都没有解释清楚。
1501年他从意大利回国，正式宣誓加入神父团体，但随即又请假再次去意大利，在帕多瓦大学研究法律与医学。1503年，在费拉拉大学获得教会法博士学位。1506年，哥白尼从意大利回到波兰。1512年他舅父死后，他就定居在弗龙堡。作为僧正的哥白尼，职务是轻松的。他把大部分精力都用在天文学的研究上。
哥白尼从护卫大教堂的城墙上选一座塔楼做宿舍，并选择顶上一层有门通向城上的平台作为天文台。这地方后来被称为“哥白尼塔”，自十七世纪以来被人们作为天文学的圣地保存下来。
在这里，他深入研究了令他困惑已久的天文学问题。由于当时还没有发明望远镜，他只能依靠自己的肉眼来观察天体的运动。他把书房的屋顶也开了几条缝隙。当他在黑暗中坐在书房里时，就能看到星体运行过这些缝隙，于是，他便把星体在空中的位置记录下来，并用图表标明它们正在按多快的速度移动。
在托勒密的地心体系里，必须用八十个左右的均轮和本轮才能获得同观测比较相合的结果，而且这类小轮的数目还有继续增加的趋势。当时一些具有进步思想的哲学家和天文学家都对这个复杂的体系感到不满。哥白尼发现在他之前已经有一些有识之士开始怀疑亚里士多德—托勒密的理论。他们认为太阳是宇宙的中心，而不是地球，但是他们中间没有一个人能够拿出令人信服的证据来。哥白尼接受了这种进步思想。然而，亚里士多德—托勒密的理论仍被教会以及当时的多数思想家作为正确的理论。
哥白尼在意大利时研究过大量的古希腊哲学和天文学著作。受古希腊毕达哥拉斯、阿利斯塔克等的影响，他了解到有关地球自转以及地球、诸行星都环绕太阳公转的假设。他赞成毕达哥拉斯学派的治学精神，主张以简单的几何图形或数学关系来表达宇宙的规律。哥白尼分析了托勒密体系中的行星运动，发现每个行星都有三种共同的周期运动，即：一日一周、一年一周和相当于岁差的周期运动。他认为，如果把这三种运动都归到被托勒密视为静止不动的地球上，就可消除他的体系里不必要的复杂性。因此，哥白尼建立起一个新的宇宙体系，即太阳居于宇宙的中心静止不动，而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。离太阳最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静止不动。哥白尼把统率整个宇宙的支配力量赋予太阳，而各个天体则都有其自然的运动。他系统而明晰地批判了地球中心说，并且从物理学的角度对日心地动说可能遭到的责难提出了答复。
为了证实自己的假设，哥白尼对他所观察的每一事物，都做了精确的记录，并运用数学公式来解释和推导自己观察的结果。他开始一点一滴地收集事实根据，花费了“将近四个九年的时间”去测算、校核、修订他的学说，近40年之后，才完成了研究工作。当他结束研究时，已经以有力的事实证明托勒密的理论——地心说是错误的。
哥白尼认为，事实真相是：太阳是宇宙的中心，地球是围绕太阳旋转的一颗行星。“行星”这个词来源于一个含义为“漫游者”的拉丁词。除地球外，还有其它的行星。它们也围绕太阳旋转。当时哥白尼知道的行星，除地球外仅5颗：水星、金星、火星、木星、土星。
哥白尼学说的要点之一是：当地球围绕太阳一年旋转一圈时，它同时又以自己的轴线为中心迅速地旋转着，这根轴线是他想像的——穿过地心，犹如插入棒糖里的一根小棍。当地球上某一面对着太阳时，则处在白天；当这一面转而背向太阳时，则处在黑夜。这种自转要24小时转一圈——就是一天一夜的时间。那么月亮呢？哥白尼不得不在一件事上赞同托勒密的观点：当地球围绕太阳转时，月亮的的确确是围绕地球旋转的。
哥白尼创立的“太阳中心说”，绝不是异想天开，也不是偶然的发现，而是以数学和观测为基础，用科学实验的方法，花费了毕生的精力研究才得到的结果。
哥白尼曾写过一篇《要释》，简要地介绍他的学说。这篇短文曾在他的友人中间手抄流传。但是，他迟迟不愿将他的主要著作——《天体运行论》公开出版。因为，他很了解，他的书一经刊布，便会引起各方面的攻击。批判可能从两种人那里来：一种人是顽固的哲学家，他们坚持亚里士多德、托勒密的说法，把地球当作宇宙的固定的中心；另一种人是教士，他们会说日心说是离经叛道的异端邪说，因为《圣经》上明白指出地是静止不动的。
直至1543年，当哥白尼年事已高，行将就木之时，他终于听从朋友们的劝告，下决心出版这本著作——《天体运行论》。手稿送去出版时，他想出一个办法，在书的序中写明将他的著作大胆地献给教皇保罗三世。他认为，在这位比较开明的教皇的庇护下，《天体运行论》也许可以问世。除了这篇序之外，《天体运行论》还有另外一篇别人写的前言。哥白尼当时已重病在身，辗转委托教士奥塞安德尔去办理排印工作。这位教士为使这书能安全发行，假造了一篇无署名的前言，说书中的理论不一定代表行星在空间的真正运动，不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。这篇前言里说了许多称赞哥白尼的话，细心的读者很容易发现这是别人写的。然而，这个“迷眼的沙子”起了很大的作用，在半个多世纪的时间里，骗过了许多人。1542年秋，哥白尼因中风已陷入半身不遂的状况，到1543年初已临近死亡。延至5月24日，当一本印好的《天体运行论》送到他的病榻的时候，他已处在弥留之际了。
哥白尼的太阳中心说，修正了几个世纪以来一直为人们所接受的一些谬误，从科学上推翻了托勒密的地球中心说，给神权统治以沉重的打击，从神学的束缚下解放了自然科学。与此同时，为现代天文学奠定了基础。《天体运行论》被称为“自然科学的独立宣言”。
《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不能了解，而许多天文工作者则正如奥塞安德尔所说的那样，只把这本书当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后七十年间，虽然遭到马丁·路德的斥责，但未引起罗马教廷的注意。后因布鲁诺和伽利略公开宣传日心地动说，危及教会的思想统治，罗马教廷才开始对这些科学家加以迫害，并于公元1616年把《天体运行论》列为禁书。然而经过开普勒、伽利略、牛顿等人的工作，哥白尼的学说不断获得胜利和发展；恒星光行差、视差的发现，使地球绕太阳转动的学说得到了令人信服的证明。
太阳中心说是时代的产物，必然也要受到时代的局限。哥白尼认为太阳是整个宇宙的中心，并且固定在空间静止不动，对太阳系以外的恒星系统还没有什么认识。但是，太阳中心说的创立，仍然是人类认识史上的一次伟大的革命，它是近代天文学飞速发展的起点，但并不是人类对宇宙认识的最后真理。在哥白尼以后，人们逐步认识到，一切天体都在无限的空间永恒地运动着。地球在转动，太阳也在转动。一切天体不仅在空间运动，而且本身也在不断变化。
历史不断地向前发展，正如哥白尼所说：“人类的天职是探索真理。”人类对宇宙的认识也永无止境。