日心说的建立

作者|吴霞辉

审核|郑启烛

编辑|席宇博

上周小星为大家简单介绍了哥白尼和他的“日心说”0 。而实际上,日心说的建立过程是十分艰难曲折的。因为在那个时期,人们相信的是1500多年前希腊科学家——托勒密创立的“地心说”。托勒密认为地球是宇宙的中心且静止不动,日、月、行星和恒星均围绕地球运动。其中恒星远离地球,在恒星天这个巨型球体之上。直到后来的科学家们发现,行星运行的规律与托勒密的宇宙模式并不吻合。
地心说(图片来源于网络)
一些科学家修正了托勒密的行星轨道学说,在原有的轨道上又增加了更多的天体运行轨道。这一模式表明:每颗行星都沿着一个小轨道(本轮)作圆周运动,而小轨道又沿着该行星的大轨道(均轮)绕地球作圆周运动。但是随着科学探索的不断进步,几百年之后,这一模式的漏洞也越来越明显。科学家们又在这个模式上增加了许多轨道,行星就这样沿着一道又一道的轨道作圆周运动。
地心说的修正(图片来源于网络) 

哥白尼和其他科学家一样,察觉到了托勒密地心说的科学漏洞。在接下来的20年里,他每天坚持观察和测量行星的位置,但是结果往往很令人失望,因为测量结果和地心说没有区别。于是哥白尼萌发了一个念头:如果站在另一个运行的星球上观察其他行星运动,那么会是什么样的情景呢?

哥白尼在观测(图片来源于网络) 

哥白尼提出了大胆的设想:假设地球是在运行的,那么围绕着地球运动的行星观察起来是什么样的?哥白尼在不同的时间从地球上观测行星,每一个行星的情况都不相同,这使得他逐渐意识到:地球不可能位于行星轨道的中心。经过长期观测,哥白尼发现唯独太阳的周年变化不明显。这意味着地球和太阳的距离始终没有明显改变。如果地球不是宇宙的中心,那么宇宙的中心就是太阳。他立刻想到如果把太阳放在宇宙的中心位置,那么地球就该绕着太阳运行,于是,他提出并严密论证了日心地动学说,写出了“自然科学的独立宣言”——《天体运行论》这本传世巨作。

天体运行论(图片来源于网络) 

由于种种原因,哥白尼在世时不敢公开他的发现。直到1539年春天,哥白尼已是多病缠身,在他的学生雷蒂库斯(1514-1576年)和其他一些朋友的敦促与支持下,哥白尼才同意发表。为了稳妥起见,负责审核排版《天体运行论》的编辑奥西安德擅自加了一篇未署名的序言,大意为:哥白尼反映行星运动的方法并不先进,而主要是为简化计算而采用的一种手段,宣称”这部书不可能是一种科学的事实,而是一种富于戏剧性的幻想”。这篇序言迷惑了许多人,也使罗马教廷忽略了《天体运行论》的威胁。1543年,在哥白尼去世前,这本书终于送到了他的眼前,“从此自然科学便开始从神学中解放出来”(恩格斯语),这位伟大的波兰天文学家安心地闭上了双眼。
到了16世纪末,《天体运行论》的影响已经非常深远,引起了教会的恐慌,《天体运行论》与日心说遭到审查封禁。但这并没有阻止日心说的发展,《天体运行论》的影响反而不断扩大,最终在17世纪由伽利略及开普勒分别从观测和理论两个层面证明了哥白尼是正确的。

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