日心说

日心说，也称太阳中心说。认为太阳处于宇宙的中心，地球和其它行星都绕太阳运动的学说。古希腊天文学家阿里斯塔克在公元前三世纪已提出这种看法。后来托勒密的地心学说在宗教的推广下占有统治地位，直到16世纪，哥白尼重新提出了太阳是宇宙中心的天文学说，并创立了 日心说的体系。

日心说，也称太阳中心说。认为太阳处于宇宙的中心，地球和其它行星都绕太阳运动的学说。古希腊天文学家阿里斯塔克在公元前三世纪提出了这种看法。但后来托勒密的地心学说在宗教的推广下占有统治地位，日心说逐步销声匿迹，直到16世纪，哥白尼重新提出了日心说，并对日心说进行了系统的阐述。这个学说阐述了地球是一颗普通的行星，否定了地心说，在科学发展史和文化发展史都上具有划时代的意义。

中世纪后期，欧亚世界有了一个不寻常的重大发展。一方面，伊斯兰帝国和儒家帝国闭关自守，愈来愈僵化；另一方面，欧亚大陆西端正经历一场空前的、彻底的变革。西欧人在经历了近千年的宗教统治之后，在各个方面都几乎发生了一场深远的变化，出现了一种充满活力的、扩张主义的新型文明——现代文明，它与欧亚大陆其余地区、与全球其余地区的传统的、以农业为基础的文明有着本质差别，从而开始了我们现在所说的现代化进程。文艺复兴运动正是这场运动开始的号角，哥白尼就是处于这场运动开始的时代。

在漫长的中世纪时代，欧洲人的思想被基督教所控制，任何质疑宗教思想的学说，都有可能被质疑为是对宗教的亵渎，从而招致杀身之祸。地心说本是古希腊关于宇宙学说中的一个学说，但由于其被基督教所接受，成为了宗教思想中关于宇宙的学说，也就成为了有关真理的学说，对此学说的任何质疑，也就是对宗教信仰的质疑。与日心说相对，地心说就是认为地球是宇宙中心的学说，该学说认为地球处于宇宙中心不动，太阳、月球、行星和恒星都绕地球转动。最初由欧多克斯和亚里士多德提出，公元2世纪由托勒密进一步发展。托勒密（Claudius Ptolemaeus，约90—168），生平资料极少，可以肯定的是他是埃及血统的希腊人，生活在亚历山大城，又被称为“亚历山大港的托勒密”，是古代西方伟大的天文学家。托勒密是一个多产的科学家，其著作流传至今的有14卷，其中著名的有：《天文学大成》《地理》《光学》，尤其是前二者，在千年岁月里都是西方人的“科学圣经”。其地心说在16世纪哥白尼的日心说创立之前，一直处于统治地位，并长期为教会利用。托勒密的地心说主要有以下观点：1、地球处于宇宙的中心，而且静止不动；2、每个行星都在本轮上匀速运动，本轮的圆心在均轮上运动；3、所有恒星都居于“恒星天”，恒星天就像屋顶、壳体，恒星都牢牢地粘在这层壳上。

托勒密的地心说虽然从视觉上符合地球人的感觉，即地球是静止不动的，所有的天体都是围绕地球运动。从人的视觉上来说，地心说符合人的视觉观察结果，但从科学观察上，地心说存在一个严重的无法自洽的行星运动留和逆行的问题。地球上的人在观察行星时，大部分时间行星在天球上自西向东运行，这与太阳在周年视方向一致，称作顺行；行星小部分时间在天体上自东向西运行，这与太阳在周年视方向相反，称作逆行；由顺行转为逆行，或由逆行转为顺行时，行星在天球上的位置短时间不动，称为留。行星运动留和逆行的问题，是地心说无法给出正确解释的问题，也是一个地心说难以自洽的问题。虽然如此，中世纪是一个没有理性、只有信仰的世纪，那时的科学家，研究科学与宣传科学都要冒极大的风险，甚至有杀头危险，因此，地心说的这个问题也就一直被搁置。但作为具有科学精神的哥白尼，必须面对和解决这个问题，作为神甫的哥白尼又不希望宗教的宇宙理论中有如此重大缺陷。因此，哥白尼认为，虽然托勒密的地心说存在着问题，但其学说几何架构非常完美，只需要将太阳安放在宇宙的中心，将地球作为一个行星，这样就能解决地心说存在的无法解说行星留和逆行的问题。

日心说最早提出者是古希腊哥白尼天文学家阿里斯塔克斯，大概出生于公元前310年古希腊的萨摩斯岛。关于他的情况现在所知极少，他认为太阳是宇宙的中心，它是寂然不动的，地球围绕太阳运动，同时地球还绕自己的轴运动。地球每年绕太阳转一圈，同时每天又绕自己的轴转一圈，这就是年与天产生的原因。哥白尼的日心说利用了阿里斯塔克斯学说的观点，同时吸收了托勒密地心说中关于行星运动轨道的相关内容，其内容包括以下几个要点：一、太阳而非地球是宇宙的中心。二、金、木、水、火、土五大行星与地球一起环绕太阳公转，它们绕太阳公转的轨道是圆形的，速度也是均匀的。三、月球是围绕地球运行的，运行在以地球为圆心的圆形轨道上。四、地球每天自转一周，日月星辰每天的东升西落并非是它们绕地球转动，而是地球自转所造成的，天空本身是静止不动的。五、恒星像行星一样是运动的，看上去不动，只是因为距离太遥远，比地球与太阳的距离远得多，因为太远，人类无法观察它们的运行。

哥白尼的日心说虽然比托勒密的地心说要前进了一大步，然而也有明显的错误：一是将太阳视为宇宙的中心；二是认为行星的轨道是圆形的，也是匀速的；三是认为宇宙如同一个球形晶体，恒星处于最外层的恒星层。他之所以这样认为，是因为哥白尼像托勒密一样，认为“一切形状中球是最完美的”，同时它也是“一切形状中容积最大的，最宜于包罗一切事物”。

哥白尼日心说发表的过程分为两个时期，第一个时期是哥白尼首先把日心说写成匿名的小册子，《浅说关于天体运动的假设》，简称《要释》(Commentariolus)，于1514年后在专业天文学家中间流传。1540年，德国年轻的天文学家，也是哥白尼门徒的雷蒂库斯（Rheticus）看到哥白尼的文稿，并做了一个摘要先行发行，书目叫做《摘要》（Narratio prima）。哥白尼在他的观点事实上已经公开之后，在朋友的劝说下，同意出版其著作，1543年，《天体运行论》在哥白尼临终前得以问世，哥白尼的日心说正式诞生。《天体运行论》共分六卷，第一卷叫《宇宙概观》，是全书的精华。《宇宙概观》用哲学的语言来分析天文学，因此，没有多少学术术语和科学公式，明白易懂，关于日心说的论述就集中在这一卷中。第二卷主要讨论地球的三种运动，即公转、自转和赤纬运动及其所引起的一系列现象，例如昼夜交替、四季循环等。第三卷主要用数学的方法来描述地球的运行，包括岁差现象。第四卷专门讨论月球。第五、第六卷讨论的都是行星的运动，它在本书中占了最大的篇幅。

哥白尼去世后，日心说在天文学家渐渐传播开来。天文学家因霍尔德（Erasmus Reinhold）根据哥白尼的原理计算得到一套天文表，即通常普鲁士表，并于1551年发表。普鲁士表代表哥白尼著作直接引出的一项实际成果，根据这套天文表，1582年，权威当局终于实现了历法改革，制定出一套一直沿用至今的格列高利历。

哥白尼的《天体运行论》出版之后，由于出版商加了一个序言，表明“日心说”只是为了制订星表而作的一个假设，书中论述的“日心说”未必是真实的情形，甚至未必有可能是那样，它只是提供了一种比较方便的有助于天文学家进行更精确计算的数学工具。因此，在哥白尼死后，“日心说”并未遭到教会的抵制。数十年后，意大利哲学家布鲁诺（Giordano Bruno，1548—1600）开始大力传播哥白尼的日心说，在西方社会引起了巨大的反响。由于该理论明显违反了基督教千年以来的许多信条，触动了基督教的理论根基，令教会感到了莫大的威胁，因而，教会立即起来反对哥白尼及其日心说，对于它的支持者和推广者也大加迫害。1592年，教会逮捕了布鲁诺，囚禁了8年，由于他拒不放弃日心说，最后被处以残酷的火刑。1600年2月7日在罗马的鲜花广场被活活烧死。布鲁诺的主要著作有《论原因、本原和一》《论无限、宇宙和众多世界》《驱逐趾高气扬的野兽》等。 伽利略（Galileo，1564-1642）是科学革命过程中以及近代科学史上的一位关键人物，他在科学史上享有崇高的声望和极其重要的地位。伽利略改进了望远镜，作出了许多天文发现，并对运动和自由落体进行过深入的研究。伽利略曾经在他1613年出版的《关于太阳黑子的书信》一书中，支持哥白尼的日心说，并断言他的观测已经“证实了”哥白尼的《天体运行论》。后来，伽利略又在《关于两大世界体系的对话》一书中，全面地阐述了对哥白尼学说的支持，以及对亚里士多德——托勒密传统天文学和自然哲学的反对。伽利略因支持哥白尼的日心说，后遭到了教会的迫害，《对话》一书被禁止销售，并被押解到罗马审判，最终在软禁中度过了余生。《天体运行论》和《对话》都被教会认定为禁书。

哥白尼之后，为天文学的最新进展做出最大贡献的是第谷、开普勒、伽利略、牛顿。他们的努力使得天文学产生了质的突变，从此，天文学牢牢奠基于科学观察以及基于科学观察基础上的科学理论，再也没有所谓什么是宇宙中心之类的臆想。

虽然哥白尼的日心说解决了托勒密地心说中关于行星留和逆行的问题，但在解决恒星的问题上，依然难以给出完美的解释。1588年，丹麦天文学家第谷.布拉赫（Tycho Brahe，1546—1601）提出了自己的体系，修正了哥白尼的日心说。在第谷的体系中，地球依然静止于宇宙的中心，各个行星都环绕太阳运行，而太阳则环绕地球运行。第谷体系成功地说明了行星留和逆行的问题，排除了运动地球导致的荒谬，保持了宇宙的传统大小，抛弃了水晶天球，但他把地球又拉回了地心说的位置。

1596年，德国天文学家约翰尼斯.开普勒(Johannes Kepler，1571—1630)出版了《宇宙的神秘》，公开支持哥白尼的观点。1609年，开普勒出版了《新天文学》，提出了他著名的行星运动三定律中的前两条定律。一、各行星的轨道都是椭圆，太阳位于这些椭圆的一个焦点上。二、每颗行星在相等的时间里其轨道半径所扫过的面积相等。开普勒的两条定律引起了很大震动，第一条定律否定了行星的轨道是圆的，第二条定律否定行星的运动是匀速一致的。1619年，开普勒出版了《宇宙谐和论》，提出了开普勒第三定律：一颗行星围绕太阳运行一周所需要的时间的平方与它轨道的平均半径的立方成正比，即t∝r。开普勒之前的天文学家和物理学家，包括其中少数支持日心说的人，在谈到天体的运动时，接受的全都是一种传统的动力学：行星作匀速圆周运动，运动的原因或说是来自行星天生的本性，或说是被水晶壳层所带动。开普勒学说打破了这个传统，否定了行星作匀速圆周运动的假想，但他的学说需要建立一种新的动力学体系来解释行星运动的规律。开普勒虽然没有完成这个任务，但却给牛顿发现万有引力定律打下了基础，在牛顿发现万有引力定律之后，开普勒的学说也得到的理论依据。

布拉得雷（1693-1762）是英国天文学家，他对天文学最重要的贡献是发现光行差。所谓光行差，就是当我们观察某一个恒星时，所看到的它的方位——可以称为视觉方位——与这颗星的实际位置之间的差异。光行差发现之后，发现恒星在某一时刻的视觉位置与它的真实位置有差异，那么，既然恒星是静止的，而光线是直线传播的，那么剩下的唯一可能原因就是地球在运动。布拉得雷通过恒星光行差的研究彻底证明了地心说是错误的。

牛顿（1642-1727）的诞生代表了一个时代的结束和另一个时代的开始，他是科学历史上最灿烂的明星。在《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿向人们展示了日心太阳系的“现象”，在这个太阳系里所有作轨道运动的天体都遵从开普勒三定律，把行星和卫星保持在它们各自轨道三的那种力就是按照1/r变化的吸引力。但牛顿在《原理》一书第二版的序言中，把人类居住的“太阳、行星、彗星系统”归结于一个“智慧超群而且无处不在的上帝”。

在牛顿之后，由于科学的大门已被打开，天文学也开始了没有止境的发展。早在18世纪，当时的天文学家就曾经提出银河“岛宇宙”的设想。到了19世纪，天文学家通过对星云的观测，又猜想在银河的外面还存在着许多的星系，共同构成了整个宇宙。到了20世纪20年代，美国天文学家哈勃的发现证明了在银河之外还有星系，而且宇宙在膨胀。20世纪40-50年代，移居美国的俄国物理学家伽莫夫及其同事，根据宇宙膨胀的假说，又提出了宇宙“大爆炸”理论。

哥白尼是职业神学家，而非职业天文学家，它处于维护和完善托勒密宇宙学说的目的创立了日心说，却从根本上推翻了上帝选定地球为宇宙中心的谬论，动摇了基督教的理论支柱，为科学摆脱神学的束缚和走上独立发展的道路做了巨大贡献，也为近代唯物主义哲学的诞生提供了可靠依据。哥白尼的《天体运动论》和维萨里的《人体构造论》被认为是欧洲科学发展史上两部同时吹响科学革命号角的两部巨著。

从哥白尼关于日心说论文的发表过程中可以发现，哥白尼本质上他是托勒密的后人，而不是开普勒和牛顿的前辈；他是最后一代古代天文学家，而不是近代天文学家。但作为最后一代古代天文学家，他的日心说虽然不是一个完美的学说，却带来了天文学上的一次革命，从而带来了科学发展史上的一次革命，更是成就了人类思想发展史的一次革命。自日心说诞生以后，“自然研究便开始从神学中解放出来”，“科学的发展从此便大踏步地前进”（《马克思恩格斯选集》第2版第4卷第263页）。

尼古拉.哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473—1543）诞生于波兰托伦城，出生于一个富有的商人家庭，父亲是精明能干的商人和托伦城议会议员，母亲是名门闺秀。外祖父、舅舅以及父亲都参加过同东普鲁十字骑士团的战争，并在战争中立下过不朽功勋。他的家族在波兰具有很高的威望，甚至被誉为民族英雄。因此，哥白尼的童年生活幸福，而且受到了良好的教育。但在哥白尼十岁那年，父亲、母亲因病先后去世，哥白尼被其舅舅抚养。哥白尼的舅舅乌卡什.瓦兹洛德是一个学识渊博的人，曾经在意大利留学，获得博洛尼亚大学法学博士学位。瓦兹洛德是一个人文主义者，热爱科学，同波兰国内许多人文主义者有密切往来，他经常指导哥白尼天文学、法学、数学等学科的学习，丰富和充实哥白尼在学校学到的知识，哥白尼因此益发酷爱科学知识。哥白尼十八岁时，在舅舅的安排下，来到波兰首都克拉科夫，就读克拉科夫大学，并获得医学学位。在此期间，他认识了意大利革命家和著名诗人卡里玛赫，从而受到他的人文思想的影响；他还认识了欧洲当时著名的数学家、天文学家、人文学家沃伊切赫.勃鲁泽夫斯基，在他的教诲和指点下，哥白尼学到了许多天文学的理论知识，学会了使用天文仪器进行天文观测，养成了严谨的治学方法和求实的科学精神。1496年，哥白尼来到文艺复兴的发源地意大利留学，先在博洛尼亚大学和帕多瓦大学学习法律、医学、神学，1503年，在费拉拉大学完成了宗教法的学习，获得法学博士学位。在此期间，他居住在舅舅的好友、著名天文学家诺瓦拉教授家中，得到教授的帮助和指导，重读了古希腊著名科学家的著作，通过长期的天文学理论研究和天象观测之后，基本上弄清了地球的形状和地球运动的问题，日心说的轮廓在其心中初步形成。1503年，30岁的哥白尼回到波兰，在弗龙堡布克天主教堂担任神甫。大约1507年，哥白尼开始撰写自己天文学论文，在哥白尼40岁时，论文终于完成。这篇论文就是《浅说关于天体运动的假设》，简称《要释》(Commentariolus)，于1514年后在专业天文学家中间流传。1540年，德国年轻的天文学家，也是哥白尼门徒的雷蒂库斯（Rheticus）看到哥白尼的文稿，并做了一个摘要先行发行，书目叫做《摘要》（Narratio prima）。1533年，哥白尼终于完成了他的不朽巨著《天体运行论》，然而，他迟迟不敢公开发行，直到1539年，才在朋友的劝说下同意发表。1543年5月24日，即哥白尼去世的那一天，《天体运行论》终于收到出版商的样书，这就标志着天文学革命的划时代巨著《天体运动论》正式诞生。哥白尼不仅仅是一位天文学家，他多才多艺，堪称那个时代杰出人物的代表，除天文学之外，他还是一位保卫祖国的勇士，得到国王的嘉奖，他在数学、医学、法学、货币经济理论都有建树，是“劣币驱逐良币定律”的提出者，他还精通多种语言和绘画技术，具有深厚的语言文学功底。