世界近代前期科技史-第4章
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自己的轴旋转一圈，每年沿圆形轨道绕太阳旋转一周。为了解释恒星在地球
运动时看起来不动的问题，阿利斯塔克正确地指出，这是由于恒星的距离同
地球轨道直径比较起来极其巨大的缘故。一千多年之后，哥白尼在创立新的
宇宙体学时，也曾受惠于阿利斯塔克的思想。
有关地球位于宇宙中心的思想也在发展。约公元前130年，天文学家希
帕克（？—公元前127年之后）在欧多克索斯学说的基础上形成了一个新体
系。希帕克首先假定，地球是中心，然后让日、月、行星等天体都在自己的
圆轨道即本轮上匀速运行，而本轮又在一个大的圆轨道即均轮上围绕地球运
行。他的体系对地球中心说的维持起了很大作用，且对托勒密体系的形成产
生了直接影响。
在希帕克之前，当时就享有“大几何学家”盛名的阿波罗尼奥斯（约前
262—前190年）为解释行星运动而引进了偏心圆运动和本轮运动的概念，这
在后来也成为托勒密构筑宇宙体系的材料之一。
②托勒密的宇宙体系希腊著名天文学家、地理学家和数学家托勒密 （活
动时期为公元2世纪）在天文学方面的研究成果，主要体现在他的《天文学
大成》这部巨著中。这部共有13卷的著作，是对希腊天文学的总结。在前人
提出的有关偏心圆、本轮、均轮的观点基础上，尤其是在希帕克体系的基础
上，托勒密论证了地球位于宇宙中心静止不动的理论，构筑了一个描述太阳、
月球和行星的位置以及视运动的体系，以一些被称为本轮和均轮的假想圆周
和匀速的圆周运动来解释观测到的天体运动。托勒密认为，天是球形的，并
且在不停地运动，恒星也都固定于其上。地也是球形的，但却静止不动，位
于天的中心。太阳和行星都围绕地球旋转；太阳沿着一个本轮的圆周运动，
而本轮的中心又沿着一个均轮的圆周运行，周期为一年；太阳均轮的中心与
地心重合，而月球和行星的均轮中心则不在地心。
值得注意的是，尽管托勒密论证了地心说，但他在 《天文学大成》的导
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言中也承认，从数学角度来看，可以把星空的周日运动看作是地球绕自己的
轴作周日运动的反映，但他不愿为了适应观测到的现象而把地球看作是运动
的星体，因为他认为这从物理学上来说是荒谬的：根据当时对惯性的认识，
如果地球在旋转的话，地球表面的东西也将急速移动而不是与地球紧紧附
合。
由于托勒密的体系符合《圣经》的说法，它得到了教会的支持而成为正
统学说，并在大约1400年的时间里支配着天文学。
（2）中世纪欧洲人的认识
直到中世纪晚期甚至近代初期，人们对宇宙的认识在总体上仍受到托勒
密学说的影响。例如，在但丁（1265—1321年）的描述中，宇宙是由一系列
天体组成的系统，这些天体一个处于另一个之内，在整个系统的中心则是不
动的地球。但丁认为，总共有10层天存在，每层天都是一个以地球为中心的
透明天球，月亮、太阳、行星等天体分别附于天球的背面，整个系统每 24
小时绕不动的地球转一周。
在1539年安特卫普出版的阿皮安 （1495—1552年）的《宇宙志》中，
有一幅以地球为中心的有限宇宙图。图的中心是包括水、空气和火圈的地球，
它是不动的，并由分属月亮、水星、金星、太阳、火星、木星和土星的天球
层层包围，在这7个“行星”天球之外是苍天即恒星系、第9个透明天球，
第10个原动体。在这以外便是茫茫宇宙太空、上帝和神的住所。
但托勒密的体系也遇到了问题。由于行星实际上是沿着椭圆形轨道绕日
公转，而到15世纪时人们对行星运动轨迹的测量也日渐精确，托勒密的体系
必须变得更加复杂才能说明新观察到的现象。于是，托勒密的正确性受到了
怀疑。
15世纪，在哥白尼之前，已有一些学者明确地提出了同托勒密学说不同
的理论。库萨的尼古拉斯（1401—1464年）是天主教的枢机主教，但也是有
影响的哲学家和科学家。他曾指出：“我们已经清楚，我们的地球在动，虽
然这是感觉不到的，只有同恒星比较才能发现。”他认为，地球围绕自己的
轴心，由东向西，24小时旋转一周；同时，它还围绕同前一个轴相垂直的轴
线旋转。星空和太阳也都作两种运动。尼古拉斯觉察到，包括地球在内的宇
宙在运动，这个运动有一个中心，但这个中心不是地球。他的这一见解为哥
白尼的天文研究开辟了道路。
2。哥白尼的贡献
（1）研习天文学
1473年，尼古拉·哥白尼（1473—1543年）出生于波兰东部的古城托伦
一个有名望的商人之家。最初，哥白尼曾在自己的家中接受教育，后来进入
当地学校读书。托伦的学校是一所世俗学校，它的教师中有一些天文学爱好
者。正是在这里，少年哥白尼开始接触天文学。双亲去世后，他由舅舅乌卡
什·瓦兹洛德养育和庇护。瓦兹洛德是波兰著名的人文主义者，崇尚科学，
曾在克拉科夫和意大利的大学里学习过，1489年被选任为瓦尔米亚的主教。
1491年，19岁的哥白尼进入克拉科夫学院读书。克拉科夫是当时波兰的首
都，而克拉科夫学院是中欧继布拉格大学之后的第二所大学，深受人文主义
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的影响。学院的教授们曾勇敢地为受到迫害的布拉格大学教授杨·胡斯（约
1369—1415年）辨护。
在克拉科夫学院人文学系读书时，哥白尼目睹身历了新的世界观和科学
思想同旧的中世纪观念的斗争。在这里，他受到了良好的数学和天文学教育，
并学会了使用天文观测仪器。他同老师一起观测过月蚀和日蚀，并对一些天
文现象发表过自己独特的见解。学院的数学和天文学教授沃伊切赫对哥白尼
产生了很大影响，他不但引导哥白尼走上了天文学研究之路，而且以人文主
义思想培养了哥白尼的公民感情。他的科学精神使哥白尼大胆地怀疑当时公
认的法则，并由此而取得了具有划时代意义的伟大成就。
天文学在当时是一门显学。之所以如此，首先是由于天文学对于正确使
用复杂的教会日历十分重要。为了计算那些不固定的宗教节日在每一年中的
确切日期，为了编制日历和计算时间，天文学是不可少的。其次是当时人们
对于占星术的迷信，王公、贵族和军事指挥人员都需要占星家来为他们的每
一项重要决定预测吉凶，就是普通老百姓也离不开占星家对时令和气候的预
报。而占星家的角色通常都是由天文学家担任的，占星术实际上就是天文学
的某种变种。其三是当时已日渐发展的远洋航行的需要，在茫茫海洋中，人
们主要依靠观测天象来辨认方向和确定位置。
克拉科夫学院的天文学教学和研究在欧洲享有声誉。1459年，学院开办
了占星学系，这个系培养出来的学生，在不少国家的天文学发展中起过积极
作用。例如，15世纪后期，在意大利的博洛尼亚大学天文学系有5位来自波
兰的教师担任教职。曾给过哥白尼不少帮助的沃伊切赫，是当时欧洲最有名
的天文学家之一，他发现了月亮的轨道并不是如人们所想象的圆形，而是椭
圆形的；通过反复观测，他认为月亮始终是以同一个面对着地球的。
在克拉科夫学院，哥白尼大量阅读了古典学术名著，并从中发现了同当
时流行的托勒密学说不同的观点。菲洛劳斯和阿利斯塔克的见解可能引起了
哥白尼的兴趣，因为他们关于宇宙体系的提法同教会所支持的地球中心说是
不一致的。这种矛盾促使哥白尼对托勒密的体系产生怀疑，在克拉科夫学院，
是具有对学术问题进行怀疑和探索的气氛的。
在克拉科夫学院学习4年之后，哥白尼于1495年回到瓦尔米亚舅舅身
边。一年后，他启程前往意大利的博洛尼亚，去读那里的大学。这时的意大
利是欧洲科学文化的中心，伟大的文艺复兴运动即发端于此。哥白尼在博洛
尼亚大学学习的科目有法律、天文学、数学和希腊语。这所大学气氛活跃，
学术辩论盛行。哥白尼在这里有机会同著名的天文学家和占星家诺瓦拉（1454
—1504年）探讨自己感兴趣的天文学问题，并一起进行天文观测。同诺瓦拉
就托勒密宇宙体系的问题及改进这一体系的可能性所作的深入交谈，激励哥
白尼构思新体系、改革天文学。
1497年，在当主教的舅舅的帮助下，哥白尼得到了弗龙堡的神父职位。
这使他能够利用神职人员的特权和报酬从事学习和研究工作。1501年7月，
哥白尼回国并作了短暂逗留，很快又得到去意大利威尼斯共和国的帕多瓦大
学学习医学的机会，条件是学成后回弗龙堡担任当地教会的医生。学医并未
使哥白尼放弃对天文学的爱好，因为那时的医学与占星术和天文学是有联系
的，人们一般都相信天象变化对人的身体有影响，甚至不少药物的使用也要
根据行星的位置来确定，所以，哥白尼在帕多瓦大学继续从事天文观测和研
究。他在这个时期的笔记中写道：“菲洛劳斯承认地球是动的，听说，萨摩
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斯的阿利斯塔克也是这种看法……这是可信的。……但这种事只有敏锐的天
才经过长期研究才有可能解决。”
在博洛尼亚大学和帕多瓦大学的学习，使哥白尼掌握了当时天文学的所
有主要成就，为他日后的研究打下了基础。而意大利的人文主义精神和科学
精神的薰陶，则使他养成了作为一个优秀科学家应该具备的素质。1503年的
秋天，他回到了波兰。
（2）提出新体系
哥白尼回国后，先是当他舅舅——瓦尔米亚主教瓦兹洛德——的保健医
生兼顾问和秘书，后来又担任了弗龙堡神父会的行政和财政管理工作。与此
同时，他系统地研究了天文学。①形成假设哥白尼发现，观测精度的提高使
托勒密体系必须变得更加复杂，而且它终不能与观测结果相吻合。在古希腊
学者的地动思想启发下，哥白尼形成了一个比托勒密体系更简单而又更完善
的假设。
约在 1510—1514年间，哥白尼写了一篇关于自己的天体运动假设的文
章，并把它寄给了自己的友人。这篇文章简明扼要地阐述了日心说的基本思
想，其要点是：地球的中心不是宇宙的中心，而只是重心和月球轨道的中心；
所有的天体都围绕太阳运转，因此太阳位于宇宙中心附近；地球围绕自己的
轴心每昼夜旋转一圈，围绕太阳每年旋转一圈；在天空中看到的所有运动，
都是由地球自己的运动造成的；人们感觉到的太阳的运动以及行星向前或向
后的运动，都是由地球的自身运动使人产生的错觉，地球的运动足以解释人
们在天空中观察到的各种现象。
哥白尼的这些见解，否定了托勒密关于地球是宇宙中心、包括太阳在内
的所有天体都围绕地球运动的学说，同时也使以这一学说为基础的世界观和
哲学体系发生动摇。哥白尼的思想起初没有引起人们的兴趣，或者说没有得
到应有的评价。对于同以教会权威和《圣经》论述为基础的现有宇宙观相对
抗的哥白尼的成果，似乎还没有人敢于明确表示赞同。他的文章在友人中流
传，但大家都保持沉默。宗教改革的旗手路德也对哥白尼持轻蔑的否定态度，
说这个蠢人想把全部天文学颠倒过来，试图说明不是太空、太阳和月亮，而
是地球在运动、在转圈。
但随着时间的推移，由于哥白尼不断对当时天文学界的一些重要问题发
表独到而又有说服力的见解，他在学术界的名声也越来越大，他的文章的抄
本在欧洲流传。1539年，被哥白尼观点所吸引的一个20多岁的青年、维膝
贝格大学的数学和天文学教师雷蒂库斯（1514—1576年），慕名来到弗龙堡，
向哥白尼求教。
当时，哥白尼正在撰写他的主要著作《天体运行论》。这项工作从1515
年开始，断断续续已进行了多年。雷蒂库斯同哥白尼一起研究探讨了1年多，
在1540年出版了一本著作，名为《哥白尼崭新著作初释》，这是对哥白尼的
天体运动新观点的首次解释。雷蒂库斯在书中说，哥白尼的观点已经被以前
多个世纪的观察所证实，无疑也将被后代的发现所肯定。雷蒂库斯强调了哥
白尼同古代学者之间的思想联系，从而使他在人文主义者中间声誉日隆。此
外，雷蒂库斯还积极活动，向政界和学术界要人宣传解释哥白尼的学说，批
驳一些人对哥白尼的诬蔑和诽谤。
② 《天体运动论》在雷蒂库斯的劝说下，哥白尼决定出版自己的著作。
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1542年，当他的著作在纽伦堡付印之时，他给罗马教皇保罗三世写了一封
信，说明了自己的学说形成的条件，希望教皇向他提供庇护，使他的思想免
遭被定为异端邪说的命运。
哥白尼在信中写道：“我深深地意识到，由于人们因袭许多世纪以来的
传统观念，对于地球居于宇宙中心静止不动的见解深信不疑，所以我把运动
归之于地球的想法肯定会被他们看成是荒唐的举动。”他表示，他是在阅读
研究古代学者著作的过程中受到启发而开始考虑地球的运动的。既然前人可
以随意想象出圆周运动来解释星空现象，那么他也可以假定地球有某种运动
以便更好地解释这些现象。
他写道：“从地球运动的假定出发，经过长期的、反复的观测，我终于
发现：如果把其他行星的运动同地球运动联系起来考虑，并按每一行星的轨
道比例来作计算，那么，不仅会得出各种观测现象，而且一切星体轨道天球
之大小与顺序以及天穹本身，就全部有机地联系在一起了，以至于不能变动
任何一部分而不在众星和宇宙中引起混乱。”
他表示，“有真才实学的数学家，只要他们按照科学的要求，深入地而
不是肤浅地了解和鉴定我立论的依据，就会同意我的看法。”他也预见到，
有人会以圣经的章句曲解和非难他的理论，但他对这种意见“决不予以理
睬”。他在信中还强调，他的辛勤劳动是会有某些益处的，例如，它将有助
于正在考虑中的历法改革。
哥白尼希望把他给教皇的信作为自己著作的序言，但这个想法没有实
现。因为在他的著作付印之后，为他联系出版事宜的雷蒂库斯去莱比锡大学
任教，把具体印刷出版事务交给路德教牧师、数学家安德
